交叉學(xué)科的力學(xué)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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摘要：隨著力學(xué)與土木、交通、材料、冶金等學(xué)科的交叉融合，力學(xué)研究生需掌握不同領(lǐng)域的科研技能。以提高跨學(xué)科研究能力與國(guó)際視野為目標(biāo)，改革課程體系，拓展研究學(xué)科領(lǐng)域，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流和項(xiàng)目協(xié)作。通過多學(xué)科協(xié)作和國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流等多個(gè)層面的教學(xué)改革，探索力學(xué)思維-學(xué)科交叉-國(guó)際視野培養(yǎng)思路。

關(guān)鍵詞：力學(xué)專業(yè)研究生；計(jì)算仿真；創(chuàng)新能力；交叉學(xué)科；教學(xué)改革

高校力學(xué)專業(yè)面臨諸多現(xiàn)實(shí)問題，如大類招生后很少有人主動(dòng)了解與學(xué)習(xí)力學(xué)專業(yè)，或者認(rèn)為力學(xué)就是物理學(xué)的一部分，導(dǎo)致力學(xué)畢業(yè)生就業(yè)困難與招生難，等等[1-2]。為了發(fā)揮力學(xué)尤其是計(jì)算力學(xué)的研究?jī)?yōu)勢(shì)，進(jìn)而解決就業(yè)問題，很多高校將力學(xué)專業(yè)與飛行器設(shè)計(jì)、機(jī)械工程、土木工程等專業(yè)歸類到同一學(xué)院。力學(xué)學(xué)科與其它學(xué)科的交叉融合推動(dòng)新學(xué)科的形成和發(fā)展，不斷豐富多學(xué)科研究?jī)?nèi)容和方法。因此，培養(yǎng)力學(xué)研究生創(chuàng)新研究能力，關(guān)乎工業(yè)建設(shè)與科研工作水平，也影響著工科類學(xué)科的發(fā)展水平。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的問題

本校秉承鋼鐵品質(zhì)，大力促進(jìn)多學(xué)科發(fā)展。力學(xué)學(xué)科源于2002年設(shè)立的工程力學(xué)本科專業(yè)，2006年獲碩士學(xué)位授予權(quán)，2011年設(shè)楚天學(xué)者崗，2013年獲爆炸動(dòng)力學(xué)二級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)，2018年獲力學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)。力學(xué)專業(yè)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是為力學(xué)學(xué)科和相關(guān)學(xué)科（機(jī)械、土木、車輛、船舶、交通、能源工程、材料科學(xué)等）培養(yǎng)具有解決理論和實(shí)際問題能力的人才。力學(xué)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，尚存在以下主要問題。

（一）教學(xué)方式單一力學(xué)研究生要求課程修讀23個(gè)學(xué)分，教學(xué)方式以課堂講授為主。經(jīng)過考察，發(fā)現(xiàn)國(guó)外高校除了少量理論必修課程之外，還提供了豐富的選修課程，如力學(xué)模型與數(shù)值模擬、巖石彈塑性力學(xué)、巖土力學(xué)與支護(hù)理論等[3]；并且壓縮了教師課堂講授時(shí)間，留給學(xué)生課后查閱文獻(xiàn)和以小組討論的形式收獲知識(shí)。相對(duì)而言，中國(guó)高等院校力學(xué)部分課程陳舊，講授知識(shí)的課程多，涉及技能的課程和課堂討論時(shí)間少，涉及相關(guān)學(xué)科交叉的內(nèi)容也較少。

（二）跨學(xué)科研究能力不足力學(xué)研究生大多圍繞爆炸理論及應(yīng)用、礦山工程力學(xué)、材料力學(xué)性能測(cè)試與工程結(jié)構(gòu)計(jì)算仿真等研究方向展開，不論是畢業(yè)論文還是發(fā)表的論文、專利，主要集中在工程力學(xué)二級(jí)學(xué)科方向，涉及知識(shí)面較窄，項(xiàng)目也較少于兄弟學(xué)院。因此，部分研究生對(duì)其它學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究工作較少，對(duì)社會(huì)需求的適應(yīng)能力弱。同時(shí)，對(duì)工程應(yīng)用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變?nèi)鄙俳?jīng)驗(yàn)，影響職業(yè)發(fā)展和進(jìn)一步深造[4]。

（三）國(guó)際視野與合作交流缺乏國(guó)外高校通常將力學(xué)研究生歸類到機(jī)械，土木，航天等大類專業(yè)中培養(yǎng)，本校在機(jī)械工程、電子信息工程和網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域與國(guó)外合作辦學(xué)，學(xué)校一級(jí)博士點(diǎn)招收有國(guó)外學(xué)生。然而，力學(xué)碩士培養(yǎng)過程國(guó)際交流合作少，國(guó)內(nèi)交流也不多，主要的合作交流均是參加學(xué)術(shù)會(huì)議及發(fā)表少量英文學(xué)術(shù)論文。力學(xué)研究生對(duì)力學(xué)研究前沿領(lǐng)域了解不足，英文學(xué)術(shù)能力薄弱。

二、創(chuàng)新能力提高措施

力學(xué)專業(yè)是基礎(chǔ)學(xué)科，必須依托學(xué)科交叉不斷創(chuàng)新，追趕行業(yè)潮流[5-6]。

（一）加大課程改革力度通過引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀力學(xué)相關(guān)教材，優(yōu)化課程體系。針對(duì)非力學(xué)本科生源，開設(shè)補(bǔ)修課程。通過網(wǎng)絡(luò)方式，為研究生在線答疑。在高等有限元、彈塑性力學(xué)和力學(xué)數(shù)值軟件等課程中，重視和發(fā)揮課程設(shè)計(jì)的作用。培養(yǎng)學(xué)生合理的力學(xué)建模能力、求解力學(xué)問題能力，通過讓研究生制作課程設(shè)計(jì)書并在課堂上作口頭報(bào)告，多角度對(duì)研究生課程設(shè)計(jì)質(zhì)量做出綜合評(píng)議。此外，借助已有實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，針對(duì)課程中本構(gòu)模型與經(jīng)驗(yàn)公式，開展力學(xué)理論分析和實(shí)際結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，從而提高研究生實(shí)驗(yàn)力學(xué)驗(yàn)證能力。

（二）拓寬學(xué)科研究領(lǐng)域首先，加強(qiáng)導(dǎo)師隊(duì)伍自身建設(shè)。研究生導(dǎo)師是研究生培養(yǎng)第一責(zé)任人，力學(xué)研究生導(dǎo)師應(yīng)該具有跨學(xué)科研究能力，以及多學(xué)科研究視野。其次，基于本系教師博士畢業(yè)專業(yè)涵蓋了力學(xué)、礦業(yè)工程、土木工程、水利工程、航海工程等，開展研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)。在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部積極開展研討，聽取研究生科研報(bào)告與成果交流，這種多專業(yè)背景下的共同指導(dǎo)對(duì)于培養(yǎng)研究生跨學(xué)科思維能力有很大的幫助。第三，部分導(dǎo)師利用本校資源，與其他學(xué)院課題組進(jìn)行項(xiàng)目合作、實(shí)驗(yàn)外包等，開展多學(xué)科合作并共同發(fā)表學(xué)術(shù)論文。通過不同專業(yè)研究生之間的合作交流，讓研究生切身體會(huì)力學(xué)的重要性，加強(qiáng)了跨學(xué)科創(chuàng)新能力。校企合作在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面也發(fā)揮了重要作用，與中鐵港航集團(tuán)共建實(shí)驗(yàn)室，在本校是首創(chuàng)，其設(shè)備在國(guó)內(nèi)是一流的。本學(xué)科已與中鐵港航、保利新聯(lián)等多家大型企業(yè)建立了穩(wěn)定的研究生實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。通過實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，下沉到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了科研與工程實(shí)踐的緊密聯(lián)系，解決工程中的科技問題。

（三）召開學(xué)術(shù)會(huì)議與合作交流采取多種激勵(lì)措施，鼓勵(lì)研究生多發(fā)表會(huì)議論文和國(guó)內(nèi)外同行交流合作。實(shí)際上，國(guó)外并未單獨(dú)開辦力學(xué)專業(yè)，大部分力學(xué)專業(yè)研究人員融合在機(jī)械、航空航天、土建等學(xué)院，因此，與國(guó)外同行的交流尤為重要，最便利的途徑就是參加學(xué)術(shù)會(huì)議。為了激勵(lì)研究生生參加學(xué)術(shù)會(huì)議，采取了多種資助形式，如實(shí)施了“研究生國(guó)際學(xué)術(shù)交流學(xué)習(xí)計(jì)劃”，選品學(xué)兼優(yōu)具有良好英語(yǔ)溝通能力的研究生赴國(guó)外游學(xué)，資助研究生參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議等費(fèi)用。建立國(guó)外專家來學(xué)院為研究生做專題報(bào)告制度，研究生須參加6次以上學(xué)術(shù)活動(dòng)，記1學(xué)分。每次參加學(xué)術(shù)活動(dòng)應(yīng)有書面記錄，做學(xué)術(shù)報(bào)告應(yīng)有書面材料。通過以上舉措，將研究生視野擴(kuò)展到學(xué)科領(lǐng)域前沿，培養(yǎng)了學(xué)術(shù)思維創(chuàng)新能力。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和科研項(xiàng)目引導(dǎo)下，研究生積極與中科院巖土所、安全環(huán)保研究院及武漢其它高校開展交流與合作。聘請(qǐng)正高級(jí)工程師作為研究生導(dǎo)師，結(jié)合企業(yè)的需求與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)調(diào)整研究工作重心，培養(yǎng)了研究生的適應(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李春生，王璠，李彥文，等.基于多專業(yè)生源的力學(xué)研究生培養(yǎng)的探討[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（4）：203-205.

[5]戴宏亮，唐亞利，余艷紅，等.力學(xué)專業(yè)研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障新體系的構(gòu)建[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2016，8（10）：116-118.

[6]張立松，閆相禎，楊秀娟.提高工程力學(xué)專業(yè)研究生創(chuàng)新能力的探究[J].教育教學(xué)論壇，2012（26）：178-179.

作者：曾國(guó)偉 蔡路軍 李欣宇 吳亮 單位：武漢科技大學(xué)