以“学为中心”推动研究生课程教学改革与实践
——以电气工程“船舶电力系统分析”研究生课程为例

武 瑾，陈 诚，罗宁昭，张 维

（中国人民解放军海军工程大学 电气工程学院，湖北 武汉 430033）

中国人民解放军海军工程大学研究生教育起步于1980年，是全军最早开展研究生教育的院校之一。学校建立之初就开设了电工专业，历经40多年的发展逐步成长为现今的电气工程学院。学院以电气、控制、计算机及信息技术、导航工程技术为学科主线，属于多学科交叉、多专业方向融合的职业学院。2021年电气工程学院硕士研究生招生范围覆盖一级学科电气工程、一级学科控制科学与工程中的控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置，以及导航、制导与控制工程等三个二级学科。目前，电气工程学院是军队重要的教学和科研基地，在国家第四轮学科评估中，一级学科电气工程评分为A-（全国高校并列第5名）。学院现有研究生200名，其中学术型研究生120名，专业型研究生80名。

在对以往的研究生教学评价进行总结后不难发现，学校在研究生综合能力的培养上还存在短板，数据表明近几年拔尖研究生人才比例较低。综观目前的研究生教学活动，大多数课程依然过于强调课程本身，简单地以教师单向决策的方式将培养目标定位成适应现阶段技术发展需求为导向，导致大部分课程的教学活动设计（包括教材选择、教案设计、课程资源建设和获取等）、教学评价都以教师为主，且出于对教学活动组织的便利性，很少以研究生为出发点。

2021年学院修订了研究生培养方案。从培养方案的整体框架来看，为了应对军队高等院校“培养什么研究生、怎么培养研究生、为谁培养研究生”的问题，学校在研究生的培养方面将更加强调能力培养为导向和牵引，重视对综合能力的培养。

为了紧跟研究生培养的需求导向，作者所在教学团队以“船舶电力系统分析”研究生课程为例，提出以学习能力、思维能力、工作能力为核心的“三能力”培养目标导向，营造问题探究式、工程实践式、科学研究式的真实学习场景，探索“课前深度自主学习、课堂充分集中研讨、课后有效思维训练”的构建式学习方法，创新“能力指标全要素、全过程”的数字式评价方法，最终推动“学为中心”数字课堂在电气工程专业研究生课程教学改革中的落地，提高了研究生的综合能力，培养了真正契合军队高等院校岗位需求的研究生。

一、“学为中心”数字课堂教学设计原则

早在20世纪80年代，联合国教科文组织就提出了从“传授模式”到“学习模式”转变的教学理念［1］。该理念强调学生在学习过程中的主体地位，突出学生的全面发展、自我实现、知识构建、教学的融合开发以及评价的全过程、多元性［2］。如今，随着信息技术突飞猛进的发展，慕课、微课等线上数字教学手段对“学为中心”的教学设计原则提出了更高的要求。具体如图1所示，由数据库系统、学生或教师系统、信息化示教系统和人工智能评价系统等驱动的“学为中心”教学设计原则主要强调突出全面发展、自我实现、知识构建，以及教学融合开放和评价的全程多元几个方面。

图1 “学为中心”数字课堂教学设计原则

（一）突出学生的全面发展

研究生教育相比本科生教育具有更强烈的实践属性和应用属性。从本质上说，研究生教育更加注重在素质、能力和才能上的全面发展［3］。因此，“学为中心”的教学设计原则应该以促进研究生能力的全面发展为根本目标，着力使课程成为从“知识的获取”到“能力素质的提升”的桥梁，转变传统的以知识为媒介的显性培养目标为以能力素质为评价的隐性目标，最终使得研究生在能力全面发展的同时自觉构建知识体系，掌握知识细节。

（二）突出学生的自我实现

自我实现是“学为中心”教学设计在人本主义教学理念上的深层次体现。其主要途径是通过剖析研究生在学习过程中的情感、兴趣、学习动机等发展规律，引导其在树立正确的世界观、人生观、价值观的同时，获得攻克课程既定目标的成就感。因此，在课堂设计过程中，教师要根据研究生课程为研究生打造一个全方位展示能力的课堂舞台，由研究生在学习过程中探索自己，在实现个人价值的同时，激发出更多的学习潜能，促进自身全面发展。

（三）突出学生的知识构建

建构主义认为，学习的过程就是对知识体系的逐步构建过程。尽管课程的设计是从教学的各要素出发，但其强调以研究生为中心，主动将各要素串联并塑造成自己的知识体系，达到自我培养的目的。因此，在以“学为中心”的研究生教学设计过程中，教师是教学活动的设计者，目标是为研究生营造问题探究式、科学研究式、工程实践式的真实学习场景。教师与研究生在学习场景中不仅完成对知识的传递，更重要的是在此基础上完成对研究生在知识获取能力以及综合素质能力上的提升。

（四）突出教学的融合开放

数字技术在课堂的实际应用中推动了“学为中心”教学过程的融合开放［4］。横向上，丰富的信息化教学资料、教学手段以及立体教材融合，共同构成了研究生的多层次学习内容，传统的以教材内容为构架的教学设计被打破。纵向上，以数字化为载体的工程案例与基础理论体系相融合，课程知识点呈现多元化，直接对接工作岗位需求，教学内容被有效整合。在借助全新的媒介技术营造的开放式课堂环境下，教学元素的设计与发布由传统的教师主导转变为课堂上每个人都是知识的传播者与学习者，知识被高效汲取与传播。同时，教学过程不再拘泥于教师在教室里讲授教材。教师借助信息技术在课前、课堂、课后全过程伴随式参与研究生的自我体验、问题探究、科学讨论等一切学习活动；研究生借助信息技术在学习过程中寻求合作，协同学习，促进思考，提高效率。可以说，数字技术带来的以“学为中心”的教学融合开放能真正促进研究生学习能力的全面发展。

（五）突出评价的全程多元

研究生的教学评价全程多元化是“学为中心”教学理念的重要表现。当前课程的评价环节还存在评价主体单一、评价内容片面和评价方式简单的问题。从多元智能理论的角度出发对研究生课程教学的评价设计应重点考虑评价主体全程多元化，评价内容全程多元化和评价形式全程多元化［5］。以数字技术为依托，借助数据库系统、学生或教师系统、信息化示教系统和智能化评价系统等手段，可以全面真实地评价不同研究生的全过程学习效果，激发其学习和创新潜能，对学习过程起到引导和促进的作用。

二、“学为中心”数字课堂教学活动设计

（一）教学目标设计

当前，高度集成化技术的装备陆续列装部队，从一流军队的建设上对军队院校研究生的培养提出了新的要求。学校针对这一变化提出了“培养造就合格海军建设者和未来领导者”的人才培养目标。笔者所在教学团队以此为导向，结合新工科的特点以及电气工程在海军转型建设中的使命，以“船舶电力系统分析”研究生课程为例，提出研究生教学目标设计应聚焦在基本学习能力、高阶思维能力和岗位工作能力三个层面。

“船舶电力系统分析”课程是电气工程专业硕士研究生教育的专业必修课。课程教学目标设计基于“学为中心”的教学理念，以学习能力、思维能力、工作能力培养为目标导向，为研究生营造问题探究式、科学研究式的真实学习场景，让研究生在自我体验、探索、学习、仿真、实践、讨论、总结的过程中构建电力系统建模及分析的相关知识体系，掌握科学研究的方法，锻炼工程思维、科学思维，为课题研究提供必要的知识、技能、科研方法及能力储备。如图2所示为“船舶电力系统分析”课程能力目标模型。其中，基本学习能力细分为知识迁移、知识应用、工具使用、实践和信息化。知识迁移能力主要通过电热磁场理论之间的类比关系及方法来体现；知识应用能力主要是运用基本理论解决实际问题来体现；工具使用能力主要是解决工具仿真的实际问题并进行对比分析来体现；实践能力主要以实验设计、实施及分析结果的评价来体现；信息化能力主要是利用网络获取新知识，并判断和分析来体现。高阶思维能力分为批判思维能力和创造思维能力。批判思维能力主要考核研究生善于思考，敢于质疑、提问、争辩和讨论的能力；创造性思维主要考查研究生深入思考并提出新观点、方法和途径的能力。岗位工作能力分为口头表达能力、书面表达能力、领导力和团队协作能力。口头表达能力主要考查研究生表述的条理性、准确性以及感染力；书面表达能力主要考查课后研究报告的准确性、完整性和逻辑性；领导力主要以研究生担任小教员时组织课堂的能力来体现；团队协作能力主要以小组内的分工协作及成效来体现。

图2 “船舶电力系统分析”课程能力目标模型

（二）教学内容设计

“船舶电力系统分析”课程在研究生培养方案中安排40学时，其先导课程主要涉及同步发电机、异步电动机以及电力系统分析等相关知识体系。从船舶电力系统“发电—配电—用电”的组成构架上考虑，本课程的教学内容分为三个模块：同步发电机建模及分析模块、异步电动机建模及分析模块以及电力系统建模及分析模块。研究生通过由浅入深的专题式学习，能主动将课程各知识要素串联起来，塑造成自己的知识体系，完成依托课程的自我能力培养。同时，依靠数字课堂带来的高效沟通渠道，使不同的学习个体在自我学习过程中必然会引发观点的碰撞，形成知识链式传播效应，真正促进研究生的全面发展。

（三）教学方法设计

基于突出研究生知识构建的设计原则，本课程以研究生为主，采用“课前深度自主学习、课堂充分集中研讨、课后有效思维训练”的建构式学习方法，教学主体是研究生。教师作为教学的设计者，为研究生营造问题探究式、科学研究式、工程实践式的真实学习场景，伴随式参与并有效引导研究生的自主学习。教师与研究生的主要教学活动分为三个阶段，分别为课前阶段、课堂阶段和课后阶段。在课前阶段中，教师的主要活动为发布课堂设计首页（例如课堂知识目标、能力培养目标、问题讨论清单等）、学情跟踪以及组织试讲等；研究生的主要活动以小组的形式展现，通过组长分解任务，学习小组先共同利用立体化教材等数字化资源完成自主学习、建模、仿真、实验，然后开展讨论确定本组的小教员参加课前的试讲。在课堂阶段中，教师梳理问题讨论清单，明确讨论的重点和案例，准确把握知识核心，适当把控研讨节奏，积极评价研究生的课堂表现，记录研究生的课上表现；研究生的主要活动为小教员上台讲授课程内容，协助教师组织课堂，此外不参与小教员角色的研究生积极思考，根据自身的理解程度回答问题、提出疑问、开展有效争论等。在课后阶段中，教师的主要活动为进行课堂小结，对本节课的知识与能力目标达成度进行评价，针对学员进行全过程能力评价，进一步完善学情跟踪等；研究生的主要活动是完善并提交课堂研讨研究报告以及知识点思维导图等。

此外，课程采用的信息化教学手段主要体现在教材资源和教学时空的建设等方面。丰富的信息化教学资源与教材相融合，共同构成了学习内容，传统以教材构架为基础的教学内容设计原则被打破，教学内容注重基础理论与工程应用的深度融合以及多学科知识体系的交叉融合，知识点被有效贯通，教学内容被有效整合。强大的信息化技术手段让教学时空无限延展，教学不再拘泥于“教师在教室里讲授教材”，教学起点与重心前移，随着深度自主学习与思考，教学持续进行且没有终点。

为此，如图3所示，课堂不再进行知识的单向传授，而成为研究生学习效果展示的舞台。如图4所示，新的教室空间在数字化方面具有两个基本特点：（1）网络化学习环境，包括多屏互动系统、分布式电源和无线上网系统，以及雨课堂、钉钉等各类教学支持软件；（2）研讨式学习场景，传统的固定讲台被多功能实验桌台代替，一块主黑板被多块涂鸦板代替，研究生的固定座位被移动式拼桌代替，便于分组研讨式教学。

图3 “学为中心”数字课堂在“船舶电力系统分析”课程中的开展情况

图4 “学为中心”数字课堂信息化设施

（四）效果评价设计

根据课程在教学目标设计中提出的课程能力目标模型，为真实反映能力目标的达成情况，课程在“能力指标全要素、全过程”效果评价环节充分运用人工智能、大数据等数字技术，对课堂表现进行能力评价数据管理与分析评估。通过智能设备获取教学过程中研究生的课堂行为（例如举手、抬头、与邻座讨论等）、课堂语音（例如发言、与教师互动等）、个人表情（例如眼神、笑容等）基础数据，以能力目标模型的11项能力指标为向导，对每一项能力指标内容在课前、课堂和课后的各项教学活动中的表现给予评价（A/优秀，B/良好，C/一般）。

教师可通过数据分析了解主讲“小教员”在讲授、组织课堂等活动中的表现，并对其领导力、口头表达能力、知识应用能力等进行评价。课程结束时，对每名研究生的能力评分进行累计加权，可以得到能力评分总表。值得注意的是，该表在一定程度上反映了每名学员的个性化表现，可为其未来发展规划提供有益参考。

结语

为了提高研究生的综合能力，达到培养真正契合军队高等院校岗位需求的研究生，本文基于“学为中心”数字课堂的特点开展了研究生教学改革与课程设计实践。通过制定“学为中心”教学设计原则，课题组以“船舶电力系统分析”课程为例，开展了教学目标、教学内容、教学方法以及效果评价设计，促进了“学为中心”数字课堂在研究生课程教学改革的落实。本课程在内容构建、教材建设、效果评价等方面可操作性强，是具有推广价值的教育教学改革方案。