论系统工程专业研究生培育之“四三二一”法——一条符合系统工程整体思维的人才培育之路

肖依永，杨军，周晟瀚，马小兵

（北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京100191）

研究生培育是教育部推进高质量人才培养计划的重要组成部分。2020年9月，教育部、国家发展改革委、财政部发布《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》，提出了在研究生培育工作中完善思想政治教育体系，提升研究生思想政治教育水平，以服务需求为导向，合理扩大人才培养规模；完善科教融合育人机制，加强学术学位研究生知识创新能力培养，等等28条意见［1］。系统工程学科是新工科建设的重要学科专业之一，是一门涉及较多其他学科专业的综合学科。钱学森将系统工程划分为14个专业领域，分别是工程、科研、企业、信息、军事、经济、环境、教育、社会、计量、标准、农业、行政和法制系统工程［2］。不同的专业领域有不同的应用特点、系统表征、运作机理等。系统工程学科则是研究适用于这些专业共同的基础理论方法，如系统论、控制论、信息论、运筹学等。系统工程专业通常是面向某个特定专业领域开展培养人才，如北航的系统工程专业面向工程系统、北师大系统工程专业面向教育系统等。脱离专业领域而纯粹学习系统工程基础理论的方法是比较少见的。

因此，系统工程专业通常具有很强的专业领域针对性，研究生通常都需要具有相关专业领域知识背景，培养的人才也通常是面向特定行业的。例如北航系统工程研究生生源来自工业工程、控制工程、管理工程、安全工程等专业，研究生毕业后通常就业于航空航天工业系统及国防系统。面向不同专业领域的系统工程专业，其课程设置及教学方法都应有所差异，传统的仅讲授纯粹系统工程基础理论方法，不与具体的专业领域结合起来的教学方法，或不将系统工程理论方法学术研究与专业领域背景结合起来的人才培养模式，都是难以取得预期效果的。

笔者在北航从事系统工程专业的教学、科研与研究生培育工作十余年，研究生生源来自北航及其他高校相关专业的本科生，其基础知识与学习能力均有较大的差异性，为课程内容设置和研究生培育方式带来一定难度。学生毕业后主要选择面向国防工程系统领域就业，属于比较典型的、面向特定专业领域培养系统工程专业的人才培养场景。经过多年探索，笔者运用系统工程思维方法，在系统工程专业人才培育方面创立了“四三二一”法，即在课程教学方面，实施“四位一体”教学方法；在研究生培育方面，采取“三方融合”育才模式；同时遵守“鱼渔兼授，德才双扶”的“二元平衡”育人原则；坚守一个根本目标——“为党育人、为国育才”。

“四位一体”教学方法，也称为“理论讲授+案例实验+课群讨论+前沿讲座”四位一体教学方法。其中，“四位”分别指课堂上的理论讲授、课后的案例实验、全天候的课群讨论以及相关的前沿讲座四个维度；“一体”是指这四方面协同作用，从多维度形成合力，产生一体化的教学效果，围绕着提升课程教学质量这一目标，共同促进学生对知识的接受、理解、巩固和拓展。“四位一体”教学方法的内部关系逻辑如图1所示。

图1“四位一体”教学方法

下面对“四位一体”教学方法各方面的具体形式和内涵进行阐释。

以讲授系统工程学科中的基本概念、原理方法、公式定理以及方法算法等基础理论知识为主，目的是使学生能系统完整地掌握或了解本学科的基础知识及图谱结构。这是最常见的教学方式，也是必要的环节。在教师引导下，学生在课堂上以较高的效率掌握通过其自身学习较难理解和掌握的各类基础知识，并形成知识体系的图谱结构。

理论讲授使学生系统地学习了学科的基本理论知识，但理解尚不深刻，还不具备运用知识解决实际工程问题的工程能力。因此需要引入案例实验环节，以工程应用案例阐释理论知识的应用场景，巩固学生对知识的理解，培养解决实际工程问题的能力。

结合所培养学生未来将从事的具体系统工程专业领域，如工业系统工程、农业系统工程、教育系统工程或国防系统工程等。与理论方法相对应，建立工程应用案例，以工程案例阐释理论方法的应用原理，并构建应用模型和实验数据；搭建实验环境，形成演示实验、操作实验和计算实验。通过案例实验展示传授理论知识的应用形式、应用过程和转化技巧等，从而进一步使学生巩固所学的理论知识，形成立体理解效应，搭建起将理论知识转化为工程应用的桥梁。

例如，在讲授系统优化理论中的动态规划最优性原理中如何理解“最优子结构性质”时，若以传统的Dijkstra算法来解释其原理，会因为未能清晰展示性质的形式特征而影响实际教学效果；若以应用案例，如工业工程中的生产批量问题来构造动态规划案例实验，可以很形象地图示出该最优性原理的特征要求［3］。再设计具体计算实验，使学生对动态规划的最优性原理有深刻理解，学会判断哪些最优化问题适用于动态规划算法。表1是笔者讲授“工程优化”核心课程时，所设计的十大工程案例实验项目，以供同行参考［3-