多學(xué)科交叉研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探究
——以結(jié)構(gòu)風(fēng)工程為例

任賀賀,柯世堂,楊杰,王法武

（南京航空航天大學(xué)土木與機(jī)場(chǎng)工程系，江蘇南京 211106）

現(xiàn)階段科技發(fā)展迅速，既需要各學(xué)科深鉆專業(yè)深度，又需要各學(xué)科高度交叉融合，交叉學(xué)科（OECD，1972）便應(yīng)運(yùn)而生[1]。學(xué)科交叉已成為研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式教育改革的重要趨勢(shì)[2,3]，以學(xué)科交叉為突破點(diǎn)，創(chuàng)新研究生培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的拔尖研究生人才，是促進(jìn)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力提升的必然選擇[4]。

培養(yǎng)交叉學(xué)科研究生拔尖人才首先需要使學(xué)生具有多學(xué)科交叉知識(shí)體系[5-7]。黃明福等[8]以某創(chuàng)新技術(shù)為導(dǎo)向，構(gòu)建了多學(xué)科融合的知識(shí)體系，本科低年級(jí)強(qiáng)化通識(shí)、大類專業(yè)基礎(chǔ)，高年級(jí)注重學(xué)科交叉和綜合訓(xùn)練，研究生注重前沿基礎(chǔ)、多學(xué)科協(xié)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新。張鵬和欒冬亦開(kāi)展了相關(guān)研究[9]。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展、社會(huì)需求及學(xué)科交叉的背景下，研究生導(dǎo)師制度面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。多學(xué)科交叉指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)充分整合了各方教學(xué)和科研資源，為復(fù)合型研究生拔尖人才培養(yǎng)提供了強(qiáng)有力支撐[10]。 “互聯(lián)網(wǎng)+”形勢(shì)下信息化技術(shù)已成為現(xiàn)階段教育教學(xué)改革的重要一環(huán)[11]，且傳統(tǒng)物理風(fēng)洞資源十分有限，導(dǎo)致研究生參與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)程度較低。學(xué)術(shù)交流活動(dòng)是拓寬研究生學(xué)術(shù)視野、培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要途徑[12]。新時(shí)代研究生培養(yǎng)目標(biāo)不僅是在技術(shù)層面，而且在管理層面，校企聯(lián)合既能鞏固研究生的專業(yè)知識(shí)，又能提高研究生的科研創(chuàng)新和實(shí)踐能力；并可促進(jìn)企業(yè)吸收更多優(yōu)秀人才，增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力[13,14]。

因此，構(gòu)建多學(xué)科交叉理論知識(shí)體系、指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)和指導(dǎo)制度、多方式互補(bǔ)科研環(huán)境、多層次學(xué)術(shù)交流平臺(tái)和校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，是探究多學(xué)科交叉研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要支撐，也是本文研究的主要內(nèi)容。

1 核心概念及其界定

2020年，全國(guó)研究生教育會(huì)議召開(kāi)，指出全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，以提升研究生教育質(zhì)量為核心，深化改革創(chuàng)新，推動(dòng)內(nèi)涵發(fā)展。

學(xué)科交叉的科學(xué)內(nèi)涵為涉及兩個(gè)或多個(gè)學(xué)科研究領(lǐng)域，將兩種及以上的傳統(tǒng)單一學(xué)科知識(shí)融合應(yīng)用，創(chuàng)造出新思維和新方法的研究。交叉學(xué)科的發(fā)展是當(dāng)今科技進(jìn)步的重要推動(dòng)力量，也是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑。本文研究對(duì)象——結(jié)構(gòu)風(fēng)工程屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域，涉及流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程和工程管理等學(xué)科[15]。依托學(xué)校首批國(guó)家一流專業(yè)“力學(xué)”開(kāi)設(shè)的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程系列核心課程《流體力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)》等，為研究生培養(yǎng)提供了學(xué)科交叉知識(shí)體系，是結(jié)構(gòu)風(fēng)工程方向研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。

《學(xué)位與研究生教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》倡導(dǎo)研究生教育培養(yǎng)實(shí)行復(fù)合導(dǎo)師制，這是學(xué)科交叉知識(shí)體系在研究生導(dǎo)師方面要求的具體體現(xiàn)。采取多學(xué)科導(dǎo)師共同指導(dǎo)制是發(fā)揮各位導(dǎo)師的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合以使其在多維空間里不斷創(chuàng)新和發(fā)展的有力保障。導(dǎo)師有效合作才能充分利用科教資源，使學(xué)生和導(dǎo)師共同進(jìn)步和提高?；诖耍芯可囵B(yǎng)由傳統(tǒng)導(dǎo)師制向多學(xué)科導(dǎo)師共同指導(dǎo)制發(fā)展勢(shì)在必行。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)資源有限、價(jià)格昂貴是亟待解決的難題，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的出現(xiàn)為解決此類問(wèn)題提供了契機(jī)；同時(shí)借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可預(yù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識(shí)體系，為真實(shí)物理風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)操作奠定基礎(chǔ)。本研究依托結(jié)構(gòu)風(fēng)工程系列課程建設(shè)的國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，是風(fēng)振理論和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充，也是學(xué)校結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域特色之處。同時(shí)，作為學(xué)校結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地，對(duì)全國(guó)開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)資源共享。

研究能力是衡量研究生素質(zhì)的基本指標(biāo)，也是創(chuàng)新的根本。依托團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師國(guó)家自然科學(xué)基金等科創(chuàng)項(xiàng)目是研究生開(kāi)展研究的重要途徑，也是理解和解決國(guó)家緊要科學(xué)問(wèn)題和重要需求的基礎(chǔ)。此外，還需為研究生提供更多高層次的學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，使研究生緊跟學(xué)術(shù)前沿，并從不同層次理解研究領(lǐng)域內(nèi)涵。

當(dāng)今社會(huì)不僅需要高層次技術(shù)人員，也需要高層次管理人員。校企聯(lián)合是培養(yǎng)不同類型研究生拔尖人才的又一突破口，是服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、推進(jìn)國(guó)家治理體系現(xiàn)代化的關(guān)鍵組成部分。

2 研究重點(diǎn)與內(nèi)容

2.1 構(gòu)建多學(xué)科交叉融合縱橫向知識(shí)體系

多學(xué)科交叉融合是指由兩門及以上的學(xué)科通過(guò)互相滲透并融合而形成的一種新的綜合學(xué)科體系，可以創(chuàng)造性地提出新概念、新理論和新技術(shù)，以適應(yīng)新時(shí)代、新工科背景下復(fù)合型創(chuàng)新研究生的培養(yǎng)。

結(jié)構(gòu)風(fēng)工程縱向知識(shí)體系包括流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和土木工程等內(nèi)容，貫通縱向知識(shí)體系有助于研究生掌握系統(tǒng)理論框架；橫向知識(shí)體系包括風(fēng)工程、結(jié)構(gòu)工程和工程管理等內(nèi)容，是結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論必需的知識(shí)體系?？v橫向交叉知識(shí)體系的構(gòu)建是培養(yǎng)研究生拔尖創(chuàng)新人才的基本內(nèi)涵。

2.2 構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)與指導(dǎo)機(jī)制

充分利用學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)，凝聚校內(nèi)各單位指導(dǎo)教師資源，積極探索跨學(xué)科導(dǎo)師合作模式，建立一支由不同專業(yè)背景教師構(gòu)成的導(dǎo)師隊(duì)伍，在研究生培養(yǎng)過(guò)程中真正做到導(dǎo)師之間的合理分工合作和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；同時(shí)，各位導(dǎo)師在引導(dǎo)研究生知識(shí)體系構(gòu)建的同時(shí)，開(kāi)展專題報(bào)告，以做到共同培養(yǎng)，形成高效的聯(lián)合指導(dǎo)機(jī)制。

2.3 構(gòu)建多方式、多場(chǎng)景互補(bǔ)科研環(huán)境

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程科研環(huán)境主要基于線下課堂和物理風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，因資源受限、并不能保障研究生能夠在實(shí)驗(yàn)中充分理解知識(shí)點(diǎn)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可有效解決物理風(fēng)洞資源不足的問(wèn)題，構(gòu)建或完善現(xiàn)有國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以提供新的科研環(huán)境，打造“理論知識(shí)-物理風(fēng)洞-虛擬仿真”有效融合的多方式、多場(chǎng)景互補(bǔ)科研環(huán)境。

2.4 構(gòu)建多層次學(xué)術(shù)交流平臺(tái)

學(xué)術(shù)交流在研究生人才創(chuàng)新培養(yǎng)過(guò)程中有著重要作用，是研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效方式。多層次的內(nèi)涵：一是課題組內(nèi)部、校內(nèi)、國(guó)內(nèi)和國(guó)際學(xué)術(shù)交流場(chǎng)所，側(cè)重于交流平臺(tái)；二是學(xué)術(shù)沙龍、學(xué)術(shù)論壇和大型學(xué)術(shù)會(huì)議等學(xué)術(shù)形式，側(cè)重于交流廣度；三是研究生、青年教師、教授等參與人員，側(cè)重于學(xué)術(shù)交流受眾。

2.5 校企聯(lián)合培養(yǎng)模式

校企聯(lián)合培養(yǎng)研究生適應(yīng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)人才需求的變化。校企之間通過(guò)加強(qiáng)指導(dǎo)教師隊(duì)伍和資源共享平臺(tái)建設(shè)、完善研究生聯(lián)合培養(yǎng)動(dòng)力機(jī)制，共同推進(jìn)研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提升和企業(yè)的良性發(fā)展。

3 實(shí)踐路徑

針對(duì)本研究的主要內(nèi)容，結(jié)合結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究方向，為實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉融合研究生拔尖創(chuàng)新培養(yǎng)目標(biāo)，具體實(shí)踐路徑如下：

（1）基于學(xué)校首批國(guó)家一流學(xué)科“力學(xué)”和國(guó)家一流專業(yè)“土木工程”，突出學(xué)校機(jī)場(chǎng)工程發(fā)展特色，建設(shè)包含《流體力學(xué)》《空氣動(dòng)力學(xué)》《土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)》《計(jì)算風(fēng)工程及土木工程應(yīng)用》《機(jī)場(chǎng)工程》《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》和《工程經(jīng)濟(jì)與項(xiàng)目管理》等在內(nèi)的縱橫向多學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，形成符合學(xué)校發(fā)展、在國(guó)內(nèi)具有一定專業(yè)特色的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程方向，并在學(xué)校和國(guó)內(nèi)具有一定的推廣價(jià)值。

（2）統(tǒng)籌校內(nèi)不同專業(yè)教師組成研究生協(xié)同指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)學(xué)生交叉學(xué)科全方位發(fā)展，以培養(yǎng)學(xué)科交叉高素質(zhì)人才。具體地，初步計(jì)劃由研究生院統(tǒng)籌協(xié)調(diào)空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、風(fēng)工程、結(jié)構(gòu)工程、機(jī)場(chǎng)工程和工程經(jīng)濟(jì)與項(xiàng)目管理專業(yè)教師進(jìn)行協(xié)同指導(dǎo)，研究生專業(yè)背景可為結(jié)構(gòu)工程、流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)等。指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)各位導(dǎo)師應(yīng)具有明確分工并及時(shí)溝通指導(dǎo)，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，使研究生培養(yǎng)過(guò)程涵蓋實(shí)質(zhì)性多學(xué)科交叉元素。

（3）基于團(tuán)隊(duì)教師主持的國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)“大型建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)洞仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，持續(xù)建設(shè)完善國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，并積極推進(jìn)虛擬風(fēng)洞基地的建設(shè)，為結(jié)構(gòu)風(fēng)工程方向研究生提供便利的操作空間和優(yōu)質(zhì)的可視化場(chǎng)景。研究生結(jié)合虛擬風(fēng)洞與理論分析、物理風(fēng)洞試驗(yàn)和指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)的科研和社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，即可實(shí)現(xiàn)全方位全人員無(wú)時(shí)間、空間限制的線上風(fēng)洞試驗(yàn)操作，可更加深刻地理解風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和風(fēng)振理論。

（4）學(xué)術(shù)交流是學(xué)術(shù)創(chuàng)新的根本，思想的火花在于不同人、不同學(xué)科交流之中的互相碰撞。依托導(dǎo)師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的國(guó)家級(jí)前沿課題和項(xiàng)目，搭建課題組內(nèi)、院內(nèi)、校內(nèi)、省內(nèi)和國(guó)內(nèi)國(guó)際多層次高水平學(xué)術(shù)交流機(jī)制，使研究生緊跟學(xué)術(shù)前沿，為其在所研究領(lǐng)域內(nèi)深入探究提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。研究生需及時(shí)記錄和反饋在每次學(xué)術(shù)交流過(guò)程中的收獲和想法，為平臺(tái)搭建改進(jìn)提供反饋。

（5）校企聯(lián)合培養(yǎng)研究生是在社會(huì)需求多類型高層次人才的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，通過(guò)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師的社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，計(jì)劃與國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院有限公司、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司等單位建立聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。

4 結(jié)語(yǔ)

本教學(xué)改革方案以新工科形勢(shì)下交叉學(xué)科研究生人才培養(yǎng)創(chuàng)新機(jī)制為主要突破點(diǎn)，重點(diǎn)開(kāi)展了特色國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和基地建設(shè)，形成以研究生為中心的理念和立體化的科研環(huán)境；多學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)融合，是研究生具有深度學(xué)科交叉內(nèi)涵的根本保證，教師團(tuán)隊(duì)可為研究生提供更深層次的學(xué)科交叉背景和理解；多學(xué)科指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)講授不同學(xué)科課程，有效整合為研究生所需的縱橫向交叉學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，是研究生自我知識(shí)儲(chǔ)備的基石；多層次學(xué)術(shù)交流平臺(tái)推進(jìn)是與不同團(tuán)隊(duì)及不同國(guó)家學(xué)者進(jìn)行學(xué)習(xí)交流和把握科技前沿的有效途徑；校企聯(lián)合機(jī)制推進(jìn)是社會(huì)服務(wù)型和需求型人才儲(chǔ)備的重要方式。形成了包括國(guó)家虛擬仿真平臺(tái)、多學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)和指導(dǎo)機(jī)制、多學(xué)科課程結(jié)構(gòu)體系、多層次學(xué)術(shù)交流平臺(tái)和校企培養(yǎng)機(jī)制在內(nèi)的特色創(chuàng)新。