新型力學本碩教學方法與培養模式

溫舒瑞　李鳳明　吳志靜　李金強

[摘 要] 我國人口格局近年來的顯著變化逐漸受到國家和社會的廣泛關注。在我國即將進入老齡化社會的背景下，為了保持我國經濟的蓬勃發展，探索能夠適應時代的力學本碩培養新模式極為必要。依據我國為實現制造強國而進行產業升級的戰略需求，結合人口格局變化造成人們學習時間大幅減少且呈現碎片化的特點，針對力學本科傳統教學手段與時間碎片化之間的沖突、傳統教學內容與工程實際脫節的問題、工程問題系統化與研究生知識體系單一之間的矛盾，提出了以科研促進教學為導向的“微課”教學模式、“以賽代練”的研究生校企聯合培養模式、基于全局視角和跨專業交流合作的研究生培養模式。

[關鍵詞] 人口變化;力學學科;教學方式;研究生培養模式

[基金項目] 2020年度哈爾濱工程大學本科教育教學改革研究項目“以科研促進教學為導向的理論力學‘微課教學模式設計與構建研究”（JG2020B71）;2020年度哈爾濱工程大學研究生教學改革研究項目“工程專業學位研究生校企聯合培養與校企合作的研究和實踐”（JG2020Y02）

[作者簡介] 溫舒瑞（1985—），男，黑龍江龍江人，博士，哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院副教授，主要從事結構動力學、振動與噪聲控制研究;李鳳明（1969—），男，黑龍江林甸人，博士，哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院教授（通信作者），主要從事結構動力學、非線性動力學研究;吳志靜（1985-），女，遼寧黑山人，博士，哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院副教授，主要從事結構動力學與振動、噪聲控制研究。

[中圖分類號] G643.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0010-05 [收稿日期] 2021-12-24

引言

當前我國已經開啟向第二個百年奮斗目標邁進的新征程，同時面臨世界百年未有之大變局所帶來的機遇與挑戰[1，2]。在復雜的國際形勢下，如何實現中華民族偉大復興的中國夢是十四億中國人民共同關心的問題。百年大計，教育為本[1]。力學作為我國建設制造強國的支柱型基礎學科，其本碩教學手段與培養模式的實際成效對我國從制造大國向制造強國成功轉型起著至為關鍵的作用。然而，隨著近年來我國人口格局的變化，力學傳統的本碩教學手段和培養模式已無法適應，也無法滿足產業升級的工程實際需求。具體表現為：人口變化引起的學習時間縮短和碎片化與傳統教學培養模式的沖突加劇，傳統教學內容與工程實際脫節問題嚴重，工程問題系統化與研究生知識體系單一之間的矛盾升級。如何立足于本國國情，從實際出發給出解決之道極為必要。本文將人口變化作為切入點，從適應人口格局變化的角度就如何解決上述問題進行闡述，旨在為力學本科教學手段和研究生培養模式的變革提供有益參考。

一、新人口格局條件下力學本碩培養方式的思考

（一）我國人口現狀及其影響分析

2020年第七次全國人口普查數據顯示，我國的人口老齡化率為13.5%，與世界主要發達國家相比具有“未富先老”的特點，并呈現“快速上升”的趨勢[3]。此外，盡管2015年我國全面放開二胎，但適齡人口的二孩生育意愿仍在比較低的水平[4，5]。我國進入深度老齡化社會已是大勢所趨，東北三省近年人口凈遷出率逐年攀升，地區人口老齡化形勢更為嚴峻[6，7]。人口格局的變化將削弱勞動密集型產業的競爭力，直接制約我國的經濟增速，對我國的經濟發展將產生深遠影響。

雖然人口老齡化減小了適齡勞動力的供給數量，但由于我國人口基數大，當前作為供給主體的勞動力群體（15～64歲）數量仍甚為可觀[8]。能否在此基礎上通過提升人口質量大幅提高生產率是決定我國經濟能否繼續保持快速增長的關鍵因素，若能就此取得突破必會獲得二次人口紅利，助推我國經濟蓬勃發展。然而，國家統計局調查數據顯示，截至2019年，我國受過高等教育的人口占比不足15%，遠遠無法滿足經濟發展和產業結構升級的需要[3]。可見，我國人口質量提升潛力大，且需求迫切，有必要與時俱進地探索與人口變化相適應的新型高等教育培養模式。

（二）人口變化對力學本碩培養成效的需求分析

力學與我國經濟發展聯系緊密，力學問題廣泛存在于航空航天、艦船航運、機械冶金、國防軍工、電氣通信、土木水利、地質氣象、能源環保等諸多領域。它是中華民族偉大復興不可或缺的學科，也是國防二次反擊力量的重要保障性學科[9]。力學學科的發展，旨在培養優秀的科學技術人才，人口格局的變化必然對其培養成效產生新的需求，從而催生與之相適應的培養模式。

適齡勞動力人口供給銳減，意味著人們在家庭事務、子女教育、養老及醫療等方面所承擔的平均壓力將顯著上升，導致其用于提高自身業務水平的業余學習時間將被大大壓縮。與此同時，科技的飛速發展對國民經濟發展參與者的技術創新能力和創新效率都提出更高的要求，而對力學規律的深刻認識是這種創新的重要基礎和靈感來源，在對其沒有足夠認識深度和廣度的條件下，創新也就成了無源之水。在當前的人口格局下，人們掌握專門的力學知識并將其轉化為技術創新能力的主要途徑是接受力學高等教育，實現該目標便成為力學學科在人才培養方面應當肩負起的歷史使命。

本科和碩士畢業生在職場受過高等教育的人群中占比最高，因此，就力學學科而言，應首先著眼于探索適應人口變化的本碩培養模式。值得注意的是，近20年我國高等教育毛入學率從2002年的15%增至2019年的51.6%，規模的迅速擴大引起教育質量無法全面保證的問題[10]。該問題也不同程度地存在于力學學科的人才培養中，培養質量下降導致學生力學專業知識不扎實，表現為其從業后技術創新能力不足。

基于上述分析可知，在人口格局即將進入深度老齡化的時代背景下，為了保持我國經濟的蓬勃發展，探索以技術創新為牽引、高效保質的力學本碩培養模式乃當下之需。281FDE48-5D30-4490-BDFD-14F6DBFF6F4C

（三）人口變化與傳統力學本碩教學培養模式的沖突

力學是聯系基本物理規律和工程實踐的橋梁性基礎學科，相關專業知識抽象性強，學習難度大。因此，傳統的本碩教學模式側重于通過大塊集中時間完成體系化的知識傳授。然而，人口格局變化不僅會導致人們的學習時間被大大壓縮，而且會使該時間呈現碎片化的特點。傳統的集中教學模式與學習時間碎片化之間的沖突將不斷加劇，這會嚴重阻礙力學知識的深度傳承。此外，調查表明，“碎片化學習”已成為大部分在校大學生青睞的業余時間學習模式，這種學習習慣的形成會對傳統的集中教學模式造成巨大的沖擊[11]。

力學學科是諸多工程類學科的前置學科，相關專業知識是工程實踐的理論基礎。因此，力學培養體系緊密聯系工程實際需求是必要且符合邏輯的。然而，力學內涵豐富，教學任務重，傳統課堂主要以基于抽象化力學模型的力學專業知識為教學內容，缺乏將上述知識與如何解決工程實際問題或應用于具體工程對象等方面的銜接教學過程。這導致很多力學專業本科生和碩士生直到畢業進入工作崗位仍對如何將自己所學實際地應用于工程實踐毫無頭緒。畢業生容易產生求學多年卻實效甚微之感，這也是近年來“讀書無用論”產生的原因之一。可見，傳統教學成效無法滿足工程實際需求，二者嚴重脫節。在人口數量不再占優勢的背景下，力學學科本碩培養成效有限，不僅會引起社會對相關專業高等教育必要性和有效性的質疑，更重要的是，該問題直接制約我國從制造大國向制造強國的轉變，造成產業結構升級乏力。

工程裝置日益復雜化，有待解決的實際問題往往是牽一發而動全身的系統問題，單一學科或研究方向的知識已無法滿足解決系統問題的需要。所謂“不謀全局者，不足以謀一域”，若不能從系統的角度尋求解決問題的方法難免顧此失彼，這就要求力學專業畢業生具有跨學科的知識體系和綜合運用的能力。當前人口格局的變化對個體學習時間的壓縮已呈不可逆的態勢，這樣的時間投入不足以支撐跨學科知識體系的構建?？梢?，適齡勞動人口規模的萎縮與工程問題的系統求解之間存在隱性的長期根本性矛盾，這無疑不利于我國向高端制造領域進軍。

二、適應人口變化的新型力學本碩教學手段與培養模式

針對人口變化與傳統力學本碩教學培養模式的沖突，本文提出以下三種方法化解上述矛盾，即以科研促進教學為導向的“微課”教學模式、“以賽代練”的研究生校企聯合培養模式、基于全局視角和跨專業交流合作的研究生培養模式。

（一）以科研促進教學為導向的“微課”教學模式

近年來，抖音、快手等短視頻平臺備受青睞，發展迅猛。由于其短視頻模式與碎片化時間契合度極高，因而成為人們消化瑣碎時間不約而同的選擇[12]。然而，這類短視頻的巨大誘惑力也讓眾人無法自拔，存在時間過度無營養消耗的問題，放下手機的一刻便頓感空虛與迷茫。短視頻行業意識到這一問題后，開始從娛樂化向知識化轉型，成功推進科普的廣泛精準傳播。有鑒于此，結合當前人口形勢下人們業余學習時間銳減的實際情況和時間碎片化的特點，將力學專業知識進行體系化的化整為零，利用網絡尤其是短視頻平臺構建各種形式的微課進行碎片化的知識傳授，不失為一種可行的教學模式。

“為有源頭活水來”和“形散神不散”是上述新型微課教學模式保持旺盛生命力的兩個必要著力點。一方面，“活水”是指力學學科研究中所遇到的不斷更新的科學問題，只有以解決科學問題為目標和宗旨，以科研促進教學為導向充實微課內容，才能使教學與時俱進、不脫節，從而使教學內容既不斷滿足科學研究的時代性要求，又深刻體現力學知識萬變不離其宗的重要基礎地位，變抽象為具象，變腐朽為神奇，讓學習者感受并認可相關力學知識傳承的價值和意義是教學成效的根本保障;另一方面，確保微課邏輯上的完整性是力學知識體系化傳承的內在要求。因此，每節形式上碎片化的微課都要在內容上明確其邏輯定位，設置與相鄰課時之間的邏輯銜接表述。

（二）“以賽代練”的研究生校企聯合培養模式

習近平總書記在黨的十九大報告中指出，實現中華民族偉大復興是近代以來中華民族最偉大的夢想[13]。從制造大國向制造強國的邁進和躍遷，是實現這一偉大中國夢的重要支撐。為此，我國提出《中國制造2025》戰略規劃，確立了制造業轉型升級的行動綱領[14]。務實研究解決真問題是實現這一偉大中國夢的必要條件，這已成為各領域專家學者的普遍共識[15，16]。力學學科作為指導工程實踐的基礎學科，緊密聯系實際地研究解決企業所遇到的工程問題及由此凝練出的科學問題，是時代賦予該學科的歷史使命，也是實現中華民族偉大復興的中國夢需要解決的真問題。同時，人口格局的變化和產業升級的迫切需求對力學學科研究生培養的時效性和實效性均提出更高的要求，這是該學科人才培養所遇到的真問題。

為了解決上述問題，應拋棄現有研究生培養模式中對陳舊基礎知識的過度夯實和閉門造車式的自由探索，構建“以賽代練”的研究生校企聯合培養新型模式。一方面，校企聯合培養可減少研究生從學校到工作崗位過程中不必要的中間環節，大大縮短其從理論學習到實際應用的培養時間，提升研究生培養的時效性，以便有效化解人口老齡化與產業升級的內在矛盾;另一方面，校企聯合培養可以使研究生更為直觀和深刻地理解企業中的工程實際問題，有利于和所學理論知識有機貫通結合，以便實現理論所學有的放矢，實踐之問溯本清源，從根本上扭轉研究生培養與工程實踐嚴重脫節的局面，以高校培養所獲得的力學學科理論知識直接為企業解決問題創造價值，以價值創造和問題解決體現研究生培養的實效性，以企業對研究生的實效認可激發研究生的學習熱情，讓研究生樹立由內而外的文化自信，從而使研究生的培養得以良性循環，以助力國家產業升級。

（三）基于全局視角和跨專業交流合作的研究生培養模式

各學科的交叉融合對科技創新具有極強的推動作用，同時也使現代裝備日益復雜化，隨之而來的工程實際問題多呈現系統化的特點，單一學科知識或工程方法已無法滿足解決系統問題的需要[17，18]。這就要求相關研究生具有跨學科的知識體系和綜合運用能力。可見，力學學科開創基于全局視角的新型研究生培養模式極為必要。281FDE48-5D30-4490-BDFD-14F6DBFF6F4C

如果力學研究生能夠建立起跨學科的知識體系無疑會助力系統問題的求解，但是人口格局的變化已大大壓縮人們的潛在學習時間，這不足以支撐人們全面細致地學習不斷更新的多學科專業知識。在這一背景下，跨學科專業的合作交流將成為系統問題求解的有效途徑和可行選擇。跨專業合作交流能否取得務實成效的關鍵，在于能否在全局知識譜系中準確判斷待解決問題的節點位置，進而通過交流合作針對節點問題進行數據的交換和迭代，從而實現系統問題的求解。

通過上述分析，解決系統問題的難點在于如何將其準確細化為利用單一學科或專業知識便可解決的具體節點問題。雖然限于大幅壓縮的學習時間和有限的精力無法全面細致地學習多學科知識，但為了使力學學科的研究生獲得這種針對復雜系統問題進行頂層設計和細化分解的能力，有必要在其培養過程中注重厘清多學科知識的邏輯關系，從問題出發逆向構建跨學科的提綱式知識體系，使相關研究生對力學專業知識能深刻理解、熟練掌握，對跨專業知識提綱挈領，最終通過綱舉目張的方式實現多學科跨專業的務實交流合作，解決復雜的工程實際問題。

結語

本文直面我國人口格局的變化，立足于我國即將進入老齡化社會的現實，以保持經濟蓬勃發展和滿足建設制造強國而進行產業升級的戰略需求為宗旨，對能夠適應時代的力學本碩培養新模式進行積極探索。結合我國人口格局變化造成人們學習時間大幅縮減并呈現碎片化的特點，針對力學傳統教學手段與時間碎片化之間的沖突提出以科研促進教學為導向的“微課”教學模式，針對傳統教學內容與工程實際脫節的問題提出“以賽代練”的研究生校企聯合培養模式，針對工程問題系統化與研究生知識體系單一之間的矛盾提出基于全局視角和跨專業交流合作的研究生培養模式。通過上述教學與培養模式的創新，有望對力學學科的本碩培養時效和實效取得質的飛躍有所助益，促進研究生培養的良性循環，直接助力國家產業升級，為實現中華民族的偉大復興貢獻力量。

參考文獻

[1]郅庭瑾.百年大計：黨如何實現對教育事業的全面領導[J].人民論壇，2021（30）：39-43.

[2]劉應杰.“兩個一百年”歷史交匯點的戰略謀劃：解讀政府工作報告和“十四五”規劃精神[J].中國發展觀察，2021（6）：5-7+18.

[3]王希元，梁巧玲.人口老齡化、高等教育投入與產業結構升級：理論機制探討與省際面板數據的實證分析[J].南京審計大學學報，2021（5）：102-111.

[4]王秋穎，李昂.全面放開二胎后對黑龍江省經濟發展的研究分析[J].商業經濟，2016（1）：16-17.

[5]溫馨.吉林省青年流動人口二孩生育意愿及影響因素[J].行政與法，2020（10）：79-86.

[6]于洋.人口外流對吉林省經濟發展的影響分析[J].今日財富，2020（6）：26-27+29.

[7]吳媛媛，宋玉祥，于婷婷.東北地區人口老齡化空間格局演變及影響因素研究[J].東北師大學報（自然科學版），2021，53（3）：139-146.

[8]瞿凌云.未來人口老齡化趨勢及其對潛在經濟增速影響的估算[J].上海金融，2021（8）：27-36.

[9]崔京浩.力學在學科發展及國民經濟中的重大作用[J].工程力學，2010，27（S2）：1-41.

[10]成剛，盧嘉琪.省域高等教育層次結構與就業人員受教育程度的適應性研究[J].黑龍江高教研究，2020，38（11）：100-107.

[11]鄧小珍，肖兵，王歡，等.基于“碎片化學習”的《工程圖學》課程思政教學研究[J].裝備制造技術， 2021（8）：131-133.

[12]劉柯.抖音搞科普不再走老路子[N].科技日報，2021-12-03（003）.

[13]習近平.實現中華民族偉大復興是中華民族近代以來最偉大的夢想[J].當代黨員，2021（6）：3.

[14]胡明旺.《中國制造2025》支撐中華民族偉大復興：《中國制造2025》起草組組長、規劃編制負責人、工業和信息化部原黨組副書記、副部長蘇波權威解讀《中國制造2025》[J].裝備制造，2015（9）：52-63.

[15]艾廣明.研究真問題[J].共產黨員，2021（11）：50.

[16]吳長清.真研究問題與研究真問題[N].解放軍報，2021-09-24（007）.

[17]溫和，郭斯羽，滕召勝，等.培養復雜工程問題解決能力的電測特色課程建設：以測控技術與儀器專業為例[J].高等工程教育研究，2021（5）：82-87.

[18]李琦.跨學科建設與校企合作：全球化工程師教育的法國模式：訪巴黎高科集團主席克里斯蒂安·萊米諾[J].世界教育信息，2021，34（11）：12-14+79.

Abstract： In recent years， the significant changes of the population in our country have gradually attracted widespread attention from the country and society. In order to maintain the vigorous development of the economy， it is extremely necessary to explore a new model for the training of undergraduate and postgraduate students in mechanics that can adapt to the times under the background that China is about to enter the aging society. Industrial upgrading in order to become a strong manufacturing country is the countrys strategic needs. Besides， people's learning time has been greatly reduced because of the changes of the population structure and the characteristics of the fragmented learning time. The two above facts lead to the conflicts between the traditional teaching methods of mechanics and the time fragmentation， between the teaching content and the engineering practice， and between the systematization of engineering problems and the single knowledge system of graduate students. To solve the three problems， this paper proposes three models： the micro-course teaching model oriented by the scientific research that promotes the teaching， the school-enterprise joint training model of“taking competition participation as a way of training”for postgraduate students， and the postgraduate training model based on the overall perspective and cross-professional exchanges and cooperation.

Key words： demographic changes; mechanics; teaching method; postgraduate student training model281FDE48-5D30-4490-BDFD-14F6DBFF6F4C