［摘要］“雙一流”學(xué)科建設(shè)對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提出了新的要求。目前，創(chuàng)新性研究成果的產(chǎn)出多具有學(xué)科交叉的特點(diǎn)，前沿交叉研究有力地推動了新時代新技術(shù)、新模式的發(fā)展，并對創(chuàng)新型卓越人才的培養(yǎng)起到了關(guān)鍵促進(jìn)作用。但是，對于研究方向具有交叉學(xué)科特點(diǎn)的在校研究生的創(chuàng)新能力提升仍然缺乏明晰的培養(yǎng)模式。以“力學(xué)超材料”這一基礎(chǔ)前沿方向?yàn)槔剿髁搜芯可鷦?chuàng)新能力提升的新方法。通過課程引導(dǎo)、課賽融合等方式，為學(xué)生提供交叉研究平臺，激發(fā)研究生的創(chuàng)新思維，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”提供的優(yōu)質(zhì)科研論壇，讓研究生及時獲取新的前沿知識，并通過引入工程需求，啟發(fā)學(xué)生對前沿知識應(yīng)用的思考，以期為滿足相關(guān)行業(yè)需求的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供借鑒。［關(guān)鍵詞］“雙一流”；前沿交叉；力學(xué)超材料；研究生；創(chuàng)新能力“雙一流”建設(shè)的重點(diǎn)是培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才。研究生作為創(chuàng)新人才的重要儲備力量，其創(chuàng)新能力培養(yǎng)是我國人才強(qiáng)國戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，創(chuàng)新成果的產(chǎn)出也是高校教育質(zhì)量評價的關(guān)鍵指標(biāo)［1］。近年來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越依賴于多種學(xué)科知識的綜合運(yùn)用，重大的創(chuàng)新性突破也表現(xiàn)出鮮明的學(xué)科交叉特征。因此，前沿交叉方向研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法的探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［2-4］。超材料是指具有天然材料所不具備的非常規(guī)物理性質(zhì)的人工復(fù)合材料，因其超常材料性能的實(shí)現(xiàn)，被認(rèn)為在航空航天、車輛船舶等國防或民用科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。力學(xué)超材料是超材料研究領(lǐng)域的一個重要分支，是通過微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)超常的力學(xué)性能，如負(fù)有效模量、負(fù)泊松比、負(fù)有效密度等。力學(xué)超材料的研究涉及材料、機(jī)械、聲學(xué)、力學(xué)等多個學(xué)科，是典型的交叉研究，處于科技前沿，培養(yǎng)該方向研究生的創(chuàng)新能力，有望產(chǎn)出更多高水平研究成果。根據(jù)新工科建設(shè)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的要求以及“雙一流”學(xué)科建設(shè)的需要，針對傳統(tǒng)學(xué)科新研究方向的人才培養(yǎng)模式進(jìn)行不斷探索。目前，科技前沿方向的研究生獲取知識的途徑以導(dǎo)師直接傳授為主，導(dǎo)師通過推薦學(xué)生閱讀相關(guān)科學(xué)論文，激發(fā)研究生的創(chuàng)新思維。這一模式受導(dǎo)師知識水平的限制，學(xué)生往往難以取得超越導(dǎo)師的科研成果。另外，前沿方向的研究大多需要多種交叉學(xué)科的知識儲備，由于學(xué)生培養(yǎng)期間該方面能力提升不足，學(xué)生在解決新問題時缺乏綜合利用多學(xué)科交叉或融合的技術(shù)創(chuàng)新能力和水平。針對目前研究生學(xué)科前沿與交叉學(xué)科知識掌握、創(chuàng)新及應(yīng)用能力較弱的問題，本文以“力學(xué)超材料”這一前沿交叉研究方向?yàn)槔?，從課程引導(dǎo)、課賽融合、“互聯(lián)網(wǎng)+”、工程牽引等多條途徑，對提升研究生創(chuàng)新能力的新方法進(jìn)行探索，以期為前沿交叉方向研究生的培養(yǎng)提供有益借鑒。一、課程引導(dǎo)，搭建交叉研究互助大平臺課程學(xué)習(xí)是我國學(xué)位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的必備環(huán)節(jié)，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎(chǔ)性作用［5］。課程建設(shè)是對知識整合、總結(jié)與系統(tǒng)化的過程，針對科技前沿的課程建設(shè)，有利于研究生對前沿知識形成系統(tǒng)的認(rèn)知，對學(xué)科發(fā)展具有長遠(yuǎn)的意義。力學(xué)超材料是在傳統(tǒng)力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)上，結(jié)合超材料的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，發(fā)展出來的一個新的研究方向，通過微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)超常的力學(xué)性能，主要涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、針對新結(jié)構(gòu)的靜動力學(xué)理論、計(jì)算及實(shí)驗(yàn)手段等方面，研究輕質(zhì)高強(qiáng)、吸能抗沖擊、振動控制、吸聲降噪等問題。針對力學(xué)超材料這一前沿交叉研究方向，開設(shè)了“力學(xué)超材料原理與超結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”這一面向全校工科研究生的選修課程。通過對該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對力學(xué)超材料的設(shè)計(jì)原理、分析方法、應(yīng)用前景等形成較為系統(tǒng)的認(rèn)知。近三年課程選修專業(yè)人數(shù)情況如圖1所示，專業(yè)包括力學(xué)、機(jī)械、機(jī)械工程、航空宇航科學(xué)與技術(shù)、能源動力、動力工程及工程熱物理、材料與化工等，其中力學(xué)與機(jī)械選修人數(shù)最多。通過開設(shè)該課程，將具有不同專業(yè)背景、不同思維模式的研究生組織在一起，為學(xué)生搭建了相互學(xué)習(xí)及交叉互助的交流平臺，為研究生創(chuàng)新思想的培養(yǎng)增添助力。針對前沿方向的課程建設(shè)，是整合資源和激發(fā)研究生創(chuàng)新能力的有效組織形式，對于提高學(xué)科交叉融合及拔尖創(chuàng)新人才的發(fā)現(xiàn)與培養(yǎng)起到促進(jìn)作用。二、“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺，前沿知識獲取新途徑受新冠疫情的影響，線上教學(xué)模式成為同時滿足疫情防控和教學(xué)雙重需求的應(yīng)時之舉［6-7］，也促進(jìn)了線上教學(xué)平臺及學(xué)術(shù)交流平臺的發(fā)展，進(jìn)一步推動了教育教學(xué)領(lǐng)域的改革。線上教學(xué)的推廣使超星、雨課堂、騰訊會議、ZOOM等教學(xué)與科研交流平臺不斷更新完善，教師與學(xué)生也對“互聯(lián)網(wǎng)+”課程的授課模式逐漸適應(yīng)。各類網(wǎng)絡(luò)平臺在教學(xué)與交流方面發(fā)揮著重要作用，極大地拓展了教與學(xué)的空間和時間。以“力學(xué)超材料”這一研究方向?yàn)槔?，近兩年，多所高校搭建了互?lián)網(wǎng)線上交流學(xué)習(xí)平臺。例如，天津大學(xué)的“先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)國際大講堂”定期邀請國內(nèi)外先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)（包括超材料/超結(jié)構(gòu)）方向的知名學(xué)者在騰訊會議平臺或Bilibili直播平臺進(jìn)行學(xué)術(shù)報(bào)告，北京理工大學(xué)“波動力學(xué)前沿學(xué)術(shù)論壇”在騰訊會議平臺定期組織超材料波動力學(xué)方面的學(xué)術(shù)交流，國際學(xué)術(shù)視頻交流平臺ResearchExpress會發(fā)布國際前沿學(xué)者的公開講座等。一般情況下，學(xué)術(shù)交流通常以現(xiàn)場參加學(xué)術(shù)會議的方式進(jìn)行，但是學(xué)生由于受課程任務(wù)、項(xiàng)目安排及經(jīng)費(fèi)的限制，參加學(xué)術(shù)會議的機(jī)會較少。另外，學(xué)生參加學(xué)術(shù)會議的主觀能動性較差。線上平臺的發(fā)展突破了空間上的限制，使研究生對于前沿交叉知識的獲取更為便捷。在力學(xué)超材料這一前沿交叉研究方向的研究生教學(xué)培養(yǎng)及導(dǎo)師培養(yǎng)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生有效利用互聯(lián)網(wǎng)線上科研交流平臺獲取自身研究方向的前沿知識，并鼓勵學(xué)生參加機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)等與力學(xué)超材料相關(guān)的交叉學(xué)科線上知識前沿講座，開闊學(xué)生的眼界，使學(xué)生能夠了解在導(dǎo)師、學(xué)校任課教師及所在課題組之外的前沿知識，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感，產(chǎn)出更高水平的創(chuàng)新科研成果。三、課賽融合，創(chuàng)新能力提升新方法競賽是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的一種有效方式。競賽過程一般包括組建團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、性能分析與驗(yàn)證、報(bào)告撰寫、現(xiàn)場答辯等環(huán)節(jié)，不僅與學(xué)生學(xué)習(xí)的專業(yè)知識有關(guān)，也考驗(yàn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識與創(chuàng)新精神。相較于本科生有較多的學(xué)科競賽活動，研究生尤其是碩士研究生由于學(xué)制短、畢業(yè)任務(wù)重，競賽活動較少，前沿交叉研究方向通常能夠產(chǎn)出創(chuàng)新性較強(qiáng)的研究成果，與創(chuàng)新競賽能夠較好結(jié)合。依托于學(xué)校及學(xué)科平臺，航空航天交叉研究院發(fā)起了“超材料力學(xué)大賽”這一大學(xué)生競賽，如圖2所示。超材料力學(xué)大賽作為深化人才培養(yǎng)內(nèi)涵、提升大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要科創(chuàng)平臺，旨在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、知識運(yùn)用能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，促進(jìn)材料、電磁、聲、熱、力等多學(xué)科人才培養(yǎng)的交叉融合，拓展學(xué)生的知識維度，提高學(xué)生的思維能力、動手能力和工程實(shí)踐能力。“力學(xué)超材料原理與超結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”這一課程較為系統(tǒng)、全面地介紹了力學(xué)超材料的基礎(chǔ)理論與超材料應(yīng)用探索方面的研究成果，通過對本課程中基本概念和基本方法的闡述和討論，使學(xué)生了解超材料的發(fā)展方向及在現(xiàn)代工程領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)知識和交叉學(xué)科知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為學(xué)生在超材料力學(xué)領(lǐng)域開展研究奠定理論基礎(chǔ)。在課程教學(xué)過程中，通過概念剖析及簡單舉例，講清力學(xué)超材料的設(shè)計(jì)思路，激發(fā)學(xué)生的好奇心與自信心；再讓學(xué)生根據(jù)已掌握的知識，翻閱文獻(xiàn)資料，探討多種形式超材料的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力；最后鼓勵學(xué)生參加“超材料力學(xué)大賽”這一全國性賽事，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)及系統(tǒng)研究的能力。迄今為止，在選修該課程的學(xué)生中，已經(jīng)有20余名參與超材料力學(xué)大賽，培養(yǎng)的學(xué)生獲大賽二等獎5項(xiàng)、三等獎6項(xiàng)，極大地激發(fā)了學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的興趣。將課程建設(shè)與創(chuàng)新競賽有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)課賽融合的人才培養(yǎng)模式，能更好地引領(lǐng)和帶動教學(xué)改革，提升研究生的綜合創(chuàng)新能力，為國家培養(yǎng)更多的拔尖創(chuàng)新人才。四、工程需求，前沿方向落地新思考近年來，我國在科研領(lǐng)域的投入不斷增加，但科技成果的轉(zhuǎn)化率相對較低，部分研究生的培養(yǎng)與國家相關(guān)行業(yè)的需求嚴(yán)重脫節(jié)，一方面影響了研究生的就業(yè)，另一方面使?jié)M足國家需求的科技創(chuàng)新發(fā)展遲滯。前沿交叉研究方向的研究生培養(yǎng)關(guān)系著國家科技前沿的發(fā)展。因此，相關(guān)方向創(chuàng)新鏈與需求鏈的連接更加重要，以需求為導(dǎo)向的科技創(chuàng)新模式需要不斷探索［8］。在進(jìn)行“力學(xué)超材料原理與超結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程建設(shè)時，兼顧前沿知識講授與工程需求思考，采取了合作教學(xué)的授課模式。課程由兩位教師聯(lián)合授課，一位教師對力學(xué)超材料的基本知識及前沿動態(tài)把握得較為準(zhǔn)確，使學(xué)生能較輕松地接受和理解專業(yè)知識；另一位邀請了在相關(guān)國防單位工作多年后入校任職的教師，對國防需求具有較準(zhǔn)確的認(rèn)知，結(jié)合自身的科研實(shí)踐進(jìn)行課堂講授，探討力學(xué)超材料這一前沿交叉研究方向在國防建設(shè)中的應(yīng)用情況?；趦晌唤處煹穆?lián)合授課，使理論與應(yīng)用需求相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)動力，同時培養(yǎng)研究生以需求為導(dǎo)向的科技創(chuàng)新思維。結(jié)語基于國家對基礎(chǔ)前沿交叉領(lǐng)域研究的戰(zhàn)略部署，前沿交叉相關(guān)研究方向的課程建設(shè)及創(chuàng)