基于学研融合的研究生课程建设

杨浩

摘 要 研究生教学是现代大学培养高素质创新人才的需要，也是我国高校教育改革与发展的重要环节。本文在分析了高校开展和改革研究生教学必要性的基础上，结合笔者自身在控制学科研究生课程混合系统多年的教学实践，对基于学研融合理念的教材编写以及教学模式等课程建设方面进行了探讨。

关键词 研究生教学 课程建设 学研结合

中图分类号：G643.0 文献标识码：A

Graduate Curriculum Construction Based on

Integration of Learning and Research

YANG Hao

（College of Automation Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing， Jiangsu 210016）

Abstract Graduate teaching is the need to train high-quality innovative talents of modern universities， but also an important part of higher education reform and development in China. Based on the analysis of the necessity of carrying out reform of universities and postgraduate teaching， combined with the author's own post-graduate courses in the control subjects "hybrid system" years of teaching practice， the preparation of teaching materials based on the concept of fusion science research and curriculum construction and other aspects of the teaching mode explored.

Key words graduate teaching； curriculum construction； combination of learning and research

研究生的培养目标是使其掌握丰富的专业知识，并具有自主科研和创新的能力。现阶段研究生教学工作中往往存在“学习知识”和“科学研究”相分离的现象， 所学知识滞后于科技发展，这使得学生没有积极性，进而导致研究生培养质量的下降。本文从教材建设和教学模式上寻求基于学研融合的途径和具体实施方法。控制科学与工程学科是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。控制科学以控制论、系统论、信息论为基础，研究各应用领域内的控制问题，该学科对数学的要求较高，同时又与各应用领域密切结合，内容丰富，涵盖面广。笔者所承担的混合系统课程，作为控制学科研究生的一门重要课程，专业性很强，本课程要在让学生掌握基本原理的同时，尽可能地开阔视野，了解国际最前沿的学术动态，这给教学带来了很大的挑战。本文结合笔者自身在该课程多年的教学实践，对研究生教学存在的问题，教材建设以及教学模式等方面进行探讨。

1 研究生教学存在的问题

（1）课程设置滞后于科技发展。研究生教学应该和科研发展动态密切相关，随着科学技术的发展以及新知识的不断涌现，有必要对研究生课程及时更新，以跟上学术发展的前沿。目前研究生的课程设置相对于科技发展显得落后，而且对于一些新兴的课程，也缺乏合适的教材，对于国外原版教材，常常不能反映国内专业的特点与需求，也不太注重与其他相关课程的协调。

（2）教学模式缺乏创新。课堂上气氛比较沉闷，师生间缺乏必要的互动，课堂教学仍然是以传统的教师为中心的模式展开。这样的教学模式不利于研究生专业知识的学习，也不利于培养他们的自主创新科研能力。控制学科的研究生课程大多需要丰富的专业知识作为基础，由于学生的知识储备少，科技文献阅读能力弱，使得学生很难跟上老师的节奏，从而失去了听讲的积极性。

笔者认真思考了上述问题的对策，并在混合系统课程中予以实践，下面分别就上述两个问题进行分析和阐述。

2 教材建设

教材是研究生教学实践层面上的一个重要环节，一本适用的教材是研究生教学的基本保证。对于一些传统课程，教材比较丰富，国内外的优秀教材一般都注重当代前沿的发展以及最新的科研成果。但是混合系统这门课程有其特殊性和典型性，国内外对于混合系统的研究起步于20世纪90年代，研究的时间并不长。作为控制领域的一个新兴的研究分支，混合系统的研究越来越受到高校研究生教育界的重视，目前国际上很多高校都开设了这门课程，但用的教材大多是自编讲义，内容不尽相同，目前尚缺乏一本被广泛认可的优秀教材。很多介绍学术前沿知识的新兴课程都存在这个问题。

笔者在大量调研之后，首先选择了荷兰学者A.van der Schaft撰写的专著An Introduction to Hybrid Dynamical Systems， Springer， 2000作为本课程的教材。此书相对于其他教材和讲义来说，系统性强、叙述严谨、知识体系清晰。但在教学实践中发现，该书的内容尚不够全面，一些重要的内容没有涵盖在内。因此，笔者在充分吸取现有教材和讲义精华的基础之上，结合笔者自身在该方向上的教学和研究成果，自行撰写了专著 Hao Yang， Bin Jiang， Vincent Cocquempot， Fault tolerant control design for hybrid systems， Springer， 2010，并将该书作为本课程当前的教材。本教材全面阐述了混合系统的基本理论和方法，并特别侧重于混合系统的稳定性分析和控制设计，为研究生认识和掌握混合系统理论与应用及其演变发展提供了一种参考框架，也为他们在各自的科研中理解和掌握其它相关的先进控制理论开辟了一个广阔的知识平台。

3 教学方法探索

3.1 启发式教学

启发式教学主张学生是学习的主体，而教师的主要任务在于引导学生发现问题、分析问题、解决问题。 研究生教学应注重学习和研究的结合，尤其是对于新兴课程的教学，要让学生自己积极地思考和发现。混合系统课程的目标是使学生通过学习，了解并掌握混合系统的模型、分析和设计方法，建立运用混合系统方法解决工程实践问题的观念，关键在于让学生学会混合系统研究的思路，并具备一定的分析与解决实际问题的能力。为了这一目标的达成，在教学实践中综合运用了如下几种方法：（1）演示启发法，对混合系统理论中一些抽象的数学推导和证明通过直观演示的方式给出，便于学生理解；（2）案例启发法，混合系统有着广泛的工程应用背景，在讲解原理的同时，列举大量实例，如飞行控制、卫星控制、车辆控制等，让学生对相关的原理和方法有更深入的了解；（3）探奇启发法，混合系统的研究是控制领域热点，不断有新的成果涌现，在教学实践中适当介绍混合系统的最新研究成果，有助于满足学生好奇的心理、拓展视野、激发学习兴趣。

3.2 互动式教学

在课堂上充分发挥学生的主观能动性，培养他们的自主探索能力。在课堂上鼓励学生随时提问，这样教师既可根据学生的提问了解学生对所讲内容的掌握程度，又可调动学生的积极性，活跃课堂气氛。此外采用教师和学生轮换授课的方式，就一些有趣的混合系统问题开展前期调研和专题讨论，这些问题大多是当前学术界的研究热点，让学生在学习知识的同时融入到科研中，体会探索和发现的乐趣，让学生将自己的调研结果和想法跟大家分享。这种互动式教学一方面使学生充满自信并获得进步，培养了他们的科研能力，一方面在课堂上营造了一个宽松的学习环境。