系统科学课程设置研究范文

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摘要：新工科强调学科的实用性、交叉性与综合性，被认为是工程技术教育领域的重大创新与改革。文章以院校系统科学专业为例，阐述了系统科学与新工科的关系，梳理出系统科学专业应具备的知识体系与课程结构，并在分析北京交通大学与北京师范大学系统科学专业课程设置的基础上，提出院校系统科学课程设置的建议。

关键词：新工科；系统科学；院校；课程设置

系统与系统科学的内涵是系统科学专业课程设置的基本依据。系统是自然界和人类社会中一切事物存在的基本方式，是由相互关联和相互作用的多个元素（或子系统）所组成的具有特定功能的有机整体[1]，系统科学的研究对象是系统自身，其目的是探索各类系统的结构、环境与功能的普适关系以及演化与调控的一般规律，也是指导现实中复杂系统设计、规划和应用的核心和关键理论科学[2]。新工科理念为系统科学课程设置提出了新要求。新工科内涵进一步强调“前沿技术引领性”“学科间交融性”“知识体系多样性”“人才培养创新性”等，进而推动了新工科范式呈现出“适应性强、创新程度高、融合程度深”等主要特点[3]，这对于新工科背景下人才培养和能力框架构建具有重要指导意义。尽管近年来系统科学学科在研究方向、人才培养、课程建设等方面取得长足进步，但是随着新工科理念的兴起，迫切需要结合系统科学学科发展的现实需求、国际工程教育理念所提出的工程教育新形态以及人才培养的客观规律，与时俱进地研究思考新工科背景下以人才培养为核心的系统科学课程设置问题[4]。

一、系统科学与新工科的关系

新工科对院校人才培养的要求进一步提升，对于面向实战的人才培养工作也提出了挑战。院校系统科学将围绕新时代战略方针以及信息化条件下联合作战需求，开展教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系研究，稳步推进课程建设与学科发展[5]。系统科学作为院校重点学科，在建设目标、建设途径、发展理念等方面与新工科一脉相承，具体体现在以下几个方面：（1）知识与能力并重。要求系统科学研究生掌握系统科学坚实的基础理论，具备数学、物理学等相关领域的基础知识，同时具有较全面的专业实验技能及通过实验对理论进行检验和完善等能力。（2）传统与发展并重。在知识体系建构方面，重视专业系统知识，同时能够消化吸收有用信息、独立获取新知识，进而适应学科发展、知识更新。（3）理论与实践并重。要求系统科学研究生不仅研究系统的结构与功能关系、演化和调控规律的基础理论，还要解决复杂系统理论、建模、分析与评估等具体实践问题，突出特色。（4）校内校外并重。不仅要突出校内教学体系建设，还要对接校外用人需求，面向服务军队建设的使命任务，依据现代战争发展的规律，服务联合作战保障等作战需要。总之，系统科学专业具备新工科专业的特点，可以借鉴新工科教育理念。

二、系统科学的知识体系与课程结构

下面以院校系统科学专业为例，分析系统科学所需要的知识体系与相应的课程结构。基于系统科学学位基本要求，系统科学研究生应具备三个层面的知识体系[6]。（1）在基础理论方面，掌握系统结构、演化和控制规律的系统理论，如系统状态的统计描述、复杂网络理论、刻画系统演化的动力系统理论等；（2）在技术方法层面，需要掌握支持实际应用的系统科学技术以及基于计算机科学与技术的复杂系统研究的技术与方法，如复杂系统建模与仿真、计算机数值计算与模拟、系统分析与集成等；（3）在实践应用层面，掌握所研究具体领域的专业知识以及处理实际系统的系统工程知识，具体领域包括社会、经济、生物、环境、交通、等。基于上述系统科学研究生所需要的三个层次的知识体系，系统科学课程设置要满足这三个层面的需求：（1）学科基础课程，提供系统科学的基本思想、基本概念和基本方法，如“系统科学”“非线性系统”“复杂网络”等；（2）学科专业课程，提供各研究方向的核心专业知识与常用工具，并进行实践锻炼，如“非线性控制”“博弈论”“系统分析”等；（3）学科前沿课程，提供本学科前沿动向与发展趋势，并进一步加强实践与创新能力培养，如“系统科学前沿专题”“复杂系统建模”等。

三、北京交通大学与北京师范大学课程设置分析

北京交通大学是国内系统科学学科领先优势单位，在2004、2008、2012与2016年连续四次全国一级学科整体评估中名列系统科学第一。北京师范大学是国内首个设立系统理论专业的高等院校，也是国内首个建立系统科学博士后流动站和首个获得系统科学一级学科博士学位授权的单位。下面对北京交通大学与北京师范大学的系统科学课程设置进行对比分析，为院校系统科学专业课程设置提供参考。在学科基础课方面，两所院校系统科学专业都强调系统科学基础知识体系、数学知识体系以及工科知识体系。在学科专业课程方面，两所院校都针对系统科学三个二级学科设置了相应的专业课程，北京交通大学主要针对交通系统展开课程设置，北京师范大学主要针对社会经济系统、神经系统等展开课程设置。在学科前沿课程方面，两所院校不仅开设了系统科学前沿类课程，如复杂信息系统理论与系统科学进展，还针对各自所关注的具体领域开设了相应的实践类前沿课程，如现代交通科学前沿讲座与机器学习和大数据专题等。基于以上分析可以发现，国内优势院校系统科学专业课程设置具有以下几个特点：（1）在学科方向方面，课程全部覆盖本学科的三个二级学科，突出本校系统科学横断背景和学科特色方向。（2）在课程设置层次方面，课程设置层次丰富，强调系统理论基础、系统调控、数学基础、方法和专题特色等。（3）在对接新工科方面，课程设置不仅突出学科基础理论，还强调实践与应用，针对专门具体的系统实施人才培养，同时重视研究方法论学习与创新精神的培养。

四、院校系统科学课程设置思考

按照新工科的要求，院校系统科学课程设置需要明确研究生培养的目标，包括人才的能力素质、未来岗位需求等。军队院校系统科学专业主要培养适合新时代军队、国防和社会经济建设与未来发展需要，思想过硬、作风优良、身心健康，掌握系统科学学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具备战略思维、国际视野和国际竞争力，具有系统科学领域独立从事教学和科学研究工作的能力，能够立足学科前沿、开展创新研究的高级专门人才[7]。针对培养目标，参考国内优势院校系统科学课程设置，院校系统科学课程同样需要包含三类基本课程类型：学科基础课程、学科专业课程与学科前沿课程。针对学科基础课程，一方面，在系统科学知识体系增加控制方面的课程，以满足二级学科复杂系统建模与调控需求；另一方面，在数学知识体系增加优化与计算类课程，以提供系统计算方面的理论知识，在工科知识体系增加人工智能类课程，扩展工科知识范畴。在学科专业课程方面，针对三个二级学科，同时考虑学科优势方向，建议分别增加系统理论类、分析评估类与建模调控类课程。在学科前沿类课程方面，因为现有课程包括了前沿专题以及压缩感知理论与应用等实践课程，仅建议增加“复杂系统理论与方法”与“先进数据挖掘技术”。此外，对于系统科学硕士研究生，“系统科学概率”为必修课程，对于系统科学博士研究生，“系统科学前沿专题”为必修课程，对于非系统科学、数学、统计学专业的研究生补修其他系统科学类和数学类相应课程，工科类课程可由导师根据各自的学科方向在给定的课程范围内指定相应的研修课程，满足学分要求即可。基于上述课程设置方案，可以发现在新工科背景下该院校系统科学课程设置具有以下几个特点：（1）强调系统科学横断特色，加强系统理论基础；（2）知识模块重组织，深度融合基础理论与方法课程；（3）打好数学、统计学基础；（4）加强与学校优势工科交融。

参考文献：

[1]郭雷.系统学是什么[J].系统科学与数学，2016，（3）.

[2]许国志.系统科学[M].上海：上海科技教育出版社，2000：297-319.

[3]叶民，孔寒冰，张炜.新工科:从理念到行动[J].高等工程教育研究，2018，（1）.

[4]叶立国.国外系统科学内涵与理论体系综述[J].系统科学学报，2014，（1）.

[5]侯臣平，段晓君，易东云.新工科背景下的统计类课程设置思考———以大数据工程专业为例[J].高等教育研究学报，2018，（4）.

[6]王锐华，战晓苏.系统科学学科建设与发展[J].运筹与系统工程，2018，（3）.

[7]王炯琦，何章鸣，周海银.国内外一流《系统科学》专业与课程设置综述[J].系统科学学报，2018，（1）.

作者：王泽龙 刘吉英 段晓君 单位：国防科技大学