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从高等教育理念谈力学专业人才培养

从高等教育理念谈力学专业人才培养

作者: godfrey0801 | 来源:发表于2018-10-27 14:59 被阅读0次

    :本文简单介绍了高等教育的两种理念和钱伟长先生的人文教育思想,通过分析社会发展的需求和现阶段力学发展的趋势,阐述了力学专业的培养目标应该是是具有宽广的人文素养和艰深的专业知识的创新型人才。本文还根据我校的实际情况,对实现这一目标提出了几点参考建议。

    关键词:高等教育理念;力学;工程科学;钱伟长教育思想

    一、两种高等教育理念

    大学肇始于欧洲中世纪的教会。在近千年的发展中逐渐形成了两种不同的教育理念,即古典主义的教育理念和功利主义的教育理念,前一种强调对人的培养,后一种强调对知识的掌握。英国人约翰·纽曼和普鲁士人威廉·洪堡分别是这两种理念的代表性人物。

    (一)纽曼式的教育理念

    约翰·纽曼是英国牛津的大主教和教育家,他系统地总结了以牛津、剑桥大学为代表的英国高等教育思想,并将之付诸实践,应用于爱尔兰天主教大学,即爱尔兰都柏林大学的前身。他将自己多年关于教育的体会以及相关的一系列演讲,撰写在《大学的理念》一书中。他主张教育的终极目的是为了培养有能力服务与社会的人,大学是传播大行之道(universal knowledge)而非仅仅一技之能的地方。优秀的学生应该有全面的人文和基本科学素养。在大学里,学生除了学习知识之外,相互交流。彼此成为朋友,是他们必不可少的人生经历。他写道:

    如果让我必须在那种由老师管着,选够学分就能毕业的大学和那种没有教授、考试,让年轻人在一起共同生活、互相学习三四年的大学(比如过去几十年里牛津大学就是这么做的)中选择一种,我将毫不犹豫地选择后者……为什么呢?我是这样想的,当许多聪明、求知欲强、富有同情心且目光敏锐的年轻人聚在一起,即使没有人教,他们也能互相学习。他们可以互相交流,了解到新的思想和看法,看到新鲜事物并且掌握独特的行为判断力。

    约翰•纽曼

    纽曼的“修道院”式的教育思想成为学院制大学的理论基础,美国很多大学也接受了他的办学理念,特别是为数众多的文理学院,本科教学广泛采用博雅教育(liberal art)模式,强调通识教育不可替代的地位。

    纽曼对于教育思想的表述和我国传统文化中源出《论语》的教育理念如出一辙。如,“三人行,必有我师焉;择其善者而从之,其不善者而改之。”孔子请他的几位学生谈自己的志向,曾皙(点)说:“莫春者,春服既成,冠者五六人,童子六七人,浴乎沂,风乎舞雩,咏而归。”孔子叹道:“吾与点也!”由此可见,在近代科学知识迅猛发展之前的近两千年,东西方对优秀教育模式的认知基本上是一致的。

    (二)洪堡式的教育理念

    威廉·洪堡是普鲁士的外交家,他生活在十八、十九世纪之交德意志地区诸侯并起的时代,在强盛的法国和幅员辽阔的俄国夹缝中苟延残喘。他应和当时科学发展和工业革命的时代潮流,提出“研究教学合一”的办学思想,强调专业知识的学习,坚持学术自由,学者与政府保持距离,并由此创办了腓特烈·威廉大学(柏林洪堡大学)。在洪堡的体制中,学生毕业时必须掌握艰深的专业知识,并具有在实践中运用的能力。在这种思想的指导下,普鲁士培养出众多各行各业的知识精英,协助普鲁士迅速崛起,统一了德意志地区,并一跃成为世界强国。与此同时,德国也培养出众多的诺贝尔奖获得者,成为科学前沿的翘楚。

    威廉•洪堡

    洪堡式的教育理念对高等教育模式产生了深远的影响。十月革命后,苏联为了尽快实现工业化,借鉴了洪堡式的教育体制,为二战的胜利打下了基础。新中国成立后,通过院系调整,全面引入苏联模式,对建国初期我国从百废待兴中崛起,乃至改革开放的进行提供了一定的人才保证。

    (三)办学思想的融合与多样化

    尽管上述两种“通才”和“专才”的办学思想都有着显而易见的优势,但它们也同时存在着自身的缺陷。

    纽曼设想的前提是学生学习的自觉性和求知欲,即学生本身足够优秀(如曾子所言的“冠者”),老师可以对学生进行个性化的指导,但是在高等教育日益平民化的今天,也许只有国外的私立名校能够对优异的学生有此吸引力,并保持较高的师生比。另外,学生通过四年学习,毕业可能只是掌握了一些泛泛的人文、科学知识,难以立即在高效率运行的企业中发挥作用。

    洪堡的体制中对学生人文素养的缺失可能使得社会过分追求功利化,导致社会畸形发展,乃至引起灾难性的后果。二次世界大战的爆发很难说与这种功利化的思想没有直接的联系。该体制的另一个缺陷是专业和知识僵化。在知识爆炸和跨学科研究蔚然成风的今天,人们已经充分意识到,相对于专业知识的学习,学生早日培养出自我学习的能力和人文、科学、艺术等多方面的素养,更有利于应对瞬息万变的社会、经济变化。

    为了克服博雅教育中学生专业知识不足的问题,研究型大学应运而生。在美国,较早的成功案例是吉尔曼担任校长的约翰·霍普金斯大学和他的学生担任校长的康奈尔大学。吉尔曼还创办了美国第一所研究生院。他的目标就是创立一所德国式(柏林大学模式)的美国大学。第二种方法是高校之间互相合作,取长补短。如哈佛大学和麻省理工大学分别以人文和理工学科见长,为了弥补各自学科上的弱点,它们利用区域临近的特点,允许学生到对方学校选课,互相承认学分。康涅狄格大学为了借鉴洪堡模式的长处,直接和德国的高校合作办学,某些专业学生可以在低年级阶段在美国接受通识教育的熏陶,然后高年级直接前往德国学习专业知识。

    丹尼尔· 吉尔曼

    与国内高校相比,欧美大学一般拥有更加自由的办学自主权,因此可以根据自身的历史和区域特点,提出自己的办学思想。这使得高等教育在整体上呈现丰富多彩、百花齐放的特点。在这种多样化的格局下,学生可以根据自己的想法和个性选择高校,学校也不仅仅依照标准化考试成绩录取学生,而要考察学生是否符合学校的理念,适合学校的生活。比如剑桥大学的录取要判断学生是否能融入“学院制”的集体生活。因此,某个大学的目标可以是培养“通才”或者“专才”,但从社会整体来看,人才培养体系是比较均衡的。

    二、钱伟长人文教育思想

    钱伟长先生的人文教育思想源出有二,其一为中国传统文化的熏陶,其二来自西方的科学人文精神,包括近代中国的科学教育思潮和多伦多大学、加州理工学院的海外留学经历对他的影响。均衡地处理科学教育和人文教育的关系,是钱伟长教育思想的重要内容。他强调把学生培养成全面的人是第一位的,因此人文教育更为根本,大学教育首先要完成对“人”的教育,要把学生培养成为一个全面发展的人,一个爱国者,一个有着健全人格的公民。通过创造良好的充满人文气息和科学氛围的教育环境,激发学生内在的活力和求知欲,达到整体提高学生全方位素质的目的。早在五十年代,针对院系调整后过分强调专业的问题,他就提出批评:

    高等学校的教学工作的质量,并不仅仅是用教给学生的知识数量的总和来衡量的,更重要的,是培养学生如何在已经获得的知识基础上去获得更多的知识,组织这些知识为某一个特定的生产服务。因此,过多地、过分繁琐地进行教学,灌输给学生以百科全书那样多的知识,并不能达到提高质量的目的。

    钱伟长

    这些观点由于与当时的环境格格不入,也给钱先生带来了悲剧性的后果。

    上海大学成立后,原来的上海工大和上海科大都以理工科见长。钱先生大力发展新上海大学的人文、艺术学科,并且强调,上海大学不是要办一流的艺术学院,而是希望理工学生有良好的艺术修养。1999年,上海大学成立了实施艺术素质教育的专门机构——艺术中心,学校每年投入大量资金,加强学生艺术中心的建设,还邀请了众多家喻户晓的艺术家来学校进行指导。上海大学的乐乎楼、泮池等从《论语》中摘录的名字也表达了钱先生对孔子教育思想的传承。在这些思想指导下,上海大学很快成为一所独具特色的地方性大学。

    如果说建国初期,加强对学生专业知识的传授是应对当时危机四伏的国际环境的话,那么经历了改革开放的中国已经成为世界第二大经济体,关键问题已经由生存变为了创新,不仅包括科技创新,也包括文化创新和制度创新,这也迫求地要求高等学校的人才培养必须注重人文素养和科学精神的均衡,使得学生能够关注他人的感受,宽容他人的错误,追求多样性,以保障人才的创新活力和社会的健康、均衡地发展。因此,钱先生的教育思想无疑对功利主义的办学理念是一剂有效的“清凉剂”。

    三、力学专业人才培养目标

    力学是近代科学发展的先行者,经过数百年的发展,其思想和方法已经日趋成熟,且深入到人类社会的各个方面。一方面,在学术前沿领域,湍流、断裂等问题一直是科学界公认的难点问题;近年来随着生物技术、微纳米技术的发展,力学生物学、微纳米尺度力学等研究领域蓬勃兴起,成为学术界关注的热点。另一方面,几百年来力学学科的研究成果已经在机械工程、土木工程、航空工程等等重点的工程领域得到了广泛的运用。虽然目前美国大部分高校已经取消了力学系,但是力学相关的博士论文数目却有增无减。如何理解这一现象,是国内外力学专家都在探讨的问题。1947年,钱学森先生借回国之机,在国内一些著名高校发表演讲。他提出了“工程科学”这个概念,以回应这个问题。他讲到:

    在当前工程发展的多种多样的问题中,在许多工程分支中,存在着重复发生的现象。这些现象能够从一些直接的常规的问题中提炼出来,而这些问题是工程科学家必须解决的而且能在个别的研究领域中得到表述的问题。这样研究的结果将不仅使一个工程领域受益,而且使所有的工程领域都得到好处。这就是工程科学的基础研究,通过这种研究将使零星分散的工程活动得到统一。

    工程科学的基础研究是由德国哥廷根大学伟大的数学家克莱因(F. Klein)在第一次世界大战前夕开创的。他的学派已经产生了诸如冯·卡门(von Kármán)和铁摩辛柯(S. Timoshenko)这样卓越的工程科学家。在那个年代,工程活动的主要领域必然涉及力学。由此,工程科学的基础研究自然被简称为应用力学。

    钱学森

    因此,力学作为工程科学的重要内容,起着连接基础科学研究和工程应用研究的至关重要的作用。特别地,我国正在力争建立创新型社会,这一作用显得更加不可或缺。为了适应社会发展对力学的需求,胡海岩院士提出了培养“研究工程师”的想法。他写道:

    研究工程师知识结构既要宽、又要厚, 特别应该具有宽厚的技术科学根基。 以面向新型飞行器研制的工程师为例,其知识结构包括扎实的数学、物理、化学、力学理论基础,还包括对材料、制造、测试、控制、计算机等技术领域有深入的理解。其中,力学是结构工程师和强度工程师最主要的基础课和专业基础课,即技术科学根基,是其从理性角度解决结构设计问题的主要工具。

    显然,目前的博雅教育模式虽然能保证学生的知识面足够宽广,但是却很难在四年的时间内同时兼顾知识的深度。为了应对这个困难,胡院士在南京航空航天大学创办了“钱伟长工程实验班”,开办了6年制本硕连读的工程力学专业,且允许学生中期分流到其他相关专业。实验班对培养计划中的数学、物理、力学、控制等课程进行整体优化,压缩课堂教学学时;增加富有挑战性的实践环节,培养学生的创新能力。

    四、关于力学学科人才培养的几点思考

    我校的理论与应用力学专业,以力学学科为依托,实行秉承力学系和上海市应用数学和力学研究所共同办学的方针,采取系、所共建,力学系管理的模式。本专业于1997年由著名应用数学家、教育家钱伟长先生倡导,知名力学家程昌钧教授领衔在上海大学原延长、嘉定、徐汇等校区的力学教研室和实验室的基础上组建而成,钱伟长先生曾是力学系“数学物理力学综合班”的名誉班主任。近些年来,通过外部引进高水平人才、内部培养青年老师;鼓励教师参加各类教学、科研学术讨论会;申请和参与教学、科研、实验室建设项目等措施,建设建立国家级力学实验教学示范中心等措施,有力地促进了本专业整体办学水平的提高。

    理论和应用力学专业学生培养的措施包括:

    (1)小班精英化,发挥力学学科师资优势,为每一名本科生配备了导师。具体分为在低年级设立“励志”导师,高年级设立“学术导师”,导师的主要工作职责是是"四导":对学生进行思想引导、专业辅导、生活指导、心理疏导。通过本科生导师制,指导学生根据社会需要和自身的兴趣、特点,正确认识自己,合理定位,确定成才发展方向,按专业特点有针对性地指导学生选修课程,制定学习计划,发展个人特长。教育学生发愤读书,引导学生端正学习态度,树立良好的学习风气,掌握科学的学习方法。对学习有困难的学生,加强个别辅导。力学学科大量的优质师资也使得许多学生能有直接从事科学研究的机会。

    (2)以学科竞赛为抓手,以竞赛带学风。力学系每年开展上海大学力学竞赛,通过竞赛提升学生专业兴趣,加深对专业了解。同时积极组织学生参加相关学科竞赛,比如数学建模比赛,结构力学竞赛,力学实验邀请赛。通过系列竞赛,引领形成了力学系良好的学风。

    (3)以专业社团为平台,引领学生勇攀科研高峰。组织对科创感兴趣的同学成立“励志”社团,通过社团引导学生参与导师的科研课题,培养学生的创新和科研兴趣,促进学生综合素质的提高。很多学生渐渐对导师的研究兴趣产生了浓厚的影响,为加强本科生科研能力培养,开阔学生视野,为本科生科研训练提供了一个平台。很多平时热衷于玩电脑游戏的同学被吸引到实验室,吸引到教师的科研课题中。上海大学力学学科拥有国家重点实验室,有着很强的师资力量,在与导师的深入接触中,很多同学逐渐对自己的专业有了更深的了解,对导师的课题产生了浓厚的兴趣,很多同学更多的把自己的兴趣放在了专业的学习及导师的课题中。

    如何培养具有人文素养宽广、专业基础深厚的研究型工程师,需要兼顾“通才”与“专才”的优势,是创新性社会发展的要求,也是现阶段力学专业人才培养面临的问题。笔者认为以下一些措施值得尝试:

    (1)对通识课、新生研讨课进行总结和进一步开拓。国内许多高校都希望对学生进行博雅教育,近年来我校也对一直新生进行通识教育,开设了大量通识课和新生研讨课。这一措施对全面提高学生素质起到了一定的作用。但也应该看到,目前的通识教育水平和美国大学还有不小的差距,部分授课内容过于泛泛,甚至流于形式,或者仅仅是高级科普而已,没有起到激发学生批判性思维能力和创新意识的作用。对近几年的学校通识教育的得失进行整理和讨论,有利于进一步提高我校人文、艺术教育水平。

    (2)将钱伟长学院建成工程科学人才培养基地。当初力学系设立“数学物理力学综合班”的目的也就是希望学生能在上海大学良好的人文、艺术氛围中,加深力学专业知识的学习。根据上面的论述,优秀的力学专业毕业生不仅需要有人文情怀,也需要具备专业知识,在四年的学制中达到这个目的是比较困难的,因此希望能建立五年制本硕制度,对于部分有志从事力学基础研究的学生实行七年制本硕博连读的制度。可以尝试利用钱伟长学院这个教育部办学试点平台,实现某些制度上的突破,将其建设成工程科学人才培养基地。

    (3)加强实施国际化战略。建议一方面拓宽国际化合作办学途径,目的主要在于借鉴国外人文通识教育的经验;另一方面加强对国外相关专业的课程体系、教学内容的研究,努力结合美国体系和德国体系的优势,在课程体系上对力学类课程的内容进行整合与优化,以提高教学效率,突出重点,强化基础。

    参考文献

    1.      吴军.大学之路,人民邮电出版社,2015.

    2.      郭德红.美国大学课程思想的历史演进,中央编译出版社,2007.

    3.      冯秀芳.钱伟长教育思想溯源,上海大学学报(社会科学版),第15卷第2期,15,2008.

    4.      陶倩,龙洁.科学教育与人文教育的结合,上海大学学报(社会科学版),第13卷第1期,21,2006.

    5.      钱伟长.高等工业学校的培养目标问题,人民日报,1957年1月31日

    6.      陈勇,颜克成.钱伟长的人文教育思想及其实践,上海大学学报(社会科学版),第30卷第2期,109,2013.

    7.      钱学森.工程和工程科学,Journal of the Chinese Institution of Engineers, Vol. 6, 1~14, 1948 (原文为钱学森1947年在交通大学、浙江大学、清华大学的演讲)

    8.      胡海岩.对力学教育的若干思考,力学与实践,第31卷第1期,70,2009

    9.      胡海岩.论工程科学中的美学教育,南京航空航天大学学报(社会科学版),1999年第2期,71

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