潘松

摘要：學科交叉和融合是目前科學研究的熱點領域，對于交叉學科研究生的培養(yǎng)需要強化研究生的學科交叉意識，提高研究生的創(chuàng)新能力。本文結合國防特色學科“現(xiàn)代精密驅動與精密工程”學科，基于其招生的背景、特色和培養(yǎng)目標，并根據(jù)其核心課程特點，圍繞研究生的培養(yǎng)，進行了教育教學和培養(yǎng)引導方法的探索。

關鍵詞：交叉學科；國防特色學科；研究生教育

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

當前，隨著科學技術的高速發(fā)展和人類自身能力的不斷提高，人類對認識自然、認識社會的要求不斷提高和深化，科學研究作為人們認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研究中各類交叉學科的興起為科學技術的發(fā)展帶來了一股新風，很多前沿科學技術的問題在交叉學科的聯(lián)合攻關中取得了巨大的進展，大大促進了科學技術的發(fā)展和進步。這種學科發(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。所謂交叉學科，是指兩門或兩門以上學科融合而形成的一種新的綜合理論或系統(tǒng)學問。交叉學科不是多門學科簡單堆積起來的拼湊學科，關鍵是“有機融合”，即兩門或兩門以上學科依存于幾者之間的內(nèi)在邏輯關系而聯(lián)結和滲透，從而形成的一門“新的綜合理論或系統(tǒng)學問”。從學科發(fā)展的歷史長河來看，新學科的產(chǎn)生大都是傳統(tǒng)或成熟學科相互交叉作用產(chǎn)生的結果。根據(jù)當前教育模式和新時代發(fā)展的需要，建立有利于高質量的交叉學科對于研究生培養(yǎng)和管理模式是有深刻的教育意義和社會意義的。為順應交叉學科發(fā)展的趨勢，滿足社會、國家對人才的需求，南京航空航天大學成立了國防特色學科“現(xiàn)代精密驅動與精密工程學科”，該學科系統(tǒng)進行超聲電機技術的基礎理論與關鍵問題研究，提出壓電精密驅動的新方法與技術，培養(yǎng)相關的科學技術人員。而《超聲電機理論與應用》作為其核心課程，是一個典型的交叉學科專業(yè)課程，它涉及機械工程、力學、材料科學與工程、儀器科學與技術、控制科學與工程等，學科內(nèi)容豐富，是壓電驅動技術研究方向核心專業(yè)課之一，與研究生研究課題密切相關。在該交叉學科人才培養(yǎng)模式上，該學科已做了一些初步的探索。

一、招生

研究生的生源質量是保證其培養(yǎng)達到既定的培養(yǎng)目標，提高研究生培養(yǎng)質量的前提和基礎要素。交叉學科研究生培養(yǎng)作為一種新型的研究生培養(yǎng)路徑，側重研究生候選人的學科背景，側重學生的學科基礎水平和學科交叉學習能力。交叉學科研究生招生計劃需要堅持適應性與創(chuàng)新性的基本原則，不僅要關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。現(xiàn)代精密驅動與精密工程學科主要的研究分為三個方向：機械結構方向、材料科學方向和工程應用方向，他們分別要求學生具有不同的知識背景，但在同時又有相互交叉，機械結構方向要求學生具有力學、機械和振動學科背景，在設計新型的壓電驅動器或超聲電機時，還要熟悉壓電材料的特性以及如何實現(xiàn)控制應用；材料研究方向要求學生從事材料研究的研究生在進行新的材料研究時，要基于新型電機結構并考慮研究的應用需求；應用方向在面臨一個新的應用需求時，需要針對結構提出一體化設計需求，根據(jù)現(xiàn)有材料的特性判斷應用技術指標是否能達到。

人才培養(yǎng)的首要問題是制定培養(yǎng)目標，培養(yǎng)目標決定了人才培養(yǎng)的質量和高度，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)的質量首先取決于研究生人才培養(yǎng)目標設計的質量和高度。明確人才培養(yǎng)目標，是保證研究生人才培養(yǎng)質量的先決條件，尤其是交叉學科的研究生人才培養(yǎng)目標，應該定位于培養(yǎng)多學科交叉應用領域的復合型人才，表現(xiàn)有較為寬廣的知識面；形成開放性思維模式；善于學習和借鑒其他學科的理論和最新成果；以創(chuàng)造性地解決本學科及相關學科理論與實踐中的問題。在交叉學科研究生人才培養(yǎng)目標問題上，就目標個性而言，則必須體現(xiàn)本專業(yè)的知識能力和素質要求，研究生在牢記學科基礎知識之上，靈活多變地掌握更多的學科交叉學習與研究方法，能夠完善自己的知識面，并能與其他學科專家和學者進行協(xié)同?，F(xiàn)代精密驅動與精密工程學科的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)學生具有壓電精密驅動方面堅實寬廣的理論基礎和系統(tǒng)的專業(yè)知識，了解本學科研究現(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、材料學、機械設計理論和方法以及電氣驅動和控制方法以及科學技術方面的最新進展，對相關的器件和系統(tǒng)進行有效設計。

二、培養(yǎng)

（一）前期引導

考慮學生的專業(yè)背景，進行引導?，F(xiàn)代精密驅動與精密工程學科主要面向機械工程、力學和材料學科學生，超聲電機理論基礎是機械設計及理論、振動理論、彈性力學、材料學以及電氣驅動和控制方法，本科階段學生雖然有過這方面的或多或少的專業(yè)基礎知識，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行有效的綜合和利用。有必要進行前期引導，針對大四甚至是大三有過一定專業(yè)基礎課程知識的學生提出大學生創(chuàng)新項目，通過舉辦學術報告和討論會的方式，介紹基本的背景知識，包括“什么是壓電效應和逆壓電效應”，“超聲電機是什么”，“超聲電機的基本工作原理”，“在哪些場合中會使用超聲電機”，“使用超聲電機后有什么特點”，“與傳統(tǒng)的電磁電機相比有何異同”等知識。帶上電機實物，進行現(xiàn)場演示，激發(fā)本科生學生的興趣，“興趣是最好的老師”，有了興趣才能去主動學習和了解相關的知識。

（二）課堂教學

交叉學科研究生課程擁有學科領域涉及廣泛，基礎知識面廣，知識更新速度快等特點。而且授課對象是研究生他們已經(jīng)具備很好的理論基礎與自學能力，為了讓學生更快地適應新的教學模式，達到更好的教學效果，一些課堂教學的革新方法可以借鑒包括讓學生上講臺、專題討論等。作為國防特色學科，該學科從國防需求出發(fā)，以典型的器件結構剖析為牽引，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)、理論學習和知識應用三個階段完成相關基礎知識的教學。在基礎知識教學中，對于學生已經(jīng)學習過的理論和方法以回顧為主，重點突出超聲電機系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)電磁電機的一些理論與方法，如工作原理、結構設計、所用材料、驅動方式等。開展分組討論，例如根據(jù)超聲電機的振動模態(tài)和工作原理，超聲電機可以分為行波型、駐波型和混合型，安排每個小組針對某一類型的超聲電機進行相關文獻調(diào)研后總結出當前的研究現(xiàn)狀，并且在課堂上講授，然后由教師進行點評，這樣可將學生由被動接受轉變?yōu)橹鲃訉W習，從而提高學生學習的積極性和主動性，提高教學效果。開設專題式課程，由多名教師共同講授。以核心課程《超聲電機理論與應用》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)知名專家到學校做相關報告和研究，并與學生互動，提高學生的興趣，學校申請了“高性能壓電驅動系統(tǒng)關鍵技術創(chuàng)新引智基地”，每年引進相關領域的國際知名學者團隊來校進行學術交流。

（三）項目實踐

當今時代，對高校新興產(chǎn)業(yè)和重點產(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，離不開交叉學科或交叉學科的人才，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或者有相關學科的專業(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，既能適應學科交叉、知識整合與技術集成的發(fā)展趨勢，又能探索培養(yǎng)學生的復合能力的一個新途徑。在項目研究實踐中可以促進學生知識的交叉融合，又可以培養(yǎng)能適應多學科交叉互為促進的復合型創(chuàng)新人才。針對當前超聲電機主要應用于國防和航空航天領域，讓學生盡早熟悉和了解相關的應用背景，熟悉自己所從事的科學研究對于社會和國家的重大意義，提高從事科學研究的積極性，避免對自己所研究的內(nèi)容僅僅是按照導師的要求去做。這樣一方面刺激了學生從事項目的主動性，面對多學科的知識進行整合和技術集成時不是消極應付甚至逃避，而是積極地去學習、掌握和吸收，另一方面培養(yǎng)了學生的社會責任感和愛國的熱情。在項目實踐過程中，要鍛煉學生項目組織和溝通能力，例如將超聲電機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，讓學生參與進去并擔起其中某一部分研究內(nèi)容的調(diào)研、組織和實施。

（四）導師引導

隨著我校研究生教育規(guī)模的逐漸擴大，科學研究的范圍也相應地更加深入、更多交叉、甚至到學科邊緣，這時僅靠一名導師來指導，越來越不現(xiàn)實，越來越不能適應各種類型的研究生的需求；況且，當今科學技術正以不斷分化、整合、分化為主流的趨勢快速發(fā)展，就需要建立起不同學科組建而成的學科導師組來保證研究生的科研創(chuàng)新，通過導師組這個群體組合，集思廣益、資源共享、相互滲透、學習，使研究生博采眾長、開闊視野，促進知識的更新與學科的發(fā)展。現(xiàn)代精密驅動與精密工程學科的教師團隊中包含了機械設計及理論、工程力學、材料學、電子電路和控制專業(yè)的老師，學生選定某一專業(yè)的導師后，再根據(jù)其將來可能從事的課題和個人興趣聯(lián)系團隊中其他老師作為協(xié)助來指導其課程和研究課題的開展。團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作用。

（五）撰寫論文

高等院校肩負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，不但應該具有較強的專業(yè)知識和技能，還應該具有較好的綜合素質，尤其是應具有科技創(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，不僅僅是為了畢業(yè)或滿足學術要求。對于交叉學科的研究生來說，其科研論文的成文涉及到多個學科背景和知識，其行文構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科的內(nèi)容，并且要注意內(nèi)容的銜接和邏輯關系，否則會影響論文的整體性。例如，對于現(xiàn)代精密驅動與精密工程學科的學生，如果其論文是關于新型壓電精密驅動應用方面，那么圍繞應用中出現(xiàn)的問題需要從結構的設計和優(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、結語

綜上所述，學科交叉和融合是目前科學研究的熱點領域，對于交叉學科研究生的培養(yǎng)需要強化研究生的學科交叉意識，提高研究生的創(chuàng)新能力，是人才培養(yǎng)的制高點。本文結合南京航空航天大學國防特色學科“現(xiàn)代精密驅動與精密工程學科”，考慮其招生的背景、特色和培養(yǎng)目標，并根據(jù)其課程特點，圍繞研究生的培養(yǎng)，行了教育教學和培養(yǎng)引導方法的探索。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)需要依托學校的學科優(yōu)勢，構建多學科交流平臺，不斷提高研究生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)復合型人才。

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