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【纪念钱老诞辰一百周年】钱令希先生治学的“三结合”

——学习钱令希先生的教育思想之二

作者:刘元芳   时间:2016-06-23   点击:[]

今年是钱令希先生诞辰100周年。钱令希(1916.07.16 – 2009. 04.20),著名力学家和教育家, 1938年获比利时布鲁塞尔自由大学工程师学位。回国后曾从事铁路桥梁工程设计,1942年任云南大学教授,1943年任浙江大学教授。 1952年起到大连工学院执教,历任数理力学系主任、研究部主任、工程力学研究所所长、大连工学院院长等职。1955年当选为中国科学院技术科学部学部委员。他曾任中国高等教育学会副会长,他的传记被收入1987年出版的《中国现代教育家传》(第六卷)。钱令希除了在学术上取得重大成果,对我国科技事业、国家重大工程项目有卓越贡献外,他的教育思想和实践也十分丰富,本文系统阐述和介绍关于钱令希治学育人的“三结合”,即教学与科研结合、理论与实践结合、理学与工学结合。

结合一 ——教学与科研结合

钱令希先生1952年1月到大连工学院任教时学校还处于创校阶段。1953年5月,学校审时度势,在屈伯川老院长的领导下,成立大连工学院研究室,这是一个科学研究的管理机构。钱令希任研究室主任。1954年钱令希在《科学通报》第5期上发文说:“当祖国进入第一个五年计划之初,我校胜利地结束了创校阶段,进入了建校时期。当前的任务是将我校逐步建设成为一个具有高度科学技术水准的多科性工学院。而逐步开展科学研究工作是关系着我校发展的重要因素。”

钱令希认为,教学和科研在一个高等学校中必须相辅相成,对每个教师来说也是如此。这是由科学教育的特点、培育人才的特点决定的,是由知识分子的特点、脑力劳动的特点决定的。要是教师只满足于日常的教学任务,自己并没有从事科学研究工作的能力和习惯,那就不能在日益提高的科学水平上来培养祖国需要的专门人材。如果我们的讲课,不能满足同学们日益增长的要求,如果在设计或实验的课程指导中,感到理论和实践结合的困难,主要是教师科学技术水准还需要不断地提高。“教师只有在掌握十分之后,上课讲授五分才觉自如。”

针对部分教师开展科学研究存在着时间不够的想法,钱令希强调,结合教学开展科学研究工作是完全可能的。从事科学研究工作就是为了更好地完成教学任务,所以两者是不矛盾的。教师水平的提高和科学研究的实践是分不开的。针对有教师认为自己水平不够,基础弱,对科学研究工作有踌躇不前和姑且等待的想法。钱令希指出,掌握数学和其他一切基础科学知识,是必要的,但是这些都可以在科学研究的实践中不断提高。“重要的是对新鲜事物敏锐的感觉和实践进取的志愿”“正因为是为了提高水平而进行科学研究工作,那就不能因水平不够而限制了自己的提高。”

钱令希认为“不开展科研,教学便是一潭死水。朱熹说得好:‘问渠那得清如许,为有源头活水来’。”那么,怎样才能形成一源头活水呢?“重要的是要使科学教育的结构成为一个开放的动态结构”“学校最需要的是浓厚的学术空气,各种科学思想和见解都能自由发表,教与学都能有主动工作的余地。”

钱令希的这些理念载入了1956年3月1日制定的《大连工学院十二年规划(1956年~1967年)》。《规划》要求积极开展科学研究工作,并使之与教学工作、教学法工作建立有机的联系,逐步提高科学研究工作的质量。形成科学研究组。定期举行学术研讨会,逐步扩大科学研究人员的队伍。努力为开展科学研究创造条件,加强学校的学术气氛,提倡尊重学者。

在老院长屈伯川、钱令希的倡导下,大连工学院努力建设教学和科研“两个中心”。采取有效措施培养师资,使其既能担任教学工作,又能担任科研任务。1960年大连工学院创立短短10年,就成为全国重点大学。

文化大革命结束后,高校当时的情况是从内部结构看,大学科研潜力仍未很好发掘出来。从教师队伍的结构看,从事基础与专业、教学与科研、课堂与实验的人员也分成两摊。而各系之间、各教研室之间也各自为政。钱令希认为,“这显然与现代科学教育应当理工结合、教学科研并重的趋向不相适应。”

1983年9月,邓小平为北京景山学校的题词:“教育要面向现代化,面向世界,面向未来”。钱先生认真学习、领会,他说,“‘面向现代化’必须要反映现代科学技术的发展;如果只抓教学,不抓科研,教员不仅不能用自己的才智为现代化建设做出应有的贡献,而且也不能把最新的科研成果反映到教材和课堂的讲授之中。‘面向世界’要求科研与教学并重,否则就难以打进国际间的学术交流网,没有自己的成果与对方交流,又怎么能取得有关科技最新成果的信息呢?‘面向未来’,更是要求在科学技术的各个领域里高瞻远瞩,而且,未来尤其需要更多的创造性人才,只有那些既从事教学又从事科研的教员才能培养出具有创造精神的学生。总之,‘三个面向’的实现途径是抓好‘两个中心’。”

担任大连工学院院长后,钱令希竭力倡导并践行加强高校“学术细胞”,大力推动学校科研管理体制的改革。每个“学术细胞”以学术带头人为核心,让教师在共同志趣的基础上自由组合,人员可以自由流动,其业务活动有很大自由度。“学术细胞”既是教学单位,又是科研单位,兼具教学和科研两种功能。既是一个在竞争中求发展的系统,又是一个人才流动的开放系统,根据科学技术发展和人才培养的客观需要,具有较强的重组能力,可以使人们的精神、能力、关系都处于最佳状态。

结合二 —— 理论与实践的结合

在理论和实际的结合点上把握治学方向,是钱令希治学的又一真知灼见。他说,“治学首先要有求实精神,不要好高骛远,也不要妄自菲薄,在自己现实的基础上开始,然后注意在理论和实际的结合点上找动力和方向。”

他分析,有些人想做点科学研究,总感到自己知识面太窄,思路不宽,说到方向,那就是自己学的专业,但是找个恰当的题目却又不容易。其原因之一是缺乏实践,不主动去接触实际,学到的书本知识活不起来。治学必须有一个相当坚实的知识基础,既包括理论知识基础也包括实践知识基础。书本理论知识和工程实践知识结合起来,就会使思路开阔,想问题有动力,也有方向。如果只是追求理论基础雄厚,而鄙薄实际问题,轻视实验技术,不愿在细小的工程技术何题上下功夫,舍不得在结合实际上花气力,那就可能在科学研究的大门之外,久久徘徊,不能登堂入室。

钱令希原来是学土木工程的,1938年他从比利时回国后。被叙昆铁路局录取为“试用”。试用期间,钱令希和一位老工程师一起在人烟稀少的西南边陲翻山越岭,风餐露宿,进行从四川的叙府南达云南昆明的铁路桥梁勘探。经过麻疯病流行地区,他们两人也无所畏惧。那年冬天,他们硬是凭着两条腿,在140多公里的线路上,为上百个大小桥梁、涵洞定位定型。钱令希深有体会地说,“这段实际工作使我懂得了治学之路始于足下、知识必须依赖于实践的道理。以后读书和研究,总忘不了跟实际联系。”

作为一个工程力学专家,他以自己的认识和实践,从力学的渊源和发展动力深谙力学与工程的关系,理论和实际的关系。1990年5月,钱令希在《力学与实践》杂志上发表了题为“力学与工程”的论文。他认为,力学一开始是物理学科的基础,从基础研究到实践应用,特别是与工程结合后,逐渐形成了应用力学这门独立的技术科学中的骨干学科。它服务于自然科学,但更重要的是为工程技术服务,并且服务对象极其广泛。工程与生产实践需要力学,但是没有力学工作者参与,工程和生产也能进行和完成。反之,力学工作者离开了工程与生产实践就没有知识源泉和工作任务,也没有检验的标准,所以“应用力学的发展必须依靠工程和生产实践.也就是说,‘力学之有赖于生产,甚于生产之有赖于力学’。但是,另一方面,工程和生产也确实需要力学为它提供新的概念,新的可能性和开辟新的境界。”

钱令希常常对弟子们说的一句话就是:“科技工作者的一个重要使命就是应该能够解决实际工程问题,为国家的重大工程服务。”他本人以面向工程的服务精神和研究风格为力学界树立了理论与实践结合的榜样。

40年代中期,钱令希经研究大大地简化了大跨度悬索桥的计算,推演出了一套完全是显式的计算公式和便于工程实用的曲线,使设计者使用计算尺便能在几个小时内完成一个悬索桥设计方案的近似非线性分析。这项研究成果在1948年美国《土木工程学报》上发表。由于它的创造性和深入浅出、面向工程的风格,于1951年被授予结构力学的莫采夫(Moiseff)奖。

50年代初,钱令希出版了著作:《静定结构学》与《超静定结构学》,以其简洁而富有启发性的风格,严谨而不落俗套的系统,概念新颖而又便于工程实用深受读者喜爱。直到现在,50年代读土木工程的学生,还常称道这两本教材。 1954年,他担任武汉长江大桥工程顾问,并于1958年参加了南京长江大桥的规划工作。1959年他还参加了长江三峡水利枢纽的规划会议。

60年代钱令希承担了潜艇结构锥、柱结合壳在静水压力下的稳定分析的任务,给出相应的理论和算法,成功地应用于我国核潜艇的研制,并被纳入国家设计规范。

1974年11月,大连工学院承担了我国第一个现代化油港——大连新港主体工程的设计任务。钱令希在仔细研究了各种方案之后,认为最优方案是采用100米跨度全焊的抛物线上弦的空腹钢桁架,对这类桥梁的设计关键—焊接节点提出创新的设计。他带领设计组到工厂和海边工地自始至终地参加了钢梁制造和海上架设工作,整个工程仅用了不到一年的时间。这项成果荣获全国科学大会奖和国家70年代优秀设计奖。设计小组编写的《全焊空腹桁架钢桥》一书于1982年由人民交通出版社出版。如今,栈桥已在海上服务了40年,依然完好如初。

钱令希大力倡导结构力学打破仅作分析的老传统,用综合研究优化设计的理论和方法,更好地为工程服务。上世纪70年代起,他就带领学生将掌握的电子计算机知识服务于工程实践。上海电视塔、辽宁与上海的体育馆、上海卫星地面站大型天线等工程关键问题的力学分析以及面广量大的工农业建设需要的水塔设计,都借助他们的研究成果而得到圆满解决。他们研制成功的我国第一个通用性大型组合结构分析程序JIGFEX是我国计算力学和科技应用软件方面的一项重大科技成果,具有国际先进水平,被广泛地运用到土木建筑、桥梁、造船、航天、机械制造等各个领域。

为推动力学与工程结合,并反映我国计算力学的最新成果,1984年2月,钱令希创办了《计算结构力学及其应用》杂志,他亲自担任主编。

结合三——理学与工学结合

据2013年的统计,我国2198所普通高等学校中,有877所为本科院校,其中开设理学专业的院校630所,开设工学专业的院校650所。上世纪80年代末期以来,许多工学院都改称为理工大学,目前大学校名中带有“理工”两个字的大学(学院)有45所。工科院校,特别是称为理工大学的院校,如何能做到理学和工学协调发展,互相促进,提高学校的实力和水平,是理工科大学建设中面临的重要课题。

理学是基础科学,基础科学原创成果的数量和质量决定着一个国家的科学水平,工学培养的各类专门人才将直接推动我国的经济建设和工程技术领域的发展。所以作为一个理工科大学必须同时重视理学学科和工学学科的协调发展,工学得到理学的支承就能如虎添翼,理学以工学为背景就有用武之地。

钱令希年轻时在铁路部门当过工程师,在浙江大学任土木系主任,1952年到大连工学院后又任过数理力学系主任,他对理工结合,工科院校怎样发展理学学科和培养学生有很深的体会和见解。钱令希认为,科学上的重大创新往往需要从其他领域获得启发,“学科之间的交叉,特别是文理之间的交叉,可以使科学工作者站得更高看得更远一些,视域更开阔一些,从而准确地把握科学的发展趋势,找到各自学科当前需要解决的问题及其突破口。”他指出,上世纪50年代,我国高等学校在“向苏学习”的大背景下,专业搞得很细。过度专业化再加上应试教育体制,使学理工的学生路子越走越窄,难以实现人的全面发展。理工科大学的学生既要有比较好的数学基础,更要有对物理过程的理解和解决工程问题的意识,还应该学习一些哲学、社会科学课程。他希望青年科学工作者“能够 ‘跳出专业看专业’,不要太拘泥于所谓的‘专业对口’,应当积极地促进学科之间的交叉。”

他并且身体力行,在上世纪70年代将计算机科学与力学相结合,在国内首创计算力学,在1973年中国科学院力学规划座谈会上,他作了题为《结构力学中最优化设计理论与方法的近代发展》的学术报告,并在《力学情报》上发表,引起了力学界和工程界的关注和响应,推动了工程结构设计与数学理论与方法间的交叉。他和应用数学系、工程力学系(所)的老师竭力宣传和推广最优化理论和方法,1981年他担任大连工学院院长后更是大力倡导理学和工学的结合。

解放初期,在向苏学习,计划经济背景下,我国建立了一批专业性很强的工科院校。这些工科院校中的大多数面向技术、工程。在屈伯川、钱令希老一辈教育家的不懈努力下,大连理工大学始终重视建设理科,坚持理工结合,经历了曲折的发展之路。1949年建校时共设8个系,其中包括应用数学系和应用物理系。经过50年代初的大规模院系调整,成为只剩下机械、土木和化工3个系的学科单一的工学院。1958年6月为适应形势发展的需要,实现理工结合,学校成立了应用数理系(后改称为数理力学系),钱令希为第一任系主任。60年代初,国家再一次实行调整,学校不得已又砍掉理学。1977年8月,“四人帮”粉碎不久,经教育部批准,学校设立工程力学研究所和系统工程研究所。为加强基础课教学,成立了基础部,包括数学、物理、普通化学等教研室,1979年4月又在国内工科院校中比较早地恢复了应用数学系和应用物理系。1981年7月又成立应用数学研究所,聘任著名数学家徐利治为所长。

“四人帮”粉碎后,学校认识到要恢复和发展理学学科,必须引进和培养一批高水平的学术带头人。80年代钱令希担任院长前后,学校先后引进徐利治、王仁宏、马腾才等计算数学和等离子体物理理学学科方面的学术带头人,经过一段时间的奋力拼博,这两个学科都已成为国家重点学科,在国内处于领先地位。本校理学方面的人才培养,则涌现出以“长江学者奖励计划”特聘教授力学系顾元宪、张洪武和物理系王友年为代表的一批中青年学术带头人。经过历届领导的不懈努力,大工的理工结合呈现良好的态势,取得了喜人的成绩。

2001年在教育部专家组对大连理工大学“九五”“211工程”验收时,专家组成员,时任哈尔滨工业大学校长的杨士勤教授建议对学校定位的表述将“以工为主”改为“以理工为主”。说明学校在理学学科方面取得的成绩已经得到专家的认可。

2001年学校有9个学科被评为国家重点学科,其中包括计算数学、等离子体物理、工程力学。

2003年,在力学(可授理学学位)于 1996年首批获得一级学科博士学位授予权后,理学学科学校新增数学、物理学两个一级学科博士点。

中国科技信息研究所近年公布的我国科技论文与引文统计结果,大连理工大学被美国《科学引文索引》SCI、《工程索引》EI收录论文数量始终在全国高校前列;根据年度SCI收录论文的统计,公布的学科高产论文机构中,大连理工大学数学、物理、地学、材料和环境科学等理学学科都榜上有名。

国家自然科学基金是国家创新体系的重要组成部分,一个大学每年获得国家自然科学基金的资助项目数和资助金额从一个侧面反映了基础研究的实力和水平。大连理工大学获得国家自然科学基金资助项目、 资助总经费、资助率已连续多年居全国前列,东北三省第一。国家自然科学奖的获奖数大连理工大学也很有优势,在全国工科院校中领先。

中国大学评价》课题组公布的2014年中国大学工学、理学100强院校,大连理工大学分别列工学第6位、理学第21位。同是该课题组公布的2004、2006两年中国大学研究生院数学专业排名,大连理工大学的计算数学专业分别名列第1和第4,运筹学与控制论专业名列第3和第6。

大连理工大学数学系张鸿庆教授指导的博士生闫振亚的学位论文《非线性波与可积系统》入选2005年全国优秀博士学位论文。工科院校的数学学科博士生入选全国优秀博士学位论文,在优博评选中十分罕见。

大连理工大学在科学研究中充分发挥理学和工学的优势,一些工学学科得到理学学科的有力支承和配合,取得了一批高水平的研究成果。中国工程院院士赵国藩获国家科技进步奖的“工程结构可靠度”在研究过程中得到了数学系概率论与数理统计专业教师的积极配合和帮助。由王本德、王全增科研团队参加的国家水利建设科技项目“全国水库防洪调度决策支持系统工程”成功地将模糊数学理论和模糊优化方法用于水库防洪调度系统,达到国际领先水平。获得2004年国家科技进步二等奖。钱令希领导的学术团队更是成功地将优化理论和方法用于多种复杂工程结构的设计和优化,获得了国家自然科学二等奖。

钱先生还对理工科大学的文理结合有着深刻的思考。他联想到50年代以来高等教育所走过的道路,深感文理交叉的重要。他说:“传统的文、理分家,就像让人走在两面都是高墙的小胡同里一样,可能一时走得很顺当,但一走到宽敞的大街上就会头昏眼花,甚至辨不清方向,不知所措。”在深入进行教育改革、强调素质教育的今天,“要让理工类专业的学生学习一些哲学、社会科学课程,让文科类专业的学生学习一些数学、自然科学课程,为文理交叉创设必要的条件。就像生物远缘结合可以产生品质极为优异的后代一样,文理交叉才可能造就符合现时代要求的出类拔萃的人才。”

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