系統科學課程設置研究范文

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摘要：新工科強調學科的實用性、交叉性與綜合性，被認為是工程技術教育領域的重大創新與改革。文章以院校系統科學專業為例，闡述了系統科學與新工科的關系，梳理出系統科學專業應具備的知識體系與課程結構，并在分析北京交通大學與北京師范大學系統科學專業課程設置的基礎上，提出院校系統科學課程設置的建議。

關鍵詞：新工科；系統科學；院校；課程設置

系統與系統科學的內涵是系統科學專業課程設置的基本依據。系統是自然界和人類社會中一切事物存在的基本方式，是由相互關聯和相互作用的多個元素（或子系統）所組成的具有特定功能的有機整體[1]，系統科學的研究對象是系統自身，其目的是探索各類系統的結構、環境與功能的普適關系以及演化與調控的一般規律，也是指導現實中復雜系統設計、規劃和應用的核心和關鍵理論科學[2]。新工科理念為系統科學課程設置提出了新要求。新工科內涵進一步強調“前沿技術引領性”“學科間交融性”“知識體系多樣性”“人才培養創新性”等，進而推動了新工科范式呈現出“適應性強、創新程度高、融合程度深”等主要特點[3]，這對于新工科背景下人才培養和能力框架構建具有重要指導意義。盡管近年來系統科學學科在研究方向、人才培養、課程建設等方面取得長足進步，但是隨著新工科理念的興起，迫切需要結合系統科學學科發展的現實需求、國際工程教育理念所提出的工程教育新形態以及人才培養的客觀規律，與時俱進地研究思考新工科背景下以人才培養為核心的系統科學課程設置問題[4]。

一、系統科學與新工科的關系

新工科對院校人才培養的要求進一步提升，對于面向實戰的人才培養工作也提出了挑戰。院校系統科學將圍繞新時代戰略方針以及信息化條件下聯合作戰需求，開展教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系研究，穩步推進課程建設與學科發展[5]。系統科學作為院校重點學科，在建設目標、建設途徑、發展理念等方面與新工科一脈相承，具體體現在以下幾個方面：（1）知識與能力并重。要求系統科學研究生掌握系統科學堅實的基礎理論，具備數學、物理學等相關領域的基礎知識，同時具有較全面的專業實驗技能及通過實驗對理論進行檢驗和完善等能力。（2）傳統與發展并重。在知識體系建構方面，重視專業系統知識，同時能夠消化吸收有用信息、獨立獲取新知識，進而適應學科發展、知識更新。（3）理論與實踐并重。要求系統科學研究生不僅研究系統的結構與功能關系、演化和調控規律的基礎理論，還要解決復雜系統理論、建模、分析與評估等具體實踐問題，突出特色。（4）校內校外并重。不僅要突出校內教學體系建設，還要對接校外用人需求，面向服務軍隊建設的使命任務，依據現代戰爭發展的規律，服務聯合作戰保障等作戰需要。總之，系統科學專業具備新工科專業的特點，可以借鑒新工科教育理念。

二、系統科學的知識體系與課程結構

下面以院校系統科學專業為例，分析系統科學所需要的知識體系與相應的課程結構。基于系統科學學位基本要求，系統科學研究生應具備三個層面的知識體系[6]。（1）在基礎理論方面，掌握系統結構、演化和控制規律的系統理論，如系統狀態的統計描述、復雜網絡理論、刻畫系統演化的動力系統理論等；（2）在技術方法層面，需要掌握支持實際應用的系統科學技術以及基于計算機科學與技術的復雜系統研究的技術與方法，如復雜系統建模與仿真、計算機數值計算與模擬、系統分析與集成等；（3）在實踐應用層面，掌握所研究具體領域的專業知識以及處理實際系統的系統工程知識，具體領域包括社會、經濟、生物、環境、交通、等。基于上述系統科學研究生所需要的三個層次的知識體系，系統科學課程設置要滿足這三個層面的需求：（1）學科基礎課程，提供系統科學的基本思想、基本概念和基本方法，如“系統科學”“非線性系統”“復雜網絡”等；（2）學科專業課程，提供各研究方向的核心專業知識與常用工具，并進行實踐鍛煉，如“非線性控制”“博弈論”“系統分析”等；（3）學科前沿課程，提供本學科前沿動向與發展趨勢，并進一步加強實踐與創新能力培養，如“系統科學前沿專題”“復雜系統建模”等。

三、北京交通大學與北京師范大學課程設置分析

北京交通大學是國內系統科學學科領先優勢單位，在2004、2008、2012與2016年連續四次全國一級學科整體評估中名列系統科學第一。北京師范大學是國內首個設立系統理論專業的高等院校，也是國內首個建立系統科學博士后流動站和首個獲得系統科學一級學科博士學位授權的單位。下面對北京交通大學與北京師范大學的系統科學課程設置進行對比分析，為院校系統科學專業課程設置提供參考。在學科基礎課方面，兩所院校系統科學專業都強調系統科學基礎知識體系、數學知識體系以及工科知識體系。在學科專業課程方面，兩所院校都針對系統科學三個二級學科設置了相應的專業課程，北京交通大學主要針對交通系統展開課程設置，北京師范大學主要針對社會經濟系統、神經系統等展開課程設置。在學科前沿課程方面，兩所院校不僅開設了系統科學前沿類課程，如復雜信息系統理論與系統科學進展，還針對各自所關注的具體領域開設了相應的實踐類前沿課程，如現代交通科學前沿講座與機器學習和大數據專題等。基于以上分析可以發現，國內優勢院校系統科學專業課程設置具有以下幾個特點：（1）在學科方向方面，課程全部覆蓋本學科的三個二級學科，突出本校系統科學橫斷背景和學科特色方向。（2）在課程設置層次方面，課程設置層次豐富，強調系統理論基礎、系統調控、數學基礎、方法和專題特色等。（3）在對接新工科方面，課程設置不僅突出學科基礎理論，還強調實踐與應用，針對專門具體的系統實施人才培養，同時重視研究方法論學習與創新精神的培養。

四、院校系統科學課程設置思考

按照新工科的要求，院校系統科學課程設置需要明確研究生培養的目標，包括人才的能力素質、未來崗位需求等。軍隊院校系統科學專業主要培養適合新時代軍隊、國防和社會經濟建設與未來發展需要，思想過硬、作風優良、身心健康，掌握系統科學學科堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識，具備戰略思維、國際視野和國際競爭力，具有系統科學領域獨立從事教學和科學研究工作的能力，能夠立足學科前沿、開展創新研究的高級專門人才[7]。針對培養目標，參考國內優勢院校系統科學課程設置，院校系統科學課程同樣需要包含三類基本課程類型：學科基礎課程、學科專業課程與學科前沿課程。針對學科基礎課程，一方面，在系統科學知識體系增加控制方面的課程，以滿足二級學科復雜系統建模與調控需求；另一方面，在數學知識體系增加優化與計算類課程，以提供系統計算方面的理論知識，在工科知識體系增加人工智能類課程，擴展工科知識范疇。在學科專業課程方面，針對三個二級學科，同時考慮學科優勢方向，建議分別增加系統理論類、分析評估類與建模調控類課程。在學科前沿類課程方面，因為現有課程包括了前沿專題以及壓縮感知理論與應用等實踐課程，僅建議增加“復雜系統理論與方法”與“先進數據挖掘技術”。此外，對于系統科學碩士研究生，“系統科學概率”為必修課程，對于系統科學博士研究生，“系統科學前沿專題”為必修課程，對于非系統科學、數學、統計學專業的研究生補修其他系統科學類和數學類相應課程，工科類課程可由導師根據各自的學科方向在給定的課程范圍內指定相應的研修課程，滿足學分要求即可。基于上述課程設置方案，可以發現在新工科背景下該院校系統科學課程設置具有以下幾個特點：（1）強調系統科學橫斷特色，加強系統理論基礎；（2）知識模塊重組織，深度融合基礎理論與方法課程；（3）打好數學、統計學基礎；（4）加強與學校優勢工科交融。

參考文獻：

[1]郭雷.系統學是什么[J].系統科學與數學，2016，（3）.

[2]許國志.系統科學[M].上海：上海科技教育出版社，2000：297-319.

[3]葉民，孔寒冰，張煒.新工科:從理念到行動[J].高等工程教育研究，2018，（1）.

[4]葉立國.國外系統科學內涵與理論體系綜述[J].系統科學學報，2014，（1）.

[5]侯臣平，段曉君，易東云.新工科背景下的統計類課程設置思考———以大數據工程專業為例[J].高等教育研究學報，2018，（4）.

[6]王銳華，戰曉蘇.系統科學學科建設與發展[J].運籌與系統工程，2018，（3）.

[7]王炯琦，何章鳴，周海銀.國內外一流《系統科學》專業與課程設置綜述[J].系統科學學報，2018，（1）.

作者：王澤龍 劉吉英 段曉君 單位：國防科技大學