基于“五維度三依托”的研究生專業(yè)課程教學(xué)模式探索

錢(qián)新博 鄧江洪 盧艷

[摘 要] 研究生課程教學(xué)使研究生具備科學(xué)研究工作的學(xué)術(shù)素養(yǎng)，以培養(yǎng)研究生科研能力為最終目標(biāo)，是高校建設(shè)“雙一流”大學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，隨著近年來(lái)碩士研究生招生數(shù)量的不斷增加，碩士研究生課程教學(xué)也出現(xiàn)了一些不可忽視的問(wèn)題。為提高教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)當(dāng)前教學(xué)模式進(jìn)行了深入分析，指出了教學(xué)中存在的問(wèn)題;并提出了解決方法，推出了“五維度三依托”的研究生專業(yè)課程與科研深度融合的教學(xué)模式，大大提高了教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 研究生課程;科研;教學(xué)模式

[基金項(xiàng)目] 2017年度湖北高校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目“校科研與研究生課程教學(xué)深度融合的研究”（2017253）;2017年度武漢科技大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（Yjg201705）

[作者簡(jiǎn)介] 錢(qián)新博（1986—），女，江蘇南通人，工學(xué)博士，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)械設(shè)備健康監(jiān)測(cè)與智能維護(hù)相關(guān)研究。

[中圖分類號(hào)] G643? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）07-0125-04? ? [收稿日期] 2020-12-07

一、引言

隨著研究生招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，我國(guó)也成了研究生教育大國(guó)[1]。研究生教育主要是培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)到的方法和技術(shù)，突破現(xiàn)有知識(shí)，有所創(chuàng)新，是不穩(wěn)定的知識(shí)[2]。研究生課程與教學(xué)模式的改革是提高研究生教育教學(xué)質(zhì)量、保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措[3]。我國(guó)研究生課程教學(xué)長(zhǎng)期存在著課程結(jié)構(gòu)單一、知識(shí)更新緩慢、教學(xué)模式陳舊等諸多問(wèn)題[4]。為了幫助學(xué)生夯實(shí)自身的知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)他們對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣和科研能力，我們需要不斷改進(jìn)和探索教學(xué)方法和教學(xué)模式，更有針對(duì)性和適應(yīng)性地講解研究生課程。本文圍繞省屬高校研究生專業(yè)課程教學(xué)與科研成果如何實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫銜接”的深度融合的關(guān)鍵問(wèn)題，以機(jī)械學(xué)院研究生專業(yè)課程“液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷”為切入點(diǎn)[5]，依托湖北省省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)四余載的探索，形成了基于“五維度三依托”的研究生專業(yè)課程與科研深度融合的教學(xué)模式創(chuàng)新成果，即適應(yīng)省屬高校研究生教育規(guī)律、基于多類型培養(yǎng)模式、面向交叉學(xué)科學(xué)習(xí)趨勢(shì)，以培養(yǎng)創(chuàng)新品格和科研精神為目的，依托教研項(xiàng)目、虛擬仿真平臺(tái)和科研項(xiàng)目，以問(wèn)題為導(dǎo)向，形成了研究生課程和科研的五個(gè)維度的深度融合教學(xué)新模式（如圖1所示）。

二、主要教學(xué)問(wèn)題

目前，研究生教育改革中將科研成果和學(xué)科前沿轉(zhuǎn)化為課程教學(xué)素材是一種改革創(chuàng)新的趨勢(shì)。然而在課程實(shí)踐中，關(guān)于科研成果與研究生課程結(jié)合的具有借鑒意義的研究和實(shí)踐成果并不多見(jiàn)，且暫未形成系統(tǒng)的方法和措施，因此科研成果與課程教學(xué)如何實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫銜接”還有待繼續(xù)探索。為適應(yīng)研究生教育深度改革情境，本文借鑒國(guó)際先進(jìn)的人才培養(yǎng)理念，立足省屬高校研究生課程教學(xué)實(shí)踐，著力解決的主要教學(xué)問(wèn)題如下：

第一，目前科研成果轉(zhuǎn)化為研究生課堂教學(xué)內(nèi)容的方式，容易忽略研究生教育規(guī)律。由于省屬高校的研究生生源基礎(chǔ)參差不齊，將科研成果和前沿理論簡(jiǎn)單突兀地加載到教學(xué)內(nèi)容中，對(duì)一年級(jí)研究生中基礎(chǔ)較弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度偏大。

第二，目前科研和研究生課程教學(xué)融合的方法，容易忽視多類型研究生教育培養(yǎng)人才模式。由于研究生教育培養(yǎng)有多種人才模式，比如從事基礎(chǔ)科學(xué)研究的學(xué)術(shù)型人才和產(chǎn)業(yè)界所需的技術(shù)型人才等。因此，學(xué)生對(duì)研究生課程關(guān)注的重點(diǎn)有差異，進(jìn)而對(duì)科研成果的關(guān)注也有區(qū)別，學(xué)術(shù)型人才可能對(duì)基礎(chǔ)理論研究項(xiàng)目更感興趣，技術(shù)型人才可能對(duì)校企合作的工程技術(shù)研究項(xiàng)目更關(guān)注。而現(xiàn)有的科研和研究生課程教學(xué)結(jié)合中，對(duì)作為教學(xué)素材的科研項(xiàng)目和成果未做仔細(xì)斟酌和分類，可能會(huì)導(dǎo)致未能顧及所有學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求，從而影響了教學(xué)效果。

第三，科研成果嵌入課堂教學(xué)，容易忽視跨專業(yè)跨學(xué)科的“高門(mén)檻”對(duì)教學(xué)效果的影響。研究生可能會(huì)更注重導(dǎo)師項(xiàng)目研究，而忽視研究生課程的重要性，這在省屬高校是比較普遍的現(xiàn)象。研究生專業(yè)課程內(nèi)容涉及跨專業(yè)或內(nèi)容艱澀而容易受到研究生“冷遇”，而簡(jiǎn)單地將科研成果以講座的形式生硬地嵌入課程，從而可能會(huì)加劇削弱教學(xué)效果。因此，在科研與教學(xué)結(jié)合的實(shí)踐中，如何培養(yǎng)研究生跨專業(yè)跨學(xué)科研究的意識(shí)還有待繼續(xù)探討。

第四，目前科研與研究生課堂教學(xué)結(jié)合的目的，主要局限于知識(shí)的傳授，而容易忽略科學(xué)精神的傳遞。現(xiàn)有的研究和實(shí)踐中，科研成果嵌入課堂的目的主要是基于知識(shí)的傳授和啟發(fā)，而容易忽視傳授解決科研問(wèn)題的基本思路，忽略對(duì)認(rèn)真負(fù)責(zé)的科研職業(yè)素養(yǎng)的引導(dǎo)。而后者正是研究生課程教學(xué)的重要目的。

第五，目前研究生某門(mén)課程與科研融合的創(chuàng)新教學(xué)方式，通常難以及時(shí)有效評(píng)估教學(xué)效果。由于研究生的專業(yè)課程的目的主要是培養(yǎng)科學(xué)研究工作的學(xué)術(shù)素養(yǎng)，提高研究生科研能力，而研究生培養(yǎng)是系統(tǒng)工程，某門(mén)課程的創(chuàng)新教學(xué)效果通常難以及時(shí)評(píng)估出來(lái)。

三、解決方法

第一，考慮到省屬高校研究生生源基礎(chǔ)參差不齊，為關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提出了“科研案例引入知識(shí)點(diǎn)—知識(shí)介紹—科研成果分析討論”的“三步走”方式，將科研成果嵌入課堂教學(xué)大綱的設(shè)計(jì)中。依據(jù)課程教學(xué)大綱，將課題組和行業(yè)的部分對(duì)應(yīng)的科研成果案例引導(dǎo)出教學(xué)內(nèi)容;通過(guò)講授基本內(nèi)容，再延伸至科研成果討論，闡述研究方法和結(jié)果，并尋找對(duì)應(yīng)的切入點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生討論，延伸至科學(xué)問(wèn)題的提煉，反哺學(xué)生本專業(yè)的研究等。從而使得研究生真正切實(shí)體會(huì)到了研究生課程的重要作用，而不是停留在“拿學(xué)分”的膚淺層面。

第二，從研究生多種人才培養(yǎng)模式需求出發(fā)，設(shè)計(jì)科研成果與課程教學(xué)的“個(gè)性定制”。提出了基于課堂討論的隨堂反饋模式，使得教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容和科研前沿的掌握了解和偏好程度，從而利于教師在后續(xù)課程做相應(yīng)的調(diào)整和引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)科研成果與課程教學(xué)的“個(gè)性定制”。比如通過(guò)課堂討論的形式，對(duì)于具有職業(yè)背景的應(yīng)用型學(xué)生，他可能會(huì)偏重于討論生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用案例分析，則教師在總結(jié)點(diǎn)評(píng)的時(shí)候，側(cè)重案例點(diǎn)評(píng);而對(duì)于學(xué)術(shù)型碩士，同樣類型的題目，可能會(huì)偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論分析，則教師在總結(jié)點(diǎn)評(píng)時(shí)，主要偏重于基礎(chǔ)方面的引導(dǎo)，使得學(xué)生體會(huì)到他們作為教學(xué)主體的重要地位，滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求，進(jìn)一步改善了教學(xué)效果。

第三，從交叉學(xué)科學(xué)習(xí)的需求出發(fā)，設(shè)計(jì)出專業(yè)跨學(xué)科“低門(mén)檻”的輔助教學(xué)手段。為降低學(xué)生對(duì)跨專業(yè)課程的抵觸心理，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)出了學(xué)生易于接受的輔助教學(xué)方式，如建設(shè)了校級(jí)研究生SPOC在線課程“液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷”，主要用于講授基礎(chǔ)理論知識(shí);也建設(shè)了多類仿真平臺(tái)，包括液壓元件與系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、液壓系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控演示平臺(tái)、故障診斷專家系統(tǒng)等，采用了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使學(xué)生對(duì)跨專業(yè)課程有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高了興趣，降低了交叉學(xué)科學(xué)習(xí)門(mén)檻。

第四，從培養(yǎng)創(chuàng)新品格和傳遞科研精神的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，設(shè)計(jì)了“有故事”的科研成果分享方式。采用課程合作模式，在課程教學(xué)中，依托科研項(xiàng)目，通過(guò)安排1～2位課題組教師分享相關(guān)科研成果探索發(fā)現(xiàn)歷程的小故事，讓研究生體會(huì)到科研過(guò)程不是表面的光鮮亮麗，背后充滿了踏實(shí)艱險(xiǎn)的努力和堅(jiān)韌。同時(shí)也設(shè)計(jì)采用了校企合作模式，錄像采集企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)開(kāi)展的視頻讓學(xué)生遠(yuǎn)程觀摩，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)校以外的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

主要是基于課題組部分研究項(xiàng)目，同時(shí)提供實(shí)驗(yàn)資料和視頻。比如基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研項(xiàng)目，有與廣州新歐合作的承壓殼體的壓力脈沖疲勞試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，為海門(mén)油威力設(shè)計(jì)使用的電磁換向閥試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、基于機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研項(xiàng)目、參與方之一的寧波海宏的液壓元件壽命試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和臨安宏其彈簧壽命試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目。以這種科研項(xiàng)目合作的形式，讓學(xué)生深刻了解到液壓元件的可靠性試驗(yàn)的含義、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)基本流程，進(jìn)一步提高對(duì)本行業(yè)的興趣、跟蹤行業(yè)前沿、觸及科學(xué)課題等。同時(shí)使學(xué)生收獲創(chuàng)新思維和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神，也體現(xiàn)出人文關(guān)懷，并營(yíng)造一種良好的合作氛圍。

第五，依托虛擬平臺(tái)學(xué)情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)分析的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分析學(xué)生的在線課程學(xué)習(xí)情況（包括任務(wù)完成率、視頻學(xué)習(xí)率、簽到率等）、液壓元件和系統(tǒng)等仿真平臺(tái)的使用情況（包括平臺(tái)點(diǎn)擊率、虛擬實(shí)驗(yàn)電子報(bào)告），以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的使用情況（包括實(shí)驗(yàn)參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果電子報(bào)告等）;同時(shí)，也依托翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，依據(jù)科研能力的培養(yǎng)目標(biāo)，在研討當(dāng)中實(shí)時(shí)評(píng)估每位學(xué)生的學(xué)習(xí)探索情況;另一方面，通過(guò)匿名調(diào)查問(wèn)卷，基于學(xué)生的反饋數(shù)據(jù)，來(lái)綜合評(píng)價(jià)教學(xué)效果[6]。

四、特色與創(chuàng)新

基于“五維度三依托”的研究生專業(yè)課程與科研深度融合的教學(xué)模式創(chuàng)新與實(shí)踐成果，主要在“教—學(xué)—說(shuō)”三方面進(jìn)行了探索創(chuàng)新，使課程為研一的學(xué)生打開(kāi)“科研之門(mén)”提供了一種“催化劑”：

第一，有效地教：通過(guò)科研成果與課程教學(xué)“無(wú)縫銜接”的深度融合方式，以及基于隨堂反饋的課程內(nèi)容調(diào)整設(shè)計(jì)，調(diào)整課程學(xué)術(shù)含量，達(dá)到改善教學(xué)效果的目的。

第二，有效地學(xué)：學(xué)生通過(guò)科研成果與課程融合的“個(gè)性定制”，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的輔助教學(xué)方式，使跨學(xué)科跨專業(yè)的研究生課程快速入門(mén)，提高了學(xué)習(xí)興趣，不僅學(xué)到了科學(xué)知識(shí)，更學(xué)到了科研創(chuàng)新精神，達(dá)到有效地學(xué)的目的。

第三，有效地說(shuō)：師生通過(guò)科研故事、文獻(xiàn)和討論形式，實(shí)現(xiàn)有效交流，并提高學(xué)生的表達(dá)能力，利于營(yíng)造出良好的科研氛圍。

五、教學(xué)成果應(yīng)用與推廣的實(shí)踐效果

教學(xué)改革階段性成果陸續(xù)應(yīng)用于來(lái)自機(jī)械工程、流體機(jī)械工程和車(chē)輛工程等不同專業(yè)的碩士研究生，完成累積共四個(gè)教學(xué)班、88名研究生的教學(xué)實(shí)踐。同時(shí)，通過(guò)不記名的問(wèn)卷調(diào)查，平均約有90%的學(xué)生認(rèn)為這種課程與科研的融合方式有利于提升科研能力、促進(jìn)對(duì)學(xué)科與行業(yè)新發(fā)展的認(rèn)識(shí)。為實(shí)現(xiàn)資源共享，建設(shè)了校級(jí)研究生SPOC課程“液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷”，充分整合優(yōu)良師資和教學(xué)資源。自2018年以來(lái)，“液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷”SPOC課程在超星平臺(tái)上線（whkjdx.fanya.chaoxing.com），并實(shí)現(xiàn)了與線下研究生課程的同步。這種在線課程的形式，非常有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。根據(jù)已實(shí)施的兩年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，在2018與2019年兩個(gè)學(xué)年的課程應(yīng)用中，從2018年4月下旬上線以來(lái)，累計(jì)學(xué)習(xí)訪問(wèn)量達(dá)到2200。學(xué)生的章節(jié)視頻學(xué)習(xí)平均完成率達(dá)到90%以上。同時(shí)，SPOC課程網(wǎng)頁(yè)點(diǎn)擊量達(dá)到15000余人次，影響面廣，推廣力度大，形成了良好口碑。

比如，針對(duì)知識(shí)點(diǎn)《基于蒙特卡羅模擬的液壓系統(tǒng)可靠性分析》，若該知識(shí)點(diǎn)只局限于在線下課堂講解的話，受到課堂時(shí)間的限制，基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生可能難以理解。在后續(xù)的課堂研討實(shí)踐中，有研究生就在視頻教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)該方法融會(huì)貫通，做了深入的拓展闡述和分析。可見(jiàn)，通過(guò)這種新穎的教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、深度思考的科研能力。

同時(shí)，通過(guò)建設(shè)“五大虛擬平臺(tái)”，包括液壓元件與系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（國(guó)家級(jí)），混凝土泵車(chē)液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷演示平臺(tái)、葉片泵故障診斷專家系統(tǒng)演示平臺(tái)和電磁換向閥可靠性試驗(yàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)通過(guò)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等（具體見(jiàn)附件材料），實(shí)現(xiàn)了“低門(mén)檻”輔助教學(xué)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐、溝通和自主學(xué)習(xí)能力。

本教學(xué)模式依托課題組相關(guān)的科研項(xiàng)目，與課程的融合映射關(guān)系分別是：（1）自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)（基于多準(zhǔn)則場(chǎng)景縮減的“零停機(jī)”設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)與維護(hù)方法研究〔71501148〕）中研究?jī)?nèi)容“劣化狀態(tài)智能預(yù)測(cè)、多元件系統(tǒng)維護(hù)優(yōu)化方法”，主要作為課程“可靠性最優(yōu)化、智能診斷”的延伸內(nèi)容;（2）國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研項(xiàng)目2項(xiàng)（電磁換向閥可靠性試驗(yàn)與評(píng)估項(xiàng)目、承壓殼體壓力脈沖疲勞試驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)方法研究）主要作為課程內(nèi)容“可靠性實(shí)驗(yàn)、液壓元件和系統(tǒng)的故障模式”的延伸內(nèi)容;（3）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目1項(xiàng)（GB/T 35023-2018 液壓元件可靠性評(píng)估方法）主要作為課程內(nèi)容“可靠性基本概念、可靠性評(píng)估”的延伸內(nèi)容。使學(xué)生通過(guò)接觸現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的場(chǎng)景，以及科研小故事的形式，對(duì)科研過(guò)程中，包括科研歷程等，有了比較清晰的認(rèn)識(shí)，從而有利于為研二、研三年級(jí)的科研工作部分提供一種催化劑作用，讓研一的學(xué)生體會(huì)到高高在上的科研項(xiàng)目原來(lái)是那么接地氣，也體會(huì)到科研項(xiàng)目的不容易，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌的學(xué)習(xí)與鉆研品格。

同時(shí)，根據(jù)近年來(lái)學(xué)科專業(yè)工業(yè)應(yīng)用的趨勢(shì)，出版了特色教材2部，分別是《液壓可靠性最優(yōu)化與智能故障診斷》《液壓可靠性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》，為專業(yè)課程教學(xué)提供了重要的理論支撐。同時(shí)，針對(duì)本教學(xué)成果的實(shí)踐推廣應(yīng)用，發(fā)表了相關(guān)的教學(xué)研究論文1篇，并且于2019年8月在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議SDPC2019上做了poster報(bào)告，進(jìn)一步推廣了本教學(xué)成果。

六、結(jié)語(yǔ)

研究生課程教學(xué)是國(guó)家培養(yǎng)高層次人才的教學(xué)，是培養(yǎng)研究生學(xué)術(shù)素養(yǎng)和科研能力的教學(xué)。為培養(yǎng)研究生的研究能力，我們必須在過(guò)去的教學(xué)模式中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，調(diào)整教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)高層次人才做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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Exploration on the “Five Dimensions and Three Supports” Teaching Model of Postgraduate Professional Courses

QIAN Xin-bo， DENG Jiang-hong， LU Yan

（School of Machinery and Automation， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430081， China）

Abstract： The teaching of postgraduate courses makes graduate students have the academic quality of scientific research， and the ultimate goal of teaching is to cultivate their scientific research ability. It is the key link for the construction of “double first-class” colleges and universities. However， with the increasing number of postgraduate students in recent years， there are some problems that cannot be ignored in the teaching of postgraduate courses. In order to improve the quality of teaching， the current teaching model is analyzed and the main teaching problems are pointed out. According to the existing problems， a new teaching model of “five dimensions and three supports” is put forward for the deep integration of postgraduate professional courses and scientific research， which greatly improves the teaching effect.

Key words： postgraduate courses; scientific research; teaching model