地質(zhì)工程專業(yè)本-研混合研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)探索

王建秀，張智杰，薛 睿，趙 宇，許致君，高 岑，吳林波，劉笑天，周 潔，葉真華

同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 200092

目前，在地質(zhì)工程學(xué)科建設(shè)和科學(xué)研究中，存在學(xué)生理論學(xué)習(xí)多與科研訓(xùn)練不足、研究團(tuán)隊(duì)工作任務(wù)重與研究人員不足的矛盾。在課程教學(xué)中，學(xué)生以課堂理論學(xué)習(xí)為主，對(duì)于課程涉及的科學(xué)研究與工程認(rèn)識(shí)都依賴于集中實(shí)習(xí)，訓(xùn)練效果有限，有限的傳統(tǒng)教學(xué)資源難以滿足學(xué)生日益增長(zhǎng)的探索學(xué)習(xí)需求。參加社會(huì)實(shí)踐的同學(xué)仍以家教或者單位日常工作為主，難以接觸到高層次的科研工作。同時(shí)，作為科研團(tuán)隊(duì)，往往面臨著現(xiàn)有人員難以滿足高質(zhì)量科研工作的問(wèn)題。以同濟(jì)大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)為例，每位研究生導(dǎo)師每年基本的碩士招生名額為2～3人，博士生規(guī)模是1～2人。碩士和博士生也都面臨著學(xué)習(xí)時(shí)間和工作時(shí)間的矛盾，直接考研的本科生在碩士入學(xué)前更是缺乏基本科研訓(xùn)練和工程實(shí)踐，難以快速融入團(tuán)隊(duì)，無(wú)法滿足研究團(tuán)隊(duì)對(duì)高素質(zhì)研究助手的需求，研究團(tuán)隊(duì)缺人的問(wèn)題亟待破解。

本文以同濟(jì)大學(xué)工程地下水與環(huán)境控制團(tuán)隊(duì)為例，對(duì)本—研混合研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)思路和方法進(jìn)行了探索，為解決以上問(wèn)題提供新的思路。

一、本—研混合團(tuán)隊(duì)構(gòu)建

1．多層次混合建設(shè)

研究團(tuán)隊(duì)基本單元一般由教授、專職科研人員、博士后、博士生、碩士生組成，依托不同的研究方向和課題實(shí)現(xiàn)人員的分工合作。在本—研混合團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，除了以上科研團(tuán)隊(duì)的基本架構(gòu)外，融入工程碩士、導(dǎo)師制本科生（進(jìn)課題組）、SITP本科生（進(jìn)課題組）、畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生（進(jìn)課題組）成員。在基本研究團(tuán)隊(duì)中，教授或?qū)Ｂ毧蒲腥藛T負(fù)責(zé)分解任務(wù)，制訂研究課題，明確需要解決的科學(xué)問(wèn)題，確定課題研究的目標(biāo)和預(yù)期成果形式。博士生負(fù)責(zé)技術(shù)方向指導(dǎo)和答疑，指導(dǎo)課題技術(shù)路線的制訂和研究方案的確定，指導(dǎo)工程軟件的使用等。碩士作為實(shí)施小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)對(duì)外聯(lián)絡(luò)和科研課題任務(wù)的落實(shí)。工程碩士作為團(tuán)隊(duì)在工程實(shí)踐單位的依托，為課題研究提供現(xiàn)場(chǎng)信息和需求的咨詢。本科生是配合碩士生實(shí)施研究方案的最終端元，負(fù)責(zé)具體試驗(yàn)和計(jì)算的落實(shí)。

2．多專業(yè)混合建設(shè)

實(shí)際科學(xué)研究中，需要多學(xué)科交叉解決專業(yè)問(wèn)題。比如地下工程地下水控制問(wèn)題，有時(shí)需要巖土工程、地下建筑和交通工程專業(yè)共同制訂研究方案。又如污染場(chǎng)地整治問(wèn)題需要地下水科學(xué)與工程、市政工程、環(huán)境工程等多專業(yè)協(xié)同方可解決科學(xué)問(wèn)題。在導(dǎo)師制課題研究中，同濟(jì)大學(xué)打破專業(yè)樊籬，學(xué)生可跨專業(yè)選擇導(dǎo)師。通過(guò)導(dǎo)師發(fā)布課題，本科生選題，可快速組建具有多學(xué)科背景和資源的研究和探索小組，實(shí)現(xiàn)末端研究工作的快速實(shí)施。遇到專業(yè)問(wèn)題，不同專業(yè)本科生可通過(guò)咨詢本專業(yè)教師快速、有效獲取技術(shù)支持和解決方案的建議，在廣義上也使不同專業(yè)任課教師成為混合建設(shè)中的遠(yuǎn)端端元。

3．多時(shí)間混合建設(shè)

在混合團(tuán)隊(duì)運(yùn)行中，教授需要權(quán)衡教學(xué)和科研，留出有效指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)工作時(shí)間，專職科研人員（包括博士后）按工作計(jì)劃列出有效團(tuán)隊(duì)協(xié)作時(shí)間，博士生要結(jié)合自己學(xué)位論文的方向和規(guī)劃安排協(xié)作工作時(shí)間，碩士生在1～2年級(jí)要學(xué)習(xí)專業(yè)課，要在課外規(guī)劃安排有效工作時(shí)間，本科生要在課程學(xué)習(xí)時(shí)間之外安排團(tuán)隊(duì)工作時(shí)間。在混合團(tuán)隊(duì)工作中，需要實(shí)現(xiàn)以上時(shí)間的有效交叉，串行或并行工作。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)以及組會(huì)需要集中，其余時(shí)間要以研究最終端元碩士生和本科生時(shí)間為主要控制指標(biāo)，最終實(shí)踐本科生-研究時(shí)間的一體化，碎片時(shí)間的高效、集中化。

二、同濟(jì)大學(xué)工程地下水與環(huán)境控制混合團(tuán)隊(duì)建設(shè)探索

1．混合團(tuán)隊(duì)建設(shè)

同濟(jì)大學(xué)工程地下水與環(huán)境控制團(tuán)隊(duì)對(duì)混合團(tuán)隊(duì)建設(shè)進(jìn)行了多年探索，最早依托于地質(zhì)工程專業(yè)開展的本科生導(dǎo)師制展開。當(dāng)時(shí)有2位學(xué)生選擇本研究團(tuán)隊(duì)，主要實(shí)現(xiàn)的是進(jìn)課題，配合碩士生培養(yǎng)MICP菌液。在此過(guò)程中，通過(guò)組會(huì)了解課題組研究方向，通過(guò)作科研助手了解科研工作流程，通過(guò)菌液培養(yǎng)培訓(xùn)了科研操作。接下來(lái)，土木工程學(xué)院在全院實(shí)施本科生導(dǎo)師制，在此環(huán)節(jié)，課題組發(fā)布了交叉課題方向，吸引優(yōu)秀本科生來(lái)組工作。第一期錄用的是地質(zhì)工程專業(yè)本科生。第二期錄用了3名績(jī)點(diǎn)4.6，最高5.0的土木工程專業(yè)本科生入組。同時(shí)，結(jié)合SITP課題的申請(qǐng)，還吸收1名土木工程專業(yè)和1名環(huán)境工程專業(yè)本科生入組。加上每年1～3人入組做本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生，配合教授、專職科研人員、博士生和碩士生組成混合團(tuán)隊(duì)。

2．混合團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)

混合研究團(tuán)隊(duì)初級(jí)階段采用教授單獨(dú)指導(dǎo)本科生的形式，分別在爆破損傷模擬、泥水盾構(gòu)隧道漿液循環(huán)與控制系統(tǒng)、基坑立體帷幕測(cè)漏與MICP快速堵漏、智能地下墻等方面指導(dǎo)本科生快速掌握基本概念，利用小的問(wèn)題、作業(yè)和科研分解指導(dǎo)他們開展系統(tǒng)學(xué)習(xí)。在初級(jí)階段完成之后，利用博士—碩士—本科生級(jí)次指導(dǎo)他們開展具體工作。先后通過(guò)外聘和本課題組培訓(xùn)的方式（圖1），集中時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)DTS光纖測(cè)溫系統(tǒng)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)Abaqus和Flac3d計(jì)算軟件。讓混合團(tuán)隊(duì)的成員快速實(shí)現(xiàn)研究工具的學(xué)習(xí)，為獨(dú)立開展工作奠定工作基礎(chǔ)。

圖1 本科生—研究生混合研究團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)培訓(xùn)

3．混合課題科研

混合研究團(tuán)隊(duì)開展科研工作，在超深基坑帷幕滲漏試驗(yàn)設(shè)計(jì)方面取得極大進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)前期設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案概念并申請(qǐng)了發(fā)明專利，但因研究團(tuán)隊(duì)成員不足，現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)展緩慢，有錯(cuò)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)窗口期的風(fēng)險(xiǎn)。在混合研究團(tuán)隊(duì)實(shí)施過(guò)程中，本科生結(jié)合自己專業(yè)和解決問(wèn)題能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)和混合研究團(tuán)隊(duì)討論，在教授指導(dǎo)下，快速實(shí)現(xiàn)了加熱系統(tǒng)、導(dǎo)熱系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)、連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)裝備，極大地推進(jìn)了研究團(tuán)隊(duì)在此關(guān)鍵試驗(yàn)中的研究進(jìn)度。聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生，在混合研究團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，熟悉了核心技術(shù)的基本思想后，配合碩士生，快速完善了主被動(dòng)測(cè)漏裝置的現(xiàn)場(chǎng)安裝、連接與測(cè)試（圖2）。完成了光纖選型、采購(gòu)，在教授指導(dǎo)下完成了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)漏的核心技術(shù)，極大地推進(jìn)了課題組此關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)度。本科生配合智能地墻概念設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)漏裝置的安裝、連接和測(cè)試方面做了大量工作，提升了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在MICP堵漏試驗(yàn)和測(cè)試方案制定與實(shí)施中，本科生在碩士生的指導(dǎo)下，獨(dú)立設(shè)計(jì)研究方案。在SITP研究中，本科生在博士生指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)了固化污染土的相關(guān)試驗(yàn)，取得了較好的效果。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝備組裝

三、結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，混合研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)可有效解決本科生理論學(xué)習(xí)與科研訓(xùn)練不足、研究團(tuán)隊(duì)工作任務(wù)重與研究人員不足的矛盾。作為混合研究團(tuán)隊(duì)最終端元的本科生在研究工作中表現(xiàn)出了極強(qiáng)的執(zhí)行力，發(fā)揮出了極大的創(chuàng)造性，彌補(bǔ)了課題組人力的不足。在此過(guò)程中，他們受到了系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，獲得了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了能力的自信，明確了未來(lái)方向。相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可為類似團(tuán)隊(duì)建設(shè)提供參考。