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我國的學位與研究生教育主要有兩種類型,即學術型學位(AcademicDegree)和專業學位(ProfessionalDegree),前者從1978年開始招生,主要培養學術型人才,后者從1997年開始招生,主要培養面向特定職業領域的高層次應用型專門人才[1-2]。目前兩種類型研究生的培養規模已經持平[3]。在研究生培養過程中,課程體系是教學內容的主要載體,是教育思想和教育觀念付諸實踐的橋梁,是實現研究生培養目標的關鍵環節。相比于學術型研究生,專業學位研究生設置時間較短,培養單位對二者的差異性認識不夠,在專業學位研究生課程體系設置時沿用了學術型研究生的課程體系,這導致專業學位研究生的課程體系不能體現專業學位研究生的培養特點,難以為實現專業學位研究生培養目標提供有力支撐[4]。本文以控制領域專業學位碩士研究生現有課程體系為例展開研究,分析其存在的問題,有針對性地提出課程體系和教學方式的改革方案,希望通過課程體系建設和教學方式的革新,提高控制領域專業學位研究生的培養質量,為其它工程領域專業學位研究生的課程體系建設提供借鑒。
課程體系的設置是為實現具體的培養目標服務的,因此,對課程體系進行評價,就是評估課程體系能否適應培養目標的要求,能否為實現培養目標提供支撐作用。下面首先介紹控制工程領域專業學位研究生現有課程體系的情況并分析其特點,然后介紹控制領域專業學位研究生培養目標并分析其特點,最后通過分析現有課程體系與培養目標的實現之間的矛盾,論證現有課程體系改革的必要性。
(一)現有課程體系設置情況與特點分析2002年,全國控制工程領域工程碩士專業學位教育協作組成立,于2005年7月召開了第二屆全國工程領域教育協作組組長全體會議,研究“建立規范化的工程碩士學位標準”的問題,形成了具有指導性的控制工程領域工程碩士研究生的培養要求和準則,認為控制工程領域專業學位碩士研究生應具備的知識結構具有如下的特點[5]:(1)以控制論、系統論、信息論原理為核心的知識結構;(2)具備與數學方法、計算機技術、網絡技術、通信技術、各種傳感器和執行器等相結合的,并針對具體應用方向的相關知識;(3)具備工具性知識,包括行業內常用系統和應用軟件等;(4)具備人文類知識,具有一定的人文精神素養和哲學思維能力,并能夠用于指導工程實踐。在上述思想的指導下,形成了一種兩層結構的控制工程領域專業學位碩士研究生課程體系,如圖1所示。(1)控制工程領域專業學位碩士研究生課程體系由公共基礎課程、專業課程和相關領域選修課程等三種類型的課程模塊組成,它們屬于兩層結構的第一層。其中,公共基礎課程包括數學基礎課、外語課、自然辯證法、工程導論等;相關領域選修課程包括計算機網絡、機械設計、傳感器技術、光電技術等課程;(2)第一層中的專業課程又分為領域核心課程和專業方向課程,它們組成層狀結構的第二層。其中,領域核心課程包括現代控制工程、線性系統理論、模式識別等控制工程領域的專業基礎課程;專業方向課程包括機器人控制、自主導航技術、精確制導與控制、最優控制、系統工程、系統仿真等,涵蓋控制領域的各個研究方向。上述課程體系結構是一種具有特色的相對穩定的課程體系結構,是我國研究生教育(學術型和專業學位型)普遍采用的課程體系結構。通過調研國內控制工程領域各研究生培養單位設置的課程體系發現,該領域的專業學位研究生課程體系結構不但沿用了學術型研究生課程體系的結構,甚至兩種課程體系中大部分課程的名稱、內容、選用教材、教學方式、考核方式都是相同的。由于學術型研究生課程體系設置在先,因此可以認定,專業學位研究生課程體系沿用了學術型研究生課程體系的結構。
(二)控制工程領域專業學位的培養目標及特點分析《控制工程領域專業學位標準》詳細規定了控制工程領域專業學位的培養目標。培養目標可以分解為四個單元的培養要求,即對研究生在知識單元、技能單元、能力單元與素質單元等方面的培養要求[6]。
1.知識單元。主要規定了獲得控制工程領域專業學位應該具備的知識結構。要求研究生必須掌握控制工程領域的基礎理論與針對具體應用方向的相關知識,即具備以控制論、系統論、信息論原理為核心的知識結構,具備與數學方法、計算機技術、網絡技術、通信技術、各種傳感器和執行器等相結合的并針對具體應用方向的相關知識;掌握和了解本領域的技術現狀和發展趨勢。
2.技能單元。主要規定了獲得控制工程領域專業學位應該具備的主要技能,包括相關研發工具使用技能(例如行業內常用系統和應用軟件等)、外語技能、國內外科技資料和文獻獲取技能、學術交流技能、技術報告或論文寫作技能等。
3.能力單元。主要規定了獲得控制工程領域專業學位應該具備的主要能力,主要包括:具備使用本領域先進技術方法和現代技術手段的能力;在本領域的某一方向具有獨立從事工程設計與運行、分析與集成、研究與開發、管理與決策等能力;能夠勝任實際控制系統、設備或裝置的分析計算、開發設計和使用維護等工作的能力;具有一定的人文精神素養和哲學思維能力,并能夠用于指導工程實踐。
4.素質單元。主要規定了獲得控制工程領域專業學位應該具備的主要素質,包括政治素質、職業道德和敬業精神以及專業素質。其中,專業素質要求本領域的專業學位獲得者注重領域的工程研究、開發和應用,成為基礎扎實、素質全面、工程實踐能力強,并具有一定創新能力的應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才。從控制工程領域專業學位碩士研究生的培養目標可以看出,專業學位是一種面向職業的應用型學位,獲得專業學位的要求一般是通過高水平的專業訓練從而達到一定的水平,具有從事某種專門職業業務工作的能力[7]。對比學術型學位的培養目標,可以發現二者存在明顯區別,專業學位以專業實踐為導向,培養高層次、應用型技術人員為目標,側重于實際工作能力的培養;而學術型學位是一種國際上通用的授予個人的學術稱號,表示其受教育的程度或在某一科學領域里已達到的學術水平,以培養從事基礎理論或應用基礎理論研究人員為目標,側重于學術理論水平和實際研究能力的培養[8]。
(三)控制工程領域現有課程體系與實現培養目標之間的矛盾控制工程領域專業學位研究生培養沿用了學術型學位研究生培養的課程體系,但該領域專業學位研究生的培養目標與學術型研究生的培養目標之間存在明顯的差別,因此,該領域現有專業學位研究生課程體系與其培養目標的實現之間必然存在矛盾,下面從實現培養目標的知識單元、技能單元、能力單元與素質單元等四個方面進行分析。
1.實現研究生知識單元的培養目標方面。現有課程體系重視學生知識結構的構建,設置的課程較為完備,覆蓋了控制工程領域的所有研究方向,能夠適應該領域內不同研究方向的研究生知識獲取的需要,矛盾不突出。但是,由于課程體系中沒有設置前沿課程,不利于研究生了解和掌握本領域的技術現狀和發展趨勢。
2.實現研究生技能單元的培養目標方面。現有課程體系對實現研究生外語技能、國內外科技資料和文獻獲取技能、學術交流技能、技術報告或論文寫作技能等方面具有很好的支撐作用,但對相關研發工具使用技能方面的支撐作用存在不足。
3.實現研究生能力單元和素質單元的培養目標方面。現有課程體系側重于學術理論水平和研究能力的培養,忽略了使用本領域先進技術方法和現代技術手段的能力培養,忽略了對專業實踐能力和工程應用能力等方面的培養要求,而這些能力正是專業學位研究生區別于學術型研究生的根本所在。因此,現有課程體系與培養目標之間存在結構性矛盾,具體體現在課程體系中缺少案例課程和綜合實踐(實驗)課程,不利于培養獨立從事工程設計與運行、分析與集成、研究與開發、管理與決策等能力,不利于培養能夠勝任實際控制系統、設備或裝置的分析計算、開發設計和使用維護等工作的能力。另外,現有課程體系在教學環節方面也存在不足,主要表現在:教學過程重知識傳授輕能力培養;考核是教學的“指揮棒”,對學生的學習具有導向作用,現有的考核環節沿用傳統做法,不能體現對學生實踐能力和應用能力的考核,不能充分引導專業學位研究生提高實踐能力和應用能力;教材建設滯后,專業學位碩士研究生課程學習采用的教材與同專業學術型研究生的相同,同樣沒有體現專業學位研究生對實踐能力和工程應用能力的培養要求[9]。此外,現有課程體系不夠靈活,要求學生必須到各培養單位的課堂進行學習,不能很好地適應非全日制、在職的專業學位研究生的學習需求;各培養單位的課程體系也不夠開放和兼容,無法把國內外其他培養單位的優質課程和教學資源納入課程體系。綜上可知,控制領域專業學位研究生現有課程體系不論在課程設置方面還是在教學環節方面,都難以滿足對研究生實踐能力、工程應用能力和職業素質的培養要求,與實現專業學位研究生培養目標的要求之間存在著較大的結構性矛盾,必須進行針對性地改革與建設。
二、控制工程領域專業學位研究生課程體系的改革方案
針對上述控制領域現有專業學位研究生課程體系的不足,在《控制工程領域工程碩士專業學位標準》的指導下,為了實現控制工程領域專業學位研究生培養目標和提高專業學位研究生的培養質量,提出如下的改革方案和措施。
1.針對現有課程體系不能支撐培養目標的結構性矛盾,革新現有課程體系的結構,把圖1所示的兩層結構改為圖2所示的三層結構,即在第二層的專業方向課程中設置必修的前沿系列課程、案例系列課程和綜合實踐(實驗)系列課程,并使這三種系列課程能夠涵蓋控制工程領域的所有研究方向。其中,增加前沿系列課程可以提高學生對本領域技術現狀和發展趨勢的掌握,彌補現有課程體系對學生知識結構支撐不足的問題;增加案例系列課程和綜合實踐(實驗)系列課程有利于提高學生相關研發工具使用技能,有利于培養學生從事工程設計與運行、分析與集成、研究與開發、管理與決策等能力,有利于培養學生的專業實踐能力和工程應用等職業素質,從而彌補現有課程體系對學生技能、能力和素質等方面支撐不足的問題。
2.針對現行教學環節不能支撐實現專業學位研究生培養目標的問題,在教學內容、教學方式、考核方式和教材建設等方面采取措施。第一,更新教學內容,把培養單位在控制工程領域優勢科研方向的最新成果和科研經驗直接轉化為優質教學資源,以案例的形式和前沿課程的形式引入到課程內容中,案例內容注重工程實際,強化培養學員的工程素養,前沿課程注重開闊學員的視野和跟蹤最新技術與方法。第二,革新教學方式,把目前研究生被動式課程學習轉換為主動學習的狀態,充分發揮研究生的自主學習[10]。課程教授團隊引入本學科及相關學科的研究熱點和難點論題,把課程學習和科學研究實踐有機地結合起來,實現案例式教學、研討式教學[11]和實踐性教學相融合。教學過程中,激發學生主動學習的積極性,盡可能避免學科化、體系化的知識傳授方式,將講授、研討、學術或技術前沿報告、實踐教學、案例教學、實驗教學等方式結合起來,給予學生啟發式、互動式的教育,使研究生主動拓展思維,對研究問題有深刻的認識,主動把課堂學習內容延伸到課外實踐論題,主動把理論知識較好地應用于工程實踐中。第三,革新考核方式,采用形成性評價[12]為主的多元化評價方式,建立體現研究生綜合發展、課程教授團隊研討、教育管理部門監督、人才使用單位反饋的研究生課程合力評價體系。在具體操作過程中,不同課程可以根據自身特點采用不同的考核方式,但必須強調對學生學習過程的評價,即突出對學生學習或實驗過程中的態度、方法并對其發現問題、分析問題和解決問題的實際能力考核。例如對大作業的考核,可采取團隊合作完成一個自選項目課題的方式,每個團組最后提交一個報告,學生的最終得分由團組得分乘以自己在團隊的貢獻比例決定;成績的評定采用同伴評閱與教師評閱相結合的方式,鼓勵學生對自己和同伴的成績進行評定。第四,教材建設方面,目前還沒有專門針對專業學位研究生的教材,課程教授團隊應該結合具體課程的特點,把相關領域的最新原理、最新技術和科研經驗分解成具體的知識點和案例編寫進教材。例如,“智能機器人技術”課程教材編寫時,可以把機器人領域的最新原理、最新技術和科研經驗分解成如下的知識點和案例:機器人運動學,對應案例“類汽車操縱機器人的運動控制與仿真實現”;機器人感知,對應案例“救援機器人的傳感器”;機器視覺,對應案例“人臉識別與位置跟蹤”;機器人導航與定位,對應案例“三維點云配準算法”;機器人規劃與控制,對應案例“八旋翼無人機環境自主探索”;多機器人協同控制,對應案例“多機器人任務分配與編隊控制”。
3.針對現有課程體系自身存在的不夠靈活、不夠開放和兼容的問題,各培養單位可以考慮建設專業學位研究生MOOC課程或擇優把國內外高水平MOOC課程納入課程體系,并承認學生MOOC課程的學分。MOOC作為一種新的學習和教學方法,是高校教學方法的一次大變革,已經在美國等國家的高等教育中得到了大規模推廣,在我國也得到了越來越多的重視[13]。由于MOOC具有開放、自主、覆蓋面廣、學習資源豐富等特點,一方面很適合專業學位研究生課程教學使用,另一方面能夠解決非全日制的在職專業學位研究生的工學矛盾。因此,把MOOC課程納入課程體系,是傳統專業學位研究生課程體系的有益補充。
三、結束語
課程體系是決定研究生知識結構的關鍵,直接影響人才培養質量。本文從我國現行的控制領域專業學位研究生課程體系的特點及面臨的問題出發,結合專業學位研究生的培養特點和培養目標要求,提出了現有課程體系的改革方案和措施,針對性和可操作性強,對建設高質量的專業學位研究生課程體系和提高專業學位研究生培養質量具有重要的意義。專業學位研究生課程體系的革新與建設是一個系統工程,需要教育指導機構、培養單位、研究生導師以及廣大一線任課教師的共同努力才能完成。
作者:鄭永斌 張明 李春 徐婉瑩 單位:國防科學技術大學 機電工程與自動化學院