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錢學(xué)森與中國(guó)科大近代力學(xué)系的建立與初期發(fā)展

2018-05-14 14:16王安軼
科學(xué)文化評(píng)論 2018年4期
關(guān)鍵詞:錢學(xué)森工程技術(shù)力學(xué)

王安軼

摘要1958年前后,錢學(xué)森參與籌備和創(chuàng)辦中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),并親自擔(dān)任近代力學(xué)系主任,推動(dòng)了尖端科技人才的培養(yǎng)和力學(xué)學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。在近代力學(xué)系的創(chuàng)辦特別是前三屆學(xué)生的培養(yǎng)過程中,錢學(xué)森實(shí)踐了他所倡導(dǎo)的“技術(shù)科學(xué)”思想中關(guān)于人才培養(yǎng)的理念,從辦學(xué)理念、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃等方面探索了“技術(shù)科學(xué)家”的培養(yǎng)路徑,成為中國(guó)科大的一項(xiàng)辦學(xué)特色。

關(guān)鍵詞中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系 錢學(xué)森 人才培養(yǎng) 力學(xué)思想

一前言

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系創(chuàng)建于1958年建校伊始,建系之初稱“力學(xué)和力學(xué)工程系”,1961年改稱“近代力學(xué)系”,以培養(yǎng)國(guó)家急需的尖端科技人才為目標(biāo)。建系之后,系主任一職由發(fā)起和創(chuàng)辦科大的主要成員之一——錢學(xué)森擔(dān)任,直至1978年。在建系過程中,錢學(xué)森把“技術(shù)科學(xué)”思想融入到近代力學(xué)系的人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃、課程設(shè)置當(dāng)中,形成了“理工結(jié)合”的技術(shù)科學(xué)人才培養(yǎng)體系,在中國(guó)“技術(shù)科學(xué)”理論化過程中起了非常重要的作用。

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)檔案館保存了一些錢學(xué)森與科大建校的檔案資料,如錢學(xué)森參與制訂教學(xué)計(jì)劃的會(huì)議記錄、《火箭技術(shù)概論》的備課手稿、講義以及當(dāng)年錢學(xué)森與科大有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的書信等,都為研究錢學(xué)森與近代力學(xué)系的創(chuàng)辦提供了良好的史料基礎(chǔ)。另外,親歷者特別是近代力學(xué)系師生如童秉綱、尹協(xié)遠(yuǎn)、黃吉虎、張瑜等,回顧了錢學(xué)森在創(chuàng)辦近代力學(xué)系過程中的辦學(xué)理念、課程設(shè)置、人文關(guān)懷的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

應(yīng)該說,前人在錢學(xué)森及其科學(xué)思想的研究方面已經(jīng)成果頗豐,作為錢學(xué)森一段重要的工作經(jīng)歷——在錢學(xué)森與科大這一專題中,亦有不少回憶和紀(jì)念性文章。但是,很少有人基于近代力學(xué)系存有的材料對(duì)錢學(xué)森從力學(xué)人才培養(yǎng)的角度加以研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,嘗試以錢學(xué)森與科大近代力學(xué)系為研究對(duì)象,通過對(duì)現(xiàn)有檔案等各種史料的梳理,對(duì)錢學(xué)森的“技術(shù)科學(xué)思想”在近代力學(xué)系的實(shí)踐及其效果進(jìn)行研究。

二醞釀創(chuàng)辦科大力學(xué)系的背景

力學(xué)作為工科專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科,是自然科學(xué)與工程技術(shù)之間的橋梁,是航空航天、機(jī)械工程、土木工程等諸多工程技術(shù)的基礎(chǔ),可以說一個(gè)國(guó)家的力學(xué)水平在很大程度上體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力。1949年之前,中國(guó)僅在如機(jī)械、土木、水利等工科專業(yè)里開展力學(xué)課程,沒有專門培養(yǎng)力學(xué)人才的專業(yè)和研究機(jī)構(gòu),力學(xué)人才和研究基礎(chǔ)都非常薄弱。中華人民共和國(guó)成立后,由于中國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的龐大需求,近代力學(xué)學(xué)科的重要性尤為凸顯。

特別是在1956年國(guó)家制定的《一九五六——九六七年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱“十二年科學(xué)規(guī)劃”)中,原子能和火箭技術(shù)被列為尖端技術(shù)。為此,圍繞基礎(chǔ)學(xué)科規(guī)劃的部分,十分強(qiáng)調(diào)力學(xué)學(xué)科的發(fā)展,確定了發(fā)展空氣動(dòng)力學(xué)、建立物理力學(xué)等學(xué)科以支援航空工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。并且,為了保證大量工程建設(shè)在理論上的要求,如固體力學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科均成為重點(diǎn)發(fā)展的學(xué)科(頁(yè)147-158)。也就是說,力學(xué)的重要性被國(guó)家科技戰(zhàn)略提到了前所未有的高度。然而,學(xué)科基礎(chǔ)的薄弱和國(guó)家需求之間的巨大差距,隨即被錢學(xué)森等力學(xué)專家們所認(rèn)識(shí)到。此時(shí)“力學(xué)研究所高初研究員86人,全國(guó)能稱得上第一流的(具有世界水平)力學(xué)專家僅五人,北大辦的力學(xué)專業(yè)每年畢業(yè)的僅40余人,過一兩年后連同其學(xué)校的畢業(yè)生亦不過300人左右。這樣的人才狀況顯然不能滿足國(guó)家工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,特別是十二年科學(xué)規(guī)劃提出的科學(xué)任務(wù)對(duì)力學(xué)專業(yè)人才的巨大需求”。

1958年,在全國(guó)“大躍進(jìn)”形勢(shì)的推動(dòng)下,力學(xué)所提出了若干以任務(wù)為目標(biāo)的發(fā)展方向,并按“上天、人地、下海、服務(wù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”這四個(gè)方面的要求組織研究工作。同時(shí),我國(guó)“兩彈”研制任務(wù)正處于起步階段,因此中國(guó)科學(xué)院更急需大批優(yōu)秀的科研人才。這樣,在錢學(xué)森、郭永懷、嚴(yán)濟(jì)慈等科學(xué)家的建議下,趁著“教育大躍進(jìn)”蓬勃開展的形勢(shì),中國(guó)科學(xué)院院黨組于1958年5月9日向聶榮臻和中宣部呈送了由中國(guó)科學(xué)院開辦大學(xué)的請(qǐng)示報(bào)告。后來,錢學(xué)森在寫給朱清時(shí)的信中也提到了這一背景:“回想40年前,國(guó)家制訂了12年科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)景規(guī)劃,要執(zhí)行此規(guī)劃需要科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合的人才;航空航天技術(shù)是工程與力學(xué)的結(jié)合,所以成立了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)?!保?yè)102)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系的創(chuàng)辦就是在這樣的背景下醞釀的。

三科大力學(xué)系創(chuàng)辦動(dòng)議與辦學(xué)理念

事實(shí)上,為了落實(shí)十二年科學(xué)規(guī)劃中與力學(xué)相關(guān)的發(fā)展計(jì)劃,從1957年開始,中國(guó)科學(xué)院與高等教育部已經(jīng)合作在清華大學(xué)創(chuàng)辦了工程力學(xué)研究班。隨后,大連工學(xué)院、交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等工科院校以及復(fù)旦大學(xué)、中山大學(xué)等綜合性大學(xué)相繼創(chuàng)辦了力學(xué)系或者力學(xué)專業(yè)。那么,錢學(xué)森等人為何建議要建立一所全新的學(xué)校和學(xué)系?建立中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系的必要性又在何處?這可以從國(guó)家需求和高等教育體系兩個(gè)方面來分析。

1.理工結(jié)合是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

從20世紀(jì)初期開始,科技的各個(gè)領(lǐng)域都有了突破性的進(jìn)展,特別是第二次世界大戰(zhàn)后,在各國(guó)對(duì)高科技的迫切需求下,科學(xué)基礎(chǔ)理論轉(zhuǎn)化為工程和技術(shù)應(yīng)用的周期大大縮短。到了20世紀(jì)中期,科學(xué)和技術(shù)在相互刺激中迅速發(fā)展,逐步趨向于統(tǒng)一的科學(xué)技術(shù)體系。一方面,技術(shù)發(fā)明越來越依靠科學(xué),在很多領(lǐng)域,基礎(chǔ)科學(xué)的研究已經(jīng)到達(dá)完整的階段,其理論基礎(chǔ)不斷為技術(shù)的進(jìn)步開辟新的方向,并且以更快的速度向應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)化。另一方面,現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步有賴于技術(shù)裝備的支持。就當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的情況來看,隨著第一個(gè)五年計(jì)劃任務(wù)的提前完成,國(guó)家進(jìn)一步提出了“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)召。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展上看,長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有賴于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展;而受國(guó)際政治環(huán)境的影響,是否能在短時(shí)間內(nèi)掌握與國(guó)防相關(guān)的尖端科技關(guān)乎國(guó)家安全,這對(duì)當(dāng)時(shí)還很薄弱的科技工作提出了很高的要求。

十二年科學(xué)規(guī)劃的制定把國(guó)家對(duì)科技發(fā)展的要求提上日程,旨在盡可能迅速地補(bǔ)足國(guó)家最短缺的國(guó)防建設(shè)急需的門類,迅速趕上世界先進(jìn)國(guó)家科技水平,并堅(jiān)持“重點(diǎn)發(fā)展,迎頭趕上”的方針。其中,國(guó)家在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和國(guó)防事業(yè)急需的科技,如原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等的發(fā)展都需要理工結(jié)合的人才。在繼承哥廷根應(yīng)用力學(xué)學(xué)派思想和長(zhǎng)期從事科學(xué)研究與教學(xué)工作后,錢學(xué)森較早地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。在他看來,20世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)導(dǎo)致世界工程技術(shù)發(fā)生了革命性變化,尤其是二戰(zhàn)期間導(dǎo)彈、高速飛機(jī)、雷達(dá)、核武器等重要武器裝備的發(fā)明和使用,從根本上改變了人類生產(chǎn)與戰(zhàn)爭(zhēng)的面貌。這些重大發(fā)明與以前的發(fā)明創(chuàng)造有著明顯的區(qū)別,它們不是依靠工程實(shí)踐積累和經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)計(jì)出來的,而是需要數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)等理論科學(xué)作為設(shè)計(jì)依據(jù),是科學(xué)家和工程師密切合作的產(chǎn)物。在這個(gè)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,錢學(xué)森提出了“技術(shù)科學(xué)”的觀點(diǎn),他指出技術(shù)科學(xué)是一個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域,是自然科學(xué)與工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,他的研究對(duì)象是工程技術(shù)實(shí)際中具有共性和規(guī)律性的問題。他提出:“能夠綜合自然科學(xué)和工程技術(shù)、要產(chǎn)生有科學(xué)依據(jù)的工程理論則需要另一種專業(yè)的人。而這個(gè)工作內(nèi)容本身也成為人們只是的一個(gè)新部門:技術(shù)科學(xué)。由此看來,為了不斷地改進(jìn)生產(chǎn)方法,我們需要自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)三個(gè)部門同時(shí)并進(jìn),缺一不可。這三個(gè)部門的分工是必需的,我們肯定地要有自然科學(xué)家,要有技術(shù)科學(xué)家,也要有工程師。”尤其直接服務(wù)于工程技術(shù)的應(yīng)用力學(xué),想要在航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域取得突破性的成就,技術(shù)科學(xué)家是不可或缺的。而在當(dāng)時(shí)中國(guó)的高等教育體系中,技術(shù)科學(xué)家作為人才培養(yǎng)的缺門,急需一所大學(xué)來探索其培養(yǎng)模式。

2.高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)中的缺失

1952年院系調(diào)整之后,我國(guó)按照蘇聯(lián)模式重塑了高校教育體系,其方針是整頓和加強(qiáng)綜合型大學(xué),以培養(yǎng)工業(yè)建設(shè)人才和師資為重點(diǎn),重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)院校尤其是單科性的專門學(xué)院。其特點(diǎn)是高等技術(shù)教育得到了加強(qiáng),工科學(xué)校為引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)提供人才保障。就當(dāng)時(shí)的人才培養(yǎng)目標(biāo)來看,主要是為了適應(yīng)蘇聯(lián)援助項(xiàng)目所需的師資和工程技術(shù)人才,對(duì)基礎(chǔ)研究的重視不足,而理工分家亦是這次院系調(diào)整的一大特點(diǎn)。具體從力學(xué)學(xué)科看,根據(jù)蘇聯(lián)大學(xué)模式,力學(xué)專業(yè)是被放在綜合性大學(xué)的數(shù)學(xué)力學(xué)系內(nèi),主要培養(yǎng)具有理科背景的力學(xué)人才,如北大數(shù)學(xué)力學(xué)系的人才培養(yǎng)目標(biāo)(頁(yè)91)。而工學(xué)院則把培養(yǎng)目標(biāo)定位為工程師,按照行業(yè)或產(chǎn)品設(shè)置專業(yè)。力學(xué)學(xué)科雖是各類工科專業(yè)的必修課程,但由于工業(yè)發(fā)展急需工程技術(shù)人才,工科教育的專業(yè)被細(xì)化、學(xué)制被縮短、相應(yīng)的基礎(chǔ)課程如力學(xué)科目也根據(jù)專業(yè)需求被盡可能壓縮和簡(jiǎn)化。這樣的培養(yǎng)模式雖然以最快的速度為工業(yè)部門培養(yǎng)了工程師和技術(shù)人員,推動(dòng)了工業(yè)的快速發(fā)展,但也導(dǎo)致了工科學(xué)生在基礎(chǔ)學(xué)科上的薄弱。李佩教授在回憶科大建立時(shí)談到了這個(gè)問題:“1958年4月,錢老與郭永懷先生、楊剛毅先生一起在北京西山討論中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所應(yīng)承擔(dān)的12年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要任務(wù)時(shí),都感到力學(xué)研究需要一批新型的、年輕的科技人員。郭先生是力學(xué)所的副所長(zhǎng),楊先生是力學(xué)所的黨委書記,他們都感到近年來分配到力學(xué)所的大學(xué)畢業(yè)生使用起來不稱手,北大的偏理,清華的偏工,而急切需要的是介于兩者之間的科學(xué)技術(shù)工作者,也就是需要一批介于科學(xué)家和工程師之間的人才。”(頁(yè)460)因此,利用中國(guó)科學(xué)院的自身優(yōu)勢(shì)創(chuàng)辦一所培養(yǎng)理工結(jié)合的尖端科技人才的新型大學(xué),是中國(guó)科學(xué)院許多科學(xué)家們的共同期望。

從這兩點(diǎn)來看,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的建立并非是教育革命浪潮中的即興之作,而是在考慮到當(dāng)時(shí)高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)和國(guó)家對(duì)人才需求中間的盲區(qū)而建立的一所極具特色和時(shí)代意義的新型大學(xué),是錢學(xué)森的技術(shù)科學(xué)思想與國(guó)家需求不謀而合所產(chǎn)生的火花。

四錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想在近代力學(xué)系培養(yǎng)模式上的實(shí)踐

建系之初,錢學(xué)森即按照“技術(shù)科學(xué)”人才培養(yǎng)思想制訂近代力學(xué)系的人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計(jì)劃。在當(dāng)時(shí)的條件下,錢學(xué)森提出,“理”的方面要像北大那樣,“工”的方面要像清華那樣的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo),在創(chuàng)系過程中的難題如專業(yè)如何設(shè)置、課程如何開設(shè)、甚至任課教師,都有錢學(xué)森的意見和建議。錢學(xué)森在近代力學(xué)系開設(shè)了四個(gè)專業(yè),分別是高速空氣動(dòng)力學(xué)、高溫固體力學(xué)、巖石力學(xué)及土力學(xué)以及化學(xué)流體力學(xué)這幾個(gè)反映力學(xué)學(xué)科發(fā)展方向的專業(yè)。他親自為近代力學(xué)系的1958級(jí)學(xué)生制訂了教學(xué)計(jì)劃,提出的培養(yǎng)目標(biāo)是:“一個(gè)技術(shù)科學(xué)工作者的知識(shí)面必然是很廣闊的,從自然科學(xué)一直到生產(chǎn)實(shí)踐,都要懂得。”為此,他從課程設(shè)置的多個(gè)重要方面做出了與其他高校不同的嘗試。

1.重視理論基礎(chǔ)課與技術(shù)基礎(chǔ)課

1959年5月26日,錢學(xué)森在《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表文章《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的基礎(chǔ)課》,詳細(xì)闡述了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課的意義、內(nèi)容和學(xué)習(xí)的方法。他認(rèn)為,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)基礎(chǔ)課除了公共基礎(chǔ)課之外,還可以分為理論基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課兩個(gè)方面,這樣的安排是基于科大力學(xué)系的“技術(shù)科學(xué)”人才培養(yǎng)目標(biāo),“科技大學(xué)的學(xué)生將來要從事于新科學(xué)、新技術(shù)的研究;既然是新科學(xué)、新技術(shù),要研究它就是要在尚未完全開辟的領(lǐng)域里去走前人還沒有走過的道路,也就是去摸索,摸索當(dāng)然不能是盲目的,必須充分利用前人的工作經(jīng)驗(yàn)”。前人的工作經(jīng)驗(yàn)即成熟的基礎(chǔ)學(xué)科體系?!爸袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是為我國(guó)培養(yǎng)尖端科學(xué)研究技術(shù)干部的,因此學(xué)術(shù)必須在學(xué)校里打下將來作研究工作的基礎(chǔ)”,新科學(xué)、新技術(shù)的研究要求“理工結(jié)合”的人才,理論和技術(shù)并重是力學(xué)系課程的一大特點(diǎn)。

以高速空氣動(dòng)力學(xué)和高溫固體力學(xué)兩個(gè)專業(yè)為例(表1),兩個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)課內(nèi)容和學(xué)時(shí)是一致的,主要分為基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)兩個(gè)部分,基礎(chǔ)理論主要包括高等數(shù)學(xué)、普通物理和普通化學(xué)。強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)學(xué)科,是因?yàn)榱W(xué)作為技術(shù)科學(xué)中的典型學(xué)科,是根植于基礎(chǔ)學(xué)科之上的,主要是以物理學(xué)的基本理論為指南,以數(shù)學(xué)為研究工具的,物理學(xué)為力學(xué)提供了最基礎(chǔ)、最根本的原理,而數(shù)學(xué)是力學(xué)研究中不可或缺的工具與手段,技術(shù)科學(xué)是工程技術(shù)的理論,有它的嚴(yán)密組織,研究它就離不了作為人們理論工具的數(shù)學(xué),這個(gè)工具在技術(shù)科學(xué)的研究中是非常重要的,每一個(gè)技術(shù)科學(xué)的工作者首先必須掌握數(shù)學(xué)分析和計(jì)算方法。因此,在科大建校的第三次系主任會(huì)議時(shí),就重點(diǎn)討論了關(guān)于基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)的分配問題,高等數(shù)學(xué)分兩個(gè)類型:第一類型學(xué)習(xí)兩年半,430學(xué)時(shí);第二類型為一年半計(jì)260學(xué)時(shí),力學(xué)系即與應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算技術(shù)系等系一起被歸為第一類型中。從高速空氣動(dòng)力學(xué)和高溫固體力學(xué)兩門學(xué)科來看,復(fù)雜的化學(xué)變化現(xiàn)象也是要被充分考慮的學(xué)科。特別是在尖端工程技術(shù)的發(fā)展的過程中,力學(xué)工作者為了能解決生產(chǎn)中提出的問題,需要充分利用目前物理,化學(xué)上已有的成果,要掌握這些新的力學(xué)分支是與良好的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)分不開的??紤]到實(shí)際工程問題是復(fù)雜的,往往涉及到多學(xué)科,因此,為了從中提煉和研究工程科學(xué)問題,研究者必須具備廣博而扎實(shí)的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)。

基礎(chǔ)課的另一個(gè)方面是基礎(chǔ)技術(shù)課,包括工程設(shè)計(jì)技術(shù)(機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì))、實(shí)驗(yàn)技術(shù)(電工電子學(xué)、非電量電測(cè))和計(jì)算技術(shù)(計(jì)算方法、電子計(jì)算機(jī))。錢學(xué)森認(rèn)為:“在新科學(xué)、新技術(shù)的研究工作中,常常要設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置,例如研究高速氣動(dòng)力問題就得有超聲速的風(fēng)洞,研究基本粒子物理就得有高能加速器了要設(shè)計(jì)這些設(shè)備就不能用敲敲打打的辦法,必需進(jìn)行比較正規(guī)的技術(shù)設(shè)計(jì)。因此基礎(chǔ)技術(shù)的訓(xùn)練就非常必要了?!睓C(jī)械制圖和機(jī)械設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)皆是工科學(xué)生最基本的訓(xùn)練,是工程實(shí)施的工具,如物理、數(shù)學(xué)之于理科研究一樣道理。因此,只有掌握了工程技術(shù)的基本工具,才能在應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)解決工程科學(xué)問題中考慮到實(shí)際工程問題,從而使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室,在實(shí)際工程中發(fā)揮其作用。尤其是錢學(xué)森提到的“在尚未開辟的領(lǐng)域里走前人還沒有走過的路”,在探索的道路上無人領(lǐng)航,那么尖端儀器、設(shè)備都需要自己獨(dú)立設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造,這就需要工程技術(shù)知識(shí)的支撐,這也是創(chuàng)新人才所必備的條件。

這兩類都包括在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的甲型公共基礎(chǔ)課之中,在前三年的時(shí)間,主要是以基礎(chǔ)課為主。從學(xué)時(shí)上來看,公共基礎(chǔ)課占總學(xué)時(shí)的一半,而基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)兩類課程都占較大比重。與綜合類大學(xué)的力學(xué)系如北大數(shù)學(xué)力學(xué)系,和多科性工科學(xué)校如清華大學(xué)工科專業(yè)相比,科大力學(xué)系的基礎(chǔ)理論課要比以工程設(shè)計(jì)為主的清華大學(xué)相關(guān)學(xué)科課時(shí)量大,而基礎(chǔ)技術(shù)課又遠(yuǎn)超過以數(shù)理計(jì)算為重點(diǎn)的北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系,體現(xiàn)了“技術(shù)科學(xué)”教育思想中有別于基礎(chǔ)學(xué)科和工程學(xué)科人才培養(yǎng)的“理工結(jié)合”的課程安排特色。

2.重視專業(yè)課與國(guó)防科研重點(diǎn)的需求結(jié)合

專業(yè)課的學(xué)習(xí)時(shí)段,從三年級(jí)下學(xué)期開始成為重點(diǎn)。全系必修的有工程力學(xué)(含材料力學(xué))、理論力學(xué)、火箭技術(shù)概論,再加上各個(gè)專業(yè)的特殊專業(yè)課程(總計(jì)約800學(xué)時(shí));在當(dāng)時(shí)而言,這些新專業(yè)在國(guó)內(nèi)其他高校都沒有開設(shè)過,因此如高速空氣動(dòng)力學(xué)等專業(yè)的課程設(shè)置都是實(shí)驗(yàn)性的嘗試。從課程設(shè)置上,可以看出錢學(xué)森在為力學(xué)系各專業(yè)安排課程時(shí)注意從以下幾個(gè)方面考慮與國(guó)防科研重點(diǎn)需求的結(jié)合:一是強(qiáng)調(diào)專業(yè)課程的前沿性,錢學(xué)森親自設(shè)置并講授了《火箭技術(shù)概論》,這門課程在當(dāng)時(shí)來說無疑是非常前沿的。通過這門課的講授,讓學(xué)生了解到所學(xué)之將來的應(yīng)用領(lǐng)域,以最為前沿的國(guó)家科研重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的熱情。

二是既有公共專業(yè)課,各個(gè)專業(yè)亦各有側(cè)重,比如高速空氣動(dòng)力學(xué)專業(yè),由于十二年科學(xué)規(guī)劃中有噴氣和火箭技術(shù)的建立的規(guī)劃需求,其中的高超聲速問題是火箭技術(shù)中的一大難點(diǎn),近年來高速飛行器的飛行速度已經(jīng)突破了聲速的限制,在氣流接近聲速的情況下,氣體的壓縮性便開始顯現(xiàn)出來,這就使問題比低速情況下要復(fù)雜得多。到了超聲速,氣流就要產(chǎn)生激波,當(dāng)飛行器以超過十倍聲速的速度前進(jìn)時(shí),飛行器周圍的氣體的溫度將高達(dá)幾千度甚至一萬多度,這時(shí)候一部分空氣分子便會(huì)產(chǎn)生分離及電離,在分離及電離的情況下,飛行器的固體壁與周圍空氣的熱交換如何進(jìn)行是一個(gè)具有重要實(shí)際意義而至今尚待研究的問題。因此,在專業(yè)設(shè)置中,高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)是一門重點(diǎn)課程,為進(jìn)一步研究高超聲速問題做準(zhǔn)備。又如高溫固體力學(xué)專業(yè),當(dāng)時(shí)的火箭技術(shù)、原子能工業(yè)、動(dòng)力機(jī)械中都會(huì)遇到不少固體在高溫情況下的強(qiáng)度問題,比如如何解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度的問題從而提高噴氣速度,如何控制超聲速飛行時(shí)飛行器的表面溫度過高、原子核反應(yīng)堆中的構(gòu)件溫度過高所產(chǎn)生的問題。由于固體在高溫下的力學(xué)問題與一般溫度下的問題不同,因此,高溫固體力學(xué)專業(yè)開設(shè)了熱應(yīng)力專題、高塑性力學(xué)、固體力學(xué)等課程。

三是倡導(dǎo)交叉學(xué)科的發(fā)展,錢學(xué)森對(duì)專業(yè)課程的設(shè)置也有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在更寬的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)獲取知識(shí),比如固體力學(xué)專業(yè)需要修習(xí)空氣動(dòng)力學(xué)課程,但又比高速空氣動(dòng)力學(xué)專業(yè)所修習(xí)的空氣動(dòng)力學(xué)課程要簡(jiǎn)單和寬泛一些。

四是由科學(xué)院的研究員和該領(lǐng)域的專家授課,如郭永懷開設(shè)了粘性流體力學(xué)、林同驥開設(shè)了高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)、李敏華開設(shè)了塑性力學(xué)、胡海昌開設(shè)了桿與桿系,夾層板結(jié)構(gòu)專題兩門課程等,這些專家都承擔(dān)著國(guó)家最前沿的科研項(xiàng)目,對(duì)學(xué)科的知識(shí)體系都有比較成熟和特有的看法,對(duì)待解決的技術(shù)問題有著深刻的認(rèn)識(shí)。他們的授課讓學(xué)生能夠接觸到該專業(yè)領(lǐng)域最前沿的研究成果和困境,如果結(jié)合自身所學(xué)和專家的啟發(fā),就能以最快的速度進(jìn)入前沿科學(xué)研究領(lǐng)域(表2)。

3.重視傳授理工結(jié)合的精髓和方法

錢學(xué)森認(rèn)為,雖然自然科學(xué)是工程技術(shù)的基礎(chǔ),但它又不能包括工程技術(shù)中的規(guī)律。而從技術(shù)科學(xué)的研究方法來看,也是自然科學(xué)與工程技術(shù)研究方法的綜合。但是,要把自然科學(xué)的理論應(yīng)用到工程技術(shù)上去,并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的推演工作,而是應(yīng)該做科學(xué)理論和工程技術(shù)的綜合工作。因此,有科學(xué)基礎(chǔ)的工程理論既不是自然科學(xué)也不是工程技術(shù),而是兩部分有機(jī)組織的總和。結(jié)合他自身在麻省理工學(xué)院和加州理工學(xué)院的經(jīng)歷,他認(rèn)為,麻省理工學(xué)院的培養(yǎng)模式是把基礎(chǔ)理論與專業(yè)技術(shù)割裂開的,前兩年是按照培養(yǎng)科學(xué)家的模式,而從第三年開始又變成了培養(yǎng)工程師的模式。因此,在近代力學(xué)系的課程設(shè)置中,錢學(xué)森刻意強(qiáng)調(diào)了如何做到真正的“理工結(jié)合”。如在參考書的選取上,《理論力學(xué)》補(bǔ)課課程采用錢學(xué)森建議的馮·卡門和比奧合著的《工程中的數(shù)學(xué)方法》作為參考書。這本書在方法上采取的是選取實(shí)際的、具有代表性的工程問題,并且通過解決這些問題來表明如何學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)學(xué)(頁(yè)180-197),從而引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)規(guī)律和恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法計(jì)算求解,得出具體的數(shù)據(jù)結(jié)果,然后和事實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,以檢驗(yàn)建立的工程技術(shù)理論是否正確Ⅲ。換句話說,這本書代表了技術(shù)科學(xué)的教學(xué)理念:從實(shí)際問題出發(fā),用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際工程問題,即傳授“實(shí)際——理論——實(shí)際”的研究方法的精髓。

同時(shí),錢學(xué)森十分強(qiáng)調(diào)技術(shù)科學(xué)家要對(duì)工程技術(shù)有足夠的認(rèn)識(shí)與理解,要求學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)的工程技術(shù)知識(shí),并與工程師交朋友,要與他們有共同語言,要有工程觀點(diǎn),對(duì)工程問題要有數(shù)量的概念。這些能力都要從學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)工程設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐的過程中逐步獲得。因此,在錢學(xué)森的支持和指導(dǎo)下,科大力學(xué)系在結(jié)合產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和大搞群眾科學(xué)運(yùn)動(dòng)的社會(huì)風(fēng)潮成立了以學(xué)生為主要參與者的火箭研制小組,并將研制成果運(yùn)用到了實(shí)際生產(chǎn)中,作為降雨催化劑的運(yùn)載工具,成功實(shí)現(xiàn)了人工降雨(頁(yè)36)。在這一過程中,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合并未流于一場(chǎng)運(yùn)動(dòng),而是實(shí)實(shí)在在地為生產(chǎn)所服務(wù)。并且,借此培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,從而在畢業(yè)以后能夠較快地在適應(yīng)科研崗位的需求。

錢學(xué)森對(duì)科大力學(xué)人才的培養(yǎng)傾注了大量心血,多次就近代力學(xué)系人才培養(yǎng)的方方面面撰寫介紹,提出指導(dǎo)性意見或建議,如“力學(xué)和力學(xué)工程系介紹”“力學(xué)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向”“中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)里的基礎(chǔ)課”“科學(xué)技術(shù)的研究工作和外文”“1961年在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)報(bào)告的提高”“談?wù)劰ぷ髋c學(xué)習(xí)”“近代力學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)”“如何做好畢業(yè)論文”以及“在近代力學(xué)系畢業(yè)論文導(dǎo)師會(huì)上的發(fā)言”等。僅從標(biāo)題就可以看出,錢學(xué)森從第一屆力學(xué)系招生開始,便悉心照料、伴隨著學(xué)生們的成長(zhǎng),這也是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系建立過程的見證,足可反映出錢學(xué)森對(duì)中國(guó)科大力學(xué)系建設(shè)的深刻影響。

五錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)人才培養(yǎng)思想在當(dāng)代的價(jià)值

1964年1月,延期畢業(yè)半年的科大近代力學(xué)系1958級(jí)學(xué)生開始分配派遣。從分配方案看,將近三分之一的同學(xué)分配到中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所,三分之一的同學(xué)分配到國(guó)防科研系統(tǒng),其余三分之一的一半分配在部隊(duì),另一半分配在中央與省市機(jī)關(guān)或留校任教。第一屆近代力學(xué)系畢業(yè)生留校同學(xué)有21人,其中4位在學(xué)校機(jī)關(guān)工作,另有17名在近代力學(xué)系里任教,較好地滿足了各教研室、實(shí)驗(yàn)室在籌建過程中對(duì)專業(yè)人才的急需。在1958-1960級(jí)力學(xué)系各專業(yè)方向的學(xué)生中,先后走出了10多名科技將軍、7名中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士(表3)以及許多國(guó)內(nèi)外的知名教授、學(xué)者,不負(fù)錢學(xué)森當(dāng)年“上天攬?jiān)?、下洋捉鱉”的期望,他們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域獨(dú)當(dāng)一面,成績(jī)斐然。

應(yīng)該說,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)是錢學(xué)森傾注精力最多的高校,他從加快我國(guó)航天事業(yè)后備人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略高度出發(fā),實(shí)踐了其“技術(shù)科學(xué)”人才教育理念,即科學(xué)和工程相結(jié)合,培養(yǎng)能適應(yīng)不斷變化的工程技術(shù)前沿的、具有良好的自然科學(xué)基礎(chǔ)和領(lǐng)導(dǎo)能力的研究型工程師。回顧這段建系歷史,可以發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的高等教育培養(yǎng)目標(biāo)下,在以專才教育理念為主的時(shí)代里,強(qiáng)調(diào)“理工結(jié)合和通才教育的培養(yǎng)模式”是極具探索精神的,而事實(shí)也證明這樣的探索在科研型人才的培養(yǎng)上是成功的。

縱觀21世紀(jì)的科技發(fā)展,人工智能、清潔能源、無人控制技術(shù)、量子信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及生物技術(shù)等新興技術(shù)逐漸成為科技發(fā)展主流。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)本身衍生出來的需求和研究領(lǐng)域的交叉,進(jìn)一步地推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的深度融合,“技術(shù)科學(xué)”的思想從科技發(fā)展的各個(gè)方面得到了驗(yàn)證。從人才需求的角度來看,培養(yǎng)理工結(jié)合,寬口徑、交叉學(xué)科的人才,不僅是對(duì)尖端技術(shù)領(lǐng)域的前沿性學(xué)科,對(duì)工科學(xué)校的影響也非常明顯。近些年來提出的“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃以及“新工科”,都是在看到傳統(tǒng)的理科和工科已不足以應(yīng)對(duì)時(shí)代變革之后做出的調(diào)整。歷史已證明,錢學(xué)森技術(shù)科學(xué)思想是適應(yīng)科技發(fā)展的趨勢(shì)的,回顧錢學(xué)森與科大近代力學(xué)系建立和初步發(fā)展的過程,結(jié)合現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢(shì)和高等教育改革的方向,可以得到以下啟示:一是高等教育仍要從世界科技發(fā)展的趨勢(shì)和國(guó)家需求出發(fā)。目前來看各個(gè)學(xué)科的壁壘正在逐漸被打破,只有結(jié)合科技發(fā)展的趨勢(shì)和國(guó)家的需求,才能形成人才培養(yǎng)方向的指示牌。二是既要重視基礎(chǔ)科學(xué),也要注重理工結(jié)合。在探索新科學(xué)、新技術(shù)的無人區(qū)域方面,基礎(chǔ)科學(xué)是摸索過程中的指南針。三是要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,也就是從實(shí)際問題出發(fā),運(yùn)用理論建立模型,再將其應(yīng)用到實(shí)際問題之中的能力。

有幸的是,在錢學(xué)森的“技術(shù)科學(xué)”人才培養(yǎng)思想的探索下,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系成為了“理工結(jié)合”型人才培養(yǎng)教育理念探索的排頭兵,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)其他各系科也受其影響,在培養(yǎng)復(fù)合型科技人才方面取得了豐碩的成果。在中國(guó)科大建校五十年時(shí),錢學(xué)森曾提出希望科大能夠培養(yǎng)“世界一流科學(xué)家和科技領(lǐng)軍人才”。在中國(guó)科大建校六十年之際,學(xué)校再一次強(qiáng)調(diào)和深化了理工結(jié)合的培養(yǎng)理念,堅(jiān)持“基礎(chǔ)寬厚實(shí),專業(yè)精新活”的培養(yǎng)特色,推行大類教育、專業(yè)培養(yǎng)的“2+x”培養(yǎng)模式,形成了具有科大特色的一流科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系,離錢學(xué)森的期望又近了一步。

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