在教學中加強學生學科交叉意識和科研能力的培養(yǎng)

張桂蓮+曲焱

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

關(guān)鍵詞：學科交叉；科研能力；力學教學

一、概述

伴隨著當代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，科學領(lǐng)域的不斷拓寬和完善，很多研究領(lǐng)域在達到一個新的高度的同時，也遇到了很多傳統(tǒng)學科分類體系下某一個學科無法單獨解決的問題。力學作為一門基礎(chǔ)自然學科，不僅是諸多理工類學科的基石，同時在與其他學科之間的交叉、滲透和綜合過程中，不斷完善和發(fā)展。這不僅會給相關(guān)科學技術(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運而生，即現(xiàn)代所提倡的創(chuàng)新意識。

二、學科交叉意識和科研能力的的必要性

21世紀以來，越來越多的重工業(yè)項目以及國家大力發(fā)展的航空航天項目應用到了力學與其他學科相融合的知識。例如，將天體力學以及彈道力學理論與飛行器理論相結(jié)合促進了航天技術(shù)的發(fā)展和人類對外層空間的利用，同時也加強了國防建設；將爆炸力學、穿甲力學與能源科學相結(jié)合推動了戰(zhàn)爭中高效殺傷性武器的發(fā)展，等等。由此可見，多學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，是培養(yǎng)復合型人才的新生力量和重要途徑，也是優(yōu)勢學科群的發(fā)展點、重大創(chuàng)新的突破點。與此同時，各領(lǐng)域國家重大項目的科研人員正逐步趨于年輕化，很多青年骨干僅由大學走入工作崗位，僅幾年時間就已具有獨立解決具體問題，承擔艱巨任務的能力，這就對大學生的綜合科研能力提出了更高的要求。所以，注重培養(yǎng)大學生發(fā)現(xiàn)具體問題以及解決棘手問題的能力，使其在學生時代就熟練掌握一定的工程方法和技巧，并進而提高他們的科研能力和科研效率，是現(xiàn)代大學生教育的主要任務。“材料力學”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)課程教學中如何強化學生的學科交叉意識，如何培養(yǎng)學生的科研能力，從而實現(xiàn)學生的知識完善性建設，是我省新世紀高等教學改革工程中的一項重要課題。

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

三、哈工大及力學專業(yè)具體措施

哈爾濱工業(yè)大學作為東三省的科研領(lǐng)軍院校，擔負著為國家輸送一流工科人才的重任，同時哈工大正在建設世界一流水平的研究型大學的路上不斷探索，已經(jīng)為在課程教學和課程實踐中，強化對學生學科交叉意識和科研能力培養(yǎng)并提出了具體要求，同時提供了優(yōu)越的條件。而哈工大“材料力學”課程，又是首批國家精品課程，因此，研究在“材料力學”精品課程教學中，強化對學生學科交叉意識和科研能力培養(yǎng)，強化素質(zhì)教育，責無旁貸，并且具有很好的研究基礎(chǔ)。這項研究課程，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立的教育形式，英才班聚集了一批全國最優(yōu)秀的學生，它的建立旨在響應國家號召，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型人才，并以培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)為出發(fā)點，使學生成為真正意義上的全面型人才。它采用最先進的教學培養(yǎng)計劃和選材，選配最優(yōu)秀的教師，涵蓋哈工大國家一級學科、重點學科的強勢工科學院，同時，英才班的學生有機會前往國際一流大學深造。作為未來祖國棟梁兼具國際化水準的人才儲備軍，在教育和培養(yǎng)上也應進行創(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與實際應用相結(jié)合，建立更加完整的領(lǐng)域構(gòu)架。為了達到以上這些目的，“材料力學”這門學科以“多學科交叉”為出發(fā)點、以“科研前瞻性”為切入點，使學生在學習和夯實理論知識的過程中，主動地 將理論與實際相結(jié)合，通過不斷思考以及查找國外或者其他學科書籍，能夠更透徹地理解這門學科，鍛煉自主學習以及自主思考能力，了解理論知識學習的目的，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。

作為一名力學技術(shù)基礎(chǔ)課教師，就要站在時代的制高點，以戰(zhàn)略的眼光、科學的態(tài)度、務實的作風，探索力學技術(shù)基礎(chǔ)課程教學的新方法和新思路，明確力學課程在對學生的學科交叉以及科研能力培養(yǎng)中的地位、作用與任務；深刻分析技術(shù)基礎(chǔ)課教師、學生這一對教學客體雙方在教學推進中各自的教學功能和心理反應；不斷探索在對學生的學科交叉以及科研能力培養(yǎng)的教育中應遵循的具有普遍指導意義的教學理念、思想和方法；努力揭示在技術(shù)基礎(chǔ)課程教學中，對學生學科交叉以及科研能力培養(yǎng)的基本規(guī)律。

在不影響正常教學的前提下，在教學過程中，加進多學科交叉類的具體實例、多領(lǐng)域融合的作業(yè)內(nèi)容，使同學們在被動接受和主動思考的過程中既培養(yǎng)了自主學習能力，又擴寬了視野。具體實施過程為，在作業(yè)內(nèi)容布置中，注重采用涉及不同學科領(lǐng)域相交知識的作業(yè)題，并提供選擇范圍，根據(jù)學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成績相關(guān)聯(lián)，在完成過程中可以與本學科以及其他學科老師溝通，并獨立完成。

例如在講授 “提高桿件強度與剛度的一些措施梁”這節(jié)課時，為了取得最佳的教學效果，我在上課之前翻閱了大量資料，詳細安排教學程序。先請學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)系的典型實例（機械，能源），要求學生給出詳細的舉例說明和結(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，如在復合材料中，本節(jié)課所涉及的強度和剛度將如何分析；

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

要求學生們通過查找資料，閱讀文獻和相關(guān)資料，根據(jù)課本知識和自身理解寫出思考筆記，重點總結(jié)出本節(jié)課程都研究了哪些問題，每個問題是否在相關(guān)學科中具有相似的復現(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，融會貫通，也擴大了學科交叉的廣度，提高學科滲透的深度，使學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生課堂上的被動地位，學生真正成為學習的主體，課堂生動活潑，頗受學生歡迎。

四、結(jié)論

總之，在課堂教學和課程實習中不斷加強學生的學科交叉意識和科研能力是目前教學實踐的關(guān)鍵。力學課程中已初步探索并明確了技術(shù)基礎(chǔ)課程教學在加強對學生的學科交叉意識和科研能力培養(yǎng)目標中的地位、作用和任務。深刻分析技術(shù)基礎(chǔ)課教師、學生這一教學客體雙方在教學中應遵循的具有普遍指導意義的教學理念、思想和方法是大學教師義不容辭的責任。通過教師的努力，能夠引導學生的成長，使學生能夠盡早將本課程知識與其他學科知識相結(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)展動態(tài)，并解決實際科研項目中遇到的問題?？梢允箤W生拓寬知識面，加深對基礎(chǔ)知識的理解；將理論與實踐相結(jié)合，提高學生的科研能力；培養(yǎng)學生的興趣愛好，建立完整的領(lǐng)域框架，并在思想活躍時期提出新的想法，達到提高創(chuàng)新能力的目的。

■ 編輯∕岳 鳳