新型力学本硕教学方法与培养模式 

                              --- 以探索适应人口变化教学为例

 

          温舒瑞，李凤明，吴志静，李金强   5版

哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院  黑龙江哈尔滨 150001

[摘  要]我国人口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发展，探索能够适应时代的力学本硕培养新模式极为必要。本文立足我国为实现制造强国而进行产业升级的战略需求，并结合我国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。 

[关键字]人口变化；力学学科；本科教学方式；研究生培养模式

[作者简介]温舒瑞，（1985-），男，黑龙江龙江，博士，哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院副教授，研究方向：结构动力学，振动与噪声控制；李凤明，（1969-），男，黑龙江林甸，博士，哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院教授（通讯作者），研究方向：结构动力学，非线性动力学，气动弹性力学，振动与噪声控制；吴志静，（1985-），女，辽宁黑山，博士，哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院副教授，研究方向：结构动力学，振动与噪声控制。

[基金项目]2020年度哈尔滨工程大学本科教育教学改革研究项目，项目名称：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，项目编号：JG2020B71；2020年度哈尔滨工程大学研究生教学改革研究项目，项目名称：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，项目编号：JG2020Y02。

[中图分类号]：G643.0    [文献标识码]：A  

 

 

当前我国已经开启了向第二个百年奋斗目标迈进的新征程，同时也面临世界百年未有之大变局所带来的机遇与挑战^[1-2]。在复杂的国际形式下，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]。力学学科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能否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。如何立足本国国情，从实际出发给出解决之道极为必要。由此，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。

1 新人口格局条件下力学本硕培养方式的思考

1.1 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%，与世界主要发达国家相比具有“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较低的水平^{[4, 5]}。我国进入深度老龄化社会已是大势所趋，同时，东北三省近年人口净迁出率逐年攀升，地区人口老龄化形式更为严峻^{[6, 7]}。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，对我国的经济发展将产生深远影响。

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，若能就此取得突破势必会获得二次人口红利，助推我国经济蓬勃发展。然而，国家统计局调查数据显示，截止到2019年我国受过高等教育的人口占比不足15%，这远远无法满足经济发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，有必要与时俱进地探索与人口变化相适应的新型高等教育培养模式。

1.2 人口变化对力学本硕培养成效的需求分析

力学与我国经济发展联系紧密，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、电气通讯、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，也是国防二次反击力量的重要保障性学科^[9]。力学学科的发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担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。与此同时，科技的飞速发展对国民经济发展参与者的技术创新能力和创新效率都提出了更高的要求，而对力学规律的深刻认识是这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，对于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了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不足，直接制约我国经济的持续高速增长。

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发展，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。

1.3 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，人口格局变化不仅会导致人们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”已成为大部分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也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如何应用于具体工程对象等方面的衔接教学过程。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“读书无用论”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，两者严重脱节。在人口数量优势不再的背景下，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”，若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，这样的时间投入不足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。

2 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，本文提出了以下三种方法化解上述矛盾，即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。

2.1 以科研促进教学为导向的“微课”教学模式

近年来，抖音、快手等短视频平台备受青睐，发展迅猛。由于其短视频模式与碎片化时间契合度极高，因而成为人们消化琐碎时间不约而同的选择^[12]。然而，这类短视频的巨大诱惑力也让众人无法自拔，存在时间过度无营养消耗，放下手机的一刻便已顿感空虚与迷茫。短视频行业意识到这一问题后，开始从娱乐化向知识化转型，成功推进了科普的广泛精准传播。有鉴于此，结合当前人口形势下人们业余学习时间锐减的实际情况和时间碎片化的特点，将力学专业知识进行体系化的化整为零，利用网络尤其是短视频平台构建各种形势的“微课”进行碎片化的知识传授不失为一种可行的教学模式。

“为有源头活水来”和“形散神不散”是上述新型“微课”教学模式保持旺盛生命力的两个必要着力点。一方面，“活水”是指力学学科研究中所遇到的不断更新的科学问题，只有以解决科学问题为目标和宗旨，以科研促进教学为导向充实“微课”内容，才能使教学与时俱进不脱节。从而使教学内容既不断满足科学研究的时代性要求，又深刻体现力学知识万变不离其宗的重要基础地位，变抽象为具象，变腐朽为神奇。让学习者感受并认可相关力学知识传承的价值和意义是教学成效的根本保障。另一方面，确保“微课”逻辑上的完整性是力学知识体系化传承的内在要求。因此，每节形势上碎片化的“微课”都要在内容上明确其逻辑定位，设置与相邻课时之间的逻辑衔接表述。

2.2 “以赛代练”的研究生校企联合培养模式

习近平同志在十九大报告中指出，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，为此我国提出了《中国制造2025》战略规划，确立了制造业转型升级的的行动纲领^[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以及由此凝练出的科学问题是时代赋予该学科的历史使命，是实现中华民族伟大复兴的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了更高的要求，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”的研究生校企联合新型培养模式。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顶用的培养时间，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相关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合。以便实现理论所学可有的放矢，实践之问可溯本清源。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，以价值创造和问题得解体现研究生的实效性，以企业对研究生的实效认可激发研究生的学习热情并树立由内而外的文化自信。从而使研究生培养得以良性循环，直接助力国家产业升级。

 

2.3 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]}。这就要求相关研究生具有跨学科的知识体系和综合运用的能力，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。

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，这不足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。

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。

3 总结

本文直面我国人口格局的变化，立足我国即将进入老龄化社会的现实，以保持经济蓬勃发展和满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了积极探索。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了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了“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了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两方面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]. 中国发展观察, 2021(06): 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(05): 102-111.

[4] 王秋颖, 李昂. 全面放开二胎后对黑龙江省经济发展的研究分析[J]. 商业经济, 2016(01): 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): 79-86.

[6] 于洋. 人口外流对吉林省经济发展的影响分析[J]. 今日财富, 2020(06): 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(03): 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(08): 27-36.

[9] 崔京浩. 力学在学科发展及国民经济中的重大作用[J]. 工程力学, 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): 100-107.

[11] 邓小珍, 肖兵, 王欢, 陶珍, 习俊梅. 基于“碎片化学习”的《工程图学》课程思政教学研究[J]. 装备制造技术, 2021(08): 131-133.

[12] 刘柯. 抖音搞科普  不再走老路子[N]. 科技日报, 2021-12-03(003).

[13] 习近平. 实现中华民族伟大复兴是中华民族近代以来最伟大的梦想[J]. 当代党员, 2021(06): 3.

[14] 胡明旺.《中国制造2025》支撑中华民族伟大复兴——《中国制造2025》起草组组长、规划编制负责人、工业和信息化部原党组副书记、副部长苏波权威解读《中国制造2025》[J]. 装备制造, 2015(09): 52-63.

[15] 艾广明. 研究真问题[J]. 共产党员, 2021(11): 50.

[16] 吴长清. 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, 帅智康. 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(05): 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.

 

Exploring new teaching methods and training modes for the undergraduate and postgraduate students in mechanics that adapt to the population changes

Shurui Wen, Fengming Li, Zhijing Wu, Jinqiang Li

College of Aerospace and Civil Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, 150001

Abstract：In recent years, the significant changes of the population in our country have gradually attracted widespread attention from the country and society. In order to maintain the vigorous development of the economy, it is extremely necessary to explore a new mode of the undergraduate and master’s training in mechanics that can adapt to the times under the background of our country’s about to enter an aging society. Industrial upgrading in order to achieve a strong manufacturing country is the country’s strategic needs. Besides, people’s learning time has been greatly reduced caused by the changes of the population structure and presents the characteristics of fragmentation. The two above facts lead to the conflict between the traditional teaching methods of mechanics and the time fragmentation, the teaching content is out of touch with engineering practice, and the contradiction between the systematization of engineering problems and the single knowledge system of graduate students. To solve the three problems, the “micro-course” teaching mode oriented by the scientific research that promotes the teaching, the “competition for training” mode by the school-enterprise joint training for the postgraduates, and the postgraduate training mode based on the overall perspective and cross-professional exchanges and cooperation are proposed.

Keywords: Demographic changes, mechanics, undergraduate teaching method, postgraduate training mode.