研究生课程教学改革与实践

徐庆钟 陈圣涛

摘  要：中国特色社会主义迈入新时代，有必要开展研究生课程改革探索与实践，以适应党和国家事业发展对高层次创新人才的迫切需求。该文以实验设计与数据处理课程为例，从知识体系、教学模式、教学案例、课程思政和课程考核方面剖析教学过程中存在的问题，提出优化教学内容、构建教研融合模式、突出实践环节、融入思政元素和建立多元考核的改革措施。实践证明，该课程的教学改革获得明显的教学效果，可为传统工科研究生教育提供借鉴，从而助力培养更多德才兼备的高层次人才。

关键词：实验设计与数据处理；研究生课程；教学改革；教研融合；课程思政

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）10-0140-04

Abstract： As socialism with Chinese characteristics enters a new era， it is necessary to explore and practice graduate course reform to meet the urgent demand for high-level innovative talents in the development of Party and China. In this paper， the problems in the teaching process of experimental design and data processing were analyzed from the aspects of knowledge system， teaching mode， teaching cases， course ideological and political education， and course assessment. Reform measures have been proposed to optimize teaching content， construct a teaching research integration model， highlight practical links， integrate ideological and political elements， and establish diversified assessments. The practice has proven that the teaching reform has achieved significant teaching results， and can provide reference for traditional engineering graduate education and help cultivate more high-level talents with both morality and talent.

Keywords： experimental design and data processing; graduate courses; teaching reform; integration of teaching and research; curriculum ideology and politics

研究生教育是建设教育强国的关键，是国家科技进步的核心力量，是应对国际竞争的重要抓手。根据国家统计局的数据可知，中国研究生招生数量由2017年的80多万人增长到2022年的124多万人，五年时间内涨幅高达50%，中国已进入世界研究生教育大国行列。中国特色社会主义迈入新时代，人民群众日益关切研究生教育质量，研究生教育肩负着高层次人才培养和创新创造的重要使命，各行各业对高层次创新人才的需求更加迫切，研究生教育的地位和作用更加凸显。

2020年7月，习近平总书记就研究生教育工作作出重要指示指出，党和国家事业发展迫切需要培养造就大批德才兼备的高层次人才[1]。2020年9月，国务院学位委员会、教育部《关于进一步严格规范学位与研究生教育质量管理的若干意见》中指出，要努力提高學位与研究生教育质量，严抓培养全过程监控与质量保证，对研究生教学全过程和教学效果进行监督和评价[2]。同时，2020年9月，由教育部、国家发展改革委、财政部发布的《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》中提出，要加强学术学位研究生知识创新能力和专业学位研究生实践创新能力的培养，要优化课程体系，创新教学方式，突出创新能力培养[3]。

研究生招生规模的逐年增大和培养标准的日益严格，对研究生教育和课程建设提出了更高要求，因此有必要开展研究生课程改革探索与实践，培养高层次人才以适应党和国家事业发展需要。目前，已有高校开展了研究生教育相关的探索与实践。中国矿业大学的李成[4]基于科教融合理念，提出了多层次教学内容、多元化教学模式及多维度综合考核体系等教学改革举措。面向新工科背景，上海大学的李莉等[5]及大连海事大学的林远海等[6]从课程的教材选取及内容、教学方法设计、在线资源建设、过程性考核方法和课程思政等方面提出了改革。中山大学的宋剑等[7]在学科交叉背景下，从“时代使命”“知识领域”“能力领域”和“情感领域”等维度开展了研究生课程思政建设。同济大学的张云霞等[8]针对当下“重科研轻教学”“重本科教学轻研究生教学”的现象，开展了新时代背景下研究生课程体系建设与质量保障研究。沈阳理工大学的谷晓娇等[9]针对机械工程专业课程，提出了基础理论实践训练项目、工程实践训练项目、创新实践训练项目——综合实践训练项目逐步递进的实践教学改革。

在此背景下，大连海事大学高度重视研究生课程教学改革。本文以面向机械工程、救助与打捞工程等学科方向研究生开设的实验设计与数据处理课程为例，分析传统工科研究生教学中存在的问题及相应改革措施。在此基础上，结合大连海事大学的办学特色，探索船舶与海洋工程学院研究生课程改革的思路，培养研究生的知识创新能力和实践创新能力，为大连海事大学致力于培养具有家国情怀、全球视野、综合素养及创新能力的高素质专门人才提供研究生教育课程改革参考。

一  课程教学目标

实验设计与数据处理是针对机械工程、救助与打捞工程等学科方向研究生开设的一门理论和实践相结合、实用性很强的选修课程，为其从事科学研究，進行实验设计与数据处理提供基本的训练和指导。课程内容主要分为数据处理基础、实验设计及统计应用两部分。分别介绍测量值与误差的分布、性质及检验；介绍统计检验、方差分析和回归分析等数据处理方法与应用；介绍单因素优选法、多因素实验设计、正交实验设计和响应曲面设计的方法与应用。

通过该课程的学习，让学生了解实验设计及数据分析的基本方法，掌握实验设计方法在科学研究中的应用，具备统计意识和独立设计实验的能力，实现学生会运用理论知识设计实验、分析数据、解决实验问题和获取科学结论的教学目标，对学生有逻辑思维能力、问题剖析能力、实际问题解决能力的要求。

二  课程教学中存在的问题

目前，有关实验设计与数据处理的教学改革研究多针对本科教学[10-12]，涉及研究生教育的教学探索与实践较少，面向机械工程、救助与打捞工程等学科方向研究生开设的实验设计与数据处理在教学中存在的问题，主要体现在如下几个方面。

（一）  知识体系

课程的知识体系基于数理统计、概率论及线性代数，包含的公式和知识点多，内容枯燥。涉及到的数学原理概念与方法，虽然学生在大学数学中已有理论学习，但普遍存在基础薄弱、知识生疏、记忆碎片化的问题。

（二）  教学模式

针对本科生的讲授法教学模式，虽然能快速高效地推进教学内容，但存在学生被动接受知识的问题，不能充分调动学生的积极性和参与度，难以实现研究生教育知识创新能力和实践创新能力的融合培养，已不适应研究生教学。

（三）  教学案例

实验设计与数据处理是一门实用性很强的课程，教学过程中需要采用案例分析加强理论知识与实际问题的联系，提升学生课题研究中处理实际问题的能力。但是，市面上现有教材中的实例多与化学、化工、材料和环境等专业背景有关，涉及到机械工程、救助与打捞工程等专业领域的实例较少，与学生课题研究的相关性和匹配度较低，易降低学生学习的主动性，甚至让学生易产生该课程与课题研究无关、不重要的错误想法。

（四）  课程思政

党的二十大报告明确指出“育人的根本在于立德”[13]。要将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体[14]。课程思政是培养具有家国情怀、德才兼备的高层次人才的重要举措。实验设计与数据处理课程教学内容中蕴含的思想政治教育元素和资源有待挖掘，如何将课程思政自然融入教书育人的教学模式，需要探索实践。

（五）  课程考核

传统的平时成绩和期末考试或课程大论文的评价模式并不适应本研究生课程的考核，成绩及格或优秀已不是研究生所追求的学习目的。如何通过课程考核提升学生对课程的重视程度和学习兴趣，帮助学生能够理论联系实践，将所学知识正确应用到实际的课题研究中，同时能够评估学生的知识创新与实践创新能力，才是本研究生课程的考核目的。

三  课程教学的改革与实践

实验设计与数据处理不仅是一门选修课程，也是一门工具课程[15-17]，在研究生教育中担负着完善知识结构和提高创新能力的任务，是研究生教育的重要环节，因此十分有必要开展课程的教学改革，优化课程体系，创新教学方式，突出研究生知识创新能力和实践创新能力的培养，研究生教学改革建设思路如图1所示。

（一）  优化教学内容

授课之前，通过统计每个选课研究生的课题方向和研究内容，并结合机械工程、救助与打捞工程等学科的课题特点，对教学内容进行优化删减，以便在有限的学时内更好地突出教学重点，对学生开展课题研究给予更多针对性的帮助。精简后的教学内容主要包括实验设计与数据处理导论、误差和数据处理、有限数据统计处理、方差分析、回归分析、单因素优选法及多因素实验设计、正交实验设计和响应曲面设计。

（二）  构建教研融合模式

本课程的授课时间安排在研究生一年级的第二学期，此时研究生已确定课题研究方向，进入文献阅读阶段。在课程初期布置一个课后作业，内容如下：根据自己的课题方向，从已读的中英文文献中，选择一篇代表性论文，针对其采用的实验设计方法或思路，并结合论文中的实验数据处理，课堂上借助PPT进行详细讲解，时间3分钟。通过此作业，首先，可充分调动学生的学习积极性，让学生意识到本课程内容的重要性及对开展课题研究的帮助。其次，可以让学生接触到课题领域内最直观的案例应用示范，从而解决教材中的案例缺少专业相关性的问题。此外，通过文献内容讲解分享，可以帮助研究生之间建立交流借鉴的机会，促进课题之间的交叉融合创新。

根据学生的作业展示，围绕文献研究内容，组织课堂讨论，让学生分享学习心得，并分析文献在实验设计方法和数据处理方面是否存在问题，以及有待完善提高的地方。同时，根据文献的研究背景，讲解文中所用实验设计方法的应用领域和所能解决的实际问题，以及如何进行实验数据处理以获得实验结论。在此环节，穿插讲授对应的理论知识，比如显著性和相关性分析、误差棒、方差分析和回归分析等，以此帮助学生理论联系实际问题，做到经济、科学地安排实验和正确分析数据，引导学生在课题研究中要以定量分析代替定性分析，给出有理有据、科学规范、严谨可究的结论。基于构建上述的教学科研融合模式，可以有力地实现研究生的知识创新能力培养。

（三）  突出实践环节

结合课程特点及研究生课题情况，如图2所示，从引导、提升、强化三个方面突出实践环节教学，具体措施如下。

1  利用硕士预答辩，引导培养学生实践应用能力

在课程中期，研究生三年级学生会开展硕士论文预答辩，此环节的硕士论文一般会存在一定问题，诸如实验设计非最优方案、实验方案中因素和水平选取不合理、数据分析不深入及结论缺少定量分析等，此类与课题研究紧密相关的实践性问题可对研究生一年级学生起到很好的启示作用，幫助低年级学生在课题研究过程中未雨绸缪，避免相同问题的出现。因此，布置一个课后作业，内容如下。旁听硕士论文毕业预答辩，重点关注各论文解决的问题、研究思路、实验设计、数据处理及专家提出的问题；同时，从个人角度思考如何解决专家提出的问题，论文中可能存在的问题，以及如何优化实验设计和数据处理；提交一份总结报告，包含对科研的认知、答辩收获及对自己课题的思考等。

通过硕士论文预答辩学术实践活动，可以让学生切身体会到实验设计与数据处理在课题研究中的重要性，还可以从优秀的硕士论文答辩中见贤思齐，受益到答辩言行举止、论文写作规范与表达陈述、PPT设计等方面的实践创新能力培养。

2  结合课题研究，提升学生实践创新能力

在课程后期，理论知识授课完成后，布置一个课后作业，内容如下：根据学习的实验设计方法及数据分析方法，结合各自的课题实际情况，进行实验设计，并处理分析实验数据，于课堂上通过PPT展示汇报课题的研究背景、意义、实验目的、实验方案及设计方法、实验测试仪器设备、数据分析或拟采用的分析思路，以及实验结果与讨论等，要求图文并茂，时间5分钟。

通过此作业可以锻炼学生的逻辑思维能力、问题剖析能力和实际问题解决能力，帮助学生掌握实验设计方法在科学研究中的具体应用，使其具备统计意识和独立设计实验的能力，实现学生会运用理论知识设计实验、分析数据、解决实验问题和获取科学结论的教学目标，从而充分培养研究生的实践创新能力。

3  鼓励参与比赛，强化学生创新实践能力

此外，为提升研究生的创新能力和实践能力，鼓励学生积极参加中国研究生创新实践系列大赛、中国大学生工程实践与创新能力大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和“挑战杯”中国大学生创业计划大赛等课外活动，借助各项比赛的重要平台，锻炼学生独立思考并学以致用的能力，从而积极推进科教兴国战略、人才强国战略和创新驱动发展战略，多方面培养研究生的实践创新能力。

（四）  融入思政元素

结合本课程特点，可以采用形象化的实例，将爱国主义教育、国家安全教育、党的二十大精神等课程思政元素融入知识点教学中，实现理论知识传授与思想教育协同立德树人的效果。例如，通过讲述“科技强国”“中国制造2025”“海洋强国”等国家战略在科技领域取得的巨大成就，以及结合学生的课题研究背景及意义，激励学生要潜心科研、矢志报国，把爱国情怀和民族使命融入科研学习中，把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中。在讲授因素水平选取时，告诉学生要有安全意识，要从现行技术和实际工程应用角度出发，避免因素水平超出实验安全范围，存在安全隐患。在课堂讨论交流互动环节，鼓励学生要互相学习借鉴，从学科交叉角度创新自己的课题研究，以科研创新践行党的二十大精神。

（五）  建立多元考核

对学生知识创新能力和实践创新能力的考核是本课程考核的关键，前文所述的三次课后作业构成了过程考核，占总成绩70%，对于期末考核，采用课程论文形式。通过文献解读、分享硕士答辩心得、课题汇报及论文撰写等形式，如图3所示，可以从知识掌握能力、语言表达能力、科研严谨性、逻辑分析能力、实践应用能力和创新能力等方面多元评价学生。

图3  多元考核评价

四  结束语

通过优化教学内容、构建教研融合模式、突出实践环节、融入思政元素和建立多元考核，实现了对实验设计与数据处理课程的教学改革，并获得了明显的教学效果。实践表明，学生学习的积极性和主动性得到提高，并在评教中反馈课程教学对科研起到直接帮助作用；通过本课程的学习，学生在硕士论文答辩中已不存在实验设计和数据处理方面的问题，论文立足国家行业民生需求，水平逐年提高，学生的家国情怀、知识创新能力和实践创新能力得到了极大提升。本课程的教学改革与实践，可为传统工科研究生教育提供借鉴，从而培养更多德才兼备的高层次人才。

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