多學科交叉研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探究
——以結構風工程為例

任賀賀,柯世堂,楊杰,王法武

（南京航空航天大學土木與機場工程系，江蘇南京 211106）

現(xiàn)階段科技發(fā)展迅速，既需要各學科深鉆專業(yè)深度，又需要各學科高度交叉融合，交叉學科（OECD，1972）便應運而生[1]。學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[2,3]，以學科交叉為突破點，創(chuàng)新研究生培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有國際競爭力的拔尖研究生人才，是促進國家核心競爭力提升的必然選擇[4]。

培養(yǎng)交叉學科研究生拔尖人才首先需要使學生具有多學科交叉知識體系[5-7]。黃明福等[8]以某創(chuàng)新技術為導向，構建了多學科融合的知識體系，本科低年級強化通識、大類專業(yè)基礎，高年級注重學科交叉和綜合訓練，研究生注重前沿基礎、多學科協(xié)調(diào)技術創(chuàng)新。張鵬和欒冬亦開展了相關研究[9]。在科學技術發(fā)展、社會需求及學科交叉的背景下，研究生導師制度面臨嚴峻挑戰(zhàn)。多學科交叉指導教師團隊充分整合了各方教學和科研資源，為復合型研究生拔尖人才培養(yǎng)提供了強有力支撐[10]。 “互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下信息化技術已成為現(xiàn)階段教育教學改革的重要一環(huán)[11]，且傳統(tǒng)物理風洞資源十分有限，導致研究生參與風洞實驗程度較低。學術交流活動是拓寬研究生學術視野、培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要途徑[12]。新時代研究生培養(yǎng)目標不僅是在技術層面，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，又能提高研究生的科研創(chuàng)新和實踐能力；并可促進企業(yè)吸收更多優(yōu)秀人才，增強自身競爭力[13,14]。

因此，構建多學科交叉理論知識體系、指導教師團隊和指導制度、多方式互補科研環(huán)境、多層次學術交流平臺和校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，是探究多學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，全國研究生教育會議召開，指出全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，以提升研究生教育質(zhì)量為核心，深化改革創(chuàng)新，推動內(nèi)涵發(fā)展。

學科交叉的科學內(nèi)涵為涉及兩個或多個學科研究領域，將兩種及以上的傳統(tǒng)單一學科知識融合應用，創(chuàng)造出新思維和新方法的研究。交叉學科的發(fā)展是當今科技進步的重要推動力量，也是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑。本文研究對象——結構風工程屬于多學科交叉領域，涉及流體力學、空氣動力學、結構工程和工程管理等學科[15]。依托學校首批國家一流專業(yè)“力學”開設的結構風工程系列核心課程《流體力學》《結構力學》《土木工程結構抗風設計》等，為研究生培養(yǎng)提供了學科交叉知識體系，是結構風工程方向研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基礎。

《學位與研究生教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》倡導研究生教育培養(yǎng)實行復合導師制，這是學科交叉知識體系在研究生導師方面要求的具體體現(xiàn)。采取多學科導師共同指導制是發(fā)揮各位導師的學科優(yōu)勢，強強聯(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。導師有效合作才能充分利用科教資源，使學生和導師共同進步和提高。基于此，研究生培養(yǎng)由傳統(tǒng)導師制向多學科導師共同指導制發(fā)展勢在必行。

風洞實驗資源有限、價格昂貴是亟待解決的難題，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下虛擬仿真實驗平臺的出現(xiàn)為解決此類問題提供了契機；同時借助虛擬仿真實驗平臺，學生可預習和鞏固所學知識體系，為真實物理風洞實驗操作奠定基礎。本研究依托結構風工程系列課程建設的國家虛擬仿真實驗中心，是風振理論和風洞實驗的重要補充，也是學校結構風工程領域特色之處。同時，作為學校結構風工程研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地，對全國開放，實現(xiàn)資源共享。

研究能力是衡量研究生素質(zhì)的基本指標，也是創(chuàng)新的根本。依托團隊指導教師國家自然科學基金等科創(chuàng)項目是研究生開展研究的重要途徑，也是理解和解決國家緊要科學問題和重要需求的基礎。此外，還需為研究生提供更多高層次的學術交流平臺，使研究生緊跟學術前沿，并從不同層次理解研究領域內(nèi)涵。

當今社會不僅需要高層次技術人員，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，是服務經(jīng)濟社會發(fā)展、推進國家治理體系現(xiàn)代化的關鍵組成部分。

2 研究重點與內(nèi)容

2.1 構建多學科交叉融合縱橫向知識體系

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

結構風工程縱向知識體系包括流體力學、空氣動力學和土木工程等內(nèi)容，貫通縱向知識體系有助于研究生掌握系統(tǒng)理論框架；橫向知識體系包括風工程、結構工程和工程管理等內(nèi)容，是結構抗風設計理論必需的知識體系。縱橫向交叉知識體系的構建是培養(yǎng)研究生拔尖創(chuàng)新人才的基本內(nèi)涵。

2.2 構建多學科交叉融合的指導教師團隊與指導機制

充分利用學科綜合優(yōu)勢，凝聚校內(nèi)各單位指導教師資源，積極探索跨學科導師合作模式，建立一支由不同專業(yè)背景教師構成的導師隊伍，在研究生培養(yǎng)過程中真正做到導師之間的合理分工合作和優(yōu)勢互補；同時，各位導師在引導研究生知識體系構建的同時，開展專題報告，以做到共同培養(yǎng)，形成高效的聯(lián)合指導機制。

2.3 構建多方式、多場景互補科研環(huán)境

傳統(tǒng)結構風工程科研環(huán)境主要基于線下課堂和物理風洞實驗，因資源受限、并不能保障研究生能夠在實驗中充分理解知識點。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，虛擬仿真實驗平臺可有效解決物理風洞資源不足的問題，構建或完善現(xiàn)有國家虛擬仿真實驗平臺，以提供新的科研環(huán)境，打造“理論知識-物理風洞-虛擬仿真”有效融合的多方式、多場景互補科研環(huán)境。

2.4 構建多層次學術交流平臺

學術交流在研究生人才創(chuàng)新培養(yǎng)過程中有著重要作用，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)、國內(nèi)和國際學術交流場所，側重于交流平臺；二是學術沙龍、學術論壇和大型學術會議等學術形式，側重于交流廣度；三是研究生、青年教師、教授等參與人員，側重于學術交流受眾。

2.5 校企聯(lián)合培養(yǎng)模式

校企聯(lián)合培養(yǎng)研究生適應了經(jīng)濟社會對人才需求的變化。校企之間通過加強指導教師隊伍和資源共享平臺建設、完善研究生聯(lián)合培養(yǎng)動力機制，共同推進研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提升和企業(yè)的良性發(fā)展。

3 實踐路徑

針對本研究的主要內(nèi)容，結合結構風工程研究方向，為實現(xiàn)多學科交叉融合研究生拔尖創(chuàng)新培養(yǎng)目標，具體實踐路徑如下：

（1）基于學校首批國家一流學科“力學”和國家一流專業(yè)“土木工程”，突出學校機場工程發(fā)展特色，建設包含《流體力學》《空氣動力學》《土木工程結構抗風設計》《計算風工程及土木工程應用》《機場工程》《工程結構設計原理》和《工程經(jīng)濟與項目管理》等在內(nèi)的縱橫向多學科知識結構體系，形成符合學校發(fā)展、在國內(nèi)具有一定專業(yè)特色的結構風工程方向，并在學校和國內(nèi)具有一定的推廣價值。

（2）統(tǒng)籌校內(nèi)不同專業(yè)教師組成研究生協(xié)同指導團隊，促進學生交叉學科全方位發(fā)展，以培養(yǎng)學科交叉高素質(zhì)人才。具體地，初步計劃由研究生院統(tǒng)籌協(xié)調(diào)空氣動力學、流體力學、風工程、結構工程、機場工程和工程經(jīng)濟與項目管理專業(yè)教師進行協(xié)同指導，研究生專業(yè)背景可為結構工程、流體力學和結構防災減災等。指導團隊各位導師應具有明確分工并及時溝通指導，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，使研究生培養(yǎng)過程涵蓋實質(zhì)性多學科交叉元素。

（3）基于團隊教師主持的國家虛擬仿真實驗平臺“大型建筑結構風洞仿真實驗平臺”，持續(xù)建設完善國家虛擬仿真實驗中心，并積極推進虛擬風洞基地的建設，為結構風工程方向研究生提供便利的操作空間和優(yōu)質(zhì)的可視化場景。研究生結合虛擬風洞與理論分析、物理風洞試驗和指導教師團隊的科研和社會服務項目，即可實現(xiàn)全方位全人員無時間、空間限制的線上風洞試驗操作，可更加深刻地理解風洞實驗和風振理論。

（4）學術交流是學術創(chuàng)新的根本，思想的火花在于不同人、不同學科交流之中的互相碰撞。依托導師指導團隊的國家級前沿課題和項目，搭建課題組內(nèi)、院內(nèi)、校內(nèi)、省內(nèi)和國內(nèi)國際多層次高水平學術交流機制，使研究生緊跟學術前沿，為其在所研究領域內(nèi)深入探究提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。研究生需及時記錄和反饋在每次學術交流過程中的收獲和想法，為平臺搭建改進提供反饋。

（5）校企聯(lián)合培養(yǎng)研究生是在社會需求多類型高層次人才的背景下應運而生的，通過團隊指導教師的社會服務項目，計劃與國電環(huán)境保護研究院有限公司、中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司等單位建立聯(lián)合培養(yǎng)機制。

4 結語

本教學改革方案以新工科形勢下交叉學科研究生人才培養(yǎng)創(chuàng)新機制為主要突破點，重點開展了特色國家虛擬仿真實驗平臺和基地建設，形成以研究生為中心的理念和立體化的科研環(huán)境；多學科教師團隊融合，是研究生具有深度學科交叉內(nèi)涵的根本保證，教師團隊可為研究生提供更深層次的學科交叉背景和理解；多學科指導教師團隊講授不同學科課程，有效整合為研究生所需的縱橫向交叉學科知識結構體系，是研究生自我知識儲備的基石；多層次學術交流平臺推進是與不同團隊及不同國家學者進行學習交流和把握科技前沿的有效途徑；校企聯(lián)合機制推進是社會服務型和需求型人才儲備的重要方式。形成了包括國家虛擬仿真平臺、多學科教師團隊和指導機制、多學科課程結構體系、多層次學術交流平臺和校企培養(yǎng)機制在內(nèi)的特色創(chuàng)新。