科研报国志 拳拳育人心——记重庆大学土木工程学院教授陈朝晖

唐慧乔 谭 凯

陈朝晖

2023年9月，重庆市普通本科高校“教书育人奖”和“教学新星提名奖”评选最终名单出炉，重庆大学土木工程学院教授陈朝晖名列其中，在这个收获的季节赢得了这份授予高校教师的嘉奖。事实上，这已经不是她第一次荣获教学类奖项，自1998年执教以来，陈朝晖先后荣膺全国宝钢优秀教师、全国徐芝纶力学优秀教师、重庆大学优秀教师、“最受学生欢迎的老师”等称号，获得国家级教学成果奖二等奖、重庆市教学成果奖一等奖等多项教学奖。怀揣着“教育为本、百年树人”的信念，她在研究教学改革理论与措施、保障教学质量等层面不断尝试，新颖实用的教材、别开生面的课程、丰富多彩的互动模式……寓教于乐中，她坚定地履行着培养高素质新工科人才的重要使命；与此同时，面对土木工程学科及实践与日俱新的发展态势，陈朝晖同样保持着如初的创新热情，不断攻克和应对着行业发展提出的新问题、新挑战。在她看来，忙碌的生活从未失去色彩，反而因“教学的快乐”和“科研的乐趣”变得更加充实；而她赤诚的心和永不懈怠的精神，也在这个过程中愈发熠熠生辉。

“殊途同归”，见证力学之美

出身教师家庭，良好的家庭教育、自由的成长氛围让陈朝晖自幼便对大千世界萌发了强烈的好奇心和探索欲；在面对人生的第一次重要选择时，她从兴趣出发，一头扎进了素来被认为充满辛苦和挑战的土木工程专业。自此，水木清华的风月、拿骚楼的灯光，见证了她求学时的孜孜不倦；两位恩师——时任清华大学土木工程系主任、担任国家攀登计划重大项目“重大土木及水利工程安全性与耐久性的基础研究”首席科学家的刘西拉教授，以及任教于美国普林斯顿大学土木与环境工程系、在结构抗震与可靠度领域享有国际声誉的范马克（E.H.Vanmarcke）教授更为她开启了探求土木工程专业不同方向的可能性。“尽管研究方向不尽相同，不过两位老师在教学和科研的过程中，都着重强调了力学的重要性。”陈朝晖回忆道，“这对我产生了深刻的影响。在日后开展工程研究时，我也选择将力学的基本问题作为研究的切入点，找到具体研究所蕴含的力学问题是什么，进而有针对性地破解问题。”

2005年，飓风卡特里娜一路肆虐，最终造成高达2000亿美元的经济损失，成为美国史上破坏最大的飓风灾害之一。为尽可能降低类似灾害对当地居民带来的不利影响，范马克教授承担了“危险性风险评估”（Risk Assessment of Hazard）这一项目的研究工作，而当时正以访问学者身份造访美国普林斯顿大学土木与环境工程系的陈朝晖顺势得到参与其中的机会，她对随机场与可靠性理论与应用研究，也由此拉开序幕。

从范马克教授项目组的助理研究员，到促成两国在相关研究领域的深入合作交流，陈朝晖在随机场及其应用领域行稳致远、收获颇丰。以岩土参数空间变异性及其对岩土工程可靠性的影响为研究重点，她在研究中逐步建立了土性参数非平稳空间变异性，提出分层非均匀随机场模型，探讨了土性参数相关长度、分布类型、相关函数形式，以及不同抗剪强度指标的变异性等对边坡稳定性的影响；建立了二维边坡稳定可靠性分析的有限元极限分析方法；初步建立了基于参数非对称相关结构的三维边坡稳定可靠性分析方法；进行了二维土质边坡的随机渗流分析，研究了土性参数平稳随机场下，雨强、雨型、降雨持时等降雨时间变异性对土壤孔隙水压力、抗剪强度参数、滑坡形式、边坡安全系数等的影响；经由她的翻译，范马克教授在领域具有重要影响的学术著作——《随机场分析与综合》（Random Fields：Analysis and Synthesis revised and expanded new edition）也于2017年正式在中国国内出版。“这段经历，将我引入了一个全新的研究方向。”而此间取得的收获，也给予了陈朝晖创新报国、持续前行的勇气和动力。

陈朝晖在2021年桥隧发展科技创新大会“桥梁工程美学论坛”上作报告

2008年，结束访问学习的陈朝晖毅然放弃留美工作机会选择回国，成为重庆大学土木工程学院的一名教授。先前以科学研究解决实际问题的成功经验，也敦促着她在回国之后更加积极地思考“如何以所学所研惠及产业发展和民生”的重要课题。机会总是留给有准备的人，很快她就找到了发力的契机。关注城市基础工程风险分析理论与方法的研究，依托科学技术部“十一五”重点项目“重庆主城排水系统安全与城市面源污染控制技术集成与综合示范”“山地丘陵城市雨污排水管网设计施工一体化关键技术研究”等重大工程项目，陈朝晖统计分析了重庆市1613个降雨致滑坡个例和近60年降雨历史数据，应用概率密度演化理论，建立了山地滑坡有效降雨联合概率模型；定性综合分析了滑坡致灾因子与降雨滑坡机理，建立了山地城市滑坡气象预警模型，建成了山地城市排水箱涵在滑坡、沉降、暴雨等多种灾害及污水腐蚀、疲劳损伤共同影响下结构安全性的监测、评价与预警体系。她的研究成果被评价为“创新性强，总体达到了国际先进水平，其中排水管网安全监控预警技术达到了国际领先水平”，获华夏建设科学技术奖二等奖；据此形成的专著《山地城市排水管网结构安全监控预警理论与应用》也成为她专注而踏实的科研道路上，又一项具有里程碑意义的成果。

与此同时，时刻关注行业发展趋势的陈朝晖也敏锐地发现，随着工程技术的进步，越来越多的土木工程项目呈现出或规模化或复杂化的构建趋势，其低碳化和智能化也成为相关项目设计、构建和实现过程中必须考虑的重要因素之一。为此，她带领团队就结构非线性分析理论与方法展开研究，通过与中国工程院院士杨永斌院士合作，进一步发展了杨院士所提出的刚体准则并将其推广至适于材料非线性与大变形几何非线性的空间杆系结构双非线性分析及大变形大转动的动力非线性分析。相较于商业软件——有限元分析软件（A BAQUS）所用的单元和方法，杨院士和陈朝晖提出的方法具有方法简洁、物理概念明晰、精度和效率俱优的突出优势，相关成果也已经在大跨异形人行桥动力非线性分析及重庆鹅公岩大桥、南纪门长江大桥等桥梁工程的建设中得到应用与延伸。针对服役结构安全性评价的难题，团队经由国家自然科学基金重大项目“结构服役性能多维表征指标及其智能评价理论与方法”等，开展了钢筋混凝土结构在环境与荷载下的裂缝演化与量化及其与结构承载性能的映射关系研究，开展了基于粘聚开裂模型、拉-压异性损伤本构及相场模型的裂缝演化模拟分析，研究了钢筋混凝土粘结退化、裂缝演化及其对结构承载力的影响，目前相关成果已经被纳入相关行业与国家标准。此外，在探索新技术、新方法赋能相关研究的过程中，依托科学技术部“十四五”国家级重点研发项目，陈朝晖团队目前正开展包含3D打印混凝土结构智能建造原理在内的多项创新性研究。

先后主持主研“十一五”“十三五”“十四五”重点研发项目，以及国家自然基金重大和面上项目等多项国家级科研项目，“跨度很大”似乎已经成为陈朝晖科研工作的主题词之一。她常说自己是“杂食动物”，但在从求学时就执着于揭示力学之美的她看来，这些研究看似方向各异，“背后都是共通的”。从项目中提取原理、以原理促进研究更进一步，进而延伸到更多不同的研究和项目中去，是陈朝晖口中让她始终甘之如饴的“科研的乐趣”；而组成她生活的另一个重要部分——“教学的快乐”，就藏在她与学生相处的每时每刻里。

桃李争春，让课程变得有趣

爱笑、诚恳，对新鲜事物抱有着持久的好奇和探索的热情，是陈朝晖给人留下的第一印象。在她的成长路上，恩师的帮助和指导曾一次次鼓舞她向着精深处不断进发；而当自己成为高校教师时，总觉得“教学这件事情很有意思”的她以同样的热忱，为学生的成长贡献着自己的力量。

在不少学生眼中，土木工程的专业课程总有些枯燥的意味。如何将自己在科研中体会到的快乐传递给学生，并以此激发他们向学的兴趣和热情，是陈朝晖从教之初就开始思索的问题。“教学和科研有相似之处，都要回答‘是什么’和‘怎么办’的问题。所以在教学过程中，我会首先提出问题，随后讲清楚前人是如何在当时的条件下解决这一问题的，将科研思维蕴于教学之中，让学生在学习的过程中逐步开拓思路、习得方法。在我看来，这是学科知识最美妙、最吸引人、最有趣的地方，也是培养学生学科认同和科研思维的重要途径。”

从这样的认知出发，陈朝晖以工程问题为核心，重新构建了面向土木工程学科的基础力学课程体系。她将传统力学基础课程整合为工程力学与结构力学，强化了工程建模与数值分析能力的培养，并主持了结构力学荣誉课程、全英文材料力学、工程力学、结构力学等相关课程的建设；面向建筑学专业的全新课程体系“建筑力学与结构选型”和面向建筑学部的选修课“建筑结构的艺术”也在此过程中应运而生。“‘建筑结构的艺术’这门课程，是以成熟的中外建筑史为参照系，对各历史阶段的建筑结构开展‘人文社会科技背景介绍—建筑发展需求阐述—建筑结构时代特点与时代意义和文化价值探讨’的三段式研究，涵盖社会、历史、美学、工程、技术、科学等多个层面的内容，能够在推进人文工程‘通专融合’的同时完成对学生文化价值观的培养和传导。”在她看来，文化自信绝不是一叶障目式的盲目自大，而是要站在整个人类发展史的宏观视角上，了解并回答“从哪里来”“到哪里去”的问题，以发展的眼光看待学科和行业，并最终形成强烈的文化认同感、责任感和使命感。这种基于实践、兼容并蓄的尝试，不仅收获了学生的一致欢迎，更让身为工科教师的陈朝晖赢得了国家首批新文科项目的大力支持。正如陈朝晖所说，“土木工程学科的发展，在人类历史上一直是社会文化科学技术的综合反映”，在不断探索教学新方法的同时，一支由结构工程、建筑历史与建筑设计、西方古典哲学三大学科组成的学科交叉教学团队也逐步成形。在2022年度新文科项目中期考核中，团队成果获得优秀，并被评价为“开创了我国高等院校，特别是以重庆大学为代表的传统工科为主的综合性一流大学中‘理—工—文’多学科交叉的研究团队和创新课程建设的新文科研究创新模式，探索建立了新文科与新工科相融合的新时代高水平人才培养新方法”。

除此之外，陈朝晖还积极探索现代信息技术与传统教学方法的有机结合，协助中国工程院周绪红院士主持“十三五”高等教育科学研究重大攻关课题“土木工程在线开放核心课程群的创新与建设”，主持建设了包括同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学等在内的11所土木工程一流学科高校组成的校际在线教学团队，建成了包含概论与基础类、专业类、综合应用类三大门类，共计21门课程的“土木工程核心在线课程群”，创新实践了校际强强合作协同教学创新模式、整体工程观下的土木工程在线课程体系与在线资源库建设模式；同时将人工智能引入教学，主持研发了结构力学智能交互平台SMIA，创建了面向土木工程创新拔尖人才的结构力学“混合交互式”新型网络化智能教学新模式，实现了在线智能交互式自测自练自评、学情全程实时追踪与定制化教学，有效解决了通行的在线平台无法自动批阅主观题，不能考查追踪学习效果、无法实施定制定向教学的局限。

在与学生相处的过程中，陈朝晖始终奉行“教学相长”的宗旨，她坚信“一名教师如果在教书育人上取得了一定成果，其实是学生成就了老师”。在交流中碰撞思维火花、在探索中不断触及新领域，她总是能发现学生的闪光之处，并尽可能为学生的发展提供助力。在她的指导下，学生在大学生创新创业训练计划项目中斩获4项优秀结题，本科优异生悉数获得推免研究生资格，多人获国家级和校级优秀毕业生，以及省部级、校级各类竞赛，国家奖学金、优秀毕业生、优秀毕业论文等奖励。

“当年刘老师曾经说我就是像‘小乌龟’，或许进度不快，但始终坚持在往前走。如今，我觉得自己是‘受了兔子影响的小乌龟’，博采众长的科研和教学习惯，总会让我在不经意间发酵出一些新的想法；而教书育人的工作让我得以在不断自我更新、自我刺激的同时，与学生互相学习、互相促进、共同进步。这是个不断接触新事物的过程，也是个不断挑战自我的过程。”陈朝晖笑着说道。不过，乐观豁达的她并不以此为难，专注创新与教学，她依旧信心满满，步履不停。