以“學為中心”推動研究生課程教學改革與實踐
——以電氣工程“船舶電力系統分析”研究生課程為例

武 瑾，陳 誠，羅寧昭，張 維

（中國人民解放軍海軍工程大學 電氣工程學院，湖北 武漢 430033）

中國人民解放軍海軍工程大學研究生教育起步于1980年，是全軍最早開展研究生教育的院校之一。學校建立之初就開設了電工專業，歷經40多年的發展逐步成長為現今的電氣工程學院。學院以電氣、控制、計算機及信息技術、導航工程技術為學科主線，屬于多學科交叉、多專業方向融合的職業學院。2021年電氣工程學院碩士研究生招生范圍覆蓋一級學科電氣工程、一級學科控制科學與工程中的控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置，以及導航、制導與控制工程等三個二級學科。目前，電氣工程學院是軍隊重要的教學和科研基地，在國家第四輪學科評估中，一級學科電氣工程評分為A-（全國高校并列第5名）。學院現有研究生200名，其中學術型研究生120名，專業型研究生80名。

在對以往的研究生教學評價進行總結后不難發現，學校在研究生綜合能力的培養上還存在短板，數據表明近幾年拔尖研究生人才比例較低。綜觀目前的研究生教學活動，大多數課程依然過于強調課程本身，簡單地以教師單向決策的方式將培養目標定位成適應現階段技術發展需求為導向，導致大部分課程的教學活動設計（包括教材選擇、教案設計、課程資源建設和獲取等）、教學評價都以教師為主，且出于對教學活動組織的便利性，很少以研究生為出發點。

2021年學院修訂了研究生培養方案。從培養方案的整體框架來看，為了應對軍隊高等院校“培養什么研究生、怎么培養研究生、為誰培養研究生”的問題，學校在研究生的培養方面將更加強調能力培養為導向和牽引，重視對綜合能力的培養。

為了緊跟研究生培養的需求導向，作者所在教學團隊以“船舶電力系統分析”研究生課程為例，提出以學習能力、思維能力、工作能力為核心的“三能力”培養目標導向，營造問題探究式、工程實踐式、科學研究式的真實學習場景，探索“課前深度自主學習、課堂充分集中研討、課后有效思維訓練”的構建式學習方法，創新“能力指標全要素、全過程”的數字式評價方法，最終推動“學為中心”數字課堂在電氣工程專業研究生課程教學改革中的落地，提高了研究生的綜合能力，培養了真正契合軍隊高等院校崗位需求的研究生。

一、“學為中心”數字課堂教學設計原則

早在20世紀80年代，聯合國教科文組織就提出了從“傳授模式”到“學習模式”轉變的教學理念［1］。該理念強調學生在學習過程中的主體地位，突出學生的全面發展、自我實現、知識構建、教學的融合開發以及評價的全過程、多元性［2］。如今，隨著信息技術突飛猛進的發展，慕課、微課等線上數字教學手段對“學為中心”的教學設計原則提出了更高的要求。具體如圖1所示，由數據庫系統、學生或教師系統、信息化示教系統和人工智能評價系統等驅動的“學為中心”教學設計原則主要強調突出全面發展、自我實現、知識構建，以及教學融合開放和評價的全程多元幾個方面。

圖1 “學為中心”數字課堂教學設計原則

（一）突出學生的全面發展

研究生教育相比本科生教育具有更強烈的實踐屬性和應用屬性。從本質上說，研究生教育更加注重在素質、能力和才能上的全面發展［3］。因此，“學為中心”的教學設計原則應該以促進研究生能力的全面發展為根本目標，著力使課程成為從“知識的獲取”到“能力素質的提升”的橋梁，轉變傳統的以知識為媒介的顯性培養目標為以能力素質為評價的隱性目標，最終使得研究生在能力全面發展的同時自覺構建知識體系，掌握知識細節。

（二）突出學生的自我實現

自我實現是“學為中心”教學設計在人本主義教學理念上的深層次體現。其主要途徑是通過剖析研究生在學習過程中的情感、興趣、學習動機等發展規律，引導其在樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀的同時，獲得攻克課程既定目標的成就感。因此，在課堂設計過程中，教師要根據研究生課程為研究生打造一個全方位展示能力的課堂舞臺，由研究生在學習過程中探索自己，在實現個人價值的同時，激發出更多的學習潛能，促進自身全面發展。

（三）突出學生的知識構建

建構主義認為，學習的過程就是對知識體系的逐步構建過程。盡管課程的設計是從教學的各要素出發，但其強調以研究生為中心，主動將各要素串聯并塑造成自己的知識體系，達到自我培養的目的。因此，在以“學為中心”的研究生教學設計過程中，教師是教學活動的設計者，目標是為研究生營造問題探究式、科學研究式、工程實踐式的真實學習場景。教師與研究生在學習場景中不僅完成對知識的傳遞，更重要的是在此基礎上完成對研究生在知識獲取能力以及綜合素質能力上的提升。

（四）突出教學的融合開放

數字技術在課堂的實際應用中推動了“學為中心”教學過程的融合開放［4］。橫向上，豐富的信息化教學資料、教學手段以及立體教材融合，共同構成了研究生的多層次學習內容，傳統的以教材內容為構架的教學設計被打破。縱向上，以數字化為載體的工程案例與基礎理論體系相融合，課程知識點呈現多元化，直接對接工作崗位需求，教學內容被有效整合。在借助全新的媒介技術營造的開放式課堂環境下，教學元素的設計與發布由傳統的教師主導轉變為課堂上每個人都是知識的傳播者與學習者，知識被高效汲取與傳播。同時，教學過程不再拘泥于教師在教室里講授教材。教師借助信息技術在課前、課堂、課后全過程伴隨式參與研究生的自我體驗、問題探究、科學討論等一切學習活動；研究生借助信息技術在學習過程中尋求合作，協同學習，促進思考，提高效率。可以說，數字技術帶來的以“學為中心”的教學融合開放能真正促進研究生學習能力的全面發展。

（五）突出評價的全程多元

研究生的教學評價全程多元化是“學為中心”教學理念的重要表現。當前課程的評價環節還存在評價主體單一、評價內容片面和評價方式簡單的問題。從多元智能理論的角度出發對研究生課程教學的評價設計應重點考慮評價主體全程多元化，評價內容全程多元化和評價形式全程多元化［5］。以數字技術為依托，借助數據庫系統、學生或教師系統、信息化示教系統和智能化評價系統等手段，可以全面真實地評價不同研究生的全過程學習效果，激發其學習和創新潛能，對學習過程起到引導和促進的作用。

二、“學為中心”數字課堂教學活動設計

（一）教學目標設計

當前，高度集成化技術的裝備陸續列裝部隊，從一流軍隊的建設上對軍隊院校研究生的培養提出了新的要求。學校針對這一變化提出了“培養造就合格海軍建設者和未來領導者”的人才培養目標。筆者所在教學團隊以此為導向，結合新工科的特點以及電氣工程在海軍轉型建設中的使命，以“船舶電力系統分析”研究生課程為例，提出研究生教學目標設計應聚焦在基本學習能力、高階思維能力和崗位工作能力三個層面。

“船舶電力系統分析”課程是電氣工程專業碩士研究生教育的專業必修課。課程教學目標設計基于“學為中心”的教學理念，以學習能力、思維能力、工作能力培養為目標導向，為研究生營造問題探究式、科學研究式的真實學習場景，讓研究生在自我體驗、探索、學習、仿真、實踐、討論、總結的過程中構建電力系統建模及分析的相關知識體系，掌握科學研究的方法，鍛煉工程思維、科學思維，為課題研究提供必要的知識、技能、科研方法及能力儲備。如圖2所示為“船舶電力系統分析”課程能力目標模型。其中，基本學習能力細分為知識遷移、知識應用、工具使用、實踐和信息化。知識遷移能力主要通過電熱磁場理論之間的類比關系及方法來體現；知識應用能力主要是運用基本理論解決實際問題來體現；工具使用能力主要是解決工具仿真的實際問題并進行對比分析來體現；實踐能力主要以實驗設計、實施及分析結果的評價來體現；信息化能力主要是利用網絡獲取新知識，并判斷和分析來體現。高階思維能力分為批判思維能力和創造思維能力。批判思維能力主要考核研究生善于思考，敢于質疑、提問、爭辯和討論的能力；創造性思維主要考查研究生深入思考并提出新觀點、方法和途徑的能力。崗位工作能力分為口頭表達能力、書面表達能力、領導力和團隊協作能力。口頭表達能力主要考查研究生表述的條理性、準確性以及感染力；書面表達能力主要考查課后研究報告的準確性、完整性和邏輯性；領導力主要以研究生擔任小教員時組織課堂的能力來體現；團隊協作能力主要以小組內的分工協作及成效來體現。

圖2 “船舶電力系統分析”課程能力目標模型

（二）教學內容設計

“船舶電力系統分析”課程在研究生培養方案中安排40學時，其先導課程主要涉及同步發電機、異步電動機以及電力系統分析等相關知識體系。從船舶電力系統“發電—配電—用電”的組成構架上考慮，本課程的教學內容分為三個模塊：同步發電機建模及分析模塊、異步電動機建模及分析模塊以及電力系統建模及分析模塊。研究生通過由淺入深的專題式學習，能主動將課程各知識要素串聯起來，塑造成自己的知識體系，完成依托課程的自我能力培養。同時，依靠數字課堂帶來的高效溝通渠道，使不同的學習個體在自我學習過程中必然會引發觀點的碰撞，形成知識鏈式傳播效應，真正促進研究生的全面發展。

（三）教學方法設計

基于突出研究生知識構建的設計原則，本課程以研究生為主，采用“課前深度自主學習、課堂充分集中研討、課后有效思維訓練”的建構式學習方法，教學主體是研究生。教師作為教學的設計者，為研究生營造問題探究式、科學研究式、工程實踐式的真實學習場景，伴隨式參與并有效引導研究生的自主學習。教師與研究生的主要教學活動分為三個階段，分別為課前階段、課堂階段和課后階段。在課前階段中，教師的主要活動為發布課堂設計首頁（例如課堂知識目標、能力培養目標、問題討論清單等）、學情跟蹤以及組織試講等；研究生的主要活動以小組的形式展現，通過組長分解任務，學習小組先共同利用立體化教材等數字化資源完成自主學習、建模、仿真、實驗，然后開展討論確定本組的小教員參加課前的試講。在課堂階段中，教師梳理問題討論清單，明確討論的重點和案例，準確把握知識核心，適當把控研討節奏，積極評價研究生的課堂表現，記錄研究生的課上表現；研究生的主要活動為小教員上臺講授課程內容，協助教師組織課堂，此外不參與小教員角色的研究生積極思考，根據自身的理解程度回答問題、提出疑問、開展有效爭論等。在課后階段中，教師的主要活動為進行課堂小結，對本節課的知識與能力目標達成度進行評價，針對學員進行全過程能力評價，進一步完善學情跟蹤等；研究生的主要活動是完善并提交課堂研討研究報告以及知識點思維導圖等。

此外，課程采用的信息化教學手段主要體現在教材資源和教學時空的建設等方面。豐富的信息化教學資源與教材相融合，共同構成了學習內容，傳統以教材構架為基礎的教學內容設計原則被打破，教學內容注重基礎理論與工程應用的深度融合以及多學科知識體系的交叉融合，知識點被有效貫通，教學內容被有效整合。強大的信息化技術手段讓教學時空無限延展，教學不再拘泥于“教師在教室里講授教材”，教學起點與重心前移，隨著深度自主學習與思考，教學持續進行且沒有終點。

為此，如圖3所示，課堂不再進行知識的單向傳授，而成為研究生學習效果展示的舞臺。如圖4所示，新的教室空間在數字化方面具有兩個基本特點：（1）網絡化學習環境，包括多屏互動系統、分布式電源和無線上網系統，以及雨課堂、釘釘等各類教學支持軟件；（2）研討式學習場景，傳統的固定講臺被多功能實驗桌臺代替，一塊主黑板被多塊涂鴉板代替，研究生的固定座位被移動式拼桌代替，便于分組研討式教學。

圖3 “學為中心”數字課堂在“船舶電力系統分析”課程中的開展情況

圖4 “學為中心”數字課堂信息化設施

（四）效果評價設計

根據課程在教學目標設計中提出的課程能力目標模型，為真實反映能力目標的達成情況，課程在“能力指標全要素、全過程”效果評價環節充分運用人工智能、大數據等數字技術，對課堂表現進行能力評價數據管理與分析評估。通過智能設備獲取教學過程中研究生的課堂行為（例如舉手、抬頭、與鄰座討論等）、課堂語音（例如發言、與教師互動等）、個人表情（例如眼神、笑容等）基礎數據，以能力目標模型的11項能力指標為向導，對每一項能力指標內容在課前、課堂和課后的各項教學活動中的表現給予評價（A/優秀，B/良好，C/一般）。

教師可通過數據分析了解主講“小教員”在講授、組織課堂等活動中的表現，并對其領導力、口頭表達能力、知識應用能力等進行評價。課程結束時，對每名研究生的能力評分進行累計加權，可以得到能力評分總表。值得注意的是，該表在一定程度上反映了每名學員的個性化表現，可為其未來發展規劃提供有益參考。

結語

為了提高研究生的綜合能力，達到培養真正契合軍隊高等院校崗位需求的研究生，本文基于“學為中心”數字課堂的特點開展了研究生教學改革與課程設計實踐。通過制定“學為中心”教學設計原則，課題組以“船舶電力系統分析”課程為例，開展了教學目標、教學內容、教學方法以及效果評價設計，促進了“學為中心”數字課堂在研究生課程教學改革的落實。本課程在內容構建、教材建設、效果評價等方面可操作性強，是具有推廣價值的教育教學改革方案。