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关键词 数学建模 协会 创新精神
中图分类号:O29 文献标识码:A
0 引言
由教育部和中国工业与应用数学学会联合组织的全国大学生数学建模竞赛已成功举办了20届,这项赛事已发展成为我国目前规模最大、影响最大的大学生课外科技竞赛活动。数学建模竞赛活动对学生创新思维的培养和实践能力的提高具有很大的推进作用。
目前,我校学生参加数学建模活动已蔚然成风,每年有300多位学生参加全国大学生数学建模竞赛、全国研究生数学建模竞赛、数学中国数学建模网络挑战杯等数学建模活动,学生在参加数学建模活动的过程中,数学建模意识不断提高,许多人考上了硕士、博士研究生。从事教学工作的同学,注重培养学生应用数学思想方法去发现、分析、解决问题,促进了数学的教学改革,其中有20多位是高校数学老师,他们已成为所在高校数学建模的骨干老师,有的被评为全国大学生数学建模竞赛优秀指导老师,有的被评为全国大学生数学建模竞赛广西赛区优秀指导老师。这一成绩的取得与数学建模协会日常开展的活动是分不开的。
1 数学建模协会简介
我校数学建模协会的前身是广西师范学院数学科学学院(数学与计算机科学系)学生会科协数学建模分会,从1995年开始组队参加全国大学生数学建模竞赛,经过十多届科学生会科协会员的不懈努力,数学科学学院学生会科协数学建模分会发展成为广西师范学院数学建模协会。数学建模协会的理念是“以团队精神、创新意识为灵魂”;宗旨是“致力于活跃学校的社团活动,营造学术氛围”;活动方针“是宣传数模,发展数模,强我数模,让大多数人了解数模,为数模爱好者提供一个展示才华的舞台”;目标是“营造农厚的数学建模氛围,提高数学建模能力和创新能力”。
2 数学建模协会是广大学子的良师益友
数学建模协会在日常的活动中吸收全校数学建模爱好者,组织开展一系列与数学建模有关的活动,对会员进行数学建模的长期指导和培训,为会员进行经验交流提供平台,提高会员对数学建模的认识,树立团队合作精神,让会员的数学建模能力在日常的活动中能循序渐进地提高。会员们在活动中受益匪浅,都把数学建模协会当作自己良师益友。
3 数学建模协会出奇招,数学建模活动氛围浓厚
(1)开设讲座。数学建模协会请全国大学生数学建模竞赛优秀指导老师、 全国大学生数学建模竞赛广西赛区优秀指导老师来给会员们做学术讲座,老师们通俗易懂的讲解,大大提高了会员对数学建模的兴趣,激发和鼓舞会员们主动查阅数学建模的文献资料,开展数学建模问题的讨论、辩论。
(2)以老带新。已参加过全国大学生建模竞赛的师兄、师姐们积极主动对新会员进行培训,培训内容大多数是启发性的,讲一些基本的概念和方法,主要是引导同学们自己去学,充分调动同学们的积极性,充分挖掘同学们的潜能。培训中广泛地采用讨论班方式,同学自己报告、讨论、辩论,了解要使用计算机及相应的软件,如Matlab,Lingo,Spss,甚至排版软件等。
(3)观摩成果展。在每年的学校社团文化艺术节中,展现历届师兄、师姐们在数学建模比赛中取得的优异成绩以及他们走上工作岗位后的风采,营造一种生动活泼的文化环境和学术气氛,让同学们更深入地了解数学建模,主动发扬刻苦钻研、努力拼搏的精神。
(4)建立网站。建立校园数学建模网站,宣传数学建模的有关知识,展示历年全国大学生数学建模竞赛试题和优秀论文,让同学们更加近距离接触数学建模竞赛。同时,在网站上给学生们提供有关数学建模的书籍、网址,方便同学们自主学习;在日常的数学建模学习过程中,如果同学们有什么疑难问题,可以以留帖子的方式咨询、请教;同学们也可以通过校园数学建模的网站相互沟通、交流,相互探讨、研究。
(5)校际合作交流。我校数学建模协会时常与其他高校数学建模协会进行学术交流,其中包括广西财经学院数学建模协会、广西电力职业技术学院数学建模协会、广西教育学院数学建模协会。具体的做法是先由各高校代表介绍各自的特色活动,发展中遇到的困难以及对未来的计划,随后讨论各高校数学建模协会今后的交流与合作可能会遇到的问题以及应采取的措施。各协会一致表示,万事开头难,要有克服困难的信心。各高校数学建模协间的合作与交流不仅是为了建立数学建模联盟,更希望各高校数学建模协会能取长补短,为数学爱好者提供更好的学习交流平台。与区内其兄弟院校协会的合作与交流,促进了我校数学建模学会的发展。
(6)开展数学建模知识竞赛。现代教育思想的核心是培养学生创新意识及能力,而能力是在知识的教学和技能的训练中,通过有意识地培养而得到发展的。教学中,数学建模方法和思想的融入,有助于激发学生的原创性冲动,唤醒学生进行创造性工作的意识,开展数学建模知识竞赛,学生要从错综复杂的实际问题中,抓住问题的要点,并将问题中的联系归成一类,揭示出它们的本质特征,找出解决问题的重点与难点,自觉地运用所给问题的条件寻求解决问题的最佳方案和途径,这一过程能充分发挥学生丰富的想象力和创新能力。
(7)环保展板宣传。为配合环保局的低碳宣传,我们协会以数学建模知识为基础,建立模型来对环保知识进行宣传,这一活动让同学们了解到数学建模的生活性、广泛性、实用性,大大地丰富了同学们的知识面,开拓了同学们在数学方面的视野,充分调动了同学们的学习积极性,激发了同学们的创造性思维。
关键词:数学建模教学工程理论实践应用
中图分类号:G623文献标识码: A
1、数学建模教学工程的理论
数学建模是应用数学模型来解决各种实际问题的过程,它通过对实际问题的抽象、简化并确定变量和参数,再利用数字、公式、图表、符号等数学语言描述事物的内在规律,借助计算机求解数学问题,并解释、检验、评价所得的解,从而确定能否将其用于解决实际问题的多次循环、不断深化的过程。而对在校大学生系统进行数学建模思想及方法的教育过程则称之为数学建模教学工程。建立和完善数学建模教学工程有利于学生全面素质的培养,既可以丰富、活跃大学生的课外活动,也可以为发现、培养优秀学生创造机会和条件,对提高学生学习数学的积极性,学好难度相对较大的大学数学有非常重要的促进作用。
数学建模在教学工程中的实践应用
2.1.在定积分中的应用
定积分是大学数学教学的重要组成部分,其在理论教学和实际生活中都有所运用。比如某地方矸石不允许堆放在未征用的土地上,那么如何根据下拨经费、设计年产量和预期开采年限这三个变量确定征地与堆放矸石方案呢?首先我们分析问题的关键地方就是征地费与堆积矸石用电这两方面,这时候就可以运用定积分来分析堆积矸石的电费,建立数学模型,从而合理地按照预期开采量来征地和堆放煤矸石。
2.2在微分方程中的应用
在我们生活中会经常运用到微分方程来解决实际问题,比如目前在社会上引起广泛关注的减肥问题,如何利用数学建模思想确定合理的减肥方式呢?对于这个问题可以将减肥的两个主要方法:控制饮食与加强体育锻炼作为变量建立模型,运用微分方程分析不同变量对减肥效果的影响,进而对减肥者提供参考,帮助人们树立科学的减肥理念,取得满意的减肥效果。
2.3在概率统计中的应用
日常生活中会经常遇到概率统计问题。比如某种植物有AA、Aa、aa三种基因类型,如何使这种植物的基因实现纯种化呢?可以利用全概率公式建立若用AA型基因和不同基因类型进行繁殖后第n代与第n-1代基因之间的递推关系式,通过计算极值来预测基因分布趋势,进而分析如何进行纯种化的问题。
3.如何培养大学生数学建模能力
在大学数学教学中,帮助学生去发现问题、分析问题并想方设法利用数学建模思想解决问题是非常重要的。针对不同阶段,笔者认为应采取相应的教学方法来培养学生的数学建模能力。
3.1 感知学习阶段
该阶段主要分布在大一期间,以培养应用意识与简单应用能力为主要目的。这期间的教学结构主要包括以下四个方面:学习初步阶段的应用数学;对数学建模的入门学习;数学软件的入门学习;实际应用高等数学、线性代数思想的例子或者是一些数学小实验。与之相适应的教学方法有:(1)参与一些数学建模协会的活动;(2)参与一些数学知识应用竞赛;(3)开设一些具有针对性的讲座;(4)在高等数学、线性代数学习中应用相关软件并配合实验。
3.2 理论应用阶段
该阶段主要是分布在大二、大三期间,以培养按数学建模思想解决理论的、抽象的问题为主要目的。这期间的教学结构主要有:学习经济、管理学中的数学模型,机电工程技术中的数学模型,生物、化学中的数学模型,金融学中的数学模型,物理学中的数学模型;相应的教学内容主要包括以下五个方面:(1)开设有关的数学建模课程;(2)开设群组选修课程;(3)开展校园文化活动和社会实践活动;(4)学生做专题报告;(5)参与MCM(大学生数学建模竞赛)活动。
3.3 实际应用阶段
该阶段主要是分布在大四期间,以培养解决实用问题的综合应用能力与研究意识为主要目的。这期间的教学结构主要有:学习数学建模特殊方法、特殊建模软件,建立综合解决实际问题的思维方式。相应的教学内容主要包括以下五个方面:(1)参与数学建模竞赛;(2)参与C-MCM(全国大学生数学建模竞赛)活动集训;(3)完成毕业设计与毕业论文;(4)参加相关的校园文化活动(小论文、报告会、协会工作等);(5)参与相关的社会实践活动(课题工作的参加研究、课件制作等)。
结论
数学建模在大学数学教学过程中扮演着非常重要的角色,它既能够培养学生的思维转换能力和空间想象能力,也能够培养学生综合运用数学知识解决实际问题的能力。因此在大学教学过程中,应重视对学生数学建模能力的培养,不断引导、循序渐进,积极鼓励学生参与数学建模实践活动,培养国家紧缺的开拓性、创造性人才。
参考文献:
【1】韦程东 在常微分方程教学中融入数学建模思想的探索与实践[期刊论文]-数学的实践与认识2008(20)
[关键词]高等应用数学 教学改革与实践 岗位需求 多元化
[作者简介]尹江艳(1972- ),女,内蒙古赤峰人,吉林电子信息职业技术学院基础部主任,副教授,主要从事高等应用数学的教学与研究工作。(吉林 吉林 132021)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)18-0117-02
高等职业教育是现代高等教育的重要组成部分,近几年来随着社会、经济的不断发展,高等数学不仅在传统的物理学、电子学和工程技术领域继续发挥着重要的作用,而且已渗透到经济、人文、体育等其他社会科学领域,成为必不可少的解决各种实际问题的工具。高职教育培养目标是具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、面向生产、服务和管理第一线职业岗位的实用型、技能型专门人才。为了能够使我校的毕业生更好地适应社会的发展,顺利地完成“从学校到工作的过渡”,并且能够在今后的发展中逐步向较高层次的岗位发展,要求高职高专所培养的人才不但具有宽厚的基础知识,而且具有合理的知识结构和先进的操作技能,能够最大限度地适应生产岗位的需求。而高等应用数学作为高职高专理工类专业不可缺少的一门公共基础课,无论对学生专业课程的学习,还是综合素质的培养,都具有十分重要的意义。因此,改革现行高等应用数学课程教学中存在的不足,使该课程教学最大程度地满足学生学习的需求,已势在必行。
一、课改前存在的主要问题
第一,在教学理念上,我国高职公共基础课教师大多是具有一定理论知识和经过教育教学专业训练的师范类毕业生,在传授知识方面具有一定的适应性,相当多的教师面对探索“必需、够用”为原则的高职高等数学课程改革,由于缺少相关专业知识和能力的训练,要适应以就业为导向的高职教育,服务并服从专业技术教育要求,往往是心有余而力不足。
第二,在教学内容上,无论从数学发展,还是在实际应用中,原有的高职数学教学内容已远远满足不了专业的需要。现在高职的大多数教材主要是以数学的逻辑知识为体系,过分强调自身的系统性、完整性,内容基本上是本科教材的压缩或精减,例题和所学内容始终停留在课堂的层面上,实际应用型例题很少,脱离了与专业知识的密切结合,学生只是机械记忆,只知其一不知其二,制约了学生创新思维的发展。
第三,在教学方法与教学手段上,原有的教学方法与教学手段基本上是“黑板+粉笔”的“满堂灌”的单一授课方式。教师是课堂的主导,只注重教学理论的传授,在引入概念后,介绍性质或定理,然后是大量的计算方法或计算计巧的讲解,学生只能按照教师讲授的内容被动地接受和机械地记忆,学生参与的时间或机会很少,缺少实践性的教学环节,忽视了学生应用数学知识解决实际问题的能力培养,导致大多数学生学完数学后感到数学无用武之地。教学辅助手段贫乏,不能有效地借助现代科学技术手段进行教学,难以调动学生学习的积极性。
第四,在考核方式上,原有的高等数学考核方式多年来一贯是一张试卷定乾坤,这种考试方法一般不能真实地反映学生应用数学知识的理解程度,只注重理论知识和计算方法上的考核,而忽视了学生数学综合素质的考查。
二、高等应用数学教学改革措施
1.转变教师的教学理念,提高教师的教学水平。教师是提高教育质量的关键,也是高职教育改革成功的关键。在高职教育提倡专业课教师要走“双师型”道路的同时,无疑对公共基础课教师提出了一个更高的要求。为了更好地服务专业,解决数学知识与学生专业知识和能力紧密接轨问题,教师必须养成自我学习的能力,通过不断的学习逐步提高自身的专业素养和职业素养,拓展自己的知识视野和学习领域,以便更好地服务于高职数学教育。
2.重组和优化教学内容,适应高职教育人才培养模式。高等应用数学是集数学理论、数学实验、数学建模于一身的综合体。按照突出应用性、实践性的原则,我们首先对高等数学课程教学内容进行了全面梳理,重组和优化教学内容,将“高等数学”课程按照专业大类划分为三种类型(计算机类,机电类和经济类),每一类型又分成相应的三个模块(基础模块、专业应用模块和实践提高模块),并在此基础上实行了按类型的分流培养,把课程内容的改革由宏观转向微观,即由系列课程转向每一门课程的知识块、知识点。以“必需、够用”为原则,让学生学习到有用的数学。基础模块中各个专业均以初等函数为研究对象,以极限理论为工具,主要讨论一元函数的微积分问题。对于专业应用模块和实践提高模块是高等数学课程改革的重点,其中专业应用模块主要体现专业性和针对性,因此在教学过程中我们根据专业不同需要选用的教学内容也有所不同。机电类专业由于用到复数和三角函数的相关知识较多,不少学生对这部分的知识也已淡忘,所以考虑到高等数学对这部分知识的空缺,我们把高中学过的复数以及三角函数的内容补充进来,同时根据专业需要在应用模块中更加侧重微分方程、拉普拉斯变换及傅里叶级数等方面知识的介绍和讲解;计算机类则侧重于线性代数、离散数学等方面知识的讲解;经济类专业侧重于概率论与数理统计的讲解,努力做到让教学内容与各专业内容紧密相连,让学生感受“数学就在我身边”。实践提高模块则是以选修课的形式通过开设数学建模、数学实验、数学史等课程使学生对目前最新的数学工具及其发展趋势有所了解,以便为他们日后进一步自学和运用数学服务。
3.采用灵活多样的教学方法和教学手段,调动学生学习的积极性和主动性。(1)利用数学方法论进行启发式教学,让学生由学习的被动接受者变为主动参加者,在发挥教师主导作用的同时,充分发挥学生的主体作用,要为学生的积极参与创造条件,引导学生去思考、去探索、去发现,鼓励学生大胆地提出问题,改变过去讲细讲透的教学方法,调动学生学习积极性。(2)采用案例导入、任务训练的行动导向教学法,以专业所需能力为目标,以具体的源于工作实际的典型专业案例为载体,设计课程的问题情境,以学生为主体,充分调动学生学习的积极性,教师在做中教,学生在做中学,真正实现了理论与实践一体化。比如机电一体化专业在讲授微分方程的相关知识时,教师可引导学生根据所学习过的专业物理知识查找并设计出一个简单的RC或RL串联回路电路,学生通过明确电路中各变量之间的数量关系,将实际问题译为数学问题,建立出简单的微分方程,然后教师介绍微分方程的相关知识,学生分组训练,讨论RC或RL串联回路的电流强度和电压的大小。(3)制作CAI课件,引入现代多媒体教学,将数学知识由抽象变得形象,由繁琐变得简单,使学生对数学知识逐渐从感性到理性再到应用,激发了学生的学习兴趣和学习动机。实行“案例分析+CAI课件+理论介绍+应用演示+上机实验”教学模式,强化学生计算机使用能力。
4.加强高等数学与专业的融合,突出学生应用能力的培养。高等应用数学是与专业结合,以能力培养为目标的理念下的产物,它打破了传统的逻辑思维体系,突破学科界限,在教学过程中给学生提供可感知、可思考、可学习、会应用的认知氛围,让学生充分发挥他们的想象空间,调动学生学习的积极性,充分体现从实践中来、到实践中去的认知规律,实现了教学重点从“学数学”向“用数学”方向的转移,加强了数学与生活和专业的联系,缩短了数学课程与专业课程之间的距离,学生的数学应用意识和应用能力显著增强。此外,我院在2005年起每年组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,成立数学建模协会,陆续将数学建模、数学实验等实践性课程渗透到课程教学中,学生通过合作讨论,查阅资料,对实际案例的分析和模型的建立,不仅可以学习到数学专业的有关知识,而且还可了解案例的背景及相关专业知识,从而开阔了学生的视野,拓宽了学生的知识结构和思维空间,培养了学生的创新意识,使数学实践教育与素质教育有机融合。
5.实施多元化的考核方式,实现成绩考核科学化。推进高等应用数学课程的考核评价体系,不以一次考试或一种考核方法评定学生成绩,从终结性评价转向注重过程和促进学生应用能力发展的形成性评价体系。一是教学过程中渗透能力考核,采用过程性考核和终结性考核相结合的方式进行考核,过程性考核包括考勤与课堂表现占10%,课程作业、应用数学知识解决实际问题的能力(包括计算机应用能力)、建模小论文、与人沟通协作、查找资料、语言表达能力等占50%,期末理论考试占40%。二是实行开卷考试与闭卷考试相结合的方式,坚持“强化应用”的命题原则,着重培养学生理论联系实际的能力和水平。
三、改革效果的实践检验
通过以上教学改革,课程组教师的教学能力得到明显的提高,在学院提倡项目化教学改革过程中,课程组成员都积极参与,勇于探索,分别对“高等数学”“计算机数学基础”和“数学建模”课程做了精心合理的设计,并且顺利通过学院的测评。比如在对机电一体化专业的课程设计中,先后采用四个项目:正弦稳态交流电路的分析与研究、自动控制系统中RC回路的定量分析、自动控制系统RL回路的传递函数、非正弦周期信号的谐波分析,对高等应用数学内容进行了改革和尝试。采用以项目为载体,任务驱动的教学模式,通过设置一系列的问题情境,让学生边做边学,充分调动了学生学习的积极性和参与意识,学生的动脑和动手能力得到显著增强。另外在不断的教学改革和探索过程中,课程组成员对高职教育教学理论重新有了更深和更进一步的认识,先后在全国重要核心期刊上10余篇,参与省级以上科研立项2项。同时课程组成员深入各系进行周密细致的调研,根据专业需要分别编写了适合高职高专理工类专业使用的国家规划教材《高等应用数学基础》《微积分基础及应用》《计算机数学基础教程》及《工程数学基础教程》等多部教材。在2011年全国大学生数学建模竞赛中也取得了前所未有的好成绩,共有10个代表队参赛,获得国家级二等奖1项、省级二等奖2项、省级三等奖3项。“高等应用数学基础”这门课通过课程组成员的共同努力,在2010年被吉林省教育厅评为省级优秀课。现在这门课的课程网站也已初具规模,正在建设当中,争取在今后的一年里申报省级精品课。
四、结论
总之,高等应用数学的改革与实践,不仅使教师的理论水平和实践能力都得到提升,而且对大学生创新能力和职业核心能力的培养起到了积极的促进作用。但高等应用数学教学改革任重而道远,还需在实践中进一步探索和深化。
[参考文献]
[1]马丽霞.高职院校高等数学教学改革探析[J].素质教育论坛,2008(6).
[2]上宏昌.高职高等数学教学改革探析[J].继续教育研究,2008(4).
[3]田智,王喜斌.高职数学教学改革的体会和设想[J].中国成人教育,2006(5).
【关键词】精品课程;数字化资源;共建共享
【中图分类号】G420 【文献标识码】A【论文编号】1009―8097(2009)12―0058―03
随着经济全球化、教育信息化的不断发展,高等教育正朝着大众化、国际化的方向发展。如何利用现代教育技术手段,高校、企业贡献各自的智慧与优势,共同参与数字化资源建设,实现优质教育资源的共享,已成为知识经济时代各国普遍关注的问题。教育部启动精品课程建设,推进优质教学资源得到最广泛的共享,其出发点和归宿点都是让广大学生受益。根据教育部文件,2003-2009年教育部、财政部共批准建设国家级精品课程3147门(含网络、军队)。然而,精品课程资源应用效果却并不乐观,网站访问率低、重复建设率高,共建高校少,共享覆盖面窄。精品课程数字化资源共建共享模式研究作为国家社会科学基金“十一五”规划教育学重点课题《以教育技术促进学校教育创新研究》的子课题之一,由湖南大学负责研究,浙江大学、中央美术学院等10余所高校参与。数字化资源共建共享模式研究子课题组积极研究与探索,以不同课程为平台,提出了基于教育部教学指导委员会、教学专业学会、高校职能部门等三种不同的精品课程数字化资源的共建共享模式。
一 精品课程数字化资源共建共享现状及问题
当前精品课程数字资源建设主要由课程建设高校和公司(如天空教室、卓越电子等)共同建设,其它高校共享使用。公司主要是基于商业模式提供数字资源建设的软件平台,其它高校是一种零散的使用,没有参与数字资源的实际建设。评选出的国家精品课程,主要通过全国高等学校教学精品课程建设工作网站、中国开放式教育资源共享协会(CORE)网站、国家精品课程资源网进行开放共享。通过精品课程建设与共享,优质资源起到了一定的示范辐射作用,但从校际间、校企间的共建共享来看,还有很多地方值得进一步改进。
1 缺乏有效的资源管理机制,网络资源标准不统一,课程资源的获取性低
精品课程网站目前主要采用分布式,而课程网站建设方和国家精品课程资源中心间没有建立及时的更新措施,以致课程网站的无效访问度较高。通过全国高等学校教学精品课程建设工作网站的课程资源网站地址,对2003到2008年所有国家级精品课程进行链接访问[1],统计情况如表1所示。
表12003-2008年精品课程网站访问失败率统计情况
2 精品课程重立项、轻建设,课程资源共享内动力不足
部分精品课程在前期的立项、评审阶段投入较多,但在后期的资源更新及网站维护上却基本没有投入[2]。随着时间的推移,一些课程的课程资源陈旧、教学理念相对过时,质量下降。访问者在访问此类精品课程时,心中对其课程资源的优质性大打折扣,大大降低了精品课程资源的共享能力。
3 精品课程共建共享意识薄弱,推广力度不够,课程影响力低
通过调查发现,学生对所学专业以外的的精品课程知晓度很低,大部分教师对全国高等学校教学精品课程建设工作等集成网站比较陌生。同时,由于网络教育资源缺乏有力的版权保护措施,部分学校或精品课程建设者担忧发生知识产权的问题,于是对某些原创性资料采取限制措施,例如:在申报成功后撤下该部分资料或限制访问权限等[3]。
二 精品课程共建共享模式研究及实践探索
总结剖析了精品课程中存在的问题后,为实现精品课程资源在更大范围的推广应用,子课题组选取了《工业设计史》、《大学文化及成人之道》及《高等数学》进行了精品课程共建共享模式的研究,提出了三种不同的模式。
1 基于教育部教学指导委员会推进精品课程数字化资源共建共享模式
以教育部高校工业设计专业教学指导委员会和湖南大学为依托,多所高校共建共享《工业设计史》精品课程。其中教育部高校工业设计专业教学指导委员会主要负责课程建设的宏观调控,协调处理好参与课程建设的高校、企业与课程主建设方三方之间的关系(如图2)。湖南大学作为精品课程数字化资源建设的牵头学校,负责网站的总体规划与建设、更新、维护。包括清华大学、中央美术学院在内的其他15所学校,提供《工业设计史》授课视频 、考试试题及授课教案等课程资源,并建立公共教学资源库。通过定期举行研讨会、培训班等形式加强各校教师的交流,教师在交流和借鉴中不断探索,使得课程资源建设不仅体现了主要建设高校的特色,更融入了国内其它高校的精华。并在课程网站开辟互动评价栏目,访问者可以和教师建立起即时的互动联系,实现精品课程的共同发展。
同时,湖南大学与微软、英特尔等国际著名公司和德国红点等国际顶级创意推广机构建立了战略合作关系。企业参与制定课程建设目标、提供课程建设相关技术支持、提供优秀的企业工程师现场教学等。还利用三维建模的方法,通过虚拟现实技术再现历史上经典的工业设计作品,使学生可以生动地、立体地进行深入分析。
此外,为确保课程资源的有效共享,湖南大学建立了教学资源中心,由专门的机构对各课程网站进行统一管理,并建立相关的监督、考核和激励机制。制定了课程网站建设、共享、优化的基本原则。如:对课程资源库的一些重要信息采取加密技术,避免其遭到破坏;设置双入口,满足不同宽带用户需求。与各联盟高校、联盟企业建立密切的互动,加强课程的宣传推广,扩大课程的影响力。
湖南大学《工业设计史》课程的所有教学内容和授课视频均免费向社会开放,其课程网站一直在百度及谷歌“工业设计史”主题词搜索中名列第一,是国内最有影响的教学网站之一,通过网站点击率及IP地址统计,每年受益的学生达一万人以上,国内大部分高校共享了这一精品课程的数字化资源。
图2 基于教育部教学指导委员的精品课程数字化资源共建共享模式框图
2 基于专业学会推进精品课程数字化资源共建共享模式
以湖南省数学学会和湖南大学作为《高等数学》精品课程建设的依托平台,共建共享《高等数学》精品课程。湖南大学为课程网站主要建设方,负责课程网站的总体规划与建设、维护等工作。湖南省数学学会组织建立《高等数学》精品课程建设联合体,综合该省境内多所学校的课程特色,通过提供授课视频、教案等方式共建《高等数学》精品课程,形成具有区域性特色的国家精品课程(如图3)。既加强了高校的区域性合作,也起到了对精品课程的宣传推广作用,使学生能够充分了解到本校以外的精品课程资源,大大推进了精品课程共享进程。
图3 基于教学专业学会的精品课程数字化资源共建共享
模式框图
3 基于高校职能部门推进精品课程数字化资源共建共享模式
以湖南大学文化素质教育办为依托平台,联合校内各院特色共建《大学文化及成人之道》。湖南大学文化素质教育办作为《大学文化及成人之道》精品课程建设的主要承担方,由课程责任教授牵头,成立建设小组,组织校内各院,例如岳麓书院、建筑学院等,都参与到该门精品课程的建设中(如图4)。通过校内各学院的合作,该课程不但将岳麓书院深厚的人文底韵与湖南大学文化建设现状密切结合,而且融合了各学院特色文化,使得学生不仅能认识、发现优秀的传统文化,而且还可以学习先进的科学文化,促进人文文化与科学精神相融。
图4 基于高校职能部门的精品课程数字化资源共建共享
模式框图
在进行精品课程共建共享模式研究及探索的过程中,课题组特别注重学习和吸收美国麻省理工学院开放式课件(MIT OpenCourseWare)经验。在课程网站的再建设过程中,将建立与访问者的互动支持系统作为其重点项目[4]。有利于吸取访问者对课程资源、课程网站的意见,促进精品课程数字化资源共建共享的可持续发展。
三 提高精品课程数字化资源共建共享力度的几点思考
1 共建共享精品课程与教育行政推动及用户自发推动相结合
高校与高校、高校与企业、高校与国家精品课程资源中心共建精品课程数字资源,实现精品课程更大范围的共建共享,需要教育行政部门的引导及支持,采取有效的方案、政策、激励措施。在国家精品课程的评审过程中,应提高精品课程共享辐射能力在整个评审指标中的比重,评审后加大资金支持力度,建立共建共享机制。
2 规范精品课程网站建设的标准,建立有效的精品课程监控及互动机制
建立精品课程网站建设的基本标准,以解决目前精品课程共享中因存储服务器、网站格式、课程资源类型等不统一所导致的问题。精品课程网站建设的基本标准应包括课程网站的设计规范、基本功能模块、网站的兼容性测试。同时针对图片、音频、视频等不同类型的资源的存储及建立统一的基本标准。对视频等占用带宽较大的资源,应提供常见的适合不同带宽的版本,以适用不同访问条件的访问者[5]。建立监控机制,确保国家级精品课程网站能够长期正常运行。
3 处理好数字化资源共建共享与知识产权保护的关系
教育部《国家精品课程建设工作实施办法》明确指出:“国家精品课程要按照规定上网并向全国高等学校免费开放,高等学校和授课教师要承诺上网内容不侵犯他人的知识产权。”但在网络条件下数字化教学资源很多情况下难以界定,积极推进共建共享资源必然带来知识产权的相关保护问题。没有相关措施,各高校的优质资源、特色资源很容易被复制,甚至被不法分子所利用。对数字化资源进行集体保护措施研究,保证优质教育资源的有效传播,保障公众对所需资源的自由、便捷的获取,促进资源建设、共享、应用的可持续发展。
4 强化精品意识,丰富优质资源
教育部在《关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》中指出,精品课程要做到“六个一流”,即:一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理、一流影响力。在具体的课程建设中还应做到一流的课程网站,一流的教学课程,一流的教学研究,牢固树立精品意识,丰富精品课程数字化资源,提高共享程度、辐射范围与教学效果。课程网站还应开辟学习者互动支持系统,重视用户的参与意识,积极引导用户参与建设。
四 结论
以控制理论为指导,改善精品课程数字化资源建设的开环系统,基于不同主体或平台逐步建立闭环系统,走出目前建设的局限性,是实现精品课程校际之间、校企之间共建共享模式的有效模式与机制。成立精品课程开放协作共同体是确保精品课程资源可持续发展的必然趋势,是实现精品课程资源在更大范围内共享的一种有效策略。建立良好的共建共享机制,使建立的优秀精品课程资源得到真正意义上的共享,实现其价值,将是一项长期、艰巨和系统的工作。
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参考文献
[1] “全国高等学校教学精品课程建设工作”网站[EB/OL].
[2] 教材周刊聚焦组.怎么样?怎么了?怎么办?―专家、学者聚焦精品课程共享[EB/OL].
[3] 冯博琴.高校精品课程建设研究[J].中国大学教学,2008,
(10):9-10.
力学之美在哪里?从孩子们手中玩耍的陀螺,到杂技演员展现的各种技艺,力学之美存在于我们的日常生活中;从潮汐的形成到天体的运转,力学之美隐含在自然界的规律中;从国王浮起的“皇冠”到“牛顿看到下落的苹果”,力学之美存在于各种充满着趣味和智慧的科学小故事中……
看上去,人们好像都知道一点力学,但您知道吗?“力学作为自然科学的第一个定量学科,发展至今,其现状与以前已大不一样,尤其在研究的深度与广度方面。今天我们的很多工程设计与对自然灾害发生发展规律的揭示及防治都需要高水平的力学研究去支撑,而不仅仅是弄几个力学专业词汇以至于没有深入的力学研究就能有效推动的,它需要创新来促使旧貌换新颜。”兰州大学土木工程与力学学院院长周又和教授一席话,代表了中国力学研究中坚力量的思考方向。
登上塔尖可以看到广袤的风景,站上巨人肩膀可以推动科学研究的快速前行,无论如何都要用尽全力向上攀缘才行。尤其在科学研究方面,更要用功、用心、用智,才可发现攀缘的阶梯。周又和与力学的渊源已30年有余,在力学的天地里不断地攀缘。追本溯源,他的历程是一条汗水凝聚着收获、前行伴随着思索、创新驱动着发展的奋发有为之路。
立志为学――开启人生精彩梦
周天寒彻何所依,又见彩虹艳阳起。和煦春风遍地吹,馥郁桃花满山。
诗言志,一首诗能够折射出一个人的所感、所想。2011年1月6日,周又和闲来写下了这首诗,以总结自己多年来的人生感悟。诗如其人,可以感受到,周又和在用心参悟生命,在用汗水铺就人生的精彩之旅。
周又和,1957年5月出生于湖北汉川的一个普通农村家庭。家中有兄弟六人,周又和排行第四,他上面还有一个姐姐,全家日子过得十分清贫。在上世纪60年代初,大哥考入初中学习,毕业前夕父亲突发重病,亲友们力劝父亲让大哥回家务农以缓解危难,但父亲不忍心让成绩优秀的大哥辍学。为了减轻家庭负担,大哥以优异的中考成绩考取了能提供生活费的孝感师范学校,毕业后当上了一名人民教师。但受温饱问题和“”的影响,大哥之后的两兄一姐的读书都止于小学。到周又和及其两个弟弟读书时,家中困境略有缓解,父亲就坚持让他们多读点书。所幸的是,他们因亲历农村的穷苦生活,所以立志发奋读书以改变贫穷面貌。这样,他家共有兄弟四人实现了读书的梦想,这在当地也算是一段佳话。
对周又和人生成长影响最深的是他的父亲与大哥,他们对于人生乐观向上的态度、敢为人先的干劲一直深深地扎在了周又和的脑海里。在当地,父亲周协堂是种田能手,上世纪50年代初期曾担任过合作社的蔬菜排排长,对于在何时何地种什么庄稼他都了然于心,精心耕作,成为生产队种田的“高级参谋”;那时,自留地是全家人生活的主要依靠,他也敢在自留地里种当地人没有种过的生姜与花菜等,并能获得好的收成。大哥周运和对工作一丝不苟,通过不断努力,能力持续得到提升,在上世纪70年代后期,他通过报考函授大学班获得了大学文凭从而圆了他的“大学梦”,从一名小学老师迅速提拔到初中、高中任教,恢复高考后成为县里有名的高中数学老师,90年代还出任过县重点高中汉川二中的副校长。父亲经常以大哥的优异成绩为自豪,并用大哥的范例来引导与教育其它小孩。受此影响,大哥带回家的数学书籍,周又和“偷偷”拿去学习,因此他从小数学成绩就拔尖。在“教育回潮”的1972年,周又和于当年春季进入高中学习,有幸遇上了抓基础教育质量的好时机。那时学校狠抓基础教育,经常进行课程单元考试,他的数学与物理成绩总是名列年级前茅。为此,任课老师还给他开小灶,将“”前高中课本中的一些较难习题给他做,他总能做出,深得老师的喜爱。得益于扎实的基础,在年底学校举办的高中一年级数学竞赛中,他以满分第一名博得头彩,由此奠定了他的自信心,“立志读书”的信念也在这时候悄然种下。1973年夏天起,受“”干扰,全国遍地搞“开门办学”,学校不敢再抓学习,但周又和始终坚守对学习的信念,支撑着他走过人生不平凡的岁月。哪怕在盛行“读书无用论”的年代,他也从未在学习上有过动摇,一路向上,翱翔书海。
在“”那个风雨飘摇的年代,除了生活困苦的磨难外,周又和遇到的更大苦恼是他继续深造的梦想遥遥无望。1974年7月高中毕业后,周又和回乡务农,这一“停滞”就是近四年。在此期间他干过各种农活,当过大队加工厂的“技术工人”,做过生产队的会计,还当过高中民办教师。一步步,他靠的都是自己的实力,小小的改进也给他以慰藉。对于能当上教师这一事,周又和还有一段“励志”经历。那是1976年,他当会计时,因为对数学的兴趣,一次在县城偶然买到一本西安交通大学编写的《高等数学》,喜不自禁。于是,就开始自学,认真做题。他发现书上多处习题答案出错,但又不敢相信会有此事。“初生牛犊不怕虎”,带着疑惑,他就大胆地给教材编写组写信求助,最终得到回复,他的解答竟是正确的!一名不到20岁的高中生敢于“挑战”大学教材,这在当时可是少有的事。这件事不仅让他极受鼓舞,也给了他很大的影响,以至上大学后,他凡事不崇拜、不盲从,养成了独立思考、敢于挑战的科学精神。也因为这件事,周又和引起了当地有关部门注意,1977年6月,他当上了一名高中民办物理教师。
科学的春天带来周又和命运的转折。深受“数学皇冠上的明珠”――陈景润的故事影响的他,在恢复高考的1977年,成功地考上了大学――踏上了恢复高考的“第一班车”,1978年春季进入大学学习。
结缘力学――奏响学海歌
力争上游竞,学海行舟引潮掀。前程宽广护天地,沿峭硕果令神叹。
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2011年3月17日,周又和又写下这首诗,以纪念自己力学学习与工作的34年,表达他对力学的赞美及对工作的总结和展望。有谁能知道,这样一位与力学有着深厚渊源的学者,与力学结缘,却是“机缘巧合”。
向来成绩优异的周又和如愿考上大学,进入华中工学院(现为华中科技大学)力学专业学习。这一专业并非他所填报的志愿,只因学校要加强力学师资培养,就在所报相近专业的优秀考生中挑选,这样他被调剂进入力学专业的师资班。周又和说他当时对力学知之甚少,幸运的是这一专业与数学有着紧密的关系,也算是能发挥他在这方面的特长,为学好专业课程发挥了作用,从此就开启了他的“力学人生”。
周又和抓住来之不易的机遇,发奋学习。当他得知数学和物理对所学专业的重要性后,除了学好力学课程外,也着力学好数学与物理课程,这为他日后的发展奠定了坚实的基础。还在大一与大二期间,学校先后组织了大学生数学与物理竞赛,他都积极参加。在数学竞赛中,他为班级获得数学竞赛三等奖,这是按班级参赛前五名考试成绩的总成绩确定的,他是其中五名之一。在物理竞赛中,周又和获得个人三等奖。他取得的这些好成绩,使他在大学期间开始崭露头角。在毕业前夕做本科毕业论文的四周内,指导老师让他就皮带弹簧振子系统自激振动极限环的存在性开展定性分析研究。周又和在得知该问题还没有解决后,他激情饱满,通过严谨的力学和数学分析,使这一问题得以解决,他的科研能力深得老师的赞誉。这一研究论文投到学术期刊《华中工学院学报》,并于1983年发表。这在当时的本科论文中并不多见,也让他初尝到研究成功的滋味。到大学毕业时,师资班中的学生只有成绩好的才可被选留任教。加上他的获奖与毕业论文研究所埋下的良好伏笔,他有幸留校任力学教师。
“前程宽广护天地,沿峭硕果令神叹。”正如诗中所描述的一样,随着研究的深入,周又和越来越深刻地体会到力学的博大精深与无穷奥妙,探求的欲望也日渐强烈。在不断攀爬象牙塔的过程中,累积了让他享用一生的宝贵知识财富。
1987年9月,周又和从华中工学院慕名来到兰州大学,在知名力学科学家与教育家叶开沅教授的指导下攻读博士学位。叶开沅教授是著名力学科学家钱伟长院士的得意弟子,我国第一个力学专业――北京大学力学专业的五位创办人之一,1956年获首届国家自然科学奖二等奖。此前,周又和参与的圆薄板大挠度非线性问题各种解析解法的收敛性证明与定量研究获得突出进展。由于求解非线性问题的解法都涉及到无穷展开或无穷迭代,其收敛性是判断和保证求解方法有效性的基本数学课题,当时没人做过这方面的研究工作,成为非线性科学的一个难题。他与郑晓静一道迎难而上,针对圆薄板大挠度非线性问题,寻找到严格的数学证明途径解决了这一棘手难题,使这一研究获得重大突破。这些研究成果赢得了非线性力学领域的著名科学家钱伟长院士与郭仲衡院士的高度赞誉,被认为是该领域“国内外少见的优秀工作”,“已处国内外领先地位,是五十年来该课题最完备的一项研究”。周又和的能力由此也深得叶开沅教授的赏识。在此基础上,叶先生安排周又和就航空仪表中的谐振压力传感器的力学特性开展研究。针对这一非线性动力学问题,周又和提出了自己的研究方法。首先将非线性动态解分解为静平衡部分与在此基础上的动力扰动部分,从理论上证明了静态解对小扰动线性自由振动固有频率的影响,从而确认了谐振压力传感器工作原理的可行性;随后,以静态非线性问题级数解法的高精度解为基础,对小扰动线性自由振动的振型函数采用幂级数展开后,提出的展开系数线性变换格式将所导出的无穷阶代数特征值问题转化为有限阶,从而使解的精度得到提升且计算量大幅减小;最后,采用奇异摄动法讨论了大振幅非线性振动的振幅对固有频率的影响。在这一研究路径下,他定量给出了振弦式与振膜式谐振压力传感器的高精度压力-频率特征关系,并给出了圆板受均匀面内压力的屈曲失稳临界值及后屈曲力学特征的定量结果等。周又和的博士生将这一方法还推广到热弹性非线性梁板结构与非线梯度材料梁板结构的力学特性分析中。他在这一领域的这两项研究成果先后获1992和1996年度甘肃省科技进步奖二等奖。
“机会总是留给有准备的人。”这句话用在周又和身上再合适不过。很多人在看到他的骄人成绩时,总会认为他的机会太好了,想啥有啥。但他心里很清楚,为了这些收获,他常常加班加点超常工作,付出了艰辛与努力。40岁之前,他很少在凌晨一点前睡觉,有时甚至通宵达旦。而每一项研究,都会遇到不少困难。对于困难,他敢于面对并给予有效化解。他说,“对于一名科研工作者,找可做的对象是困难,寻求解决途径是困难,学习新知识是困难,解决问题仍是困难,表达科研成果还是困难,周而复始。然而,人的能力就是在克服各种困难的过程中得以形成与发展的。”正是这种敢于直面困难的态度和乐于钻研的拼搏精神,使他打响了研究生涯的“重炮”――建立起了独立从事科学研究的能力。
跨出国门――攻坚克难勇往前
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光阴如箭穿心过,明媚日月照人还。
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1989年年底周又和获博士学位后留在兰州大学任教。随着薄板非线性力学研究取得重要突破带来的科研能力和自信心,他接下来的研究便一发不可收拾。1990年前,周又和就在思考转变研究方向。1985年美国机械工程师协会应用力学分会围绕“固体力学的未来发展趋势”撰写了十余篇综述论文, 其中4篇提到电磁固体力学为今后固体力学的新方向,指出“必须发展电磁力学理论”,“磁与力学耦合问题将是一个重要的研究领域”。在国内,当时这方面研究尚未展开。1991年,时任中国力学学会理事长的王仁院士在兰州参加全国现代数学与力学学术会议期间,得知周又和与郑晓静要开展这一领域的研究,就对他们的这一选择给予了极力支持和鼓励,使他们更坚定了信心。此后,周又和的科学研究也就是围绕这一与高科技密切关联的新兴交叉学科有针对性展开的。
当时,电磁固体力学遇到的主要问题有:铁磁梁式板结构在横向磁场中的磁弹性失稳临界磁场的实验结果远低于理论预测值,致使理论预测偏于不安全;铁磁壳的力学实验结果远低于理论预测值,且不同理论模型预测的结果相差很大;针对仿托卡马克聚变堆实验中超导磁体的磁弹性失稳临界电流的理论预测也与实验有较大偏差;上述两类磁弹性力学问题从弯曲发展到失稳的弯曲路径没有理论上的揭示;多场耦合非线性的定量分析方法很少,商业软件不能实现其定量分析等等。周又和围绕这些基础问题开展研究,逐渐发展到包括压电智能结构的动力控制,超导悬浮与断裂力学、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超磁致伸缩智能材料与控制等的建模及多场耦合非线性力学特性分析,小波方法及其在强非线性问题中的应用等等,均取得了突出成果。而这些新的前沿科学研究的成功探讨,要得益于周又和的“走出去战略”。
走出国门,是周又和实现科研跨越的一个重要历程。1993年9月至1994年7月,他作为访问学者在美国肯塔基大学从事合作研究。1994年7月至1995年7月,作为外国研究员在日本东京大学核工程研究实验室与国际电磁固体力学知名学者Kenzo Miya教授在电磁固体力学领域开展合作研究,取得有实质性进展的创新成果,促成日本应用电磁材料与力学学会于1995年和2007年两度向兰州大学捐资共400万日元设立优秀研究生奖励基金。1998年6―12月和2002年3~5月,他作为高级访问学者两度赴美国加州大学河滨分校与Q.Jiang教授开展合作研究。
从美国到日本,从压电智能结构的力学研究到铁磁、超导等电磁固体力学研究……周又和马不停蹄,尽自己最大可能扩展着前沿知识,丰富着所涉及的先进领域。很多人会诧异地问他:“只见过从日本转到美国学习深造的,为什么你要从美国这样好的环境跳出去到日本呢?”周又和的回答表明了他自己的态度:“当时纯粹从学术角度去考虑问题,从哪儿到哪儿无所谓,哪里能促进发展就到哪里,出国是为了增强能力、扩展视野。”
“认真钻研、敢于挑战”的科学精神和品格贯穿于周又和的整个求学生涯中。初到日本时,恰逢他的合作教授Miya出差欧洲,他没有因此受到影响,而是整日埋首于Miya教授研究组的书房中,阅读各种学术书刊。当时,一本国际学术会议论文集上发表的关于铁磁板在面内磁场作用下振动频率上升的实验研究,引起了周又和的关注与兴趣。在此之前,他对此也有过理论分析,所得结果为对应于固有频率下降的失稳,而实验结果却是频率上升。对于一位以理论研究见长的年轻学者来说,这是极好机会,因为实验结果是不容否定的,问题只可能出在理论模型或定量分析方法上。两周后,Miya教授从欧洲回到东京大学,周又和就向Miya教授提到了这一实验。在得知相关研究没有给出理论解释后,他表示想做这一问题的研究。对此,Miya教授既没有表示支持也不反对。因为Miya教授知道,这一研究难度相当大,他的研究组拥有最强的计算程序,曾开展过这一问题的定量计算,却屡试都没有进展。但周又和并不因此而退缩,反而更来劲,开始寻找突破口。不到三个月,他通过建立新的磁力表征模型就把这一问题解决了!当周又和将整理成的研究论文拿给Miya教授时,Miya教授十分惊讶:这位既不是学电力工程、也不是从事电力工程工作的中国年轻力学学者如此快速地解决了这一难题,所写论文中涉及的电磁学部分是如此严密和准确!而这一快速突破和严密准确的背后,是周又和在大学期间良好的电磁学与数学知识积累,当然更离不开他持续的付出和努力。回国后,周又和通过系统深入研究基本模型与定量方法,完全解决了这类铁磁材料结构磁弹性力学研究中所存在的基本问题。乌克兰力学学者Podilchuk等人在2005年发表的论文中对这类模型的研究进展进行评述时,将周又和的完整模型与这一领域的国际知名学者的其它模型并列给出,由此评述展示了周又和的模型是自Maxwell提出电磁应力张量以来该领域几项代表性发展中最新的一个。意大利学者Nobili等人在2007年发表的论文中评述这一磁固体力学研究的线性化处理所存在的缺陷后,采用了周又和中的观点指出“最后也是最重要的是线性假设导致刻画磁性体内的分布力有众多表征方式”。国际学者Soh等人在2007年的评述中指出,日本学者“Takagi等人完成了软铁磁板在沿长度方向的磁场中的振动,结果显示为磁化影响使得频率增加。”并通过引用周又和的,指出周又和发现了“经典磁弹性理论得到的由磁效应引起的频率是下降的。”随后又进一步指出,周又和建立的完整模型是“放弃了磁弹性应力张量,发展了一个类似于弹性应力的新的理论.由这一新的理论得到的结果可解释这一实验结果。
周又和研究组后来在超导力学方面的研究也是源自于在东京大学的工作。日本作为新能源装置的磁约束热核聚变反应堆开发研究的主导国家之一,对相关研究投入很大,东京大学在东海就建有一座小型的实验聚变反应堆供研究使用。虽然此前周又和知道一些这方面的信息,但身临其境更加深了认识,加之Miya教授继美国康乃尔大学的Moon院士后,也做了仿托卡马克装置中超导磁体磁弹性失稳的实验测量和理论研究。周又和在发现理论预测与实验结果有偏差,且弯曲过程没有给出理论揭示后,也同时开展了这一问题的理论建模和分析方法研究,追踪出磁弹性弯曲路径并得到失稳临界电流,所得结果与实验十分吻合。随后他又将这一研究推广到与日本名古屋在建螺旋型聚变反应堆相关联的超导磁体的磁弹性力学分析中。相关的2篇论文均在国际期刊Fusion Engineering and Design发表。回国后,除了将这一研究推广到动力特性分析外,周又和研究组还开启了超导磁悬浮、超导块材断裂、超导变形与超导特性的相互作用、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超导CICC导体复合股线等的力学理论与实验研究,取得了显著成效。有关超导磁悬浮动力特性的理论研究论文在学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity发表后,2008年获IEEE超导委员会这一国际学术组织授予的最佳贡献论文奖,他指导的超导悬浮力特性实验研究的博士论文于2010年获全国优秀博士论文奖。
此外,在日本期间,周又和对新兴学术前沿的敏锐能力也值得称道。Miya教授除了电磁固体力学研究外,开展的另一研究领域为无损探伤检测。当时,Miya教授的一名博士生正在采用刚刚形成的最新数学方法――小波理论来从事核电工程中金属结构无损检测方法的理论研究。由于小波理论对短时信号处理的有效性,这一新的数学方法得到了不同领域学者的广泛关注,以图改进和解决工程应用中的一些遗留问题,提高其有效性。但是,对小波理论的理解,需要有良好的数学知识,多数非数学专业学者刚入门时就往往被难住,加之当时数学界知道这一理论的人也不多。在此情形下,Miya教授虽已多次听取博士生的汇报,却一直没能理解和接受。1994年11月,周又和在得知这一情形后,以他数学知识的优势,结合傅里叶分析方法的相关特性,先从不同简单小波的特点、计算格式及应用举例出发,再到小波理论的一般框架及小波应用进行介绍,就容易理解了。在短短两周内,他写出了50页的英文小册子,Miya教授看后很快就理解了,随后安排他在研究组讲授。周又和回国后,将这一新的数学方法及应用给予了有效拓展。他与研究生一道将小波方法最先运用于梁板结构的力学分析以及压电智能结构的动力控制特性研究中,提出的延拓技术解决了小波方法应用于初、边值问题时的边界跳跃问题。基于小波理论建立的计算量小且精度高的拉普拉斯数值反演方法及改进的小波生成方法获得了英国、波兰、国防科大等国外国内动力学与控制学科学者的多次大篇幅采用,近期所提出的求解非线性问题的小波方法成功地解决了求解非线性问题的封闭性问题,为求解强非线性问题提供了通用方法。控制理论和控制工程知名学者柴天佑院士在发表的论文中指出,周又和他们“将小波理论中的函数逼近方法引入到压电智能结构的动力控制问题之中,得到了该领域理论研究的一种新思路”。
在去日本之前,周又和先是在肯塔基大学土木工程系从事其合作教授交给的扇形板力学研究,在不到二个月的时间就得到了满意的结果,其论文后来在Computer and Structures发表。一个偶然的机会,使他能师从压电智能结构动力控制的国际知名学者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬,周又和参加了肯塔基大学华人留学生会举办的一次聚会,认识了Tzou教授的一名博士生,得知Tzou教授正在物色合作者以开展非线性压电智能结构的力学特性的定量研究。结合到自己正要开展的电磁固体力学研究,他也想在这方面有所拓展。他也得知,Tzou教授已出版了几部专著,3篇论文获美国机械工程师协会授予的“Best Paper Award”奖励,要求的门槛很高,一般不轻易接受,因为要他提供资助。在周又和简要介绍了他在薄板非线性力学方面的研究工作后,该博士生答应转达周又和的意图。11月初,Tzou教授约周又和去面谈,当即答应次年起开始在他的研究组工作。到1994年5月底,周又和接到东京大学Miya教授的邀请函,欢喜不已。当时,Miya教授是日本应用电磁材料与力学学会的会长,Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics国际学术期刊主编,国际著名电磁固体力学学者。出国前,周又和就与Miya教授联系过,想去他那里做研究,但一直没有收到回复。到7月上旬办好手续后,周又和于7月中旬中断美国的工作去了日本。这期间他与Tzou教授合作完成的三篇论文日后在国际期刊上发表,首次给出的非线性压电结构力学特征与控制特性的定量结果被后来的同行学者大量引用,其研究也为周又和回国后将小波理论运用到压电智能结构动力控制的理论研究和开展压电梯度功能材料的断裂力学特性研究奠定了基础。
在美国加州大学河滨分校机械工程系学术访问期间,周又和与Q. Jiang教授就旋转压电体表面声波的传播力学特性开展合作研究。这是Jiang教授正在开展的一项研究工作,主要为寻找新的旋转体转速测量传感器在力学原理上进行探讨,即建立表面波传播速度随转动角速度的变化特征关系。周又和进入后,针对这一力学问题从数学上证明了表面波的存在性,给出了波速存在范围的判别公式,定量给出了波速随转动角速度变化的特征关系,相关合作研究论文在The Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP)学术期刊上发表。
从本科生到一名高校教师与在职硕士生,从华中工学院到兰州大学师从叶开沅教授攻读博士学位,从兰州大学留校任教再到赴美国肯塔基大学合作研究,从美国到日本,再到回国后又赴美国加州大学……周又和用近20年的时间画了一个“圆”,而这一“圆”里有丰硕的果实。周又和的科研之路,是一条伴随着面对一个又一个科学问题的挑战并将它们加以解决的绵延起伏之路。这样的循环在外人看来也许充满艰辛和挑战,但对他来说,正是这一次又一次的挑战成就了不一样的风景,使他的人生更为丰厚和挺拔,也使他的科学研究“开枝散叶”,“旧貌换新颜”。
立足国内――开疆拓土竟驰骋
………………
似曾相识非旧貌,锦色百花开满园。
1995年7月底回国前夕,周又和在日本突然接到大哥的信,告知父亲病重,于是返回国内就从上海直接赶往家乡看望父亲。看到父亲的重病不可逆转时,他伤心不已。陪伴两周后,在父亲坚持的下,他回到了兰州大学。8月底,父亲离世,这给周又和带来了沉重的打击。父亲在世时,周又和因工作太忙又远离家乡,没能尽到陪伴与照顾之责。对此,父亲总是说这没有什么,只要他们在外面好就可以了。在周又和的境况刚有好转时,父亲却离他而去。周又和每每想起父亲的谆谆教诲、养育之恩与大度情怀,就使他的内心不能平静。2011年1月11日,他还为父亲写下了题为《育儿成才之艰难岁月》和《思念与感激》的两首诗,用来表达他对父亲的思念与感激之情。他用繁忙的工作来减轻悲伤之情并用工作成绩来告慰父亲的在天之灵,进而使他的内心能得到安慰和平静。
周又和在处理完父亲的后事后,就立刻进入到工作状态,通过长期的持续不断努力,他推动了电磁固体力学中的压电智能结构与控制、铁磁、超导悬浮与断裂、常导磁悬浮、超磁致伸缩材料等先进材料结构的多场耦合力学研究的发展,解决了这些材料与结构多场耦合力学中存在的一些理论与实验不符问题,建立了有效的理论模型与多场耦合定量分析方法及程序,揭示出了一些规律。到1999年,周又和研究组在电磁固体力学领域的研究取得了显著的实质性进展,在总结这一阶段性研究成果后,他们撰写的《电磁固体结构力学》专著获国家科学技术学术著作出版基金资助由科学出版社出版。王仁院士欣然为这部专著作序,指出“近十年来,他们经过坚毅的摸索,已经深刻掌握了这门学科的全面情况,做出了许多创造性的成果……这方面的专著在国际上也少有,本书无疑将对我国开展这方面工作起到重要的作用”。周又和的这些研究成果也得到电磁固体力学的两位开创人、美国工程院院士、康乃尔大学理论与应用力学系的两任系主任Y.H.Pao教授及其学生F.C.Moon教授的高度赞誉。世纪之初,两位院士应邀到兰州大学讲学与学术交流。后来,Pao院士在给周又和的信中指出“兰州大学力学系,近以电磁力学之研究闻名国内。经与师生座谈,果然名不虚传”。
截止目前,周又和已主持各类研究项目30余项。正是他的这些丰硕研究成果,使他于1999年入选为第二批教育部长江学者奖励计划特聘教授,2000年获国家杰出青年科学基金,他领衔的科研团队于2006年入选教育部新世纪长江学者创新研究团队,2011年入选国家自然科学基金创新研究群体,2012年主持申报的“大型超导磁体结构力学分析”立项为国家磁约束聚变能发展规划专项的“托卡马克聚变堆关键技术研究”项目的一级课题,目前还主持超导力学研究的国家自然科学基金重点项目。已在Appl. Phys. Lett.、《中国科学》等国内外学术期刊和学术会议上表学术论文360余篇,其中SCI收录论文180余篇。主持的“电磁结构非线性力学”研究项目于2005年获教育部自然科学一等奖,参与的研究项目“中国北方沙漠化过程及防治”获2007年度国家科技进步二等奖;2007年发表在国际学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究论文于2008年获IEEE超导委员会授予的最佳贡献论文奖即Van Duzer Prize,研究项目“电磁材料结构多场耦合非线性力学行为的理论研究”获2008年度国家自然科学奖二等奖。
在不断推动电磁固体力学深入研究的同时,周又和研究组还结合我国重大风沙环境问题,开拓了风沙环境力学的研究。直到上世纪末,周又和他们的研究难度虽然不断加大,但主要还是在固体力学范围内。1999年,在强沙尘暴刮到北京引起中央高层重视后,科技部就此研究专门立项973项目。在加强力学基础研究的需求下,经过近十次会议论证,周又和最终争取到将他研究组主持的“风沙环境力学及土壤风蚀的定量研究”课题列入这一项目。
从力学层面上讲,风沙力学研究的主要难度在于沙粒散体与大气流体的相互作用还没有成熟的力学模型可资利用,从而使可控条件的风洞实验测量与野外观测之间无法关联,加上沙粒粒径与风速等的随机性、风流动与沙粒运动耦合作用的非线性,使这一研究难度剧增。针对这些存在的问题,周又和研究组同时从理论建模和实验两方面来展开研究。此前,周又和的研究一直在理论方面,使用国外的实验结果。随着研究的深入,开展实验研究进入了他的视野。兰州大学虽有一些力学实验设备,也只能供本科生教学用,少且老化,达不到科研的要求。同时,他还苦于实验研究人员的缺乏,虽有想法却一直没能展开。
周又和涉入力学实验研究是从参加一次风沙运动的风洞实验开始的,没想到也是一发不可收。2001年暑假,他带领两名研究生到离兰州几百公里的沙坡头开展风沙力学的风洞实验测量,中科院沙漠所也派了一名博士生协助实验操作,实验是在40℃的沙漠地带进行的。在开始实验前,需要对风洞进行无沙风速廓线测量的校准工作。哪知一连几天,计算机上显示的测量结果均不对,无论协助的博士生采用何种手段检查与调试,都没找出问题所在。就在学生们几乎要放弃的情形下,周又和以他在调试计算程序中排查错误的经验,提出检查方法与步骤,按此进行后,再开机测量,结果就正常了。随后,在了解实验规程的基础上,他对风沙力学测量的实验流程作出安排,在两周的实验测量后,回到兰州进行数据处理与分析。在这一过程中,周又和他们通过对输沙率廓线的实验数据经拟合再沿高度积分所得到的单宽输沙率公式,不仅可以提高实验结果的精度,而且还能给出这一物理量实验值随摩阻风速变化的关系式,这在以前是没有做到过的。单宽输沙率是土壤风蚀研究中的重要物理量,其随摩阻风速的变化关系一直是学界关注的话题。在当时,这方面的关系式已多达50余种,或经验的或半经验的,对于同一情形,这些公式的预测结果之间相差很大,可达2~4倍,这就需要高精度实验结果来检验它们的适用性。当周又和的研究生将数据处理结果提交到他手上,并报知可拟合出手头的全部实验结果但却不能反映风沙运动中实际存在的临界启动特征时,周又和对此不满足,亲自改进拟合函数的选择,使之能拟合出全部实验结果及特征。就这样反复尝试,一周后就得到了结果。这一研究成果于2002年发表在国际物理期刊Physical Review E上,评阅意见指出“这是一项引人关注且完整的研究,作者们给出了一系列给人印象深刻的实验,并积累了大量好的数据。受本领域经典工作的启示,他们拟合得到了切实可行的公式”。这一发表在国际物理期刊上的实验研究论文,既为他们日后的实验室建设及实验研究的展开,也为日后在国际物理期刊上发表近百篇研究论文开了好头,积累了经验。在此过程中,实验研究队伍也得以成长。
兰州大学的风沙环境力学理论研究也取得了长足的进展,这里我们介绍周又和在其中的一个方面――碰撞接触力学。风沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面经碰撞后的起跳初速度分布函数一直是风沙物理(即力学)研究中的基础物理量。周又和他们在立项973项目的课题时,就敏锐感知到这一力学问题的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞过程具有随机性,此前他没有涉足过随机性问题的研究,一时难于下手。于是,他一方面找来随机过程与数理统计教科书学习,另一方面与在美国从事非线性随机动力学与控制研究的Sun教授联系,于2002年通过国家自然科学基金海外青年学者合作基金的立项来开展合作。2003年暑假,Sun教授应邀来兰州大学讲授《随机振动基础》40小时,周又和除了将这一英文讲稿复制给所有听课人员外,还坚持全程听课。此后不久,周又和就弄清了研究颗粒随机碰撞的方法与途径,与研究生一道成功地建立了这一问题的唯象模型,给出的理论预测结果能很好地对实验给出有效预测。除了采用唯象模型的方式来研究沙粒碰撞起跳初速分布函数外,2003年周又和还安排他的一名博士生采用离散动力学方法在大量随机碰撞的数值实验基础上通过统计方法来给出。除了对所研究问题给出了一新的统计公式外,获得的一些起跳特征整理成论文投送到地学权威期刊Journal of Geophysical Research,评阅人在同意接受发表的同时,提出了所采用的最基本两颗粒碰接触力模型中的等效参数如何得到的问题。此前,博士生曾告知这是程序中的,文献中也是如此。虽然论文得以接受发表,但周又和对此要弄个明白,于是就自己推公式。真是不推不知道,一推放不了。他调阅文献发现,目前宏观离散动力学方法(也称离散单元法)具有广泛的应用,包括岩土、泥沙、风沙、水沙、建筑桥梁结构接头处受强地震的连续碰撞毁损、粒料输运等领域都在应用这一方法开展研究,其中所采用的碰撞接触力模型为线性刚度线性阻尼模型,输入的碰撞恢复系数为常数,后者在所有的物理与力学教科书中也是如此表述的。然而,周又和从《弹性力学》教材中很早就知道,两圆球(或颗粒)静态接触力在线弹性范围内于100年前就由德国学者赫芝给出了解析解,其接触力随接触位移的变化呈3/2次幂的非线性关系,即刚度是非线性的,从而引起了周又和的兴趣。与此同时,他还得知,从上世纪40年代后期开始,就有实验结果显示出恢复系数随碰撞速度的增大而减小,即不是常数。直到2005年,美国、德国和波兰等国学者还在开展颗粒碰撞恢复系数随碰撞速度变化的基础实验测量和接触力表征模型的理论研究,只是各碰撞模型的预测结果与实验相差太大。到2006年,周又和针对碰撞的力学基本过程,在考虑弹塑性变形后,成功地建立了一碰撞接触力模型,使现有恢复系数随碰撞速度变化的实验结果得到了很好的预测。这一研究结果被德国佛莱贝格工业大学岩土工程研究所所长、欧洲离散动力学方法及程序应用推广中心负责人Konietzky教授知晓后,主动与周又和联系开展合作,2007年专此来兰州大学讲学。Konietzky教授是采用离散动力学方法从事岩土力学研究的国际著名学者,2010年他申请到德国科教部的国际合作项目,用于与周又和开展学术合作与学术交流。2011年11月,周又和率团赴德国报告了这一工作,后经Konietzky教授推荐,周又和于2012年10月在该校召开的国际学术会议上作大会报告。
最近,周又和研究组将离散单元法的研究拓展到复合超导CICC导体的横向压力-位移特征的理论研究中,成功地对实验结果给予了理论揭示。CICC导体是ITER核聚变新型能源装置中产生超强磁场的大型磁体的基本结构,目前,ITER建堆与运行预算投入100亿欧元,我国是这一大型新能源实验装置国际合作研究的七方国家之一,承担10%的费用。因为ITER装置内要求达到11特斯拉的超强磁场,超导磁体在强磁场作用下的力学变形与超导性能退化就成为这一装置的设计功能能否实现及其后功能提升的主要课题。经对超导CICC导体样品在类ITER磁场环境条件下的实验测量表明,目前设计制备出的样品只能运行6000次左右,远低于预期要求的2~3万次。其次,目前针对提高运行次数的力学设计理论所得结果也与实验结果相反,即理论预测为增大绞缆节距可升高运行次数,但实验却是降低。为此,相关工程界与理论界正在寻找新的有效力学方法,以期希望能解决这一问题。在2012年5月他们将这一研究论文投到国际期刊Superconductor Science and Technology后,论文送到国际ITER超导磁体设计总负责人Around教授评审。Around教授看到针对这类问题研究的这一新方法后,主动与我国科技部ITER中心联系,希望进行直接交流。经科技部ITER中心的协调与安排,在Around教授的技术代表Denis博士来甘肃白银检查超导绞缆制备工艺期间,7月2日,周又和带领七位教师与研究生前往白银长通电缆厂,与Denis博士、中科院等离子研究所的研究人员、长通电缆厂的技术人员、科技部ITER中心的管理人员一道就这一研究的深入展开进行了交流与研讨。2012年10月,这一论文正式发表。
目前,兰州大学在电磁固体力学与风沙环境力学两个研究领域都建立起了能开展实验研究的实验室,还建有风沙野外观测台站,累积设备费2000多万元。相关理论与实验的基础研究已纳入到周又和主持的“复杂环境与介质相互作用的非线性力学”国家创新研究群体,并获得国家自然科学基金重点项目等的资助。在科技部相关重大研究计划的支持下,他们正紧密围绕国家重大需求来展开这两大工程领域的关键力学研究。周又和研究组仍在不断努力,以期通过他们的研究来提升我国在这两大工程领域的科学技术水平。
夯实基础――教书育人谱乐章
甘坐板凳十年冷,追求一流代代新。
何惧征程险难阻,收获自有后来人。
2011年4月24日,周又和赋诗一首,表达自己在办学上的所思、所为、所获的心路历程。从1989年底博士毕业后留校任教至今,周又和在兰州这片热土上,见证了兰州大学力学学科发展历程;同时也作为重要推动者之一,亲历了这一学科的重塑、发展、强壮。
兰州大学力学学科创建于1959年,在叶开沅教授带领下,1981年固体力学硕士与博士学科培养点获国务院学位委员会批准设立,1986年独立建系。叶开沅教授相继培养出刘人怀院士、郑晓静院士、孙博华院士等杰出人才。
“江山代有人才出”,“长江后浪推前浪”。到上世纪90年代中期,一批教师相继调离或退休,兰州大学力学学科的发展也一度成为关注的话题。1995年7月,周又和从国外返回兰州大学,开始了推动力学教学与科研工作的发展,并逐渐发展成为这一学科的领军人才,建立起了一支队伍。
“高水平的科学研究需要高素质的人才,而高素质的科研人才则有赖于高水平的本科教育与研究生培养,这就需要将本科教学、研究生培养、科学研究、队伍建设作为统一的整体来综合考虑与实施”。周又和不仅这样讲,而且着力用心去实践。在总结现代高等教育成功经验的基础上,面对西部的现实环境,将本科教学、研究生培养和队伍建设作为统一体系来实施,从而在教书与育人两方面都取得显著成效。
30年的教师生涯,周又和边走边看,边学边思,总结出了一套属于自己的“教学经”。他把最美好、最宝贵的时光奉献给了大西北,奉献给了高等教育和科学研究事业。他用自己丰富的智慧、渊博的学识、坚定的信念和无私的奉献,引导学生树立报效社会的责任、敢于担当的志向和坚实深厚的能力。他对待教书和育人始终一丝不苟,将科研精神与科研成果有机地融入到教学实践中,培养学生的创新能力和科学精神,不断激发他们的学习激情。
早在1982年周又和任教于华中工学院期间,他除了教师职业的自豪感外,更多的是深感责任重大,至少不能误人子弟。为此,他在任《理论力学》课程辅导老师的三年中,除了完成好辅导老师的任务、从老教师那里学好教学方式方法外,还主动做完了原苏联《理论力学习题集》中的4000多道题,从而对这一课程的掌握有了全面的提升。周又和备课认真、推导严谨、思路开阔、深入浅出,加上热情辅导和作业全批,教学效果深得学生好评。1986年,教研室从北京弄到一份《理论力学》教学评估的统考试卷,用于同期四个大班的期末考试。考试下来,按大班与小班成绩排名的第一都在周又和主讲的班上,在四位主讲教师中他是最年轻的。这一“果实”的得来,与他对这一课程的用心钻研分不开。此前,他认真参考不同教材,从各章节内容的衔接、体系布局、例题与作业题精选,到斟酌有关内容表述的科学性和可接受难易程度,都细致过滤了一遍,获得认可后形成自己的讲稿与讲授方式。就是在此期间,他发现教材中多个地方的表述不精确,就写下注记一直保存着,直到2006年他在兰州大学再讲这门课程时又进行修改,并于2009年发表在《力学与实践》上。也是在华中工学院期间,他看到《力学与实践》上就动矩心的动量矩定理的公式如何正确表征开展持续讨论,但没有达成统一认识与表征公式。他就从严格的矢量表征方式出发导出了统一的表征公式。这一教学论文投到《力学与实践》后,于1990年发表,从此这一问题就没有再讨论了。这些,也为周又和主讲的《理论力学》在2007年入选国家精品课程和他本人于2008年获高等学校“国家教学名师奖”奠定了基础。
截至目前,周又和已为本科生主讲8门课程,累计3000余学时;为研究生主讲7门课程,累计2400余学时。在主管力学系后,周又和在坚持为本科生讲课的同时,还按力学学科的认知规律,主导了本科生培养方案与各课程教学大纲的修订,加强了实践教学、实验教学和科研训练各环节,增设《力学与工程概论》课程并制作该课程的PPT为学生讲授,提出由硕士学位以上的新留教师担任班主任,设立本科生科研基金,亲自听课并奖励优秀授课教师,要求教授与副教授既要做科研也要为本科生讲课,等等。正是这些得力的措施和实践,使得培养的本科生成为优质研究生的主要来源。在研究生培养中,他将科学研究与研究生的科研能力、科学精神培养紧密结合在一起,从研究生培养方案制订到培养过程各环节,他都亲历亲为,给出有见地的建议性意见,鼓励学生要敢于创新和善于创新。正是这样,周又和的研究范围越扩越大、越做越深,研究队伍也日益壮实。
“春播桃李三千圃,秋收硕果香满园。”周又和多年在教育上的努力和付出换来了硕果满园。2000年获宝钢教育基金会“全国高校优秀教师特等奖”,2006年被中国科协授予“西部开发突出贡献奖”,被中国教科文卫体工会授予“全国师德标兵”称号。主讲的《理论力学》于2007年入选为国家精品课程,2008年获国家级“高等学校教学名师奖”,主持的“理论与应用力学创新人才培养团队”于2008年入选国家质量工程的教学团队, 2009年获教育部授予的“全国优秀教师”称号,主持的本科教学研究项目“高水平力学人才培养与教师队伍建设的互动模式及实践”于2009年获国家教学成果二等奖,他指导的20篇博士学位论文中,有两篇分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖,直接培养和协助培养的博士中7人入选为教育部新世纪优秀人才支持计划、8人成长为教授,成为兰州大学力学的骨干力量……
回首30余年的教书育人工作,面对一张张年轻探索者的面孔,周又和一直告诫学生,要想发展、做出成绩,就要敢于超越前辈老师,至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老师,无论何时、无论何地,都要有这股劲。看到学生们一个个成长成才,他欢喜着,更期待着。
扎好围栏――领航管理出奇效
听天门长啸松涛依旧
凌绝顶远眺风物日新
2011年6月23日,周又和就他领衔申报的国家创新研究群体现场答辩完后,他等待着。次日上午得知成功后,就利用空出的一点时间去登泰山,抄下了山顶南天门的这幅楹联。想起自己的点点滴滴,他感慨良多,哪样的进步不是蕴含在这绝妙的楹联中!人生中的种种“风物”,又何尝不是阵阵“涛声”的回响!眼前“涛声”的喜悦,更让他深感寻找“绝顶”去发现新“风物”的重任。
“要将一个学术单位搞好,尤其作为高校,形成良好的学术氛围对于快速发展是极其重要的。这就需要我们的管理人员懂得教学、科研与人才培养规律,具备公心和敬业精神,在吸取现代高等教育成功经验基础上,面对遇到的现实问题提出切实可行的办学思路和采取行之有效的措施,才有可能带好队、办好学。”周又和如是说。周又和进入管理并不是他刻意追求的。在2000年他获得国家杰出青年科学基金并担任长江学者特聘教授后,学校为结合应用研究发展的需要,推动工科发展,决定办土木工程专业。2003年学校准备成立工学院,请他出任院长,被他婉拒。这样,从2002年开始招生的土木工程专业就只好挂靠在力学系。此前的1999年6月,他接受了没有行政级别的管理工作――力学系主任。他从本科教学各环节、研究生培养模式的改进、科研氛围的形成、教师队伍建设的思路、实验室建设等方面,都提出了新的有效办法,并逐渐得以推进实施,不仅使力学学科得到了快速发展,而且也使后来学院的其它学科得到了有效提升。
周又和出任力学系主任后,改变了力学学科长期没有扩展的局面。1999年底,他主导申报的固体力学成为甘肃省重点学科,2003年新增工程力学硕士学科点,2004年新增力学一级学科博士后科研流动站,2005年新增工程力学博士学科点,同年力学一级学科硕士点获批设立。
2005年6月,面临新办土木工程专业急需步入正常的迫切要求,兰州大学最终做出决定:将力学学科与地质工程学科、土木工程学科一道成立土木工程与力学学院,让周又和出任院长。他从学校大局出发,接受了这一任命。对周又和来说,这绝对是个挑战。新组建的学院面临重重困难,尤其是新建土木工程专业缺少足够的师资和设备。当时,学院教师只有31人,实验设备老化,连本科实验教学都不能维持。周又和面对的首要问题是如何撑起学院并使之发展壮实。他说,“在其位,就要谋其政,而且要谋好政、善于谋政”。周又和接任院长这一重任后,就一直思考着学院的发展方式与实现途径,在不同阶段提出相应的发展措施。通过深思熟虑,决定采取逐步发展的长远策略,并将队伍建设始终放在首位。他通过主持的211工程和985工程的建设项目,将学院的其它学科纳入到力学的建设平台,使它们也能得到发展。2005年下半年,学校投入400多万元建设教学实验室以备国家的教学检查,他综合考虑三个学科的本科生实验教学需要,领衔组建了工程实验中心。在他的建议下,有些设备选择了较高性能,可开展一些科研与社会服务的实验测量。建成后,他亲自带领全院教师参观实验室,让实验人员讲解各仪器设备的功能,以便老师们使用。就这样一步步,在保持力学学科发展的同时,也使原本基础薄弱的土木工程学科和地质工程学科通过夯实基础,呈现出阶梯式良性发展的格局。
周又和主持学院工作以来,学院的学科建设、科研平台、教师队伍、科学研究、人才培养各方面都取得了骄人的成绩。在本科生人才培养方面,2005年底申报的“理论与应用力学”本科专业成为甘肃省人才培养与科研基地,2009年工程实验中心成为甘肃省本科实验教学示范中心,2010年“理论与应用力学”本科专业入选国家特色专业建设点,此外,还建成国家精品课程1门、省级精品课程4门,获国家教学成果二等奖1项。在学科建设方面,2005年底力学一级学科成为甘肃省重点学科,新增防灾减灾工程及防护工程硕士点,2007年固体力学成为国家重点学科,2008年新增结构工程硕士点,2009年新增地质工程学科博士后科研流动站,2010年力学一级学科博士点、土木工程一级学科硕士点获批设立,2012年新增地质工程一级学科甘肃省重点学科。在科研平台建设方面, 2005年凝聚学院力量申报的“西部灾害与环境力学”教育部重点实验室被批准建设,周又和任主任;2007年协同甘肃省地震局一起申报的“兰州地球物理”国家野外科学观测站被批准建设,周又和兼任副站长;2007―2008年由周又和领衔协调校内其它学院一起申报的“特殊功能材料与结构设计”教育部重点实验室(B类)被批准建设,周又和任学术委员会主任;2009年学院协同敦煌研究院等单位一起申报的“国家古壁画保护工程研究推广中心”被批准建设,周又和兼任副主任。在教师队伍方面,目前学院有教师54人,含教授15人和副教授16人,其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成长起来的,并建成一个国家质量工程的教学团队(2008)、一个教育部长江学者奖励计划科研团队(2007)和一个国家创新研究群体(2011),国家教学名师1人(2008)。在科学研究方面,建院来3项科研成果获国家自然科学或科技进步奖二等奖、2项获省科技进步奖一等奖,承担国家与地方的科研任务都显著增强增多,2012年的科研经费较建院初的2005年增长了2倍多。在研究生人才培养方面,培养的两名博士分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖。这一系列办学指标,已使土木工程与力学学院名列兰州大学的前列。
如果说教学与科研为“双肩”,那么管理与教研又为“双栖”。事实上,无论是教学、科研还是管理,无非是能力的使用与贯通。对周又和来说,自己就是一粒“种子”,放到哪里,就要在哪里好好“生根”、“开花”、“结果”,而“收获自有后来人”。
立身桥头踪影不随流水去处地异乡梦魂常往故里驰