在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力的培養(yǎng)

摘要：哈爾濱工業(yè)大學(xué)力學(xué)學(xué)科作為一門公認(rèn)基礎(chǔ)自然學(xué)科，不僅是諸多理工類學(xué)科的基石，同時(shí)在與其他學(xué)科之間的交叉、滲透和綜合過程中，不斷完善和發(fā)展。作為一名力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課教師，探索力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)的新方法和新思路，努力揭示在技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，對(duì)學(xué)生學(xué)科交叉以及科研能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，建立完整的領(lǐng)域框架，并在思想活躍時(shí)期提出新的想法，達(dá)到提高創(chuàng)新能力的目的。

作者簡介：張桂蓮（1960－），女，黑龍江哈爾濱人，教授，研究方向：固體力學(xué)。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金：風(fēng)倒生物動(dòng)力學(xué)機(jī)理與過程的可視化模擬

一、概述

伴隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)領(lǐng)域的不斷拓寬和完善，很多研究領(lǐng)域在達(dá)到一個(gè)新的高度的同時(shí)，也遇到了很多傳統(tǒng)學(xué)科分類體系下某一個(gè)學(xué)科無法單獨(dú)解決的問題。力學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然學(xué)科，不僅是諸多理工類學(xué)科的基石，同時(shí)在與其他學(xué)科之間的交叉、滲透和綜合過程中，不斷完善和發(fā)展。這不僅會(huì)給相關(guān)科學(xué)技術(shù)帶來前所未有的長足發(fā)展，許多新的想法也在融合中應(yīng)運(yùn)而生，即現(xiàn)代所提倡的創(chuàng)新意識(shí)。

二、學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力的的必要性

21世紀(jì)以來，越來越多的重工業(yè)項(xiàng)目以及國家大力發(fā)展的航空航天項(xiàng)目應(yīng)用到了力學(xué)與其他學(xué)科相融合的知識(shí)。例如，將天體力學(xué)以及彈道力學(xué)理論與飛行器理論相結(jié)合促進(jìn)了航天技術(shù)的發(fā)展和人類對(duì)外層空間的利用，同時(shí)也加強(qiáng)了國防建設(shè)；將爆炸力學(xué)、穿甲力學(xué)與能源科學(xué)相結(jié)合推動(dòng)了戰(zhàn)爭中高效殺傷性武器的發(fā)展，等等。由此可見，多學(xué)科多分支的交叉滲透和彼此借鑒融合已經(jīng)成為高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)，是培養(yǎng)復(fù)合型人才的新生力量和重要途徑，也是優(yōu)勢(shì)學(xué)科群的發(fā)展點(diǎn)、重大創(chuàng)新的突破點(diǎn)。與此同時(shí)，各領(lǐng)域國家重大項(xiàng)目的科研人員正逐步趨于年輕化，很多青年骨干僅由大學(xué)走入工作崗位，僅幾年時(shí)間就已具有獨(dú)立解決具體問題，承擔(dān)艱巨任務(wù)的能力，這就對(duì)大學(xué)生的綜合科研能力提出了更高的要求。所以，注重培養(yǎng)大學(xué)生發(fā)現(xiàn)具體問題以及解決棘手問題的能力，使其在學(xué)生時(shí)代就熟練掌握一定的工程方法和技巧，并進(jìn)而提高他們的科研能力和科研效率，是現(xiàn)代大學(xué)生教育的主要任務(wù)?！安牧狭W(xué)”是高等工科院校的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，通過研究在這樣的技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中如何強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)科交叉意識(shí)，如何培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)完善性建設(shè)，是我省新世紀(jì)高等教學(xué)改革工程中的一項(xiàng)重要課題。

2011年教育部副部長魯昕在中國人民大學(xué)教育學(xué)院組建成立大會(huì)上指出，希望積極探索教育研究多學(xué)科交叉、聯(lián)合攻關(guān)的新方法、新模式?，F(xiàn)各個(gè)大學(xué)開展了一系列的相關(guān)工作，如依托雙學(xué)位體制的教育模式。這一模式可以最大限度地?cái)U(kuò)大學(xué)科交叉的廣度，提高學(xué)科滲透的深度，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)知識(shí)多元化、能力復(fù)合型的專業(yè)人才的目標(biāo)。此外，在全國范圍內(nèi)的各高等院校中，也相繼開展了跨學(xué)科跨專業(yè)的交叉融合項(xiàng)目申報(bào)，例如理工醫(yī)結(jié)合項(xiàng)目等。同時(shí)，在各大高校內(nèi)開展的科技創(chuàng)新項(xiàng)目，同樣意在提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。由此可見，通過各種體制的建設(shè)和方法的革新，不斷加強(qiáng)大學(xué)生的學(xué)科交叉意識(shí)以及科研創(chuàng)新能力，是現(xiàn)代大學(xué)教育的必經(jīng)之路和主要趨勢(shì)。

三、哈工大及力學(xué)專業(yè)具體措施

哈爾濱工業(yè)大學(xué)作為東三省的科研領(lǐng)軍院校，擔(dān)負(fù)著為國家輸送一流工科人才的重任，同時(shí)哈工大正在建設(shè)世界一流水平的研究型大學(xué)的路上不斷探索，已經(jīng)為在課程教學(xué)和課程實(shí)踐中，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力培養(yǎng)并提出了具體要求，同時(shí)提供了優(yōu)越的條件。而哈工大“材料力學(xué)”課程，又是首批國家精品課程，因此，研究在“材料力學(xué)”精品課程教學(xué)中，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力培養(yǎng)，強(qiáng)化素質(zhì)教育，責(zé)無旁貸，并且具有很好的研究基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究課程，也是保證精品課程可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

英才班教育模式是哈工大近年新設(shè)立的教育形式，英才班聚集了一批全國最優(yōu)秀的學(xué)生，它的建立旨在響應(yīng)國家號(hào)召，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才，并以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)，使學(xué)生成為真正意義上的全面型人才。它采用最先進(jìn)的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃和選材，選配最優(yōu)秀的教師，涵蓋哈工大國家一級(jí)學(xué)科、重點(diǎn)學(xué)科的強(qiáng)勢(shì)工科學(xué)院，同時(shí)，英才班的學(xué)生有機(jī)會(huì)前往國際一流大學(xué)深造。作為未來祖國棟梁兼具國際化水準(zhǔn)的人才儲(chǔ)備軍，在教育和培養(yǎng)上也應(yīng)進(jìn)行創(chuàng)造性改革，充分拓寬他們的研究視野和研究思路，使其較早地將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，建立更加完整的領(lǐng)域構(gòu)架。為了達(dá)到以上這些目的，“材料力學(xué)”這門學(xué)科以“多學(xué)科交叉”為出發(fā)點(diǎn)、以“科研前瞻性”為切入點(diǎn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)和夯實(shí)理論知識(shí)的過程中，主動(dòng)地將理論與實(shí)際相結(jié)合，通過不斷思考以及查找國外或者其他學(xué)科書籍，能夠更透徹地理解這門學(xué)科，鍛煉自主學(xué)習(xí)以及自主思考能力，了解理論知識(shí)學(xué)習(xí)的目的，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中提高科研能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

作為一名力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課教師，就要站在時(shí)代的制高點(diǎn)，以戰(zhàn)略的眼光、科學(xué)的態(tài)度、務(wù)實(shí)的作風(fēng)，探索力學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)的新方法和新思路，明確力學(xué)課程在對(duì)學(xué)生的學(xué)科交叉以及科研能力培養(yǎng)中的地位、作用與任務(wù)；深刻分析技術(shù)基礎(chǔ)課教師、學(xué)生這一對(duì)教學(xué)客體雙方在教學(xué)推進(jìn)中各自的教學(xué)功能和心理反應(yīng)；不斷探索在對(duì)學(xué)生的學(xué)科交叉以及科研能力培養(yǎng)的教育中應(yīng)遵循的具有普遍指導(dǎo)意義的教學(xué)理念、思想和方法；努力揭示在技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，對(duì)學(xué)生學(xué)科交叉以及科研能力培養(yǎng)的基本規(guī)律。

在不影響正常教學(xué)的前提下，在教學(xué)過程中，加進(jìn)多學(xué)科交叉類的具體實(shí)例、多領(lǐng)域融合的作業(yè)內(nèi)容，使同學(xué)們?cè)诒粍?dòng)接受和主動(dòng)思考的過程中既培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力，又?jǐn)U寬了視野。具體實(shí)施過程為，在作業(yè)內(nèi)容布置中，注重采用涉及不同學(xué)科領(lǐng)域相交知識(shí)的作業(yè)題，并提供選擇范圍，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好自由選擇若干完成，此類題目的完成情況直接與平時(shí)成績相關(guān)聯(lián)，在完成過程中可以與本學(xué)科以及其他學(xué)科老師溝通，并獨(dú)立完成。

例如在講授“提高桿件強(qiáng)度與剛度的一些措施梁”這節(jié)課時(shí)，為了取得最佳的教學(xué)效果，我在上課之前翻閱了大量資料，詳細(xì)安排教學(xué)程序。先請(qǐng)學(xué)生們明確本次課的基本框架和部分基礎(chǔ)概念，然后用思考題的形式分別提出書上主要研究的問題及補(bǔ)充內(nèi)容，其中包括：

（1）本節(jié)課內(nèi)容與你本專業(yè)其他課程相聯(lián)系的典型實(shí)例（機(jī)械，能源），要求學(xué)生給出詳細(xì)的舉例說明和結(jié)合形式分析；

（2）在本領(lǐng)域其他課程中相關(guān)理論和方法是否具有普遍適用性，如在復(fù)合材料中，本節(jié)課所涉及的強(qiáng)度和剛度將如何分析；

（3）通過提問的方式，促進(jìn)學(xué)生思考在未來的各領(lǐng)域科學(xué)發(fā)展中，提高不同類型桿件的強(qiáng)度和剛度還應(yīng)該添加哪些因素。

要求學(xué)生們通過查找資料，閱讀文獻(xiàn)和相關(guān)資料，根據(jù)課本知識(shí)和自身理解寫出思考筆記，重點(diǎn)總結(jié)出本節(jié)課程都研究了哪些問題，每個(gè)問題是否在相關(guān)學(xué)科中具有相似的復(fù)現(xiàn)。采用課堂討論的方式逐步全面深入地分析問題、解決問題。此外，不同專業(yè)，不同問題在一起相互交流，融會(huì)貫通，也擴(kuò)大了學(xué)科交叉的廣度，提高學(xué)科滲透的深度，使學(xué)生真正掌握這部分內(nèi)容，最后教師歸納，總結(jié)。這樣就完全改變了學(xué)生課堂上的被動(dòng)地位，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，課堂生動(dòng)活潑，頗受學(xué)生歡迎。

四、結(jié)論

總之，在課堂教學(xué)和課程實(shí)習(xí)中不斷加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力是目前教學(xué)實(shí)踐的關(guān)鍵。力學(xué)課程中已初步探索并明確了技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)在加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的學(xué)科交叉意識(shí)和科研能力培養(yǎng)目標(biāo)中的地位、作用和任務(wù)。深刻分析技術(shù)基礎(chǔ)課教師、學(xué)生這一教學(xué)客體雙方在教學(xué)中應(yīng)遵循的具有普遍指導(dǎo)意義的教學(xué)理念、思想和方法是大學(xué)教師義不容辭的責(zé)任。通過教師的努力，能夠引導(dǎo)學(xué)生的成長，使學(xué)生能夠盡早將本課程知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，并通過查找資料、小組討論、與老師溝通等多種方式了解該領(lǐng)域的國際最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，并解決實(shí)際科研項(xiàng)目中遇到的問題。可以使學(xué)生拓寬知識(shí)面，加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解；將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的科研能力；培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，建立完整的領(lǐng)域框架，并在思想活躍時(shí)期提出新的想法，達(dá)到提高創(chuàng)新能力的目的。

編輯∕岳鳳