力学人才培养与教学改革发展思考
王元勋
（华中科技大学土木工程与力学学院 武汉 430074）
摘 要：培养创新型人才，满足建设创新性国家、实现工业化和现代化的社会需要，是高等教育的目标。培养创新能力的核心是启迪研究思维。本文结合力学课程教学中的实践与体会，阐述力学人才培养的重要性，提出新形势下力学教学改革发展的几点思考。
关键词：力学；人才培养；教学改革
Study on the Mechanics Teaching Reform and Talent Training
Wang Yuan Xun
(Civil Engineering and Mechanics Institute of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074)
Abstract: To satisfy the innovative country construction, industrialization and modernization of social need, cultivating innovative talents is the higher education goals. The key of cultivation innovative ability is enlightening of the research thinking. Based on the practice and experience of teaching of mechanics course, this paper expounds the importance of mechanical talent training, put forward some thinking about the development of the teaching reform of mechanics under the new situation.
Key words: Mechanics；Talent Training；Teaching Reform
力学是基础科学，又是众多应用科学特别是工程技术科学的重要基础。人类科技发展的成果表明，力学对认识自然和解决工程技术问题起着极为重要甚至关键的作用。力学的兴旺影响着社会文明，影响着其他基础学科，影响着各种工业和技术，是人类文明进步的主根。根深才能叶茂。力学人才的培养对建设创新性国家、实现工业化和现代化至关重要。力学教学对培养工程技术科学的卓越工程师起着举足轻重的作用。
1 力学对科技发展和工科学生培养重要性的简单再认识
经济发展需要力学，科技创新离不开力学。力学与人类文明的发展并存，力学知识的积累与发展是推动人类科技进步的关键，力学是“大工业的真正科学的基础” [1]。现代核心技术的发展更依赖于力学的发展，“不可能设想，不要现代力学就能实现现代化” [2]。我们的工业当前还比较落后，尤其是许多领域的关键核心技术还比较落后，大量产品是靠仿制，那末总有一天我们要进行独立设计，进入创新。独立设计与创新是不能没有力学的。没有一支强大的力学队伍作后盾，永远只能处于模仿阶段，这是一种工业上的“软骨病”[3]。20世纪产生的许多高技术，航天、航空，高层建筑、巨型轮船、大跨度新型桥梁、海洋平台、高速列车、海底隧道、精密机械、机器人、国防、水利水电技术等的发展与突破力学起了非常关键的作用。现代半导体技术、电子计算机技术、核工程技术、新能源动力技术、新材料技术、环境保护和防灾减灾技术等，也总是碰到力学难题在卡脖子。如电子计算机的海量存储问题，由于电流生热而导致的热应力的力学问题往往使器件损坏；通讯网络以及高性能天线的力学问题；光盘与硬盘等存储设备的生产需要有高精密定位；数字化制造技术需要解决复杂系统的工程建模问题；生命科学或生物学中的人工心肺、人工器官、血液流动、肌骨损伤等基本理论问题等，其中要突破的关键问题都是力学问题。 在21世纪，我们要赶上或超过发达国家，必须有相应的先进的力学科学，必须有一支数量上和质量上能胜任的力学科技队伍。建设创新型国家，我们从事创新研究的工程技术人员必须有深厚的力学功底。
力学是迈入近代工程技术和科学的门槛，不论是什么行业的工程师，也不论从事哪一行的科学家，在他专业培训之前，他对力学的了解深度几乎决定了他进入专业之后的作为。根深才能叶茂，一位优秀的工程师，他的数学和力学的基础一定是好的。一项工程，只有力学问题解决的好，工程安全才能有保证。卓越工程师必须有坚实的力学知识基础，否则，有“术”（专业）无“力”（力学），没有发展后劲。力学是各工科的重要基础，是唯一有基础和技术的双重属性的学科。力学随着人类认识自然现象和解决工程技术问题的实践中发展起来，又对人们认识自然现象和解决工程技术问题起着极为重要甚至关键的作用。在力学的发展过程中，形成了一套解决工程技术问题的科学方法，力学的每一个原理，都包含了如何科学地简化工程实际问题，如何科学地假设，将工程问题抽象成物理真实、数学简单的力学模型，如何找到解决工程问题的设计理论并验证的科学研究方法。所以说， 创新的思维能力受益于力学的思维方式；创新的实践能力依赖于深厚的力学基础。因此，大部分工科学生尤其是将来要从事创新性研究工作的卓越工程师，必须掌握深厚的力学知识。
近二十年来，经济建设与科技发展的急功近利使力学面临解体的危险。我们对我们生活中的任何事情都执着地追求缩短时间跨度，我们要求投资马上偿还，我们期望实时信息，技术的时间跨度一再缩短。增值率与速度已成为判断任何人类活动的基本准则。每年的考核业绩压抑着老师们想方设法地争工分。这是可悲的。力学是唯一没有行业背景的工科学科。大学力学专业招不到好学生，优秀力学工作者转行或流向国外。教师迫于压力应付教学者不在少数。“十年树木，百年树人”，长此下去，教学质量必然下降，这是非常危险的。
2 力学教学的特点与任务
在首届力学课程论坛上（2006），陈传尧教授提出了“力学课程是培养研究性思维的极佳载体”的认识，得到了广大力学教师的广泛认可[4]。力学学科具有几千年的悠久辉煌历史，有推动社会科技进步的丰硕研究成果；力学学科的发展过程本身就是研究问题、分析问题、解决问题的过程；力学学科发展过程中出现了一大批伟大科学家，有丰富的研究与实践积累，他们的实践及其在研究实践中逐渐形成的科学研究方法，为启迪和培养研究性思维提供了无尽的源泉；力学有基础科学、技术科学的双重属性；力学同数学、物理一样，是一门理论系统的基础学科，同时力学的基本知识又是直接面对工程实际，用来解决工程实际问题为工程实际服务的，因而又是一门技术科学。正是因为力学的这种双重属性，使它成为基础学科与工程实际的桥梁；力学研究的问题物理意义、几何意义明确，因而极易展开对知识问题的研究性讨论；力学课程是工科学生走向技术科学领域的先导课程；这些都使力学课程成为启迪和培养研究性思维的极佳载体。人的思维是有定式的，课堂教学对学生思维定式的形成，影响很大。深刻认识“重视探究性学习、研究性学习，体现以学生为主体”的现代教育理念，在传授知识的同时，尤其要注重对学生实践能力和创新能力的培养，而创新能力培养的核心就是启迪学生的研究性思维。教师和学生要自觉认识并利用力学课程为载体，着力启迪和培养研究型思维。这对于培养具有创新精神和实践能力的高素质人才，可以发挥其重要作用。
力学教学首先面对的是高质量力学专门人才的培养。创新性的研究离不开力学专业人才。建设创新型国家，力学研究需要一支有素养的成千上万的大军。据不完全统计目前我国力学学会会员有两万多名，其中80%在50岁以上，不到20年这批人退休后，即使现在的研究生每年大约不到1000，他们也不行，全部顶替也还难以维持[3]。建设创新型国家，必须加大力度培养力学人才。其次，力学是各工科的重要基础，力学教育要面对全校大面积工科学生的平台课、公共课。力学知识对产品换代、设计革新起着关键作用。在这里“短、平、快”怕是不可能的，许多专业不断地缩减力学课程的学时数甚至砍掉力学课程是不合适的。培养卓越工程师，必须重视力学课程的学习和教学。力学教学必须面向全校，夯实卓越工程师力学底蕴。以力学课程为载体，通过对力学基本原理的阐释，不但启迪和熏陶学生的创新性研究思维。
3 力学教学改革与发展规划建议
高校要实现建设世界一流大学的总体目标，力学学科和教学的发展非常重要。现代科技技术的发展和趋势表明，必将出现更新、更大、更复杂的科学技术问题有待力学科学的新发现去解决；现代科技技术的发展和趋势可见，活跃在世界科技技术领域的许多顶尖级的科学家、大师们与力学都有着深厚的联系，或者本身就是力学科学家。我国著名的力学大师周培源、钱学森、郭永怀、钱伟长、钱令希等对我国科技发展和经济建设作出了重大贡献。面向世界、面向未来，培养造就一批创新能力强、高质量的人才，必须转变思想，强加力学教学的改革力度。
3.1 贴近时代、突出特色，加强力学专业建设，着重卓越人才培养
制定“卓越人才”培养计划。力学教学必须站在国家需要的高起点来培养人才，因此，力学招生和人才培养目的应该明确定位在为国家培养力学专业的“拔尖人才”和“卓越人才”上。目前，各院校力学专业每年招生学生数在60人左右，规模不大。为了更好地招到优秀学生从事力学工作，建议每年招生力学实验班。面向“拔尖人才”培养，20人左右，本硕博连读。这些人的培养目的是20年左右后能活跃于世界科学技术各领域；面向“卓越工程师”培养，40人左右，纳入卓越工程师培养计划，至少硕士或者工程硕士毕业，三年大学学习后，最好在大型企业或研究院所实践一年，然后转入研究生阶段学习。培养目的是15年左右后能活跃于国家和世界工程技术各舞台。
3.2 加强卓越教学团队建设
卓越人才培养必须建设卓越教学团队。必须吸引教师把精力放在学生身上。培养出色的学生，教师必须花费大量的心血在学生身上。目前形势下，学校可以设立“教学责任教授岗”，鼓励优秀教师投身教学研究与改革。同时，由于力学是唯一没有行业背景的工科学科，教师每年考核压力非常大。学校和学院对力学学科的发展必须给予足够的重视和关照，将力学教师的考核纳入理科教师的考核范围。
4 结束语
社会不断进步，科技不断发展。为了培养适应时代需求的学生，教学改革是必须的、永恒的。力学教学应以实施卓越工程师培养计划为契机，以培养具有较强创新与实践能力的高素质人才为目标，以教改为动力，以启迪研究性思维为核心，以课程为载体，各环节、全过程、多方位培育探究性学习能力，提高水平，形成特色，提供尽可能好的教育，使力学课程成为各有关专业学生学习专业课程和进行工程实践的助推器，推动力学课程的建设和发展，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才，发挥其关键性作用。
参考文献
马克思. 剩余价值理论(第二册)［A］. 马克思恩格斯全集26卷II，116
钱学森. 现代力学—在1978年全国力学规划会议上的发言［J］. 力学与实践，1979，1(l):4-9
中国力学学会. 力学—迎接21世纪新的挑战［J］. 力学与实践，1995，17(2):1-9
陈传尧. 力学课程教学与研究型思维的培养［A］. 全国高校首届力学课程论坛专题报告，大连，高等教育出版社，2006:135-139