李廣強

(大連海事大學(xué)船舶電氣工程學(xué)院 遼寧大連 116026)

當(dāng)前，我國經(jīng)濟社會的繁榮進步，對高層次合格人才的需求量日益提升，也促進了研究生教育水平的不斷發(fā)展與提高。2020 年7 月，習(xí)近平總書記對研究生教育工作做出重要指示，強調(diào)要瞄準科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，完善人才培養(yǎng)體系，加快培養(yǎng)國家急需的高層次人才，為堅持和發(fā)展中國特色社會主義、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢做出貢獻[1-2]。研究生教育擔(dān)負著高層次創(chuàng)新、創(chuàng)造型人才培養(yǎng)的重要目標，如何培養(yǎng)、造就與我國經(jīng)濟社會發(fā)展需求相適應(yīng)的大批高質(zhì)量人才，已成為研究生教育領(lǐng)域面臨的重大而緊迫的任務(wù)[3]。

自20世紀末以來，我國研究生教育規(guī)模實現(xiàn)了跨越式增長，目前在校研究生數(shù)量已位于世界前列。但與此同時，研究生培養(yǎng)質(zhì)量與國家對高水平人才需求之間的矛盾也日益凸顯。在我國社會主義進入新時代和世界科技發(fā)展日新月異的背景下，對研究生培養(yǎng)質(zhì)量也提出了比以往更高和更全面的要求。研究生教育重在創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性研究能力的培養(yǎng)，貫穿于課程學(xué)習(xí)、科研實踐和學(xué)位論文工作等各方面，系統(tǒng)而嚴謹。而課程學(xué)習(xí)是整個培養(yǎng)系統(tǒng)的基石。在此要求和背景下，探索適合我國高層次專門人才培養(yǎng)需求，有助于保障和提高研究生專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量的方法措施，具有一定的現(xiàn)實意義和實用價值。

1 研究生專業(yè)課教學(xué)現(xiàn)存的若干問題

當(dāng)前，社會和科技的快速發(fā)展，對研究生教育提出了巨大的挑戰(zhàn)。就課程教學(xué)而言，結(jié)合作者的教學(xué)實踐，總結(jié)出存在以下一些典型的問題。

1.1 在學(xué)時數(shù)減少情況下保證教學(xué)質(zhì)量的問題

對于工科研究生教學(xué)而言，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新學(xué)科的迅猛發(fā)展，與相關(guān)的傳統(tǒng)工科領(lǐng)域相結(jié)合并對其加以改造，在培養(yǎng)方案內(nèi)體現(xiàn)為具有新技術(shù)和新方法的課程日益涌現(xiàn)，致使專業(yè)課向著更加多樣化、少學(xué)時的方向發(fā)展。比如:大連海事大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)科，對碩士研究生先后增加了“嵌入式系統(tǒng)”“機器學(xué)習(xí)”“多機器人協(xié)調(diào)控制”等專業(yè)課，相應(yīng)地，每學(xué)分由18 學(xué)時減為16 學(xué)時。但課程大綱中對學(xué)生的總體要求并未降低，甚至隨著科技的發(fā)展還有所提升，這也意味著相關(guān)課程的學(xué)習(xí)難度增加了。因此，學(xué)時數(shù)減少和保證教學(xué)質(zhì)量之間存在著矛盾。

1.2 課堂教學(xué)中教師和學(xué)生角色轉(zhuǎn)變的問題

研究生經(jīng)過4 年的本科教育，已經(jīng)掌握了本學(xué)科最基本的思想、理論和方法，不再是一無所知的“門外漢”。但目前我國高校仍然存在著不少傳統(tǒng)的“填鴨式”研究生教學(xué)方法。雖然其課堂效率較高，但是容易養(yǎng)成學(xué)生“等著喂”的“懶漢”思想，這對于研究生創(chuàng)新和創(chuàng)造性思維，自主性學(xué)習(xí)和實踐能力的培養(yǎng)極為不利。所以，教師要嚴格區(qū)分本科和研究生課堂，在研究生教學(xué)中，教師和學(xué)生都應(yīng)注意角色的轉(zhuǎn)變，教師更要勇于教學(xué)創(chuàng)新，學(xué)習(xí)掌握新理念，淡化課堂中教師的主導(dǎo)，提升學(xué)生的地位，使兩者之間逐漸演變成對等主體的互助性“學(xué)友”，真正把學(xué)生請進課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

1.3 課堂理論教學(xué)與科研實踐相結(jié)合的問題

工程學(xué)科的普遍特點是理論性強，且具有鮮明的工程背景和較高的實用價值。對于很多工科專業(yè)課來說，課程理論和工程實踐應(yīng)當(dāng)是密不可分的。然而當(dāng)前研究生教學(xué)中，普遍存在著兩者割裂的現(xiàn)象，即注重課堂理論教學(xué)，而忽視相關(guān)知識的實踐應(yīng)用。所謂的“理論聯(lián)系實際”，多是僅僅增加幾個驗證性的實驗。這樣的教學(xué)不便于學(xué)生全面系統(tǒng)地理解和掌握課程理論知識，更不便于研究生創(chuàng)新性科研實踐能力的培養(yǎng)。因此如何結(jié)合課程實際，將書面知識與科研實踐相結(jié)合，是關(guān)乎為我國培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力強，具有競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才的關(guān)鍵問題。

1.4 成績評定不科學(xué)和教學(xué)質(zhì)控體系的構(gòu)建問題

當(dāng)前對研究生專業(yè)課成績的評定，往往主觀性和隨意性成分較多，諸如僅僅是提交課程結(jié)業(yè)論文，或是期末一張試卷，平時成績更是只有課程作業(yè)甚至是課堂出勤?？茖W(xué)、客觀、綜合地給定成績，可激發(fā)研究生主動投身全方位教學(xué)實踐的積極性。另外，當(dāng)前教育界已普遍重視課程教學(xué)質(zhì)量閉環(huán)控制體系的建設(shè)[4]，但其中關(guān)鍵的反饋機制如何構(gòu)建，能夠更加有效和具有可操作性，是值得進一步探索的問題。

2 研究生專業(yè)課教學(xué)改革途徑及實現(xiàn)

針對上述給出的幾點問題，基于作者在筆者學(xué)?？刂茖W(xué)科為碩士研究生講授《現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)及應(yīng)用》的教學(xué)實踐，給出如下具體的教學(xué)改革途徑與對策。

2.1 基于混合式教學(xué)的師生“平等主體”課堂

隨著信息和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，線上、線下混合的教學(xué)模式已日益普及[5]。特別是近幾年全球疫情的蔓延，客觀上也促進了該教學(xué)模式的推廣和提高。

當(dāng)前，課程學(xué)時減少與保證教學(xué)質(zhì)量之間的矛盾日益明顯。為緩解此問題，貼近年青一代從小在網(wǎng)絡(luò)上查詢和學(xué)習(xí)的行為習(xí)慣，該校在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)上已投入的Blackboard 系統(tǒng)等平臺，輔以校圖書館的多種數(shù)據(jù)庫資源，對所授研究生課程采取了混合式“平等主體”的教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)的資源和便利，使線上學(xué)習(xí)討論與線下課堂教學(xué)各盡所長，優(yōu)勢互補，在課程全周期淡化傳統(tǒng)的教師“主角”地位，打造師生“平等主體”的新型關(guān)系，讓師生成為探索和學(xué)習(xí)知識的“學(xué)友”，以調(diào)動學(xué)生的積極性和協(xié)作性，共同促進課程教學(xué)質(zhì)量的整體提高。

課程開始前可在Blackboard 系統(tǒng)創(chuàng)建其教學(xué)平臺，并將教學(xué)大綱、教學(xué)日歷等上傳到該平臺。在每一章開始前也可將該章的教案和課件、需要課前學(xué)習(xí)的資料及內(nèi)容鏈接、難點解析和指導(dǎo)文件，乃至相關(guān)知識點的教學(xué)視頻等分類上傳，方便學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)。課堂教學(xué)過程中，基于研究生的知識基礎(chǔ)和培養(yǎng)目標，采用“平等雙主體”的思想組織教學(xué)活動，教師負責(zé)課程“引進門”，重點在于通過緒論和理論基礎(chǔ)等章節(jié)，把該課程的基本思想和基礎(chǔ)算法講清楚，然后建立學(xué)習(xí)小組，每組分配不同優(yōu)化算法以及算法的工程應(yīng)用等學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生課下利用線上平臺的資料自學(xué)及小組間互學(xué)，將學(xué)習(xí)任務(wù)涉及的相關(guān)知識理解和掌握，然后制作PPT在課堂上匯報與討論。討論與提問在學(xué)生之間，及師生之間廣泛進行，真正地做到師生“地位平等”“共同學(xué)習(xí)與提高”，同時進行各小組匯報質(zhì)量的評議與打分，作為課程最終成績評定的一部分，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)和團隊協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。課后可在網(wǎng)絡(luò)群隨時進行答疑，而復(fù)雜或帶有共性的問題亦可組織集體的基于網(wǎng)絡(luò)平臺的答疑與討論。方便師生間的溝通，提供便捷的討論和解決問題的通道。由此，在課前、課中和課后各環(huán)節(jié)，充分將信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入，線上和線下混合，師生“平等主體”地參與教學(xué)活動的全過程，彌補學(xué)時數(shù)減小的影響，以全面地提升課程教學(xué)水平。

2.2 面向科研實踐導(dǎo)向的教學(xué)

研究生是科研活動中思維最為活躍的力量。工科研究生專業(yè)課程將書面理論與科研實踐相結(jié)合，可使學(xué)生在更深層次、更高視野，理解和掌握相關(guān)知識，亦便于學(xué)以致用。兼顧該校控制學(xué)科的“港口船舶及海洋工程”科研實踐特色，把專業(yè)課理論融入科研項目的探索和研究之中。用基于項目的科研實踐激發(fā)學(xué)生的研究興趣和創(chuàng)造精神，理論聯(lián)系實踐，開展面向科研實踐導(dǎo)向的教學(xué)方法。

具體而言，結(jié)合筆者多年來主持和承擔(dān)的各種科研項目，給出了工程優(yōu)化設(shè)計問題的實例庫，其中含有跟蹤最新科技發(fā)展的主題庫，如自動化集裝箱碼頭聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化，以及瞄準相關(guān)科技前沿的主題庫，如智能水下機器人的最優(yōu)控制與路徑規(guī)劃等。自動化碼頭[6]自20 世紀90 年代從荷蘭鹿特丹港發(fā)端，至近10 年來廈門遠海、上海洋山港四期和青島港全自動化碼頭的陸續(xù)建成和投入使用，使我國在研發(fā)和應(yīng)用該技術(shù)方面已居于世界前列?！白詣踊a頭”主題庫中含有基于作業(yè)面運輸任務(wù)的AUV 路徑規(guī)劃，堆場自動龍門吊ARMG優(yōu)化調(diào)度等若干實際問題。這些設(shè)計問題的參數(shù)和數(shù)據(jù)均來自當(dāng)前運行的自動化碼頭，緊跟這些最新的科技應(yīng)用，開闊了學(xué)生的視野，也強化了其深入科研，為國服務(wù)的使命擔(dān)當(dāng)。而隨著各國對于海洋資源開發(fā)和利用的不斷深入，水下機器人技術(shù)[7]已成為當(dāng)前智能機器人相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點和學(xué)術(shù)前沿之一?！爸悄芩聶C器人”主題庫中含有定深和下潛航行、定常和時變海流場，及多種海圖海況等若干實際問題。瞄準這些科技前沿問題，鼓勵學(xué)生探索和研究，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研實踐能力和創(chuàng)造精神。

在課程教學(xué)后期，學(xué)生已掌握了最優(yōu)化的基本理論和算法。讓研究生從實例庫中選擇自己感興趣的實際問題，進行文獻檢索和資料整理，采用庫中所給的工程數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，運用課堂學(xué)習(xí)的優(yōu)化算法，編寫實現(xiàn)程序并運行求解，然后對結(jié)果進行分析和整理，最后以此撰寫課程設(shè)計報告，作為期末學(xué)生成績評定的一部分。同時鼓勵學(xué)生將報告中的相關(guān)研究成果充實完善后，發(fā)表論文或申請專利。

以上敘述內(nèi)容，可幫助學(xué)生把抽象的理論及算法，落實在科研實踐之中，將研究生吸引到科學(xué)研究的最前沿，調(diào)動其研究興趣和創(chuàng)造性，為培養(yǎng)祖國需要的創(chuàng)新、學(xué)習(xí)和實踐能力強的高層次人才奠定堅實的基礎(chǔ)。同時也在潛移默化之中，逐步培養(yǎng)了學(xué)生深入實踐、獨立研究與嚴謹探索的科學(xué)精神。

2.3 全過程綜合成績評定和閉環(huán)教學(xué)質(zhì)控系統(tǒng)

為面向教學(xué)全過程，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的積極性和創(chuàng)造性，需要給出科學(xué)而客觀的綜合課程成績評價體系，盡可能讓學(xué)生將時間和精力均勻分布于整個教學(xué)過程，而不是期末“臨時抱佛腳”。提出通過文獻綜述、課堂匯報和討論，以及基于實例庫問題編程求解的課程設(shè)計報告這3 個方面內(nèi)容，給予學(xué)生最終成績的綜合評定。三者在最終總成績的權(quán)重，可根據(jù)實際教學(xué)情況設(shè)定，筆者多用30%、30%、40%。此綜合評定方式，有利于強化學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和在團隊中協(xié)作學(xué)習(xí)的平衡，鍛煉其檢索文獻和撰寫科技文檔的能力，倡導(dǎo)運用課堂所學(xué)理論知識，求解復(fù)雜實際工程問題，也有助于培養(yǎng)研究生嚴謹規(guī)范，注重實踐的工匠精神。

近年來，各類課程教學(xué)質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立已受到教育界人士的普遍重視。閉環(huán)教學(xué)質(zhì)控系統(tǒng)具有更高的控制精度，因而被廣為應(yīng)用。在閉環(huán)系統(tǒng)中，反饋通路的建設(shè)非常關(guān)鍵。當(dāng)下常用的做法是在課程教學(xué)結(jié)束后，通過整理學(xué)生成績，撰寫“成績分析和總結(jié)表”，有些輔以“網(wǎng)上評教”之類的方式形成信息反饋。但沒有從課程教學(xué)的最大“資源”，即學(xué)生中面對面地直接獲得反饋信息，因而使閉環(huán)質(zhì)控系統(tǒng)的偏差改進能力也有所降低?？紤]到研究生專業(yè)課選修人數(shù)通常不是太多，嘗試利用當(dāng)面訪談和問卷調(diào)查的方式，構(gòu)建閉環(huán)系統(tǒng)的反饋機制，力求改善上述缺點，以提高閉環(huán)教學(xué)質(zhì)控系統(tǒng)的性能。每堂課結(jié)束后，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容擬定調(diào)查問卷，直接在教學(xué)網(wǎng)絡(luò)群或Blackboard 系統(tǒng)推送調(diào)查問卷，邀請學(xué)生對此次課堂的教學(xué)目標掌握情況進行評價，分為“完全滿意”“滿意”“基本滿意”“不滿意”“完全不滿意”等選項，并有“改進需求”等選填區(qū)。而在課程教學(xué)完成一個階段，特別是整體結(jié)束后，邀請全體學(xué)生（人數(shù)多時也可邀請部分有代表性的學(xué)生）進行面對面訪談。在疫情等條件所限時，亦可在網(wǎng)絡(luò)會議平臺上進行訪談。訪談主要圍繞：學(xué)習(xí)課程前有什么基礎(chǔ)，對優(yōu)化有何認識；課程中遇到了什么困難，如何解決的；課程結(jié)束后有何收獲，及對以后的課程教學(xué)有何建議等內(nèi)容進行。在訪談結(jié)束后形成訪談紀要，并和上述問卷調(diào)查結(jié)果，連同期末成績一起形成反饋信息，構(gòu)建整個閉環(huán)教學(xué)質(zhì)量控制系統(tǒng)，可多年縱向?qū)Ρ?，促進課程整體教學(xué)質(zhì)量的不斷改善和提高，具體如圖1所示。

圖1 具有調(diào)查和訪談反饋的閉環(huán)教學(xué)質(zhì)量控制系統(tǒng)

3 結(jié)語

在我國經(jīng)濟社會高速發(fā)展，對研究生培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高、更全面要求的背景下，基于作者的教學(xué)實踐，針對當(dāng)下工科研究生專業(yè)課教學(xué)中存在的幾個問題，對應(yīng)地提出了相關(guān)教學(xué)改革途徑與對策，主要有：將線上、線下混合式教學(xué)方式引入，推進發(fā)展師生“平等主體”的課堂；開展面向科研實踐導(dǎo)向的教學(xué)；進行全過程綜合成績評定和閉環(huán)教學(xué)質(zhì)控系統(tǒng)的建設(shè)。在近3 年的教學(xué)實踐中，共有27 位碩士生選修了講授的優(yōu)化課程，考核結(jié)果為成績優(yōu)秀者9人，占33.3%，良好13 人，占48.2%，中等5 人，占18.5%，沒有及格及以下的學(xué)生。學(xué)生對課程“非常滿意”和“滿意”的比例分別為81.8%、88.9%、89.1%，有穩(wěn)定且逐年提升的趨勢。指導(dǎo)的一位研究生基于實例庫中的設(shè)計問題，以機器人路徑規(guī)劃為工程背景完成了學(xué)位論文，且在讀期間改進和充實其課程設(shè)計報告，發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇（均被EI數(shù)據(jù)庫收錄），并獲得了碩士研究生國家獎學(xué)金。此外，該課程還獲得了該校研究生優(yōu)質(zhì)教學(xué)獎。

上述數(shù)據(jù)和獲獎，表明所提教學(xué)改革措施在實踐中取得了一定的成效，可激勵學(xué)生科學(xué)研究和學(xué)習(xí)創(chuàng)新的興趣，強化書面知識與科研實踐相結(jié)合，更有利于全面型高層次人才的培養(yǎng)。所提途徑和方法亦可推廣應(yīng)用于其他相關(guān)課程的教學(xué)之中，具有一定的探索和實踐意義。