劉蕾 徐繼寧 胡敦利 張曉平

[摘 要] 研究生課堂教學(xué)是開(kāi)展科學(xué)研究的前期教育，也是傳遞并激活學(xué)生創(chuàng)新思維的一種方式。按照科學(xué)研究貫穿課程學(xué)習(xí)的原則，立足于“控制科學(xué)與工程”學(xué)科，以理論類(lèi)課程為改革對(duì)象，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)學(xué)生科研能力為依歸，課堂教學(xué)以拓寬學(xué)生知識(shí)面、加強(qiáng)其基礎(chǔ)理論和適應(yīng)能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，形成“導(dǎo)學(xué)—反饋—提升”閉環(huán)教學(xué)模式，探索研究開(kāi)放的教學(xué)理念、科學(xué)的教學(xué)方法、先進(jìn)的教學(xué)手段、前沿的教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

[關(guān)鍵詞] 研究生;課堂教學(xué);科研能力;閉環(huán)教學(xué)模式

[基金項(xiàng)目] 北方工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（108051360019XN141/026）資助

[作者簡(jiǎn)介] 劉 蕾（1984—），女，河北人，博士，北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院副教授，主要從事奇異系統(tǒng)魯棒控制、故障診斷與容錯(cuò)控制研究;徐繼寧（1970—），女，陜西人，博士，北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院副教授，主要從事自動(dòng)控制、智能系統(tǒng)檢測(cè)與分析研究;胡敦利（1967—），女，山西人，碩士，北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院副教授，主要從事自動(dòng)控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)研究;張曉平（1991—），女，山西人，博士，北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院講師，主要從事自動(dòng)控制、機(jī)器人、智能系統(tǒng)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G643 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）29-0258-04 ? ?[收稿日期] 2019-10-10

一、引言

目前我國(guó)的碩士研究生培養(yǎng)一般分為兩個(gè)階段，即理論學(xué)習(xí)階段和學(xué)位論文研究階段。課題的研究階段目的和任務(wù)比較明確，而理論學(xué)習(xí)階段在研究生培養(yǎng)過(guò)程中的作用似乎并不明確，課堂的主要教學(xué)形式仍然以灌輸式為主，這種模式的培養(yǎng)下，研究生普遍存在自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，知識(shí)結(jié)構(gòu)不明確，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題能力不足，直接導(dǎo)致的后果就是研究創(chuàng)新能力較低，科研進(jìn)展緩慢等問(wèn)題。針對(duì)這種狀況，很多教育專(zhuān)家和教師都致力于改善這種狀況，面向科研能力提升方面對(duì)研究生教學(xué)進(jìn)行改革，取得了一些成效。以下就本項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容作簡(jiǎn)要回顧。

高校研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和持續(xù)科研創(chuàng)新的現(xiàn)實(shí)需要，更是國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求，教師在研究生創(chuàng)新與協(xié)作意識(shí)培養(yǎng)中起主導(dǎo)作用[1]。課堂教學(xué)是研究生階段開(kāi)展科研活動(dòng)的第一步，構(gòu)建高效的研究生教育課程體系是提升研究生科研能力的重要平臺(tái)，王鵬等（2018）介紹了普通高校的研究生教育課程體系現(xiàn)狀并剖析了存在的問(wèn)題，提出了改革研究生教育課程體系的思路與措施，堅(jiān)持因人而異的辦學(xué)方向，革新教學(xué)模式，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。[2]鄭軍，等（2019）提出了基于“CIPP”模式的研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略研究，分別選取政府政策、教育資金、基礎(chǔ)設(shè)施、人才投入、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同、教學(xué)協(xié)同、創(chuàng)新氛圍、科研成果八個(gè)指標(biāo)對(duì)研究生創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)體系進(jìn)行評(píng)估，為提升研究生創(chuàng)新能力以及培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才提供可行建議。[3]宋妍（2018），謝麗萍（2018），范海延等（2019），茍小其等（2018）分別對(duì)研究生教育理念、培養(yǎng)目標(biāo)與模式進(jìn)行了深入研究，強(qiáng)調(diào)了課堂教學(xué)在培養(yǎng)研究生科研能力方面的重要作用。[4-7]

那么如何將科研能力的培養(yǎng)貫穿研究生課堂呢？李舜銘等（2019）、朱順釵等（2018）以啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新為核心，以研究生的啟發(fā)教育為切入點(diǎn)，深入討論了啟發(fā)性教育在研究生教育中的優(yōu)勢(shì)，以及啟發(fā)教育在我國(guó)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的優(yōu)勢(shì)，證明了啟發(fā)教育對(duì)研究生創(chuàng)新能力的提升有重要影響。[8，9]研究生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，需要在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中不斷滲透、潛移默化[ 10 ]。在信息豐富時(shí)代，我國(guó)研究生課程要樹(shù)立“互聯(lián)網(wǎng)+課程”深度融合的理念，研究生課程需要新的設(shè)計(jì)思路：課程目標(biāo)凸顯創(chuàng)新能力，課程設(shè)置強(qiáng)調(diào)意義建構(gòu)，課程實(shí)施關(guān)注學(xué)習(xí)情境，打造泛在學(xué)習(xí)資源共享平臺(tái)、建立多路徑師生學(xué)習(xí)共同體以及推行MOOC課程的認(rèn)可機(jī)制[ 11 ]?！胺D(zhuǎn)課堂”[ 12-14 ]通過(guò)調(diào)整學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)適應(yīng)更多的主動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，翻轉(zhuǎn)課堂的“課前學(xué)習(xí)—課中探索—課后反饋”的教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在主動(dòng)完成知識(shí)建構(gòu)的同時(shí)，有效培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、探究能力和問(wèn)題解決能力，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也有潛在的優(yōu)勢(shì)。學(xué)習(xí)循環(huán)圈[ 15 ]、網(wǎng)絡(luò)分析法[ 16 ]、案例教學(xué)法[ 17 ]從課程任務(wù)分配、研習(xí)探究、公開(kāi)交流和反思提高等環(huán)節(jié)細(xì)劃了教師和學(xué)生的分工、組織形式和實(shí)施策略，該模式有利于研究生的合作學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。課堂教學(xué)不僅是學(xué)生獲得知識(shí)和技能的陣地，更是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思維模式培養(yǎng)的重要平臺(tái)[ 18 ]，上述教學(xué)模式都是基于“教學(xué)—反饋”，重在“反饋”的形式來(lái)組織教學(xué)，構(gòu)建研究生課堂教學(xué)共同體[ 19 ]，從而實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，提高自主學(xué)習(xí)、提升科研能力。魏子秋（2018），羅駿等（2018），李艷茹等（2019），陳閣軍（2018）及楊旻玥等（2018）分別以具體課程為例介紹了如何在研究生課堂中貫穿科研能力培養(yǎng)的舉措，從研究生的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，以學(xué)位課教學(xué)為切入點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及教學(xué)考核等環(huán)節(jié)進(jìn)行了一系列的改革。[ 20-24 ]

本項(xiàng)目所針對(duì)的是控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的研究生，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的控制教育，從形式到內(nèi)容都發(fā)生了可喜的變化[ 25 ]，控制學(xué)科（或自動(dòng)化學(xué)科）是一門(mén)多學(xué)科交叉的新興技術(shù)學(xué)科，涉及的領(lǐng)域和基礎(chǔ)廣、需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容多，控制科學(xué)教育在培養(yǎng)工程技術(shù)人才方面發(fā)揮了重要作用，也為培養(yǎng)科技人才做出了突出貢獻(xiàn)，在21世紀(jì)，控制科學(xué)本身和教育事業(yè)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要教師們努力探索新的教學(xué)模式以適應(yīng)新的環(huán)境。

二、研究生課堂狀況分析

研究生課堂教學(xué)是開(kāi)展科學(xué)研究的前期教育，也是傳遞并激活學(xué)生創(chuàng)新思維的一種方式。將研究生科研能力培養(yǎng)融入課堂教學(xué)是高等學(xué)校研究生教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)的重要內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代高等教育理論體系和課程結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)之一，無(wú)論是在鞏固理論教學(xué)成果，還是在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和開(kāi)拓精神方面都具有不可替代的重要作用。

本人所在的學(xué)科為“控制科學(xué)與工程”，控制科學(xué)也稱(chēng)為自動(dòng)化科學(xué)，是以控制論為理論基礎(chǔ)，并與系統(tǒng)論、信息論密切相關(guān)的一門(mén)技術(shù)科學(xué)，屬于應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)的范疇?？刂瓶茖W(xué)具有廣泛的對(duì)象、嚴(yán)密的理論、可行的方法和普適的特性，為控制工程和應(yīng)用、自動(dòng)化技術(shù)以及各類(lèi)自動(dòng)化系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。控制科學(xué)與教育學(xué)交叉的理論與技術(shù)研究成果日新月異，控制科學(xué)思想為“因材施教”教學(xué)方式提出了新的分析方法，是值得探索的理論與應(yīng)用課題。在技術(shù)層面上，自主式學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)與社區(qū)式學(xué)習(xí)模型與分析方法是值得關(guān)注的研究?jī)?nèi)容?？刂普摰木柙谏鐣?huì)、在文化，整個(gè)教學(xué)任務(wù)相當(dāng)于一項(xiàng)控制任務(wù)，可尋求一種針對(duì)系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋，使得整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)更加有效。

在2018—2019年，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和學(xué)生座談會(huì)采集學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)從內(nèi)容到形式的需求及建議，初步了解學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的哪些方面有著迫切需求，參與調(diào)查問(wèn)卷的學(xué)生為“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的選課學(xué)生，參與座談會(huì)的學(xué)生為2017級(jí)控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生，其中包括學(xué)術(shù)碩士生和專(zhuān)業(yè)碩士生，調(diào)查統(tǒng)計(jì)按照“閉環(huán)控制系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)，被控對(duì)象為學(xué)生，如表1所示。

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究生認(rèn)為研究生階段的主要任務(wù)是深入研究自己的課題，而課堂學(xué)習(xí)起輔助作用，可以提高自己的理論水平、開(kāi)拓視野。事實(shí)上，按照研究生培養(yǎng)方案，掌握本學(xué)科堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)是前提條件，具有獨(dú)立從事科學(xué)研究或擔(dān)負(fù)專(zhuān)門(mén)技術(shù)工作的能力是最終的目標(biāo)，同時(shí)還要比較熟練地閱讀本專(zhuān)業(yè)的外文資料等。要想達(dá)到上述目標(biāo)，僅僅依靠導(dǎo)師布置一個(gè)課題去完成是不夠的，而且強(qiáng)調(diào)的都是“本專(zhuān)業(yè)”，而不是“本課題”。所以修讀一些本專(zhuān)業(yè)的課程是非常必要的，而在課堂教學(xué)中融入一些能力提升方法也是非常重要的。

因此，本項(xiàng)目立足于“控制科學(xué)與工程”學(xué)科，研究“導(dǎo)學(xué)—反饋—提升”閉環(huán)教學(xué)模式在研究生課堂教學(xué)中的應(yīng)用，即如何在課堂教學(xué)中提升研究生科研能力，具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

三、閉環(huán)教學(xué)模式

“導(dǎo)學(xué)—反饋—提升”閉環(huán)教學(xué)模式總體框如圖1所示。

教學(xué)方法包括四個(gè)方面：（1）針對(duì)理論分析，要注重思維方式的培養(yǎng)，教師首先演示如何分析問(wèn)題的思路，再針對(duì)具體理論問(wèn)題讓學(xué)生自己解決，教師評(píng)價(jià)。（2）可通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，仿真，組隊(duì)共同解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，可以多增加實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。（3）做專(zhuān)題報(bào)告，在備課時(shí)多融入前沿技術(shù)和最新技術(shù)，采取互動(dòng)交流、自主學(xué)習(xí)。（4）針對(duì)課堂教學(xué)中的某個(gè)技術(shù)或控制方法，讓學(xué)生自行檢索文獻(xiàn)（或由教師指定）并閱讀總結(jié)。學(xué)術(shù)報(bào)告主要包括：文獻(xiàn)綜述報(bào)告、課題研究報(bào)告。

四、“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”課程實(shí)踐

下面以“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”課程為例，介紹閉環(huán)教學(xué)模式的應(yīng)用。由于理論知識(shí)的教學(xué)是當(dāng)前各類(lèi)學(xué)校最為重視和最為繁重的教學(xué)內(nèi)容，也是保證教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)行創(chuàng)新教育的基礎(chǔ)，因此本課程的難點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)。

1.如何激發(fā)學(xué)習(xí)理論課程的學(xué)習(xí)興趣，以及用所學(xué)的理論知識(shí)和自己的研究課題相結(jié)合，撰寫(xiě)高水平學(xué)術(shù)論文、完成精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告等能力的培養(yǎng)。

2.研究生教育不僅要關(guān)注專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，也要跟緊技術(shù)變革催生的新需求，教學(xué)理念要與教學(xué)內(nèi)容同步更新，整個(gè)閉環(huán)教學(xué)模式是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，需要不斷調(diào)整更新。

（1）導(dǎo)學(xué)（前瞻籌劃、理論學(xué)習(xí)、任務(wù)分配）：每次根據(jù)課程內(nèi)容，安排15分鐘左右的小講座。例如在講信號(hào)轉(zhuǎn)換的理論知識(shí)時(shí)，安排了“從‘狗眼看人低的‘狗眼長(zhǎng)在哪里說(shuō)起——控制論與生活：生活中的通信原理”，通過(guò)一句俗語(yǔ)闡釋了“通信是決定控制策略成敗的瓶頸”重要概念，微妙與復(fù)雜的高級(jí)信息被恰當(dāng)釋義、編碼、傳輸、解碼與理解的水平，決定了控制系統(tǒng)能夠企及的智能化水平;信息被接收端解釋的意義與信息發(fā)出端原始釋義的偏差決定了控制策略的成敗和效率。緊接著介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)變換，講述A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理，讓學(xué)生有更直觀的認(rèn)識(shí)。理論知識(shí)講授完成后，就是任務(wù)分配，根據(jù)不同的課程內(nèi)容布置不同的任務(wù)，這堂理論課后的任務(wù)就是隨堂測(cè)驗(yàn)，考試題與課程理論知識(shí)相關(guān)。如果是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)，那么任務(wù)就是實(shí)驗(yàn)。

（2）反饋（組織考核、公開(kāi)交流、反思探討）：隨堂測(cè)驗(yàn)是一種最為直接檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的方式，當(dāng)然對(duì)于研究生而言，考試不再是主要手段，可通過(guò)學(xué)術(shù)報(bào)告、交流研討等，本課程的考核內(nèi)容如下：

其中課堂表現(xiàn)為4次理論課程的隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)，3次實(shí)驗(yàn)分別為：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計(jì)、直接控制器設(shè)計(jì)以及達(dá)林算法的實(shí)踐;學(xué)術(shù)報(bào)告為檢索一篇與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)的學(xué)術(shù)論文并進(jìn)行講解，成績(jī)測(cè)評(píng)包括PPT、講述、提問(wèn)三個(gè)方面。學(xué)術(shù)報(bào)告提綱為：

·引言（Introduction）部分提煉，發(fā)展史及代表文獻(xiàn)

·研究對(duì)象、研究目標(biāo)

·用到的原理及相關(guān)定義

·主要結(jié)論，核心創(chuàng)新點(diǎn)

·仿真或?qū)嵗?yàn)證

·你從中學(xué)到了什么

學(xué)生普遍認(rèn)為，這個(gè)環(huán)節(jié)收獲最大，不僅了解到最新的研究進(jìn)展，而且對(duì)自己的科研能力培養(yǎng)也有幫助。

（3）提升（形成想法、研習(xí)探究、能力提高）：作為課堂教學(xué)中“教”的主體，教師需要在了解學(xué)生需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等，不僅為學(xué)生高效率的學(xué)習(xí)服務(wù)，更重要的是為提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和培養(yǎng)批判性思維方式服務(wù)。通過(guò)合理優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容，形成持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法的機(jī)制。課程改革始終應(yīng)朝著培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)學(xué)習(xí)能力的方向推進(jìn)，以課程教育推動(dòng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，更好地引導(dǎo)研究生具備適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，做到引導(dǎo)學(xué)生有效建立科學(xué)研究的高階思維方式。

五、結(jié)語(yǔ)

本文討論了“導(dǎo)學(xué)—反饋—提升”閉環(huán)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的能力，即利用自身知識(shí)儲(chǔ)備挖掘有用信息的內(nèi)在聯(lián)系，找到解決問(wèn)題的新思路。達(dá)成這一目標(biāo)需要課堂教育和科研實(shí)踐的有機(jī)配合，是知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的動(dòng)態(tài)過(guò)程。除此之外，完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)其科研能力，在課堂教育環(huán)節(jié)對(duì)研究生課程的內(nèi)容設(shè)置提出了更高的要求。

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