研究生課程教學改革與實踐

徐慶鐘 陳圣濤

摘? 要：中國特色社會主義邁入新時代，有必要開展研究生課程改革探索與實踐，以適應黨和國家事業發展對高層次創新人才的迫切需求。該文以實驗設計與數據處理課程為例，從知識體系、教學模式、教學案例、課程思政和課程考核方面剖析教學過程中存在的問題，提出優化教學內容、構建教研融合模式、突出實踐環節、融入思政元素和建立多元考核的改革措施。實踐證明，該課程的教學改革獲得明顯的教學效果，可為傳統工科研究生教育提供借鑒，從而助力培養更多德才兼備的高層次人才。

關鍵詞：實驗設計與數據處理；研究生課程；教學改革；教研融合；課程思政

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）10-0140-04

Abstract： As socialism with Chinese characteristics enters a new era， it is necessary to explore and practice graduate course reform to meet the urgent demand for high-level innovative talents in the development of Party and China. In this paper， the problems in the teaching process of experimental design and data processing were analyzed from the aspects of knowledge system， teaching mode， teaching cases， course ideological and political education， and course assessment. Reform measures have been proposed to optimize teaching content， construct a teaching research integration model， highlight practical links， integrate ideological and political elements， and establish diversified assessments. The practice has proven that the teaching reform has achieved significant teaching results， and can provide reference for traditional engineering graduate education and help cultivate more high-level talents with both morality and talent.

Keywords： experimental design and data processing; graduate courses; teaching reform; integration of teaching and research; curriculum ideology and politics

研究生教育是建設教育強國的關鍵，是國家科技進步的核心力量，是應對國際競爭的重要抓手。根據國家統計局的數據可知，中國研究生招生數量由2017年的80多萬人增長到2022年的124多萬人，五年時間內漲幅高達50%，中國已進入世界研究生教育大國行列。中國特色社會主義邁入新時代，人民群眾日益關切研究生教育質量，研究生教育肩負著高層次人才培養和創新創造的重要使命，各行各業對高層次創新人才的需求更加迫切，研究生教育的地位和作用更加凸顯。

2020年7月，習近平總書記就研究生教育工作作出重要指示指出，黨和國家事業發展迫切需要培養造就大批德才兼備的高層次人才[1]。2020年9月，國務院學位委員會、教育部《關于進一步嚴格規范學位與研究生教育質量管理的若干意見》中指出，要努力提高學位與研究生教育質量，嚴抓培養全過程監控與質量保證，對研究生教學全過程和教學效果進行監督和評價[2]。同時，2020年9月，由教育部、國家發展改革委、財政部發布的《關于加快新時代研究生教育改革發展的意見》中提出，要加強學術學位研究生知識創新能力和專業學位研究生實踐創新能力的培養，要優化課程體系，創新教學方式，突出創新能力培養[3]。

研究生招生規模的逐年增大和培養標準的日益嚴格，對研究生教育和課程建設提出了更高要求，因此有必要開展研究生課程改革探索與實踐，培養高層次人才以適應黨和國家事業發展需要。目前，已有高校開展了研究生教育相關的探索與實踐。中國礦業大學的李成[4]基于科教融合理念，提出了多層次教學內容、多元化教學模式及多維度綜合考核體系等教學改革舉措。面向新工科背景，上海大學的李莉等[5]及大連海事大學的林遠海等[6]從課程的教材選取及內容、教學方法設計、在線資源建設、過程性考核方法和課程思政等方面提出了改革。中山大學的宋劍等[7]在學科交叉背景下，從“時代使命”“知識領域”“能力領域”和“情感領域”等維度開展了研究生課程思政建設。同濟大學的張云霞等[8]針對當下“重科研輕教學”“重本科教學輕研究生教學”的現象，開展了新時代背景下研究生課程體系建設與質量保障研究。沈陽理工大學的谷曉嬌等[9]針對機械工程專業課程，提出了基礎理論實踐訓練項目、工程實踐訓練項目、創新實踐訓練項目——綜合實踐訓練項目逐步遞進的實踐教學改革。

在此背景下，大連海事大學高度重視研究生課程教學改革。本文以面向機械工程、救助與打撈工程等學科方向研究生開設的實驗設計與數據處理課程為例，分析傳統工科研究生教學中存在的問題及相應改革措施。在此基礎上，結合大連海事大學的辦學特色，探索船舶與海洋工程學院研究生課程改革的思路，培養研究生的知識創新能力和實踐創新能力，為大連海事大學致力于培養具有家國情懷、全球視野、綜合素養及創新能力的高素質專門人才提供研究生教育課程改革參考。

一? 課程教學目標

實驗設計與數據處理是針對機械工程、救助與打撈工程等學科方向研究生開設的一門理論和實踐相結合、實用性很強的選修課程，為其從事科學研究，進行實驗設計與數據處理提供基本的訓練和指導。課程內容主要分為數據處理基礎、實驗設計及統計應用兩部分。分別介紹測量值與誤差的分布、性質及檢驗；介紹統計檢驗、方差分析和回歸分析等數據處理方法與應用；介紹單因素優選法、多因素實驗設計、正交實驗設計和響應曲面設計的方法與應用。

通過該課程的學習，讓學生了解實驗設計及數據分析的基本方法，掌握實驗設計方法在科學研究中的應用，具備統計意識和獨立設計實驗的能力，實現學生會運用理論知識設計實驗、分析數據、解決實驗問題和獲取科學結論的教學目標，對學生有邏輯思維能力、問題剖析能力、實際問題解決能力的要求。

二? 課程教學中存在的問題

目前，有關實驗設計與數據處理的教學改革研究多針對本科教學[10-12]，涉及研究生教育的教學探索與實踐較少，面向機械工程、救助與打撈工程等學科方向研究生開設的實驗設計與數據處理在教學中存在的問題，主要體現在如下幾個方面。

（一）? 知識體系

課程的知識體系基于數理統計、概率論及線性代數，包含的公式和知識點多，內容枯燥。涉及到的數學原理概念與方法，雖然學生在大學數學中已有理論學習，但普遍存在基礎薄弱、知識生疏、記憶碎片化的問題。

（二）? 教學模式

針對本科生的講授法教學模式，雖然能快速高效地推進教學內容，但存在學生被動接受知識的問題，不能充分調動學生的積極性和參與度，難以實現研究生教育知識創新能力和實踐創新能力的融合培養，已不適應研究生教學。

（三）? 教學案例

實驗設計與數據處理是一門實用性很強的課程，教學過程中需要采用案例分析加強理論知識與實際問題的聯系，提升學生課題研究中處理實際問題的能力。但是，市面上現有教材中的實例多與化學、化工、材料和環境等專業背景有關，涉及到機械工程、救助與打撈工程等專業領域的實例較少，與學生課題研究的相關性和匹配度較低，易降低學生學習的主動性，甚至讓學生易產生該課程與課題研究無關、不重要的錯誤想法。

（四）? 課程思政

黨的二十大報告明確指出“育人的根本在于立德”[13]。要將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體[14]。課程思政是培養具有家國情懷、德才兼備的高層次人才的重要舉措。實驗設計與數據處理課程教學內容中蘊含的思想政治教育元素和資源有待挖掘，如何將課程思政自然融入教書育人的教學模式，需要探索實踐。

（五）? 課程考核

傳統的平時成績和期末考試或課程大論文的評價模式并不適應本研究生課程的考核，成績及格或優秀已不是研究生所追求的學習目的。如何通過課程考核提升學生對課程的重視程度和學習興趣，幫助學生能夠理論聯系實踐，將所學知識正確應用到實際的課題研究中，同時能夠評估學生的知識創新與實踐創新能力，才是本研究生課程的考核目的。

三? 課程教學的改革與實踐

實驗設計與數據處理不僅是一門選修課程，也是一門工具課程[15-17]，在研究生教育中擔負著完善知識結構和提高創新能力的任務，是研究生教育的重要環節，因此十分有必要開展課程的教學改革，優化課程體系，創新教學方式，突出研究生知識創新能力和實踐創新能力的培養，研究生教學改革建設思路如圖1所示。

（一）? 優化教學內容

授課之前，通過統計每個選課研究生的課題方向和研究內容，并結合機械工程、救助與打撈工程等學科的課題特點，對教學內容進行優化刪減，以便在有限的學時內更好地突出教學重點，對學生開展課題研究給予更多針對性的幫助。精簡后的教學內容主要包括實驗設計與數據處理導論、誤差和數據處理、有限數據統計處理、方差分析、回歸分析、單因素優選法及多因素實驗設計、正交實驗設計和響應曲面設計。

（二）? 構建教研融合模式

本課程的授課時間安排在研究生一年級的第二學期，此時研究生已確定課題研究方向，進入文獻閱讀階段。在課程初期布置一個課后作業，內容如下：根據自己的課題方向，從已讀的中英文文獻中，選擇一篇代表性論文，針對其采用的實驗設計方法或思路，并結合論文中的實驗數據處理，課堂上借助PPT進行詳細講解，時間3分鐘。通過此作業，首先，可充分調動學生的學習積極性，讓學生意識到本課程內容的重要性及對開展課題研究的幫助。其次，可以讓學生接觸到課題領域內最直觀的案例應用示范，從而解決教材中的案例缺少專業相關性的問題。此外，通過文獻內容講解分享，可以幫助研究生之間建立交流借鑒的機會，促進課題之間的交叉融合創新。

根據學生的作業展示，圍繞文獻研究內容，組織課堂討論，讓學生分享學習心得，并分析文獻在實驗設計方法和數據處理方面是否存在問題，以及有待完善提高的地方。同時，根據文獻的研究背景，講解文中所用實驗設計方法的應用領域和所能解決的實際問題，以及如何進行實驗數據處理以獲得實驗結論。在此環節，穿插講授對應的理論知識，比如顯著性和相關性分析、誤差棒、方差分析和回歸分析等，以此幫助學生理論聯系實際問題，做到經濟、科學地安排實驗和正確分析數據，引導學生在課題研究中要以定量分析代替定性分析，給出有理有據、科學規范、嚴謹可究的結論。基于構建上述的教學科研融合模式，可以有力地實現研究生的知識創新能力培養。

（三）? 突出實踐環節

結合課程特點及研究生課題情況，如圖2所示，從引導、提升、強化三個方面突出實踐環節教學，具體措施如下。

1? 利用碩士預答辯，引導培養學生實踐應用能力

在課程中期，研究生三年級學生會開展碩士論文預答辯，此環節的碩士論文一般會存在一定問題，諸如實驗設計非最優方案、實驗方案中因素和水平選取不合理、數據分析不深入及結論缺少定量分析等，此類與課題研究緊密相關的實踐性問題可對研究生一年級學生起到很好的啟示作用，幫助低年級學生在課題研究過程中未雨綢繆，避免相同問題的出現。因此，布置一個課后作業，內容如下。旁聽碩士論文畢業預答辯，重點關注各論文解決的問題、研究思路、實驗設計、數據處理及專家提出的問題；同時，從個人角度思考如何解決專家提出的問題，論文中可能存在的問題，以及如何優化實驗設計和數據處理；提交一份總結報告，包含對科研的認知、答辯收獲及對自己課題的思考等。

通過碩士論文預答辯學術實踐活動，可以讓學生切身體會到實驗設計與數據處理在課題研究中的重要性，還可以從優秀的碩士論文答辯中見賢思齊，受益到答辯言行舉止、論文寫作規范與表達陳述、PPT設計等方面的實踐創新能力培養。

2? 結合課題研究，提升學生實踐創新能力

在課程后期，理論知識授課完成后，布置一個課后作業，內容如下：根據學習的實驗設計方法及數據分析方法，結合各自的課題實際情況，進行實驗設計，并處理分析實驗數據，于課堂上通過PPT展示匯報課題的研究背景、意義、實驗目的、實驗方案及設計方法、實驗測試儀器設備、數據分析或擬采用的分析思路，以及實驗結果與討論等，要求圖文并茂，時間5分鐘。

通過此作業可以鍛煉學生的邏輯思維能力、問題剖析能力和實際問題解決能力，幫助學生掌握實驗設計方法在科學研究中的具體應用，使其具備統計意識和獨立設計實驗的能力，實現學生會運用理論知識設計實驗、分析數據、解決實驗問題和獲取科學結論的教學目標，從而充分培養研究生的實踐創新能力。

3? 鼓勵參與比賽，強化學生創新實踐能力

此外，為提升研究生的創新能力和實踐能力，鼓勵學生積極參加中國研究生創新實踐系列大賽、中國大學生工程實踐與創新能力大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和“挑戰杯”中國大學生創業計劃大賽等課外活動，借助各項比賽的重要平臺，鍛煉學生獨立思考并學以致用的能力，從而積極推進科教興國戰略、人才強國戰略和創新驅動發展戰略，多方面培養研究生的實踐創新能力。

（四）? 融入思政元素

結合本課程特點，可以采用形象化的實例，將愛國主義教育、國家安全教育、黨的二十大精神等課程思政元素融入知識點教學中，實現理論知識傳授與思想教育協同立德樹人的效果。例如，通過講述“科技強國”“中國制造2025”“海洋強國”等國家戰略在科技領域取得的巨大成就，以及結合學生的課題研究背景及意義，激勵學生要潛心科研、矢志報國，把愛國情懷和民族使命融入科研學習中，把論文寫在祖國的大地上，把科技成果應用在實現現代化的偉大事業中。在講授因素水平選取時，告訴學生要有安全意識，要從現行技術和實際工程應用角度出發，避免因素水平超出實驗安全范圍，存在安全隱患。在課堂討論交流互動環節，鼓勵學生要互相學習借鑒，從學科交叉角度創新自己的課題研究，以科研創新踐行黨的二十大精神。

（五）? 建立多元考核

對學生知識創新能力和實踐創新能力的考核是本課程考核的關鍵，前文所述的三次課后作業構成了過程考核，占總成績70%，對于期末考核，采用課程論文形式。通過文獻解讀、分享碩士答辯心得、課題匯報及論文撰寫等形式，如圖3所示，可以從知識掌握能力、語言表達能力、科研嚴謹性、邏輯分析能力、實踐應用能力和創新能力等方面多元評價學生。

圖3? 多元考核評價

四? 結束語

通過優化教學內容、構建教研融合模式、突出實踐環節、融入思政元素和建立多元考核，實現了對實驗設計與數據處理課程的教學改革，并獲得了明顯的教學效果。實踐表明，學生學習的積極性和主動性得到提高，并在評教中反饋課程教學對科研起到直接幫助作用；通過本課程的學習，學生在碩士論文答辯中已不存在實驗設計和數據處理方面的問題，論文立足國家行業民生需求，水平逐年提高，學生的家國情懷、知識創新能力和實踐創新能力得到了極大提升。本課程的教學改革與實踐，可為傳統工科研究生教育提供借鑒，從而培養更多德才兼備的高層次人才。

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