關(guān)于交叉學(xué)科的研究生教育的一點(diǎn)思考

潘松

摘要：學(xué)科交叉和融合是目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，對于交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)需要強(qiáng)化研究生的學(xué)科交叉意識，提高研究生的創(chuàng)新能力。本文結(jié)合國防特色學(xué)科“現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程”學(xué)科，基于其招生的背景、特色和培養(yǎng)目標(biāo)，并根據(jù)其核心課程特點(diǎn)，圍繞研究生的培養(yǎng)，進(jìn)行了教育教學(xué)和培養(yǎng)引導(dǎo)方法的探索。

關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科；國防特色學(xué)科；研究生教育

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0240-03

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人類自身能力的不斷提高，人類對認(rèn)識自然、認(rèn)識社會的要求不斷提高和深化，科學(xué)研究作為人們認(rèn)識世界和改造世界的一種重要活動出現(xiàn)了高度分化，并且走向交叉綜合?？茖W(xué)研究中各類交叉學(xué)科的興起為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來了一股新風(fēng)，很多前沿科學(xué)技術(shù)的問題在交叉學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)中取得了巨大的進(jìn)展，大大促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。這種學(xué)科發(fā)展對高等教育的研究，特別是研究生教育提出了新的要求。所謂交叉學(xué)科，是指兩門或兩門以上學(xué)科融合而形成的一種新的綜合理論或系統(tǒng)學(xué)問。交叉學(xué)科不是多門學(xué)科簡單堆積起來的拼湊學(xué)科，關(guān)鍵是“有機(jī)融合”，即兩門或兩門以上學(xué)科依存于幾者之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系而聯(lián)結(jié)和滲透，從而形成的一門“新的綜合理論或系統(tǒng)學(xué)問”。從學(xué)科發(fā)展的歷史長河來看，新學(xué)科的產(chǎn)生大都是傳統(tǒng)或成熟學(xué)科相互交叉作用產(chǎn)生的結(jié)果。根據(jù)當(dāng)前教育模式和新時代發(fā)展的需要，建立有利于高質(zhì)量的交叉學(xué)科對于研究生培養(yǎng)和管理模式是有深刻的教育意義和社會意義的。為順應(yīng)交叉學(xué)科發(fā)展的趨勢，滿足社會、國家對人才的需求，南京航空航天大學(xué)成立了國防特色學(xué)科“現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科”，該學(xué)科系統(tǒng)進(jìn)行超聲電機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵問題研究，提出壓電精密驅(qū)動的新方法與技術(shù)，培養(yǎng)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)人員。而《超聲電機(jī)理論與應(yīng)用》作為其核心課程，是一個典型的交叉學(xué)科專業(yè)課程，它涉及機(jī)械工程、力學(xué)、材料科學(xué)與工程、儀器科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程等，學(xué)科內(nèi)容豐富，是壓電驅(qū)動技術(shù)研究方向核心專業(yè)課之一，與研究生研究課題密切相關(guān)。在該交叉學(xué)科人才培養(yǎng)模式上，該學(xué)科已做了一些初步的探索。

一、招生

研究生的生源質(zhì)量是保證其培養(yǎng)達(dá)到既定的培養(yǎng)目標(biāo)，提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)要素。交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)作為一種新型的研究生培養(yǎng)路徑，側(cè)重研究生候選人的學(xué)科背景，側(cè)重學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)水平和學(xué)科交叉學(xué)習(xí)能力。交叉學(xué)科研究生招生計劃需要堅持適應(yīng)性與創(chuàng)新性的基本原則，不僅要關(guān)注知識和能力兩個要素，更要重視態(tài)度（包括合作精神與研究興趣等）要素?，F(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科主要的研究分為三個方向：機(jī)械結(jié)構(gòu)方向、材料科學(xué)方向和工程應(yīng)用方向，他們分別要求學(xué)生具有不同的知識背景，但在同時又有相互交叉，機(jī)械結(jié)構(gòu)方向要求學(xué)生具有力學(xué)、機(jī)械和振動學(xué)科背景，在設(shè)計新型的壓電驅(qū)動器或超聲電機(jī)時，還要熟悉壓電材料的特性以及如何實現(xiàn)控制應(yīng)用；材料研究方向要求學(xué)生從事材料研究的研究生在進(jìn)行新的材料研究時，要基于新型電機(jī)結(jié)構(gòu)并考慮研究的應(yīng)用需求；應(yīng)用方向在面臨一個新的應(yīng)用需求時，需要針對結(jié)構(gòu)提出一體化設(shè)計需求，根據(jù)現(xiàn)有材料的特性判斷應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)是否能達(dá)到。

人才培養(yǎng)的首要問題是制定培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)目標(biāo)決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和高度，是人才培養(yǎng)的具體要求和人才培養(yǎng)觀的集中反映。因此研究生人才培養(yǎng)的質(zhì)量首先取決于研究生人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計的質(zhì)量和高度。明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，是保證研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量的先決條件，尤其是交叉學(xué)科的研究生人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)該定位于培養(yǎng)多學(xué)科交叉應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)合型人才，表現(xiàn)有較為寬廣的知識面；形成開放性思維模式；善于學(xué)習(xí)和借鑒其他學(xué)科的理論和最新成果；以創(chuàng)造性地解決本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科理論與實踐中的問題。在交叉學(xué)科研究生人才培養(yǎng)目標(biāo)問題上，就目標(biāo)個性而言，則必須體現(xiàn)本專業(yè)的知識能力和素質(zhì)要求，研究生在牢記學(xué)科基礎(chǔ)知識之上，靈活多變地掌握更多的學(xué)科交叉學(xué)習(xí)與研究方法，能夠完善自己的知識面，并能與其他學(xué)科專家和學(xué)者進(jìn)行協(xié)同。現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有壓電精密驅(qū)動方面堅實寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)的專業(yè)知識，了解本學(xué)科研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)外研究前沿，能夠利用振動理論、彈性力學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計理論和方法以及電氣驅(qū)動和控制方法以及科學(xué)技術(shù)方面的最新進(jìn)展，對相關(guān)的器件和系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計。

二、培養(yǎng)

（一）前期引導(dǎo)

考慮學(xué)生的專業(yè)背景，進(jìn)行引導(dǎo)。現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科主要面向機(jī)械工程、力學(xué)和材料學(xué)科學(xué)生，超聲電機(jī)理論基礎(chǔ)是機(jī)械設(shè)計及理論、振動理論、彈性力學(xué)、材料學(xué)以及電氣驅(qū)動和控制方法，本科階段學(xué)生雖然有過這方面的或多或少的專業(yè)基礎(chǔ)知識，但是大多沒有接觸過實際的科研項目并不能對這些知識進(jìn)行有效的綜合和利用。有必要進(jìn)行前期引導(dǎo)，針對大四甚至是大三有過一定專業(yè)基礎(chǔ)課程知識的學(xué)生提出大學(xué)生創(chuàng)新項目，通過舉辦學(xué)術(shù)報告和討論會的方式，介紹基本的背景知識，包括“什么是壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)”，“超聲電機(jī)是什么”，“超聲電機(jī)的基本工作原理”，“在哪些場合中會使用超聲電機(jī)”，“使用超聲電機(jī)后有什么特點(diǎn)”，“與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比有何異同”等知識。帶上電機(jī)實物，進(jìn)行現(xiàn)場演示，激發(fā)本科生學(xué)生的興趣，“興趣是最好的老師”，有了興趣才能去主動學(xué)習(xí)和了解相關(guān)的知識。

（二）課堂教學(xué)

交叉學(xué)科研究生課程擁有學(xué)科領(lǐng)域涉及廣泛，基礎(chǔ)知識面廣，知識更新速度快等特點(diǎn)。而且授課對象是研究生他們已經(jīng)具備很好的理論基礎(chǔ)與自學(xué)能力，為了讓學(xué)生更快地適應(yīng)新的教學(xué)模式，達(dá)到更好的教學(xué)效果，一些課堂教學(xué)的革新方法可以借鑒包括讓學(xué)生上講臺、專題討論等。作為國防特色學(xué)科，該學(xué)科從國防需求出發(fā)，以典型的器件結(jié)構(gòu)剖析為牽引，采用“提出問題—基本方法講解—解答問題”的組織模式，分興趣激發(fā)、理論學(xué)習(xí)和知識應(yīng)用三個階段完成相關(guān)基礎(chǔ)知識的教學(xué)。在基礎(chǔ)知識教學(xué)中，對于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論和方法以回顧為主，重點(diǎn)突出超聲電機(jī)系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)電磁電機(jī)的一些理論與方法，如工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、所用材料、驅(qū)動方式等。開展分組討論，例如根據(jù)超聲電機(jī)的振動模態(tài)和工作原理，超聲電機(jī)可以分為行波型、駐波型和混合型，安排每個小組針對某一類型的超聲電機(jī)進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研后總結(jié)出當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，并且在課堂上講授，然后由教師進(jìn)行點(diǎn)評，這樣可將學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高教學(xué)效果。開設(shè)專題式課程，由多名教師共同講授。以核心課程《超聲電機(jī)理論與應(yīng)用》為例，由于專業(yè)的限制，教師不可能對該課程的每個內(nèi)容都很擅長，由多名教師分別講授自己熟悉的內(nèi)容，這樣講授效果將會大大提高。邀請國際或國內(nèi)知名專家到學(xué)校做相關(guān)報告和研究，并與學(xué)生互動，提高學(xué)生的興趣，學(xué)校申請了“高性能壓電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新引智基地”，每年引進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的國際知名學(xué)者團(tuán)隊來校進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。

（三）項目實踐

當(dāng)今時代，對高校新興產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)項目已完成戰(zhàn)略性改造與升級，以創(chuàng)新為基調(diào)，強(qiáng)化創(chuàng)新研發(fā)，并要求自主創(chuàng)新，同時要求高校、科研院所與企事業(yè)單位群策群力，共同參與產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，匯集優(yōu)勢的科技資源，全力以赴實現(xiàn)重點(diǎn)突破。一個科研項目從立項到完成的整個過程，離不開交叉學(xué)科或交叉學(xué)科的人才，這種情況為人才培養(yǎng)提出新的要求，要求參與研發(fā)人員有寬厚的知識基礎(chǔ)或者有相關(guān)學(xué)科的專業(yè)人才。項目實施過程也是鍛煉人才、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一個過程。在學(xué)科多元發(fā)展的今天，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)必須是多面手，既能適應(yīng)學(xué)科交叉、知識整合與技術(shù)集成的發(fā)展趨勢，又能探索培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)合能力的一個新途徑。在項目研究實踐中可以促進(jìn)學(xué)生知識的交叉融合，又可以培養(yǎng)能適應(yīng)多學(xué)科交叉互為促進(jìn)的復(fù)合型創(chuàng)新人才。針對當(dāng)前超聲電機(jī)主要應(yīng)用于國防和航空航天領(lǐng)域，讓學(xué)生盡早熟悉和了解相關(guān)的應(yīng)用背景，熟悉自己所從事的科學(xué)研究對于社會和國家的重大意義，提高從事科學(xué)研究的積極性，避免對自己所研究的內(nèi)容僅僅是按照導(dǎo)師的要求去做。這樣一方面刺激了學(xué)生從事項目的主動性，面對多學(xué)科的知識進(jìn)行整合和技術(shù)集成時不是消極應(yīng)付甚至逃避，而是積極地去學(xué)習(xí)、掌握和吸收，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感和愛國的熱情。在項目實踐過程中，要鍛煉學(xué)生項目組織和溝通能力，例如將超聲電機(jī)用于某一航天項目時，需要與其他的高校和研究所一起開展項目研究，讓學(xué)生參與進(jìn)去并擔(dān)起其中某一部分研究內(nèi)容的調(diào)研、組織和實施。

（四）導(dǎo)師引導(dǎo)

隨著我校研究生教育規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，科學(xué)研究的范圍也相應(yīng)地更加深入、更多交叉、甚至到學(xué)科邊緣，這時僅靠一名導(dǎo)師來指導(dǎo)，越來越不現(xiàn)實，越來越不能適應(yīng)各種類型的研究生的需求；況且，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)正以不斷分化、整合、分化為主流的趨勢快速發(fā)展，就需要建立起不同學(xué)科組建而成的學(xué)科導(dǎo)師組來保證研究生的科研創(chuàng)新，通過導(dǎo)師組這個群體組合，集思廣益、資源共享、相互滲透、學(xué)習(xí)，使研究生博采眾長、開闊視野，促進(jìn)知識的更新與學(xué)科的發(fā)展?，F(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科的教師團(tuán)隊中包含了機(jī)械設(shè)計及理論、工程力學(xué)、材料學(xué)、電子電路和控制專業(yè)的老師，學(xué)生選定某一專業(yè)的導(dǎo)師后，再根據(jù)其將來可能從事的課題和個人興趣聯(lián)系團(tuán)隊中其他老師作為協(xié)助來指導(dǎo)其課程和研究課題的開展。團(tuán)隊中高年級有課程和項目經(jīng)驗的研究生也可以對低年級的研究生起到一定的引導(dǎo)作用。

（五）撰寫論文

高等院校肩負(fù)著為國家和社會培養(yǎng)人才的重任。一名合格的高校畢業(yè)生，不但應(yīng)該具有較強(qiáng)的專業(yè)知識和技能，還應(yīng)該具有較好的綜合素質(zhì)，尤其是應(yīng)具有科技創(chuàng)新意識和能力。其中，撰寫科研論文，就是培養(yǎng)這種能力的一種較好途徑。撰寫論文是對所做科研項目的總結(jié)，不僅僅是為了畢業(yè)或滿足學(xué)術(shù)要求。對于交叉學(xué)科的研究生來說，其科研論文的成文涉及到多個學(xué)科背景和知識，其行文構(gòu)思方面就需要在圍繞主要的內(nèi)容展開同時合理的引入其他學(xué)科的內(nèi)容，并且要注意內(nèi)容的銜接和邏輯關(guān)系，否則會影響論文的整體性。例如，對于現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科的學(xué)生，如果其論文是關(guān)于新型壓電精密驅(qū)動應(yīng)用方面，那么圍繞應(yīng)用中出現(xiàn)的問題需要從結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化方面去分析，同時還要分析材料特性的影響以及控制上有無可以解決的方法和手段。

三、結(jié)語

綜上所述，學(xué)科交叉和融合是目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，對于交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)需要強(qiáng)化研究生的學(xué)科交叉意識，提高研究生的創(chuàng)新能力，是人才培養(yǎng)的制高點(diǎn)。本文結(jié)合南京航空航天大學(xué)國防特色學(xué)科“現(xiàn)代精密驅(qū)動與精密工程學(xué)科”，考慮其招生的背景、特色和培養(yǎng)目標(biāo)，并根據(jù)其課程特點(diǎn)，圍繞研究生的培養(yǎng)，行了教育教學(xué)和培養(yǎng)引導(dǎo)方法的探索。根據(jù)國家發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求，圍繞建設(shè)創(chuàng)新型國家，我國高等教育迫切需要培養(yǎng)更多富有創(chuàng)新精神的人才。我國研究生的培養(yǎng)需要依托學(xué)校的學(xué)科優(yōu)勢，構(gòu)建多學(xué)科交流平臺，不斷提高研究生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)復(fù)合型人才。

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