“德—创”紧耦合的“线性系统理论”课程改革与实践

［摘 要］ “线性系统理论”作为控制学科的研究生专业核心课程，在立德树人和研究生创新实践能力培养方面仍存在不足。秉承“学以致用、知行合一、寓研于教、教书育人”的理念，通过强化基础理论、拓展最新成果、完善考核模式、开展课程思政等方式推进“德—创”紧耦合的教学模式改革，从知识传播、能力培养、价值塑造三个课程目标出发进行课程建设，将课程思政贯穿各个环节，并通过全链条课程质量保障体系促进知识、能力、素质目标的实现。课程建设思路和方法可为同类高校的“线性系统理论”课程建设提供参考。

［关键词］ 研究生课程；教学改革；立德树人；创新实践能力培养；线性系统理论

［基金项目］ 2023年度山西省研究生精品课程项目“研究生优质课程‘线性系统理论’”（2023YZ11）

［作者简介］ 程 兰（1984—），女，河南光山人，工学博士，太原理工大学电气与动力工程学院副教授，硕士生导师（通信作者），主要从事机器人定位与环境感知研究；任密蜂（1985—），女，河北平山人，工学博士，太原理工大学电气与动力工程学院副教授，主要从事随机系统理论研究。

［中图分类号］ G643.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）02-0025-04 ［收稿日期］ 2023-09-26

研究生教育在培养高层次创新人才方面发挥着重要作用［1］。改革研究生培养方式、提升研究生培养质量是实现创新人才培养的重要抓手。2020年，教育部、国家发展改革委、财政部印发《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》（以下简称《意见》）指出，以立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越为主线，面向世界科技竞争最前沿，面向经济社会发展主战场，面向人民群众新需求，面向国家治理大战略，瞄准科技前沿和关键领域［2］。《意见》为研究生课程改革在思政育人和创新实践能力培养方面指明了方向，也提出了更高的要求。

“线性系统理论”是控制学科相关专业的研究生专业核心课［3-4］，课程以线性系统为研究对象，系统全面地介绍线性系统的相关理论，使学生掌握线性系统的描述、分析和综合的方法。课程贯彻执行《意见》精神，深入挖掘课程建设内涵，旨在“为国育才”的大前提下，培养学生的创新思维，提高学生将理论用于科研实践的能力，实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一。本文根据笔者多年教学经验，分析现有教学存在的问题，探索了基于“德—创”紧耦合的“线性系统理论”课程改革思路，并给出了具体的实施方法和案例说明。

一、目前“线性系统理论”课程教学中存在的问题

“线性系统理论”作为控制学科相关专业的专业核心课程，虽然已有几十年的发展历史，但在为党育人、为国育才的目标实现上仍存在如下问题。

1.课程思政与课程内容没有融为一体。对课程内容背后的思政元素缺少深入挖掘，思政教育没有做到润物无声，还需在课程讲授中将价值引领、知识讲授和综合素质培养融为一体，落实立德树人根本任务。

2.课程内容不适应当代研究生创新实践能力培养。课程长期使用固定的经典教材［5］，存在课程内容更新不及时的情况，未将前沿技术、最新科研进展与教学内容结合起来，不符合《意见》中提出的“瞄准科技前沿”的指导思想，不利于研究生实践创新能力的培养。

3.教学方式无法满足新时代研究生的学习需求。课程教学方式以传统讲授和互动问答为主，教学方式不够多样化，教学方式无法满足现代研究生对课程高阶性、参与性和实践性的需求。

4.课程质量保障体系不完善。现有的课程评价方式侧重教师对学生的理论知识掌握程度的评价，没有突出过程评价，缺少学生对教师的评价，不利于课程的持续改进，无法有效保证课程质量的提高。

二、“线性系统理论”课程教学改革总体思路

“线性系统理论”课程以《意见》为纲领，以立德树人、培养研究生的创新实践能力为目的，将立德树人根本任务贯穿课程建设的各个方面，确定了如图1所示的建设思路。

“线性系统理论”课程建设思路以《意见》为方向、以OBE理念［6］为指导的建设思路，从知识传播、能力培养、价值塑造三个课程目标出发进行课程建设。将课程思政贯穿于基础理论知识传授、科研实践能力培养的各个环节，开展课程思政模块、理论教学模块、学术研讨模块和科研实践模块相结合的课程内容设计，并通过全链条课程质量保障体系促进知识、能力、素质目标的实现。

三、“线性系统理论”课程教学改革方法与案例

1.课程内容与“兼济天下+修身养性”无缝衔接的思政育人方式。一方面，深入挖掘课程理论发展史、课程内容中的哲学思维、科学家故事、科技前沿等中蕴含的思政元素，并结合热点时政话题培养学生科研报国的社会责任感，激发现代研究生“兼济天下”的胸怀。例如，在介绍线性系统理论是着重研究线性系统状态的运动规律和改变这种规律的可能性和方法时，说明研究系统运动规律的问题称为分析问题，研究改变运动规律的可能性和方法的问题为综合问题。从哲学角度而言，前者属于认识世界的范畴，后者属于改造世界的范畴。同时，结合诺贝尔奖获得者屠呦呦经过多年的反复实验、观察和分析（分析问题），最终找到了抗击疟疾的青蒿素（综合问题），挽救了全球特别是发展中国家数百万人生命的事迹，引出科学家精神的本质，使课堂内容与思政教育有机融合。另一方面，通过知识点延伸与中华优秀传统文化相结合的方式，提醒学生要时刻注意“修身养性”，正如《礼记·大学》中所说：“身修而后家齐，家齐而后国治”［7］。例如，在讲到能控性的知识点时，说明能控性是改变系统、实现系统达到目标性能的前提，进而促使学生思考：如何实现自身的能控，实现自己的目标和理想？引出中华优秀传统文化中关于坚定理想信念、脚踏实地的名言警句或相关理念。

2.“一流教学资源”、信息化教学手段和多样化教学模式紧密结合的教学方法改革。对于教学资源的选取，以紧跟时代发展为原则选取教学资源。本着对标“一流教材”，参考一流院校的教材［8-12］、课件及国内外优秀网络资源，以丰富授课素材，解决现有教材课程内容无法满足时代需求的问题。对于教学方法，本着不同模块采取不同的教学方法的原则提高学生的参与度、满足学生对研究生课程高阶性和实践性的要求。对于理论教学模块，根据控制类研究生课程的特点，在直接讲授和互动问答的基础上增加翻转课堂，以提高学生在理论学习时的参与度；对于学术研讨模块，采用研讨式教学法对本专业某一主题进行深入调研、讨论，满足学生对课程高阶性的要求；对于科研实践模块，采用课题驱动教学法，将科研的最新研究成果与课堂内容相结合，满足学生对实践性的需求。上述教学内容和教学方法均采用雨课堂开展课堂教学，以方便发布教学任务、进行师生互动、积累教学资源、过程考核，最终提高课堂教学的信息化水平。

3.课程内容与科技前沿紧密结合的研究生创新实践能力培养模式。课程内容在对标“一流课程内容”的基础上，精选与科技前沿和科研实践紧密相关的知识点进行进一步扩展，开展学术研讨和科研实践，解决教学内容不适应培养研究生创新实践能力的问题。学术研讨模块以研究生的相近研究方向为小组，选取该方向的热门研究主题和工程实践问题，同时结合课程内容，确定研讨主题，以解决理论学习无法满足研究生课题多样化需求、课程内容与科技前沿脱节的问题。科研实践模块利用相关企业生产项目、科研项目等的最新研究成果，给出某研究主题的部分成果，让学生根据所需知识完成后续研究，激发学生的科研兴趣，同时解决教学内容不适应当代研究生创新实践能力培养的问题。

4.“过程考核+师资队伍建设+循环反馈”的课程质量保障体系。课程质量是评价学科发展水平和衡量人才培养质量的重要指标。一方面，建立研究生课程评价机制是保证研究生高质量产出的前提。另一方面，研究生质量的提高对师资队伍的建设提出了更高的要求。因此，“线性系统理论”课程提出在对学生进行全过程考核的基础上加强对教师队伍的管理，最终形成基于循环反馈的课程质量保障体系。（1）全过程考核。课程考核包括对学生产出结果的评价考核和学生对课程的反馈考核两方面。学生成绩由期末考试成绩和平时成绩共同决定。其中，期末考试主要反映学生掌握知识的情况；而平时成绩注重过程考核，加强了对课堂研讨、科研实践报告和课程大作业的成绩占比，在过程考核中体现对学生在实践创新能力、跟踪前沿能力等方面的考核。（2）“自主提升+互动反馈”的教学队伍建设。高质量的研究生培养要求有高质量的教师队伍。随着时代的发展，课堂教学开始从“平面化”向“立体化”发展。如何提高研究生授课教师的教学实践能力仍需深入探索。课程采用如下措施应对上述问题：一是利用线上会议的便捷性和不受地域限制的特点，课程团队成员定期参加相关课程的经验分享会，学习适合本课程的教学方法和优秀案例。二是利用与专业相关的各种网络竞赛活动具有任务导向的特点，要求团队教师成员指导研究生参加竞赛，在提高研究生实践能力的同时提高自身的专业实践素质。三是要求团队成员根据分工定期收集相关教学资源，并进行共享。四是课程团队成员通过定期互相听课评课、请督导组听课评课等方式督促教师提升教学能力。（3）循环反馈课程质量保障机制。整个课程评价机制采用循环反馈机制以便于持续改进。课程评价包括课程教学循环和课内循环，其中课程教学循环主要指教学过程中通过过程反馈、过程考核、期末考核来实现，涉及主讲教师和学生。课内循环包括课程建设的主要环节，即以学生产出为目标的课程目标、课程内容、课程方法、思政教育等环节，同时包括课程教学，涉及课程团队全部教师。课程评价结果为专业、院校制定相关政策提供了参考，而政策的制定又可从上至下影响课程建设。

结语

为了实现立德树人根本任务，培养新时代研究生的创新实践能力，课程团队针对教学实践过程中发现的痛点和难点开展课程教学，形成了适应本校控制专业研究生培养的课程建设思路，主要贡献包括：（1）探索课程内容与“兼济天下+修身养性”无缝衔接的思政育人方式；（2）形成课程内容与科技前沿紧密结合的研究生创新实践能力培养模式；（3）实践“一流教学资源”、信息化教学手段和多样化教学模式紧密结合的教学方法改革；（4）建立“过程考核+师资队伍建设+循环反馈”的全链条课程质量保障体系。课程的建设思路和方法可为同类高校“线性系统理论”课程的建设提供参考。

参考文献

［1］卢雪英，黄红武，韩勇，等.工科研究生教育课程思政建设的实践与思考［J］.中国高等教育，2022（9）：35-37.

［2］教育部，国家发展改革委，财政部.关于加快新时代研究生教育改革发展的意见：教研〔2020〕9号［A/OL］.（2020-09-21）［2023-08-26］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/s7065/202009/t20200921_489271.html.

［3］王晶，谭程元，周靖林，等.《线性系统理论》课程改革思考与实践［J］.教育教学论坛，2020（4）：214-216.

［4］徐为民.研究生“线性系统理论”课程建设的深化与教法探索［J］.教育教学论坛，2017（43）：139-140.

［5］郑大钟.线性系统理论［M］.2版.北京：清华大学出版社，2002：5-20.

［6］赵宏，郭蕴.基于问题逻辑认知模式的成果导向教育研究［J］.中国大学教学，2023（3）：73-79.

［7］礼记（下）［M］.北京：中华书局，2017：1162.

［8］CHI-TONG CHEN.线性系统理论与设计［M］.4版.高飞，王俊，孙进平，译.北京：北京航空航天大学出版社，2019：9-15.

［9］王天威.控制之美（卷1）：控制理论从传递函数到状态空间［M］.北京：清华大学出版社，2022：137-151.

［10］王天威.控制之美（卷2）：最优化控制MPC与卡尔曼滤波器［M］.北京：清华大学出版社，2023：64-77.

［11］段广任.线性系统理论（下册）［M］.3版.北京：科学出版社，2016：146-148

［12］周武能，童东兵，代安定，等.线性系统基础理论［M］.西安：西安电子科技大学，2014：173-180.

“Morality-Innovation” Tightly Coupled Reform and Practice of Linear System Theory

CHENG Lan， REN Mi-feng， XU Xin-ying， YAN Gao-wei

（College of Electrical and Power Engineering， Taiyuan University of Technology， Taiyuan， Shanxi 030024， China）