王文熙，華旭剛，陳政清

(湖南大學 土木工程學院 風工程與橋梁工程湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410082)

一、引言

因為就業(yè)壓力和疫情影響，近年來我國研究生報考人數(shù)逐年飆升。據(jù)2021年12月23日文匯報報道，2020年和2021年分別達到341萬人和377萬人，2022年再創(chuàng)歷史新高，達到457萬人。2021年我國研究生招生規(guī)模達117.7萬人。目前中國僅次于美國已成為世界排名第二的研究生教育大國。研究生求學期間正是人生中精力最充沛、思維最活躍、創(chuàng)新能力培養(yǎng)最佳時期，畢業(yè)后大多成為我國實現(xiàn)產業(yè)轉型、科技強國的中堅力量，培養(yǎng)好未來需要人才，是高校研究生教育的神圣責任與使命。

2021年5月28日，習近平總書記在兩院院士大會和中國科協(xié)第十次全國代表大會上發(fā)表重要講話指出，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是國家和民族長遠發(fā)展之大計。研究生教育作為高層次的教育，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的主要途徑。隨著我國創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、“一帶一路”倡議的全面實施，在“雙一流”“新工科”建設背景下，國家和社會對高校研究生教育提出了更高的要求，其核心要提高其實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力[1]。因此，研究生教育要按照學術學位側重知識理論創(chuàng)新能力及專業(yè)學位側重實踐應用創(chuàng)新能力的整體目標，加強研究生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。

為了加強研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，許多專家展開了相關研究，并提出了相應的策略。李方元等對研究生培養(yǎng)模式和能力現(xiàn)狀進行了調查分析[3]；王平等對研究生導師的指導模式和指導方法研究現(xiàn)狀進行了分析[4]；和天旭對研究生培養(yǎng)質量的影響因素進行分析并提出相應對策[5]；付建偉對研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀進行了分析，并提出了改善策略[6]；魏淑艷等探究了我國研究生培養(yǎng)政策的范式變遷與演變邏輯[7]；姚芳等對研究生培養(yǎng)質量現(xiàn)狀進行了分析，并提出“指導有方、教研相長、追求創(chuàng)新、制度健全”的培養(yǎng)模式[8]；邵永健等提出了基于科研項目、工程項目、創(chuàng)新項目和學科競賽的“四元驅動”土木工程專業(yè)研究生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[9]；趙丁選等提出了以提高研究生實踐創(chuàng)新能力為目標的高校、企業(yè)和政府多主體協(xié)同的培養(yǎng)模式[10]。本文在分析研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)影響因素基礎上，重點從過程管理和課題研究兩方面探索加強橋梁風工程方向研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐路徑。

二、影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的因素分析

一是研究生創(chuàng)新動力不足。近年來，我國研究生報考人數(shù)屢創(chuàng)新高，主要原因之一是就業(yè)壓力太大。社會普遍認為，取得研究生學位后將有更多的就業(yè)選擇、更好的工資待遇和工作條件，這致使部分研究生學習動機出現(xiàn)偏差，學術探究與創(chuàng)新知識的動力不足，只把獲得碩士研究生文憑作為終極目標。另外，部分研究生在科研過程中過分依賴導師，出現(xiàn)典型的高分低能現(xiàn)象，這都不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，現(xiàn)有研究生選拔過分強調“第一學歷”，導致部分具有創(chuàng)新潛力但本科學歷達不到要求的學生被排除在外。除此之外，部分研究生選擇導師時過分看重導師的學術威望和名氣，忽略自身對學術研究的興趣所在，這在一定程度上也制約了研究生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

二是教學方法單一及課程內容陳舊?，F(xiàn)在的研究生課堂教學教師大多采用講授法，因而教學過程中缺乏互動和研討，學生參與度低，不利于對研究生解決復雜問題的綜合能力以及創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學內容的前沿性和時代性不足，對學科前沿研究及發(fā)展趨勢介紹不充分，研究生課后缺乏自主學習和深入探究，難以開闊其學術視野和培養(yǎng)發(fā)散性思維。研究生理論課程學習階段很少出現(xiàn)不及格現(xiàn)象，這在一定程度上也反映出研究生對理論課程學習還算重視，但教師對考核要求還需更加嚴格，以促進研究生對基礎理論的掌握和自身科研創(chuàng)新能力的提高。

三是過程管理與考核不到位。雖然研究生培養(yǎng)方案對培養(yǎng)過程的關鍵節(jié)點都作出明確要求，但實際操作中往往出現(xiàn)諸多問題。例如，導師與研究生交流較少，過于放手讓博士研究生指導碩士研究生，忽視研究生過程管理的制度化、規(guī)范化，對時間節(jié)點控制也不嚴，造成開題等環(huán)節(jié)總是延期，縮短了課題研究時間，致使課題研究不夠深入，難以具有創(chuàng)新性。同時，過程考核流于形式，對文獻查閱、學術交流等環(huán)節(jié)缺乏有效監(jiān)管和健全的考核機制，難以實現(xiàn)培養(yǎng)方案中提高研究生創(chuàng)新能力的目標。另外，對實踐環(huán)節(jié)沒有明確、具體的要求，且缺乏有效監(jiān)管和評價，不利于研究生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、橋梁風工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐路徑

改革開放以來，我國在基礎設施建設方面取得了舉世矚目的偉大成就，獲得了“基建狂魔”稱號。橋梁工程在設計理論、結構形式、工程材料、施工裝備、制造工藝等方面不斷研究與創(chuàng)新，一大批具有國際水平的橋梁相繼建成，我國也成為名副其實的橋梁大國，并向橋梁強國邁進。橋梁工程作為一門實踐性很強的學科，隨著橋梁跨度越來越大，橋梁建設的環(huán)境和結構體系更加復雜，以及高強、輕質、多功能建筑材料的研發(fā)與應用，信息技術、美學與工程技術的融合發(fā)展及在橋梁工程的應用，都對橋梁設計理論、建造技術及管理維護提出了新的課題，橋梁風工程專業(yè)的研究生作為未來橋梁工程領域的高級專門人才，除了掌握本專業(yè)的理論知識外，還必須具備自主學習能力、研發(fā)創(chuàng)新能力和實踐創(chuàng)新能力。

湖南大學土木工程學院迄今已經走過了110多年的光輝歷程，被譽為“千年學府，百年土木”，為國家和社會培養(yǎng)了30 000多名土木工程專業(yè)的人才，擁有從本科、碩士到博士完整的高層次人才培養(yǎng)體系。土木工程一級學科躋身國家重點學科，在國內外具有較高的知名度和影響力。橋梁風工程則是在21世紀初才建立的研究方向，經過多年的發(fā)展，已經形成了擁有院士、“國家杰青”的優(yōu)秀科研團隊，研究生規(guī)模不斷擴大。為了培養(yǎng)服務國家創(chuàng)新發(fā)展、高質量發(fā)展的高水平人才，橋梁風工程團隊以過程管理和課題研究為抓手，在研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面進行了有益探索。

(一)以過程管理為抓手，聚焦研究生基礎理論和學術視野

一是嚴格掌控培養(yǎng)過程關鍵節(jié)點。研究生培養(yǎng)過程包括理論教學、論文選題、課題研究、中期考核、論文答辯、教學實踐、學術交流等主要環(huán)節(jié)，在關鍵環(huán)節(jié)做好考核評價工作，對于激發(fā)研究生的學習主動性、達成培養(yǎng)目標非常重要。在實際培養(yǎng)過程中，常常存在選題不及時、開題走過場和考核延遲等現(xiàn)象，對后續(xù)的培養(yǎng)工作造成不良影響，最終導致研究生培養(yǎng)質量參差不齊。為此，橋梁風工程團隊導師組嚴格按照人才培養(yǎng)方案的時間節(jié)點開展各項考核評價工作，及早發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。特別是在論文選題和開題環(huán)節(jié)，要做到早規(guī)劃、早啟動，將論文選題聚焦于“真問題”，要求學生廣泛梳理相關文獻，全面了解課題的研究現(xiàn)狀，深刻理解所研究課題的內涵、突破關鍵科學技術及明確研究技術路線等。在開題過程中，導師組對研究生論文選題的意義、難度、研究內容、研究思路等進行全面考察，并進行集中開題答辯，然后評定開題是否通過。因為研究生論文選題很大一部分來自導師的科研項目，并且一個科研項目可能分解為多個研究生的論文選題，所以，研究生在開始課題研究之前，需要在導師指導下對項目的國內外研究現(xiàn)狀及整體目標有清晰了解，這樣才能充分借鑒已有的研究成果和研究方法，不至于在研究過程中迷失方向，以避免低水平重復研究。研究生中期考核也是其培養(yǎng)過程的關鍵節(jié)點，主要考核研究生課程成績、實踐能力、研究進展等，以往中期考核常常流于形式，學生提交研究生中期考核表就算完成，沒有達到理想效果。我院將中期考核改為導師組集中考核方式，由研究生匯報理論學習成效、教學與科研實踐及其效果、課題研究進展等，然后對研究生基礎理論水平、實踐能力和科研能力進行綜合評定。

二是創(chuàng)新理論教學方法并及時更新課程內容。高校理論教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)研究生扎實基礎理論的根本保障，因此，在教學過程中要不斷提升教學的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。研究生的理論課程學習基本在第一學年完成，而數(shù)學和結構動力學是橋梁風工程專業(yè)兩門重要的基礎理論課程，其中，數(shù)學主要采用理論講授和課后練習相結合的教學方法，傳授各類典型物理方程求解和數(shù)值分析方法；結構動力學是結構動力分析的基礎。橋梁風工程是研究風對橋梁的作用，既要考慮風的靜力作用，也要考慮風的動力作用，尤其要考慮風與結構的氣彈效應，問題十分復雜，研究方法包括風洞試驗、計算流體動力學、現(xiàn)場實測等。針對不同的風工程研究課題對動力學的要求，我們在結構動力學的課程教學中對教學內容進行了改進，將原來主要講授時程分析方法改為時程分析與譜分析方法并重，以面向風工程學科中抖振問題的求解；同時，考慮橋梁結構的復雜性和自由度的特點，為了培養(yǎng)研究生對復雜系統(tǒng)動力分析的能力，引入MATLAB等工具軟件，要求學生掌握編程技術和常用的多自由度系統(tǒng)分析方法。橋梁風工程方向的專業(yè)課程主要包括橋梁風工程、結構振動控制、人行橋振動理論與動力設計等。其中，橋梁風工程主要內容包括風環(huán)境、靜風荷載及風致振動理論，結構振動控制則是學習橋梁振動控制的原理、方法。人行橋振動理論與動力設計是基于目前大跨人行橋興建引發(fā)的振動問題而增設的一門專業(yè)課。對專業(yè)課的教學方法進行系列改革：(1)采用研討式教學方法，專業(yè)課教學按專題進行，由教師講解基本理論，然后布置研究生查找和閱讀相關文獻，并制作PPT課件在課堂上進行專題研討。(2)改革考核方法，將專業(yè)課考核改為讀書報告和專題文獻綜述形式，并要求嚴格按照科技論文格式撰寫，為研究生論文選題和論文寫作提供支撐，提升研究生的論文寫作能力。(3)加強理論學習與工程實踐的聯(lián)系，將工程實際問題引入課堂，并闡明橋梁風工程理論、減振技術在解決工程問題過程中不斷發(fā)展的歷程。(4)引入教師科研和學科方向最新研究成果，更新教學內容，使學生了解研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，擴大研究生學術視野。

三是嚴格考核學術交流成效。培養(yǎng)方案對研究生在讀期間參加學術活動有明確要求，但考核往往流于形式，對學生填寫的學術活動記錄通常沒有進行嚴格審核，難以達到學術交流目的。學術交流包括聽取學術報告、參加學術會議等，對于研究生獲取最新研究成果、把握研究動態(tài)、開闊學術視野、提升創(chuàng)新能力具有重要意義，這是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，必須落到實處，提高成效。土木工程學院和橋梁風工程中心每年都會邀請眾多國內外學者來校進行學術交流，為研究生參與學術交流活動創(chuàng)造了良好條件。在參加學術活動時，要求研究生自備學術活動記錄本，記錄學術報告內容及交流感悟。參加國內外大型學術會議后，要求研究生對所聽學術報告進行整理，并在學術團隊內部定期進行研討交流。另外，橋梁風工程中心每次項目評審會和研究生論文答辯會，也要求相關研究生全程參與，便于從專家意見中增長知識。實踐證明，加強學術交流管理，能夠激發(fā)研究生學術交流的積極性，也能提高研究生學術交流考核客觀性。

(二)以課題研究為核心，提升研究生實踐能力與創(chuàng)新能力

一是選題內容圍繞工程需求。橋梁風工程是一門與工程緊密聯(lián)系的學科。隨著我國交通建設的蓬勃發(fā)展，橋梁風工程出現(xiàn)了許多值得研究的新課題，為研究生科研選題創(chuàng)造了條件。近十多年來，橋梁風工程方向研究生以實際工程問題為導向，開展深入研究，解決了許多重大工程問題。斜拉橋是現(xiàn)代橋梁中廣泛應用的橋型，斜拉橋拉索在實際工程中容易出現(xiàn)振動問題，例如，湖南岳陽洞庭湖大橋建成后拉索在風雨共同作用下就發(fā)生了大幅振動；蘇通大橋拉索發(fā)生了高階風致振動。我院研究生以拉索振動機理及其控制技術為論文選題，建立了風、雨、拉索振動觀測系統(tǒng)，總結了拉索振動的規(guī)律和特征，并提出了拉索振動控制方法，成功解決了拉索大幅振動問題。懸索橋和拱橋吊桿風致振動在實際工程中也常有發(fā)生，如我國最長懸索橋西堠門大橋吊桿風致振動、佛山平勝大橋H型剛性吊桿強風下發(fā)生的扭轉振動等，通過現(xiàn)場觀測和模型風洞試驗，揭示了其振動機理，并設計了相應的振動控制措施，取得了良好效果。隨著城市美化建設和旅游產業(yè)的興起，許多大跨人行橋相繼建設，人致振動及其控制已成為該類橋梁亟待解決的關鍵問題，也為研究生論文選題提供了新的方向。橋梁主梁的抗風性能是風工程研究的重要方向，但近年來多座在役橋梁發(fā)生了明顯的渦激振動，如虎門大橋、鸚鵡洲大橋等。主梁渦激振動是否與運營狀態(tài)相關？這些又為研究生提出了新的研究課題。研究生論文選題以解決實際工程中的問題為導向，通過探索問題發(fā)生的機理，發(fā)展新的科學理論，解決工程中的關鍵問題，形成了從實踐到理論再到實踐的良性循環(huán)發(fā)展，在培養(yǎng)了研究生解決實際工程問題的能力與創(chuàng)新能力的同時，也產生了巨大的社會經濟效益。

二是研究過程重在培養(yǎng)科研能力。研究生的論文研究從選題到答辯基本歷經了一個課題研究的全過程，通過這個過程的訓練，研究生初步具備獨立從事科學研究的能力，這是研究生培養(yǎng)的一個重要目標，也是研究生教育與本科生教育的最大區(qū)別，充分發(fā)揮研究生學術探究中的主動性是提高其科研能力的關鍵。研究生論文選題大部分來自導師的科研課題或由導師指定，導師會將論文主要研究內容與研究生交流，有些研究生接到任務后就開始著手研究，研究過程中碰到問題卻過度依賴導師幫助解決，這樣不利于其研究能力的培養(yǎng)。橋梁風工程導師團隊在抓好研究生論文的開題、中期檢查、答辯等環(huán)節(jié)的考核時，特別重視研究生研究能力的培養(yǎng)。在開題階段，要求研究生開展廣泛調研和文獻收集工作，了解與研究方向相關的國內外動態(tài)以及掌握開展研究采取的方法和技術路線，并提交詳細的研究方案，使研究生對論文的研究內容、研究重點、研究難點和創(chuàng)新性與特色有深刻理解，對研究方法及其需要解決的關鍵技術做到心中有數(shù)，明了各部分研究內容之間的邏輯關系。在理論研究階段，需要將復雜工程結構進行簡化，建立研究對象的力學模型并開展仿真分析，著重培養(yǎng)研究生解決實際工程問題的能力。在試驗研究階段，需要開展模型設計、模型委托加工、風洞試驗、數(shù)據(jù)采集與分析等工作，培養(yǎng)研究生協(xié)調交流能力、儀器設備操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。在論文寫作和成果總結階段，研究生需要掌握科技論文的寫作技巧，并總結分析試驗數(shù)據(jù)的科學規(guī)律。研究生的第一篇論文往往存在多方面的問題，只有不斷修改、雕琢，才能提升其科研水平和論文寫作能力。嚴格監(jiān)控研究生課題研究與論文寫作過程，可以使研究生全心投入研究，從而全面提高其獨立從事科學研究的能力。

三是課題研究專注科技創(chuàng)新。創(chuàng)新是科研工作的核心和靈魂，研究生是未來行業(yè)技術創(chuàng)新的主力軍，因此，研究生必須具備強烈的創(chuàng)新意識，以面對未來職業(yè)生涯中的各種挑戰(zhàn)。總的來說，科技創(chuàng)新主要涵蓋自然科學知識新發(fā)現(xiàn)和技術工藝創(chuàng)新兩個方面，橋梁風工程基本理論體系早已形成，但經典理論均根據(jù)薄平板模型而建立，實際工程中橋梁斷面形式多樣，橋上附屬設施也各不相同，橋梁造型和結構體系也在不斷變化，這些都為橋梁風工程方向研究生開展研究提供了廣闊的舞臺。研究生論文創(chuàng)新主要體現(xiàn)在特殊橋梁斷面的抗風性能、計算流體動力學新方法、橋梁構件風振機理、風振控制理論與新裝置研發(fā)等方面，要求研究生在課題研究與論文撰寫過程中始終瞄準課題的關鍵科學問題，致力于課題的創(chuàng)新性與特色開展研究。在導師團隊的大力推動下，學院橋梁風工程方向研究生科技創(chuàng)新意識得到增強，并取得了豐碩科研成果。張家界大峽谷玻璃橋是一座大跨人行懸索橋，由于橋梁剛度小，其固有頻率正好在人致振動敏感區(qū)，需要進行減振優(yōu)化設計，為了提高研究生創(chuàng)新能力，橋梁風工程中心向全體研究生發(fā)起了減振方案征集有獎競賽活動，許多研究生提交了減振設計方案和理論計算書，獲得了良好的效果。電渦流是一種19世紀就發(fā)現(xiàn)的電學現(xiàn)象，橋梁風工程中心導師敏銳意識到電渦流原理可以應用于阻尼器開發(fā)，于是帶領研究生開始了電渦流阻尼器的研發(fā)，解決電渦流效率低及阻尼器發(fā)熱等難題，最終研發(fā)了多款電渦流阻尼器并應用于實際工程，同時大大提高了研究生的創(chuàng)新能力。

四、結語

為了培養(yǎng)服務國家創(chuàng)新發(fā)展、高質量發(fā)展的高水平人才，湖南大學橋梁風工程團隊經過長期探索與實踐，形成了嚴格考核、改革教學、創(chuàng)新科研的研究生培養(yǎng)模式，大大提高了研究生的綜合素質和創(chuàng)新能力，使其走向社會成為科研隊伍中的重要力量，學院科研成果豐碩，如陳政清院士領銜的“風工程與橋梁工程研究團隊”被認定為第二批“全國黃大年式教學團隊”；以電渦流阻尼技術為核心的研究成果獲得“第五屆中國‘互聯(lián)網+’大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽主賽道全國總決賽金獎”等。不僅為社會輸送出大批具有創(chuàng)新能力與實踐能力的高水平專業(yè)人才，同時還取得了良好的社會效益與經濟效益。