新型力学本硕教学方法与培养模式

1、新型力学本硕教学方法与培养模式摘 要我国人口格局近年来的显著变化逐渐受到国家 和社会的广泛关注。在我国即将进入老龄化社会的背景 下，为了保持我国经济的蓬勃开展，探索能够适应时代 的力学本硕培养新模式极为必要。依据我国为实现制造 强国而进行产业升级的战略需求，结合人口格局变化造 成人们学习时间大幅减少且呈现碎片化的特点，针对力 学本科传统教学手段与时间碎片化之间的冲突、传统教 学内容与工程实际脱节的问题、工程问题系统化与研究 生知识体系单一之间的矛盾，提出了以科研促进教学为 导向的“微课”教学模式、“以赛代练”的研究生校企联 合培养模式、基于全局视角和跨专业交流合作的研究生 培养模式。关键词人口

2、变化；力学学科；教学方式；研究生培养模 式基金工程2020年度哈尔滨工程大学本科教育教学改革 习近平总书记在党的十九大报告中指出，实现中华民族 伟大复兴是近代以来中华民族最伟大的梦想13。从制 造大国向制造强国的迈进和跃迁，是实现这一伟大中国 梦的重要支撑。为此，我国提出中国制造2025战略 规划，确立了制造业转型升级的行动纲领14。务实研 究解决真问题是实现这一伟大中国梦的必要条件，这已 成为各领域专家学者的普遍共识15, 16。力学学科作 为指导工程实践的基础学科，紧密联系实际地研究解决 企业所遇到的工程问题及由此凝练出的科学问题，是时 代赋予该学科的历史使命，也是实现中华民族伟大复兴 的

3、中国梦需要解决的真问题。同时，人口格局的变化和 产业升级的迫切需求对力学学科研究生培养的时效性和 实效性均提出更高的要求，这是该学科人才培养所遇到 的真问题。为了解决上述问题，应抛弃现有研究生培养模式中对陈 旧基础知识的过度夯实和闭门造车式的自由探索，构建 “以赛代练”的研究生校企联合培养新型模式。一方面， 校企联合培养可减少研究生从学校到工作岗位过程中不 必要的中间环节，大大缩短其从理论学习到实际应用的 培养时间，提升研究生培养的时效性，以便有效化解人 口老龄化与产业升级的内在矛盾；另一方面，校企联合培 养可以使研究生更为直观和深刻地理解企业中的工程实 际问题，有利于和所学理论知识有机贯通结

4、合，以便实 现理论所学有的放矢，实践之问溯本清源，从根本上扭 转研究生培养与工程实践严重脱节的局面，以高校培养 所获得的力学学科理论知识直接为企业解决问题创造价 值，以价值创造和问题解决表达研究生培养的实效性， 以企业对研究生的实效认可激发研究生的学习热情，让 研究生树立由内而外的文化自信，从而使研究生的培养 得以良性循环，以助力国家产业升级。（三）基于全局视角和跨专业交流合作的研究生培养模 式各学科的交叉融合对科技创新具有极强的推动作用，同 时也使现代装备日益复杂化，随之而来的工程实际问题 多呈现系统化的特点，单一学科知识或工程方法已无法 满足解决系统问题的需要17, 18。这就要求相关研究

5、 生具有跨学科的知识体系和综合运用能力。可见，力学 学科开创基于全局视角的新型研究生培养模式极为必要。 281FDE48-5D30-4490-BDFD-14F6DBFF6F4C如果力学研究生能够建立起跨学科的知识体系无疑会助 力系统问题的求解，但是人口格局的变化已大大压缩人 们的潜在学习时间，这缺乏以支撑人们全面细致地学习 不断更新的多学科专业知识。在这一背景下，跨学科专 业的合作交流将成为系统问题求解的有效途径和可行选 择。跨专业合作交流能否取得务实成效的关键，在于能 否在全局知识谱系中准确判断待解决问题的节点位置， 进而通过交流合作针对节点问题进行数据的交换和迭代, 从而实现系统问题的求解

6、。通过上述分析，解决系统问题的难点在于如何将其准确 细化为利用单一学科或专业知识便可解决的具体节点问 题。虽然限于大幅压缩的学习时间和有限的精力无法全 面细致地学习多学科知识，但为了使力学学科的研究生 获得这种针对复杂系统问题进行顶层设计和细化分解的 能力，有必要在其培养过程中注重厘清多学科知识的逻 辑关系，从问题出发逆向构建跨学科的提纲式知识体系， 使相关研究生对力学专业知识能深刻理解、熟练掌握， 对跨专业知识提纲挈领，最终通过纲举目张的方式实现 多学科跨专业的务实交流合作，解决复杂的工程实际问 题。结语本文直面我国人口格局的变化，立足于我国即将进入老 龄化社会的现实，以保持经济蓬勃开展和满

7、足建设制造 强国而进行产业升级的战略需求为宗旨，对能够适应时 代的力学本硕培养新模式进行积极探索。结合我国人口 格局变化造成人们学习时间大幅缩减并呈现碎片化的特 点，针对力学传统教学手段与时间碎片化之间的冲突提 出以科研促进教学为导向的“微课”教学模式，针对传 统教学内容与工程实际脱节的问题提出“以赛代练”的 研究生校企联合培养模式，针对工程问题系统化与研究 生知识体系单一之间的矛盾提出基于全局视角和跨专业 交流合作的研究生培养模式。通过上述教学与培养模式 的创新，有望对力学学科的本硕培养时效和实效取得质 的飞跃有所助益，促进研究生培养的良性循环，直接助 力国家产业升级，为实现中华民族的伟大复

8、兴贡献力量。参考文献1郅庭瑾.百年大计：党如何实现对教育事业的全面领 导J.人民论坛,2021 (30)： 39-43.2刘应杰.“两个一百年”历史交汇点的战略谋划：解 读政府工作报告和“十四五”规划精神J.中国开展观 察，2021 (6)： 5-7+18.3王希元，梁巧玲.人口老龄化、高等教育投入与产业 结构升级：理论机制探讨与省际面板数据的实证分析J. 南京审计大学学报，2021 (5)： 102-111.4王秋颖，李昂.全面放开二胎后对黑龙江省经济开展 的研究分析J.商业经济，2016 (1)： 16-17.5温馨.吉林省青年流动人口二孩生育意愿及影响因素 J.行政与法,2020 (10

9、)： 79-86.6于洋.人口外流对吉林省经济开展的影响分析J.今 日财富，2020 (6)： 26-27+29.7吴媛媛，宋玉祥，于婷婷.东北地区人口老龄化空间 格局演变及影响因素研究J.东北师大学报(自然科学 版),2021, 53 (3)： 139-146.8瞿凌云.未来人口老龄化趋势及其对潜在经济增速影响的估算J.上海金融,2021 (8)： 27-36.9崔京浩.力学在学科开展及国民经济中的重大作用 J.工程力擘,2010, 27 (S2)： 1-41.10成刚，卢嘉琪.省域高等教育层次结构与就业人员受 教育程度的适应性研究J.黑龙江高教研究，2020, 38 (11)： 100-1

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11、真研究问题与研究真问题N.解放军报， 2021-09-24 (007).17温和，郭斯羽，滕召胜，等.培养复杂工程问题解决 能力的电测特色课程建设：以测控技术与仪器专业为例 J.高等工程教育研究,2021 (5)： 82-87.18李琦.跨学科建设与校企合作：全球化工程师教育的 法国模式：访巴黎高科集团主席克里斯蒂安莱米诺J. 世界教育信息，2021, 34 (11)： 12-14+79.研究工程“以科研促进教学为导向的理论力学微课教 学模式设计与构建研究”（JG2020B71） ；2020年度哈尔滨 工程大学研究生教学改革研究工程“工程专业学位研究 生校企联合培养与校企合作的研究和实践”（J

12、G2020Y02）作者简介温舒瑞（1985）,男，黑龙江龙江人，博 士，哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院副教授，主要 从事结构动力学、振动与噪声控制研究；李凤明（1969）, 男，黑龙江林甸人，博士，哈尔滨工程大学航天与建筑 工程学院教授（通信作者），主要从事结构动力学、非线 性动力学研究；吴志静（1985-），女，辽宁黑山人，博士， 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院副教授，主要从事 结构动力学与振动、噪声控制研究。中图分类号G643. 0 文献标识码A 文章编号 1674-9324 （2022） 16-0010-05 收稿日期2021-12-24引言当前我国已经开启向第二个百年奋斗目标迈进的

13、新征程, 同时面临世界百年未有之大变局所带来的机遇与挑战1, 2o在复杂的国际形势下，如何实现中华民族伟大复兴 的中国梦是十四亿中国人民共同关心的问题。百年大计, 教育为本1。力学作为我国建设制造强国的支柱型基础 学科，其本硕教学手段与培养模式的实际成效对我国从 制造大国向制造强国成功转型起着至为关键的作用。然 而，随着近年来我国人口格局的变化，力学传统的本硕 教学手段和培养模式已无法适应，也无法满足产业升级 的工程实际需求。具体表现为：人口变化引起的学习时 间缩短和碎片化与传统教学培养模式的冲突加剧，传统 教学内容与工程实际脱节问题严重，工程问题系统化与 研究生知识体系单一之间的矛盾升级。如

14、何立足于本国 国情，从实际出发给出解决之道极为必要。本文将人口 变化作为切入点，从适应人口格局变化的角度就如何解 决上述问题进行阐述，旨在为力学本科教学手段和研究 生培养模式的变革提供有益参考。一、新人口格局条件下力学本硕培养方式的思考（一）我国人口现状及其影响分析2020年第七次全国人口普查数据显示，我国的人口老龄 化率为13. 5%,与世界主要兴旺国家相比具有“未富先老” 的特点，并呈现“快速上升”的趋势3。此外,尽管2015 年我国全面放开二胎，但适龄人口的二孩生育意愿仍在 比拟低的水平4, 5o我国进入深度老龄化社会已是大 势所趋，东北三省近年人口净迁出率逐年攀升，地区人 口老龄化形势

15、更为严峻6, 7o人口格局的变化将削弱 劳动密集型产业的竞争力，直接制约我国的经济增速， 对我国的经济开展将产生深远影响。虽然人口老龄化减小了适龄劳动力的供给数量，但由于 我国人口基数大，当前作为供给主体的劳动力群体（15 64岁）数量仍甚为可观8。能否在此基础上通过提升人 口质量大幅提高生产率是决定我国经济能否继续保持快 速增长的关键因素，假设能就此取得突破必会获得二次人 口红利，助推我国经济蓬勃开展。然而，国家统计局调 查数据显示，截至2019年，我国受过高等教育的人口占 比缺乏15%,远远无法满足经济开展和产业结构升级的需 要3。可见，我国人口质量提升潜力大，且需求迫切， 有必要与时俱进

16、地探索与人口变化相适应的新型高等教 育培养模式。（二）人口变化对力学本硕培养成效的需求分析 力学与我国经济开展联系紧密，力学问题广泛存在于航 空航天、舰船航运、机械冶金、国防军工、电气通信、 土木水利、地质气象、能源环保等诸多领域。它是中华 民族伟大复兴不可或缺的学科，也是国防二次还击力量 的重要保障性学科9。力学学科的开展，旨在培养优秀 的科学技术人才，人口格局的变化必然对其培养成效产 生新的需求，从而催生与之相适应的培养模式。适龄劳动力人口供给锐减，意味着人们在家庭事务、子 女教育、养老及医疗等方面所承当的平均压力将显著上 升，导致其用于提高自身业务水平的业余学习时间将被 大大压缩。与此同

17、时，科技的飞速开展对国民经济开展 参与者的技术创新能力和创新效率都提出更高的要求， 而对力学规律的深刻认识是造种创新的重要基础和灵感 来源，在对其没有足够认识深度和广度的条件下，创新 也就成了无源之水。在当前的人口格局下，人们掌握专 门的力学知识并将其转化为技术创新能力的主要途径是 接受力学高等教育，实现该目标便成为力学学科在人才 培养方面应当肩负起的历史使命。本科和硕士毕业生在职场受过高等教育的人群中占比最 高，因此，就力学学科而言，应首先着眼于探索适应人 口变化的本硕培养模式。值得注意的是，近20年我国高 等教育毛入学率从2002年的15%增至2019年的51. 6%, 规模的迅速扩大引起

18、教育质量无法全面保证的问题10。 该问题也不同程度地存在于力学学科的人才培养中，培 养质量下降导致学生力学专业知识不扎实，表现为其从 业后技术创新能力缺乏。基于上述分析可知，在人口格局即将进入深度老龄化的 时代背景下，为了保持我国经济的蓬勃开展，探索以技 术创新为牵引、高效保质的力学本硕培养模式乃当下之 需。281FDE48-5D30-4490-BDFD-14F6DBFF6F4C（三）人口变化与传统力学本硕教学培养模式的冲突力学是联系基本物理规律和工程实践的桥梁性基础学科, 相关专业知识抽象性强，学习难度大。因此，传统的本 硕教学模式侧重于通过大块集中时间完成体系化的知识 传授。然而，人口格局

19、变化不仅会导致人们的学习时间 被大大压缩，而且会使该时间呈现碎片化的特点。传统 的集中教学模式与学习时间碎片化之间的冲突将不断加 剧，这会严重阻碍力学知识的深度传承。此外，调查表 明，“碎片化学习”已成为大局部在校大学生青睐的业余 时间学习模式，这种学习习惯的形成会对传统的集中教学模式造成巨大的冲击11。力学学科是诸多工程类学科的前置学科，相关专业知识 是工程实践的理论基础。因此，力学培养体系紧密联系 工程实际需求是必要且符合逻辑的。然而，力学内涵丰 富，教学任务重，传统课堂主要以基于抽象化力学模型 的力学专业知识为教学内容，缺乏将上述知识与如何解 决工程实际问题或应用于具体工程对象等方面的衔

20、接教 学过程。这导致很多力学专业本科生和硕士生直到毕业 进入工作岗位仍对如何将自己所学实际地应用于工程实 践毫无头绪。毕业生容易产生求学多年却实效甚微之感, 这也是近年来“读书无用产生的原因之一。可见， 传统教学成效无法满足工程实际需求，二者严重脱节。 在人口数量不再占优势的背景下，力学学科本硕培养成 效有限，不仅会引起社会对相关专业高等教育必要性和 有效性的质疑，更重要的是，该问题直接制约我国从制 造大国向制造强国的转变，造成产业结构升级乏力。工程装置日益复杂化，有待解决的实际问题往往是牵一 发而动全身的系统问题，单一学科或研究方向的知识已 无法满足解决系统问题的需要。所谓“不谋全局者，不 足以谋一域“，假设不能从系统的角度寻求解决问题的方法 难免顾此失彼，这就要求力学专业毕业生具有跨学科的 知识体系和综合运用的能力。当前人口格局的变化对个 体学习时间的压缩已呈不可逆的态势，这样的时间投入 缺乏以支撑跨学科知识体系的构建。可见，适龄劳动人 口规模的萎缩与工程问题的系统求解之间存在隐性的长 期根本性矛盾，这无疑不利于我国向高端制造领域进军。二、适应人口变化的新型力学本硕教学手段与培养模式针对人口变化与传统力学本硕教学培养模式的冲突，本 文提出以下三种方法化