系统动力学课程的研究性教学模式：探索与创新

“系统动力学”课程的研究性教学模式探讨

孔红山

(信息工程大学电子技术学院一系，河南郑州450004)

摘　要　为了提高教学效果，针对“系统动力学”课程特点，本文提出了在“系统动力学”课程教学中引入研究性教学模式的解决思路，从研究性教学模式的内涵入手，分析了在“系统动力学”课程中实施研究性教学的三个关键问题，其目的是调动教员教学积极性，激发学员创新能力，积累研究性教学的经验。

关键词　系统动力学;研究性教学;作战效能

“系统动力学”是一门适用于硕士研究生作战指挥学专业的选修课，通过本课程的学习，学员应掌握系统动力学的基本知识，熟悉系统动力学仿真的基本方法步骤，了解系统动力学在相关军事领域中的应用，具备一定的系统建模能力。

研究性教学是高等教育教学的发展方向，对培养高素质、创新型人才具有十分重要的意义。本文通过分析“系统动力学”课程的特点，为了激发学员的学习兴趣，调动学员学习的主动性，进一步提高教学质量，对在“系统动力学”课程实施研究性教学模式的相关问题进行了探讨。

一、“系统动力学”课程特点

“系统动力学”课程分为系统动力学的基本原理、复杂系统的基本运行规律与政策设计和系统动力学的应用三个层次。第一层次学习系统动力学的建模原理和方法，包括原理、因果关系图、流图、方程和模型测试。第二层次探讨复杂系统的基本运行规律和政策研究的原理和方法，包括对复杂系统运行规律的数学分析，归纳影响系统行为特性的基本参数，基于系统动力学的政策研究思路和方法。第三层次将政策研究原理和方法应用到装备保障、装备效能评估、装备结构优化中，展示研究过程的系统性和研究结论的深邃思考性。

“系统动力学”课程具有以下三个特点:

(1)课程综合性强。系统动力学的发展，主要基于系统理论、信息反馈理论、决策理论、系统力学和计算机仿真技术等五种理论和技术。

(2)应用广泛。系统动力学理论与应用研究遍及各类系统，主要有物流与供应链、技术创新与项目管理、工业经济、能源和水资源、生态发展、军事应用等方面。

(3)知识更新快。在国外，每年都有以系统动力学为主题的国际会议，国外很多名校如麻省理工学院都开设了“系统动力学”课程，系统动力学发展日新月异;系统动力学引入我国后也得到快速发展，在城市发展、装备结构优化等方面得到广泛应用和研究。

由于课程具有以上三个特点，采用传统的以教员讲授为主的教学模式难以吸引学员的持久注意力，为了激发学员学习的兴趣，培养学员良好的系统思考能力，达到课程教学的目的，必须结合课程特点探讨更适合“系统动力学”课程教学的先进教学模式。

二、研究性教学模式的内涵

研究性教学，也称研讨式教学，是指教员以课程内容和学员的学识积累为基础，引导学员创造性地运用知识和能力自主地发现问题、研究问题和解决问题，并在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式^［1］。研究性教学模式有以下三个特征:

(1)强调学员的主体性。学员是学习活动的承担者，是学习和认识的主体。学员作为认识活动的主体，必须能主动地参与学习活动的全过程，把课堂获得的信息内化于自身的认知系统。运用研究性教学，学员主动搜集各类材料，完成课题的分析、设计和实现。研究性教学的过程，基本上是一个学员主动探求的过程，融教、学、做于一体，有利于学员创造力的发展^［2］。

(2)教学与研究有机结合。研究性教学作为一种活动体验，学员可以独立地确定问题的范围并找出自己的解决办法，形成自己解决问题的策略。同时，教员要有意识地引导他们对自己认知过程的思考，提高学员元认知技能的发展，提高他们自我管理学习的能力。

(3)个性化。现代素质教育要求我们要尊重、培养和发展学员的个性，特别是要创造有利于学员形成创造性的个性的条件与环境。研究性教学重视课堂内的宽松环境，这种教学模式以人为本，注重人的潜能的发挥。强调学员良好个性的培养，向着科学与人文的整合而发展^［3］。

三、实施研究性教学的关键问题

研究性教学重在培养学员积极的学习态度，使学员掌握有效的学习方法，在实践过程中提高学习能力。在系统动力学课程中实施研究性教学，必须科学解决以下三个问题:

(一)确定授课内容(www.xing528.com)

由于“系统动力学”教学内容较多，在现有的课时限制下，很难将教学内容都采用研究性教学的方式，因此作为研究性教学在“系统动力学”课程教学中应用的初步探讨，我们在使用传统教学方法的同时，可以选择部分内容进行研究性教学的实验，并根据学习效果可以逐步扩大研究性教学模式在教学中的使用范围。

“系统动力学”课程以“系统分析—系统的结构分析—建立数学的规范模型—模型模拟与政策分析—模型的检验与评估”为主线，主要学习相关的理论基础和应用实例，在使用传统教学方式讲授系统动力学的理论基础上，选取系统动力学的军事应用实例作为研究性教学的内容。

(二)确定教学流程

研究性教学的课程观把课堂教学延伸到了课前和课后，原有的课程教学的封闭状态被打破，课程的载体从教材变成了实际问题。教员在研究性学习过程中主要帮助学员确定研究内容，对学员的研究内容进行指导，引导学员充分利用已学过的知识和已有的经验解决问题，以及组织对学员们的研究性学习结果的评价检验。教员只是学员知识建构的引导者、合作者、帮助者。

教学流程可以通过以下三个环节来完成:

环节1:拟定课题。教员要对授课内容进行梳理和重新整合，拟定研究性教学的实际课题。以系统动力学的军事应用为例，本次课安排在学习系统动力学理论课程之后进行，学员已经掌握了应用系统动力学解决实际问题的相应理论知识，通过实际问题的应用举例，使学员能力得到全面的提高。根据授课内容梳理，设定的研究性课题的题目是:基于系统动力学的C³ I系统的作战效能评估。问题描述如下:

本想定为一个战术要地防空作战想定^［4］。在这类战斗中，对重要保卫目标往往采取目标方向连续梯次进袭方式。在这类战斗中，对重要保卫目标往往采取目标方向连续梯次进袭方式。以蓝方代表守方，以红方代表进攻方。蓝方的C³ I系统如图1所示，这是一个包含7个节点和13条通信链路的通信网络，节点表示信息收集、传输或处理中心，网络中的链路可能受到红方干扰或物理毁伤，这样两个节点间的通信可能遭到破坏。蓝方的作战任务是保卫坐落在图中各节点的目标，并给来犯之敌以最大的杀伤。蓝方的武器系统(地空导弹部队和高炮部队)安置在节点B，而其探测系统(雷达系统)安置在节点A。探测系统探测到敌空中目标后，将信息通过通信网络传送到节点B，以引导武器系统向敌机进行攻击;红方的作战任务则是连续向蓝方要地和地面武器系统实施飞机轰炸攻击。

图1　蓝方C³ I通信系统网络结构图

要求:根据问题描述，绘制红蓝双方作战系统的因果关系图、系统流图，并根据提供的参考文献构建系统的动力学方程，对构建的系统动力学模型设定参数进行仿真，并进一步进行模型测试和验证。

环节2:文献收集。根据实际教学内容，要向学员提供与授课内容相关的参考书籍和英文原始资料，并指导学员通过图书馆、互联网、军事训练网等途径获取相关文献。提供的参考资料主要有:描述C³ I系统工作原理的《C³ I系统建模与仿真》，该书于2006年由国防工业出版社出版;《多无人飞行载具(Multi-UAVs)作战效能动态评估模式之研究》，该文献为互联网上获取，是第十六届国防管理学术研讨会参会论文，描述基于系统动力学建立UAVs系统联合作战的过程;《Modeling the Lanchester Laws with System Dynamics》，兰彻斯特方程是解决作战效能评估的重要方法，该文献为英文文献，介绍了结合系统动力学和兰彻斯特方程对效能评估进行分析的思路。

环节3:成果展示。学员对自己的课题完成情况制作成幻灯片进行汇报，演示内容包括课题的分析、绘制的作战系统的因果关系图、绘制的系统流图、构建的系统动力学方程、仿真结果以及结果分析。教员对完成情况进行讲评，分析完成情况中还存在的问题，总结出常见问题和问题的解决办法，让学员掌握应用系统动力学解决军事问题的能力，增强创新意识。

(三)确定教学效果评价

在系统动力学课程中实施研究性教学必须建立一套合理的教学效果评价方法。研究性教学的教育理念认为，学习评价应该是多元性的。也就是说应该既有教员评价，又有学员互相之间的评价，也有学员对自己的评价。吸引学员参与教学评价，发展学员自我评价的能力和习惯使其既能反映学员的进步，又能诊断学员的不足，促进其学习和创新精神的培养。研究性教学评价可以从基于课程的课题入手，以思维的创新性、见解的差异性、结果的多元性等作为评价指标，在课程进程中随时对学员进行评价，这种评价方式助于培养学员对自己学习程序和成绩的反思意识，提高他们在以后的课题研究中调整计划的能力。

四、结论

研究性教学模式对教员提出了新的要求，需要对课程教学内容进行系统规划，需要改变教学理念。本文通过分析“系统动力学”课程的特点，结合研究性教学模式的内涵，分析了在“系统动力学”课程中实施教学需要解决的三个问题，希望能积累研究性教学的经验，进一步提高教学效果，培养出具有创新能力、探索能力的高层次人才。

参考文献

［1］赵院娥，等.研究性教学在高等代数课程中的实践与探索.延安职业技术学院学报，2009(6).

［2］朱志伟.以研究性教学改革为牵引创新本科教学工作评价体系.中国大学教学，2009(7).

［3］白月桥.素质教育课程构建研究.北京:教育科学出版社，2001.

［4］杨瑞平，等.C³ I系统建模与仿真.北京:国防工业出版社，2006.