多学科交叉研究生拔尖创新人才培养模式探究——以结构风工程为例

任贺贺,柯世堂,杨杰,王法武

（南京航空航天大学土木与机场工程系，江苏南京 211106）

现阶段科技发展迅速，既需要各学科深钻专业深度，又需要各学科高度交叉融合，交叉学科（OECD，1972）便应运而生[1]。学科交叉已成为研究生创新人才培养模式教育改革的重要趋势[2,3]，以学科交叉为突破点，创新研究生培养模式，培养具有国际竞争力的拔尖研究生人才，是促进国家核心竞争力提升的必然选择[4]。

培养交叉学科研究生拔尖人才首先需要使学生具有多学科交叉知识体系[5-7]。黄明福等[8]以某创新技术为导向，构建了多学科融合的知识体系，本科低年级强化通识、大类专业基础，高年级注重学科交叉和综合训练，研究生注重前沿基础、多学科协调技术创新。张鹏和栾冬亦开展了相关研究[9]。在科学技术发展、社会需求及学科交叉的背景下，研究生导师制度面临严峻挑战。多学科交叉指导教师团队充分整合了各方教学和科研资源，为复合型研究生拔尖人才培养提供了强有力支撑[10]。 “互联网+”形势下信息化技术已成为现阶段教育教学改革的重要一环[11]，且传统物理风洞资源十分有限，导致研究生参与风洞实验程度较低。学术交流活动是拓宽研究生学术视野、培养研究生创新能力的重要途径[12]。新时代研究生培养目标不仅是在技术层面，而且在管理层面，校企联合既能巩固研究生的专业知识，又能提高研究生的科研创新和实践能力；并可促进企业吸收更多优秀人才，增强自身竞争力[13,14]。

因此，构建多学科交叉理论知识体系、指导教师团队和指导制度、多方式互补科研环境、多层次学术交流平台和校企联合培养模式，是探究多学科交叉研究生拔尖创新人才培养模式的重要支撑，也是本文研究的主要内容。

1 核心概念及其界定

2020年，全国研究生教育会议召开，指出全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，以提升研究生教育质量为核心，深化改革创新，推动内涵发展。

学科交叉的科学内涵为涉及两个或多个学科研究领域，将两种及以上的传统单一学科知识融合应用，创造出新思维和新方法的研究。交叉学科的发展是当今科技进步的重要推动力量，也是创新人才培养的重要途径。本文研究对象——结构风工程属于多学科交叉领域，涉及流体力学、空气动力学、结构工程和工程管理等学科[15]。依托学校首批国家一流专业“力学”开设的结构风工程系列核心课程《流体力学》《结构力学》《土木工程结构抗风设计》等，为研究生培养提供了学科交叉知识体系，是结构风工程方向研究生拔尖创新人才培养的重要基础。

《学位与研究生教育发展“十三五”规划》倡导研究生教育培养实行复合导师制，这是学科交叉知识体系在研究生导师方面要求的具体体现。采取多学科导师共同指导制是发挥各位导师的学科优势，强强联合以使其在多维空间里不断创新和发展的有力保障。导师有效合作才能充分利用科教资源，使学生和导师共同进步和提高。基于此，研究生培养由传统导师制向多学科导师共同指导制发展势在必行。

风洞实验资源有限、价格昂贵是亟待解决的难题，“互联网+”背景下虚拟仿真实验平台的出现为解决此类问题提供了契机；同时借助虚拟仿真实验平台，学生可预习和巩固所学知识体系，为真实物理风洞实验操作奠定基础。本研究依托结构风工程系列课程建设的国家虚拟仿真实验中心，是风振理论和风洞实验的重要补充，也是学校结构风工程领域特色之处。同时，作为学校结构风工程研究生拔尖创新人才培养的重要基地，对全国开放，实现资源共享。

研究能力是衡量研究生素质的基本指标，也是创新的根本。依托团队指导教师国家自然科学基金等科创项目是研究生开展研究的重要途径，也是理解和解决国家紧要科学问题和重要需求的基础。此外，还需为研究生提供更多高层次的学术交流平台，使研究生紧跟学术前沿，并从不同层次理解研究领域内涵。

当今社会不仅需要高层次技术人员，也需要高层次管理人员。校企联合是培养不同类型研究生拔尖人才的又一突破口，是服务经济社会发展、推进国家治理体系现代化的关键组成部分。

2 研究重点与内容

2.1 构建多学科交叉融合纵横向知识体系

多学科交叉融合是指由两门及以上的学科通过互相渗透并融合而形成的一种新的综合学科体系，可以创造性地提出新概念、新理论和新技术，以适应新时代、新工科背景下复合型创新研究生的培养。

结构风工程纵向知识体系包括流体力学、空气动力学和土木工程等内容，贯通纵向知识体系有助于研究生掌握系统理论框架；横向知识体系包括风工程、结构工程和工程管理等内容，是结构抗风设计理论必需的知识体系。纵横向交叉知识体系的构建是培养研究生拔尖创新人才的基本内涵。

2.2 构建多学科交叉融合的指导教师团队与指导机制

充分利用学科综合优势，凝聚校内各单位指导教师资源，积极探索跨学科导师合作模式，建立一支由不同专业背景教师构成的导师队伍，在研究生培养过程中真正做到导师之间的合理分工合作和优势互补；同时，各位导师在引导研究生知识体系构建的同时，开展专题报告，以做到共同培养，形成高效的联合指导机制。

2.3 构建多方式、多场景互补科研环境

传统结构风工程科研环境主要基于线下课堂和物理风洞实验，因资源受限、并不能保障研究生能够在实验中充分理解知识点。在“互联网+”背景下，虚拟仿真实验平台可有效解决物理风洞资源不足的问题，构建或完善现有国家虚拟仿真实验平台，以提供新的科研环境，打造“理论知识-物理风洞-虚拟仿真”有效融合的多方式、多场景互补科研环境。

2.4 构建多层次学术交流平台

学术交流在研究生人才创新培养过程中有着重要作用，是研究生创新人才培养的有效方式。多层次的内涵：一是课题组内部、校内、国内和国际学术交流场所，侧重于交流平台；二是学术沙龙、学术论坛和大型学术会议等学术形式，侧重于交流广度；三是研究生、青年教师、教授等参与人员，侧重于学术交流受众。

2.5 校企联合培养模式

校企联合培养研究生适应了经济社会对人才需求的变化。校企之间通过加强指导教师队伍和资源共享平台建设、完善研究生联合培养动力机制，共同推进研究生培养质量的提升和企业的良性发展。

3 实践路径

针对本研究的主要内容，结合结构风工程研究方向，为实现多学科交叉融合研究生拔尖创新培养目标，具体实践路径如下：

（1）基于学校首批国家一流学科“力学”和国家一流专业“土木工程”，突出学校机场工程发展特色，建设包含《流体力学》《空气动力学》《土木工程结构抗风设计》《计算风工程及土木工程应用》《机场工程》《工程结构设计原理》和《工程经济与项目管理》等在内的纵横向多学科知识结构体系，形成符合学校发展、在国内具有一定专业特色的结构风工程方向，并在学校和国内具有一定的推广价值。

（2）统筹校内不同专业教师组成研究生协同指导团队，促进学生交叉学科全方位发展，以培养学科交叉高素质人才。具体地，初步计划由研究生院统筹协调空气动力学、流体力学、风工程、结构工程、机场工程和工程经济与项目管理专业教师进行协同指导，研究生专业背景可为结构工程、流体力学和结构防灾减灾等。指导团队各位导师应具有明确分工并及时沟通指导，充分发挥各自优势，使研究生培养过程涵盖实质性多学科交叉元素。

（3）基于团队教师主持的国家虚拟仿真实验平台“大型建筑结构风洞仿真实验平台”，持续建设完善国家虚拟仿真实验中心，并积极推进虚拟风洞基地的建设，为结构风工程方向研究生提供便利的操作空间和优质的可视化场景。研究生结合虚拟风洞与理论分析、物理风洞试验和指导教师团队的科研和社会服务项目，即可实现全方位全人员无时间、空间限制的线上风洞试验操作，可更加深刻地理解风洞实验和风振理论。

（4）学术交流是学术创新的根本，思想的火花在于不同人、不同学科交流之中的互相碰撞。依托导师指导团队的国家级前沿课题和项目，搭建课题组内、院内、校内、省内和国内国际多层次高水平学术交流机制，使研究生紧跟学术前沿，为其在所研究领域内深入探究提供优质的环境。研究生需及时记录和反馈在每次学术交流过程中的收获和想法，为平台搭建改进提供反馈。

（5）校企联合培养研究生是在社会需求多类型高层次人才的背景下应运而生的，通过团队指导教师的社会服务项目，计划与国电环境保护研究院有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司等单位建立联合培养机制。

4 结语

本教学改革方案以新工科形势下交叉学科研究生人才培养创新机制为主要突破点，重点开展了特色国家虚拟仿真实验平台和基地建设，形成以研究生为中心的理念和立体化的科研环境；多学科教师团队融合，是研究生具有深度学科交叉内涵的根本保证，教师团队可为研究生提供更深层次的学科交叉背景和理解；多学科指导教师团队讲授不同学科课程，有效整合为研究生所需的纵横向交叉学科知识结构体系，是研究生自我知识储备的基石；多层次学术交流平台推进是与不同团队及不同国家学者进行学习交流和把握科技前沿的有效途径；校企联合机制推进是社会服务型和需求型人才储备的重要方式。形成了包括国家虚拟仿真平台、多学科教师团队和指导机制、多学科课程结构体系、多层次学术交流平台和校企培养机制在内的特色创新。