关于交叉学科的研究生教育的一点思考

潘松

摘要：学科交叉和融合是目前科学研究的热点领域，对于交叉学科研究生的培养需要强化研究生的学科交叉意识，提高研究生的创新能力。本文结合国防特色学科“现代精密驱动与精密工程”学科，基于其招生的背景、特色和培养目标，并根据其核心课程特点，围绕研究生的培养，进行了教育教学和培养引导方法的探索。

关键词：交叉学科；国防特色学科；研究生教育

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）05-0240-03

当前，随着科学技术的高速发展和人类自身能力的不断提高，人类对认识自然、认识社会的要求不断提高和深化，科学研究作为人们认识世界和改造世界的一种重要活动出现了高度分化，并且走向交叉综合。科学研究中各类交叉学科的兴起为科学技术的发展带来了一股新风，很多前沿科学技术的问题在交叉学科的联合攻关中取得了巨大的进展，大大促进了科学技术的发展和进步。这种学科发展对高等教育的研究，特别是研究生教育提出了新的要求。所谓交叉学科，是指两门或两门以上学科融合而形成的一种新的综合理论或系统学问。交叉学科不是多门学科简单堆积起来的拼凑学科，关键是“有机融合”，即两门或两门以上学科依存于几者之间的内在逻辑关系而联结和渗透，从而形成的一门“新的综合理论或系统学问”。从学科发展的历史长河来看，新学科的产生大都是传统或成熟学科相互交叉作用产生的结果。根据当前教育模式和新时代发展的需要，建立有利于高質量的交叉学科对于研究生培养和管理模式是有深刻的教育意义和社会意义的。为顺应交叉学科发展的趋势，满足社会、国家对人才的需求，南京航空航天大学成立了国防特色学科“现代精密驱动与精密工程学科”，该学科系统进行超声电机技术的基础理论与关键问题研究，提出压电精密驱动的新方法与技术，培养相关的科学技术人员。而《超声电机理论与应用》作为其核心课程，是一个典型的交叉学科专业课程，它涉及机械工程、力学、材料科学与工程、仪器科学与技术、控制科学与工程等，学科内容丰富，是压电驱动技术研究方向核心专业课之一，与研究生研究课题密切相关。在该交叉学科人才培养模式上，该学科已做了一些初步的探索。

一、招生

研究生的生源质量是保证其培养达到既定的培养目标，提高研究生培养质量的前提和基础要素。交叉学科研究生培养作为一种新型的研究生培养路径，侧重研究生候选人的学科背景，侧重学生的学科基础水平和学科交叉学习能力。交叉学科研究生招生计划需要坚持适应性与创新性的基本原则，不仅要关注知识和能力两个要素，更要重视态度（包括合作精神与研究兴趣等）要素。现代精密驱动与精密工程学科主要的研究分为三个方向：机械结构方向、材料科学方向和工程应用方向，他们分别要求学生具有不同的知识背景，但在同时又有相互交叉，机械结构方向要求学生具有力学、机械和振动学科背景，在设计新型的压电驱动器或超声电机时，还要熟悉压电材料的特性以及如何实现控制应用；材料研究方向要求学生从事材料研究的研究生在进行新的材料研究时，要基于新型电机结构并考虑研究的应用需求；应用方向在面临一个新的应用需求时，需要针对结构提出一体化设计需求，根据现有材料的特性判断应用技术指标是否能达到。

人才培养的首要问题是制定培养目标，培养目标决定了人才培养的质量和高度，是人才培养的具体要求和人才培养观的集中反映。因此研究生人才培养的质量首先取决于研究生人才培养目标设计的质量和高度。明确人才培养目标，是保证研究生人才培养质量的先决条件，尤其是交叉学科的研究生人才培养目标，应该定位于培养多学科交叉应用领域的复合型人才，表现有较为宽广的知识面；形成开放性思维模式；善于学习和借鉴其他学科的理论和最新成果；以创造性地解决本学科及相关学科理论与实践中的问题。在交叉学科研究生人才培养目标问题上，就目标个性而言，则必须体现本专业的知识能力和素质要求，研究生在牢记学科基础知识之上，灵活多变地掌握更多的学科交叉学习与研究方法，能够完善自己的知识面，并能与其他学科专家和学者进行协同。现代精密驱动与精密工程学科的培养目标是培养学生具有压电精密驱动方面坚实宽广的理论基础和系统的专业知识，了解本学科研究现状、发展趋势及国内外研究前沿，能够利用振动理论、弹性力学、材料学、机械设计理论和方法以及电气驱动和控制方法以及科学技术方面的最新进展，对相关的器件和系统进行有效设计。

二、培养

（一）前期引导

考虑学生的专业背景，进行引导。现代精密驱动与精密工程学科主要面向机械工程、力学和材料学科学生，超声电机理论基础是机械设计及理论、振动理论、弹性力学、材料学以及电气驱动和控制方法，本科阶段学生虽然有过这方面的或多或少的专业基础知识，但是大多没有接触过实际的科研项目并不能对这些知识进行有效的综合和利用。有必要进行前期引导，针对大四甚至是大三有过一定专业基础课程知识的学生提出大学生创新项目，通过举办学术报告和讨论会的方式，介绍基本的背景知识，包括“什么是压电效应和逆压电效应”，“超声电机是什么”，“超声电机的基本工作原理”，“在哪些场合中会使用超声电机”，“使用超声电机后有什么特点”，“与传统的电磁电机相比有何异同”等知识。带上电机实物，进行现场演示，激发本科生学生的兴趣，“兴趣是最好的老师”，有了兴趣才能去主动学习和了解相关的知识。

（二）课堂教学

交叉学科研究生课程拥有学科领域涉及广泛，基础知识面广，知识更新速度快等特点。而且授课对象是研究生他们已经具备很好的理论基础与自学能力，为了让学生更快地适应新的教学模式，达到更好的教学效果，一些课堂教学的革新方法可以借鉴包括让学生上讲台、专题讨论等。作为国防特色学科，该学科从国防需求出发，以典型的器件结构剖析为牵引，采用“提出问题—基本方法讲解—解答问题”的组织模式，分兴趣激发、理论学习和知识应用三个阶段完成相关基础知识的教学。在基础知识教学中，对于学生已经学习过的理论和方法以回顾为主，重点突出超声电机系统区别于传统电磁电机的一些理论与方法，如工作原理、结构设计、所用材料、驱动方式等。开展分组讨论，例如根据超声电机的振动模态和工作原理，超声电机可以分为行波型、驻波型和混合型，安排每个小组针对某一类型的超声电机进行相关文献调研后总结出当前的研究现状，并且在课堂上讲授，然后由教师进行点评，这样可将学生由被动接受转变为主动学习，从而提高学生学习的积极性和主动性，提高教学效果。开设专题式课程，由多名教师共同讲授。以核心课程《超声电机理论与应用》为例，由于专业的限制，教师不可能对该课程的每个内容都很擅长，由多名教师分别讲授自己熟悉的内容，这样讲授效果将会大大提高。邀请国际或国内知名专家到学校做相关报告和研究，并与学生互动，提高学生的兴趣，学校申请了“高性能压电驱动系统关键技术创新引智基地”，每年引进相关领域的国际知名学者团队来校进行学术交流。

（三）项目实践

当今时代，对高校新兴产业和重点产业项目已完成战略性改造与升级，以创新为基调，强化创新研发，并要求自主创新，同时要求高校、科研院所与企事业单位群策群力，共同参与产学研协同创新，汇集优势的科技资源，全力以赴实现重点突破。一个科研项目从立项到完成的整个过程，离不开交叉学科或交叉学科的人才，这种情况为人才培养提出新的要求，要求参与研发人员有宽厚的知识基础或者有相关学科的专业人才。项目实施过程也是锻炼人才、培养创新人才的一个过程。在学科多元发展的今天，创新人才的培养必须是多面手，既能适应学科交叉、知识整合与技术集成的发展趋势，又能探索培养学生的复合能力的一个新途径。在项目研究实践中可以促进学生知识的交叉融合，又可以培养能适应多学科交叉互为促进的复合型创新人才。针对当前超声电机主要应用于国防和航空航天领域，让学生尽早熟悉和了解相关的应用背景，熟悉自己所从事的科学研究对于社会和国家的重大意义，提高从事科学研究的积极性，避免对自己所研究的内容仅仅是按照导师的要求去做。这样一方面刺激了学生从事项目的主动性，面对多学科的知识进行整合和技术集成时不是消极应付甚至逃避，而是积极地去学习、掌握和吸收，另一方面培养了学生的社会责任感和爱国的热情。在项目实践过程中，要锻炼学生项目组织和沟通能力，例如将超声电机用于某一航天项目时，需要与其他的高校和研究所一起开展项目研究，让学生参与进去并担起其中某一部分研究内容的调研、组织和实施。

（四）导师引导

随着我校研究生教育规模的逐渐扩大，科学研究的范围也相应地更加深入、更多交叉、甚至到学科边缘，这时仅靠一名导师来指导，越来越不现实，越来越不能适应各种类型的研究生的需求；况且，当今科学技术正以不断分化、整合、分化为主流的趋势快速发展，就需要建立起不同学科组建而成的学科导师组来保证研究生的科研创新，通过导师组这个群体组合，集思广益、资源共享、相互渗透、学习，使研究生博采众长、开阔视野，促进知识的更新与学科的发展。现代精密驱动与精密工程学科的教师团队中包含了机械设计及理论、工程力学、材料学、电子电路和控制专业的老师，学生选定某一专业的导师后，再根据其将来可能从事的课题和个人兴趣联系团队中其他老师作为协助来指导其课程和研究课题的开展。团队中高年级有课程和项目经验的研究生也可以对低年级的研究生起到一定的引导作用。

（五）撰写论文

高等院校肩负着为国家和社会培养人才的重任。一名合格的高校毕业生，不但应该具有较强的专业知识和技能，还应该具有较好的综合素质，尤其是应具有科技创新意识和能力。其中，撰写科研论文，就是培养这种能力的一种较好途径。撰写论文是对所做科研项目的总结，不仅仅是为了毕业或满足学术要求。对于交叉学科的研究生来说，其科研论文的成文涉及到多个学科背景和知识，其行文构思方面就需要在围绕主要的内容展开同时合理的引入其他学科的内容，并且要注意内容的衔接和逻辑关系，否则会影响论文的整体性。例如，对于现代精密驱动与精密工程学科的学生，如果其论文是关于新型压电精密驱动应用方面，那么围绕应用中出现的问题需要从结构的设计和优化方面去分析，同时还要分析材料特性的影响以及控制上有无可以解决的方法和手段。

三、结语

综上所述，学科交叉和融合是目前科学研究的热点领域，对于交叉学科研究生的培养需要强化研究生的学科交叉意识，提高研究生的创新能力，是人才培养的制高点。本文结合南京航空航天大学国防特色学科“现代精密驱动与精密工程学科”，考虑其招生的背景、特色和培养目标，并根据其课程特点，围绕研究生的培养，行了教育教学和培养引导方法的探索。根据国家发展新兴产业的战略需求，围绕建设创新型国家，我国高等教育迫切需要培养更多富有创新精神的人才。我国研究生的培养需要依托学校的学科优势，构建多学科交流平台，不断提高研究生的创新能力，培养复合型人才。

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