工科專業(yè)碩博貫通教學(xué)模式探索

[基金項(xiàng)目]2024年度南京航空航天大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“碩博貫通力學(xué)專業(yè)課教學(xué)模式改革與質(zhì)量提升研究”（2024YJXGG06）

[作者簡(jiǎn)介]（1983—），男，江蘇南京人，工學(xué)博士，副教授（通信作者），主要從事非線性動(dòng)力學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域研究。

[中圖分類號(hào)]G643.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-9324（2025）26-0061-04 [收稿日期］2024-11-19

建設(shè)教育強(qiáng)國是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。2024年9月，習(xí)近平總書記在全國教育大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，“建成教育強(qiáng)國是近代以來中華民族夢(mèng)寐以求的美好愿望，是實(shí)現(xiàn)以中國式現(xiàn)代化全面推進(jìn)強(qiáng)國建設(shè)、民族復(fù)興偉業(yè)的先導(dǎo)任務(wù)、堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、戰(zhàn)略支撐，必須朝著既定目標(biāo)扎實(shí)邁進(jìn)”“我們要建成的教育強(qiáng)國，是中國特色社會(huì)主義教育強(qiáng)國，應(yīng)當(dāng)具有強(qiáng)大的思政引領(lǐng)力、人才競(jìng)爭(zhēng)力、科技支撐力、民生保障力、社會(huì)協(xié)同力、國際影響力”[1]。面對(duì)習(xí)近平總書記的殷切期望及諄諄教誨，作為當(dāng)代高校教師，我們有責(zé)任、有義務(wù)，以建設(shè)教育強(qiáng)國為己任，努力適應(yīng)新形勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興。

在全球科技競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的時(shí)代背景下，超常規(guī)培養(yǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域拔尖創(chuàng)新人才已成為實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的重要支撐。值得注意的是，當(dāng)前拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)仍存在培養(yǎng)周期長、培養(yǎng)模式不匹配、課程教學(xué)內(nèi)容不銜接不完善等問題。因此，碩博貫通式培養(yǎng)作為一種統(tǒng)籌優(yōu)質(zhì)教育資源的方式，對(duì)其進(jìn)一步深化改革可以達(dá)到加快拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)速度、提升人才自主培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

力學(xué)作為南京航空航天大學(xué)的特色專業(yè)，正以其自身優(yōu)勢(shì)不斷向國家輸送各類工科人才，但如何緊跟時(shí)代發(fā)展，高效且優(yōu)質(zhì)地培養(yǎng)科技人員是一個(gè)值得關(guān)注的問題。諸如“非線性動(dòng)力學(xué)”等各類研究生專業(yè)核心課程的開設(shè)，既豐富了學(xué)生的知識(shí)體系，更將成為他們?nèi)蘸蟾淖兾磥硎澜绲挠辛ぞ摺ｋm然該課程長期以來是以碩博貫通模式開展的，但一成不變的教學(xué)方式顯然已不再適合當(dāng)前的教育理念及認(rèn)知。

一、碩博貫通課程的教學(xué)意義

碩博貫通課程在很大程度上統(tǒng)籌了有限的優(yōu)質(zhì)教育資源，促進(jìn)了高校研究生管理系統(tǒng)的良性運(yùn)行，避免了教師重復(fù)授課，有利于學(xué)生的健康成長和長期發(fā)展，實(shí)現(xiàn)校園和諧。此外，能夠確保研究生將寶貴的時(shí)間投入學(xué)習(xí)與科研中，即在大幅提高課堂效率的同時(shí)，可以使低年級(jí)研究生盡快掌握必要的科研工具，盡早進(jìn)入科研角色，為快速開展后期的學(xué)術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。

值得注意的是，在開設(shè)相關(guān)碩博貫通課程時(shí)，教師須傳授研究生基礎(chǔ)知識(shí)，為他們搭建知識(shí)體系，而如何將高深的專業(yè)知識(shí)傳遞給基礎(chǔ)框架尚不完善的碩博連讀/直博研究生，對(duì)教師的授課技能是一項(xiàng)不小的考驗(yàn)，這個(gè)過程也是對(duì)教師自身素質(zhì)的一次提升。

二、工科研究生課程現(xiàn)狀

隨著國家科技高速發(fā)展，對(duì)高層次尖端人才的需求日益增長，碩博貫通培養(yǎng)作為一種合理、高效的教育模式，經(jīng)過多年摸索，正日趨成熟。廣大教育工作者亦投入了大量精力，如駱軼姝等[2]針對(duì)碩博貫通培養(yǎng)研究生具有連續(xù)性強(qiáng)、周期長等特點(diǎn)，對(duì)長學(xué)制碩博貫通研究生培養(yǎng)模式進(jìn)行了改革，旨在通過對(duì)課程體系優(yōu)化、教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新、選拔方式改進(jìn)等方式，切實(shí)提高工科研究生的培養(yǎng)質(zhì)量與培養(yǎng)效率。針對(duì)交叉型工科專業(yè)建設(shè)的要求，林健[3重視高校學(xué)科特色、堅(jiān)持學(xué)生自身發(fā)展，提出了一套開放式專業(yè)課程體系，實(shí)現(xiàn)了一種碩一博課程合理銜接與師生相互選認(rèn)的新型培養(yǎng)模式。從培養(yǎng)創(chuàng)新型、專業(yè)型、復(fù)合型的頂尖人才出發(fā)，袁怡潔等4從課程設(shè)置、課程管理及課程考核等三方面詳細(xì)探討了碩博課程貫通的具體實(shí)施辦法。期望在保證研究生不同階段課程體系完整性的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)課程的連續(xù)性，提供給學(xué)生良好的學(xué)習(xí)資源，為培養(yǎng)高端人才打下基礎(chǔ)。本著統(tǒng)籌教育資源、加快培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的原則，姬紅兵等5針對(duì)碩博貫通培養(yǎng)中的人才培養(yǎng)模式、課程教學(xué)體系及導(dǎo)師指導(dǎo)形式等進(jìn)行了研究和思考，提出了人學(xué)選拔和動(dòng)態(tài)調(diào)整相結(jié)合的研究生選拔機(jī)制。基于機(jī)械專業(yè)的特色與學(xué)科特點(diǎn)，同時(shí)以項(xiàng)目需求為牽引，李玉貴等[6提出了機(jī)械專業(yè)知識(shí)、能力和素質(zhì)相結(jié)合的本一碩一博貫通培育新模式。他們重塑此專業(yè)知識(shí)框架與研究方向，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科知識(shí)融合，呈現(xiàn)了特點(diǎn)突出的機(jī)械專業(yè)本一碩一博貫通教學(xué)體系。

此外，在研究生教學(xué)模式改革方面的探索也取得了頗多成果。譬如，王琨等[7]強(qiáng)調(diào)須設(shè)法增強(qiáng)當(dāng)代研究生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與主動(dòng)性，切實(shí)開展教學(xué)改革，把理論與實(shí)踐教學(xué)、信息獲取等進(jìn)行緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)突破創(chuàng)新。在使研究生扎實(shí)掌握基本知識(shí)、全面知識(shí)體系的同時(shí)，結(jié)合實(shí)際需求，做好科研工作。劉林等8建議以學(xué)習(xí)促進(jìn)科研，激勵(lì)學(xué)生通過書本所學(xué)知識(shí)開展科學(xué)研究，以提高研究生的自主學(xué)習(xí)技能及學(xué)習(xí)興趣，讓他們擁有提出問題、解決問題的能力。王鑫等[9以研究生核心課程“線性系統(tǒng)理論”為例，在授課過程中，將人工智能方法巧妙地以課程思政的方式引入教學(xué)中，將教學(xué)實(shí)踐中的一些經(jīng)典實(shí)例與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，力求使工科研究生在學(xué)會(huì)應(yīng)用控制理論與人工智能方法的同時(shí)，增強(qiáng)他們的內(nèi)在創(chuàng)新意識(shí)與處理實(shí)際問題的能力。以航空?qǐng)?bào)國、培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的飛行器設(shè)計(jì)人才為背景，在研究生課程思政教學(xué)中，尹喬之等\"°提出“理論、實(shí)踐、工程、綜合”并舉的研究生培養(yǎng)模式，從課程思政建設(shè)總體設(shè)計(jì)等四個(gè)方面討論了當(dāng)前工科研究生課程思政教學(xué)的開展方式。基于問卷調(diào)查，彭洪閣等\"指出目前的研究生教育方式已不再適應(yīng)他們的需求，具體如授課形式單一、缺乏科研實(shí)踐等，同時(shí)，從教育管理、師資綜合素質(zhì)等角度給出建議，以期提高研究生教學(xué)質(zhì)量和水平。

三、教學(xué)模式改革舉措

針對(duì)當(dāng)前工科研究生課程發(fā)展現(xiàn)狀及學(xué)生科研要求，結(jié)合筆者所屬高校常年開設(shè)的碩博貫通課程“非線性動(dòng)力學(xué)”的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出以下三條改革措施，具體如圖1所示。

1.開發(fā)出一套非線性動(dòng)力學(xué)演示系統(tǒng)，提高課堂效率。在學(xué)習(xí)理論性高、邏輯性強(qiáng)、環(huán)環(huán)相扣的研究生力學(xué)專業(yè)課程時(shí)，對(duì)于低年級(jí)碩博連讀/直博的研究生，任何一個(gè)先前環(huán)節(jié)的缺失，都會(huì)導(dǎo)致其對(duì)下一階段課程理解困難。所開發(fā)的演示系統(tǒng)可以直觀地幫助研究生快速認(rèn)知大量抽象的物理概念，形成一套理論與實(shí)物相結(jié)合的立體課堂教學(xué)模式。具體的實(shí)踐過程包括：遴選重點(diǎn)和難點(diǎn)，體系化物理認(rèn)知。考慮到碩士研究生會(huì)提前攻讀博士課程，根據(jù)多年力學(xué)專業(yè)課課堂授課經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)大綱中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真梳理，對(duì)相關(guān)概念開展討論，對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)加以分析。對(duì)關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，成體系地將所有重點(diǎn)和難點(diǎn)“組裝”于一套自行開發(fā)的非線性動(dòng)力學(xué)演示系統(tǒng)中。采用3D打印等現(xiàn)代技術(shù)手段，將演示系統(tǒng)的成品在課堂展示給研究生，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，激發(fā)了研究生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

2.開展軟件二次開發(fā)及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，提升解決問題能力。基于既有的一套“剛-柔耦合在軌繩系航天器動(dòng)響應(yīng)及控制仿真軟件”，可以在課堂上根據(jù)研究生的要求或喜好對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，遠(yuǎn)程操控地面實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，展示各種有趣的非線性現(xiàn)象，在增加課堂趣味性的同時(shí)，可以提升低年級(jí)研究生對(duì)知識(shí)應(yīng)用的主動(dòng)性。可總結(jié)為，遠(yuǎn)程操控實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可視化概念認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)用于直觀感知的實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行改造加工，特別是之前提出討論的重點(diǎn)難點(diǎn)概念，找到“觀察”物理概念的觀測(cè)量，便于研究生探查。建立二次開發(fā)軟件與力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)課堂軟件界面對(duì)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的操控，通過實(shí)時(shí)反饋的視頻信息，使研究生能在第一時(shí)間觀測(cè)到所研究物理量的特性。

3.引入航空航天工程實(shí)例，本源揭示物理概念。力學(xué)教材存在一個(gè)普遍問題，即例題與實(shí)際工程，特別是航空航天應(yīng)用的結(jié)合不夠緊密，這在很大程度上造成研究生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解不夠深刻，對(duì)碩博貫通課程教學(xué)則更為不利。結(jié)合高校特色（如航空航天領(lǐng)域動(dòng)力學(xué)研究的成果），深挖授課過程中抽象知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)例的內(nèi)在聯(lián)系，從本源對(duì)物理概念進(jìn)行深刻揭示，實(shí)現(xiàn)加深知識(shí)點(diǎn)理解與鞏固的自的。實(shí)踐過程可概括為：凝練工程化實(shí)例，探知物理量本源。基于知識(shí)點(diǎn)對(duì)實(shí)例進(jìn)行深挖，分析實(shí)例的背景與意義，同時(shí)討論物理概念的內(nèi)涵并設(shè)法推廣之，使研究生能夠觸類旁通。上升到科學(xué)問題的角度，從數(shù)學(xué)或問題來源的高度，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深人探究。

上述提出的關(guān)于碩博貫通課程改革的舉措具有一定的創(chuàng)新性與實(shí)用性，完全可以考慮將它們推廣到相關(guān)的工科研究生課程教學(xué)中。這里不妨將其進(jìn)一步凝練并歸納為如下內(nèi)容。

概念“觸摸化”。傳統(tǒng)的碩博貫通力學(xué)專業(yè)課更專注于基本理論的灌輸及經(jīng)典公式的推導(dǎo)，鮮有教師會(huì)考查研究生是否真正理解掌握物理概念的實(shí)際意義。筆者以碩博貫通力學(xué)專業(yè)課為基礎(chǔ)，自主研制出一套動(dòng)力學(xué)演示系統(tǒng)，讓研究生走上講臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要物理概念的親手“觸摸”，在加深研究生對(duì)概念理解的同時(shí)，激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣。此類演示系統(tǒng)完全能夠推廣到其他力學(xué)課程的教學(xué)活動(dòng)中。

概念“可視化”。在力學(xué)專業(yè)研究生教學(xué)過程中，教師往往通過研究生課后的習(xí)題反饋來把握研究生對(duì)基本概念的掌握程度，但對(duì)于研究生對(duì)各物理概念的真實(shí)掌握情況，如物理量在動(dòng)力學(xué)方程中扮演的角色、起到的作用并沒有直觀感受。而通過一個(gè)軟件二次開發(fā)界面，遠(yuǎn)程操控實(shí)驗(yàn)室的力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)物理參數(shù)不斷調(diào)試，研究生可以直觀地看到所改變的物理參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響。

概念“溯源化”。過往的碩博貫通力學(xué)專業(yè)研究生教學(xué)中，教師多是機(jī)械地講授重要物理概念的意義，但這些概念在現(xiàn)實(shí)工程或數(shù)學(xué)上的本源屬性很少提及，導(dǎo)致研究生的工程背景缺失。計(jì)劃充實(shí)以航空航天為背景的工程實(shí)例，從根源上使研究生知曉各物理參量的來源及本征意義。顯然，此類實(shí)踐結(jié)果的引人也是其他力學(xué)課程亟須注入的。

結(jié)語

碩博貫通作為一種高效的尖端人才培養(yǎng)模式，在當(dāng)今研究生教育中有著舉足輕重的作用，其教學(xué)模式的探索值得高校教師認(rèn)真考量。但是，授課內(nèi)容枯燥、抽象及授課對(duì)象基礎(chǔ)差異化是此類課程提升的瓶頸。順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，針對(duì)工科專業(yè)課程，本文提出了概念“觸摸化”“可視化”“溯源化”的改革方案，有望能取得更好的教學(xué)實(shí)踐效果。

參考文獻(xiàn)

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Exploration of Teaching Model of Postgraduate and Doctoral Through-training in Engineering Majors

Reform Measures for the Core Course ofMechanics Nonlinear Dynamics

YU Ben-song， WEI Guo

（College ofAerospace Engineering，Nanjing University ofAeronautics and Astronautics，Nanjing，

Jiangsu 210016， China）

Abstract： The postgraduate and doctoral through-training teaching is a preferred path for effcientlycultivating senior personnel in the new era.The model adapts to our country's education long-term development plan，i.e.， promoting the country through science and education.The method has been atracted considerable atention and widely adopted in domestic universities. The proposed teaching model has become a new trend in the training ofhigh-level scientiffcresearchers.Itis signiffant to integrate high-quality educational resourcesand improve theefficiency of graduateeducation.Taking a typical mechanics core course Nonlinear Dynamics as an example， based on current graduate education situation this paper proposes a series of speciffc measures for the teaching model reform concerning the postgraduate and doctoral through-training courses in current engineering majors， including developing a set of mechanics demonstration system， conducting secondary software development as wellas experiments，and introducingaerospace engineering examples.Itis hoped toachieve postgraduate effcient cultivation and steady improvement of personal qualities.

Key words： postgraduate and doctoral through-training; effcient cultivation; model reform; engineering