岩土工程研究生科研试验创新能力思考

岩土工程研究生科研试验创新能力思考

摘要:围绕我国岩土工程研究生培养中暴露出一些试验动手能力弱和科研创新能力差的实际情况和当前现状,结合现阶段大众创新万众创业的新思路,为迎合国家经济战略发展和社会需要,针对岩土工程专业发展方向,提出几点关于提高研究生试验操作能力和创新意识的建议和措施。

关键词:岩土工程;科研试验;创新能力

一引言

研究生培养是我国高端人才储备和科技兴国的重要战略,党的报告提出:“要鉴定实施科教兴国战略、人才强国战略,培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队”。表明当前党和国家对科技创新越来越重视,对全球核心科技和高端人才的需求也越来越紧迫。目前我国的研究生培养数量已高居世界第一,但研究生的教育教学和培养模式仍然落后于欧美发达国家,普遍存在着研究生创新能力弱、动手能力差、工作适应力低等问题,也说明了尽管当前尽管我国科技论文的数量上遥遥领先,但真正高质量高水平的论文却少之又少这样一个深层次的内在原因。目前我国研究生培养形式分为学术型和专业型两类,对于工科研究生论文的研究方向和内容大多是与工程实践密切相关的,特别是专业型硕士,当初教育部增设并创立的初衷就是为了培养和造就应用型的高级人才,以工程实践为导向,强调应用和技能。这部分研究生在毕业后走向工作岗位,大多与培养初衷相悖。

二岩土工程研究生的培养现状

岩土工程是以工程实践经验而发展起来的一门传统学科,是土木工程的重要分支学科,起源于20世纪60年代欧美国家,涉及的主要研究方向包括城市地下空间与地下工程、边坡与基坑工程、地基与基础工程等。随着近年来科学技术的进步以及全球经济的迅猛发展,工程建设也趋于复杂化和多样化,各类超级工程层出不穷,施工水平、设计能力和科研支撑也致使岩土工程学科及专业向更深层次、更宽领域全方位多角度的发展,岩土工程专业的研究领域已不局限于传统意义上的岩土力学、地基基础、边坡工程等,有如环境岩土工程、岩土地震工程、土工合成材料等综合交叉学科应运而生。这些交叉学科的出现和发展,会带动岩土工程学科发展和高水平人才培养的强大动力。然而事与愿违,尽管我国岩土工程专业研究生招生数量呈逐年快速增长的趋势,但从培养效果和培养模式上看远落后于欧美高等教育强国,专业研究生的自主科研和创新能力仍存在较大的差距,有相当数量的硕士研究生还不能够独立分析、处理和解决问题,依赖于导师手把手的指导,甚至是需要导师协助才能完成论文,因而失去了研究生教育中会充分挖掘个人基本潜质的初衷,造成了资源和人才的浪费。

三岩土研究生试验能力培养途径和思考

岩土工程领域的试验主要分为两部分内容,一种是室内试验,如三轴剪切试验、单剪试验、压缩试验、振动三轴试验、常规物理力学试验、共振柱试验等;另外一种是原位试验,如载荷试验、静(动)力触探、十字板剪切试验、旁压试验、波速测试等。上述传统的岩土工程试验已经非常成熟,在长期的高校教学和工程应用中发挥着重要作用。随着近些年岩土工程科研领域的纵深发展,涌现出了如大型振动台、土工离心机试验等宏观试验,以及扫描电子放大镜、压汞等土体微观试验等。尽管试验手段越来越先进,试验设备越来越高端,但试验操作人员的技能普遍来讲还没有得到改善和提升,无法匹配大多数来自于进口的土工试验设备,因此无法充分发挥这些“高大上”设备的用处和价值,造成了科研经费和试验材料的极大浪费。对于高校和科研院所来讲,配备专门经过设备培训的专业试验人员是非常重要的。有些指导教师为了完成科研项目,让研究生参与具体的试验工作,锻炼学生实际的动手能力,同时也完成了学生毕业论文的内容,出发点很好。然而现在普遍存在的问题是,没有专门试验人员的指导,学生的设备操作能力和动手能力较弱,由于不专业的操作致使大型设备损坏的事件也时有发生,大多数指导教师虽熟悉各类试验的理论知识,但对于实际的试验设备及操作流程也是了解甚微。笔者曾走访防灾科技学院、成都理工大学、中国水利水电科学研究院、交通运输部天津水运工程科学研究院等科研单位,拥有全世界一流水准的大型土工离心机及单双向振动模拟系统,可以解决岩土工程领域中大多数的动力响应问题。在完成这类大型试验的过程中,涉及到方方面面的操作,比如机械控制、数据采集、前端控制等非土木类专业,甚至就连土工模型制作上,研究生的参与度也都相当低。在一台大型土工试验完成之后,很多学生对试验原理、试验过程等还是一知半解,没有达到试验教学的目的,学生在试验过程中也没有学习到有价值的内容。结合多年的教学经验,围绕上述长期存在的问题,若想改善当前学生大型试验参与度低的实际情况,提高岩土工程专业研究生实际操作能力,应从以下几个方面尝试改变。

(一)试验方案应详细论证

岩土工程的试验研究,切不可急于求成,不能一味追求效率更不可有功利之心,特别是对于一台大型土工试验,往往要持续几个月甚至几年时间,才能获得充分的基础数据。对于庞大的系统模型试验,过程复杂,耗时费力,涉及不确定的因素环节较多,不容反悔和难于纠错。为了避免因前期准备工作的不充分而导致试验效果不良或试验失败,因此在试验开始之前一定要做好方案论证,特别对于一些大型土工试验,要考虑到每一步甚至每一个单元的细节都要考虑到,指导教师、项目负责人、试验操作人员要参与方案设计和论证全过程,这个阶段若有研究生参与,应让其全程跟进,熟悉试验的核心内容以及试验的全过程。在论证试验方案时应聘请有专业经验的科研人员或者熟悉设备的技术人员共同参加,以便能够及时发现试验中存在的不可忽视的问题,使试验后可能产生不可逆的问题和错误消失在萌芽。

(二)导师适当的放手并加强安全监督

对于大多数岩土工程专业研究生,独立开展试验时非常重要的过程。很多导师在给学生选题的时候,也会考虑让学生去做一些试验,相比于枯燥的理论分析和数值推导来说,能够动手做试验则更容易出成果,也更容易顺利毕业,因此受到大多数学生的欢迎。但前已述及,由于目前学生动手能力普遍较差,很多导师不敢轻易放手学生去做试验,特别对于一些高精端的设备,担心出现设备损坏或者人身伤害等。对于一些较为常规的小型试验,应鼓励学生在给定试验内容之外进行勇敢创新,但对于一些大型试验,作为导师要做好安全提示,试验过程中尽量要给予协助或指导,经过一段时间的磨练和观测,可以逐步放手学生去做,提高学生的科研积极性,提升学生的试验创新意识。

(三)学生提高自身动手能力

学生在接到一项具体的试验任务的时候,不能盲目地不假思索地去执行,要认真研究科研试验的思路、目的和意义,分析试验的不确定性,预判试验可能产生的失误或错误。同时,作为研究生还应意识到自己对于试验能力和设备操作上的不足,因此在平时的学习过程中,要注意培养自己的工程意识和试验技能,在参加试验和生产时间活动中,要踏踏实实不怕脏不怕累,最重要的对待科研试验一定要有敬畏之心,要尊重原始试验数据的真实性,勇于接受和面对试验成果坚持不做假的科研品质,杜绝学术不端的行为,守住不可触碰的学术道德底线。岩土工程根据学科特色,很多理论需要进行大量的试验来支撑,已有的成果理论也大多通过了各类试验的检验,因此在岩土工程研究生的培养上非常需要学生具备一定的试验能力,这也是岩土工程研究生必须掌握的一项基本技能,也是岩土工程研究生实现科研创新的基础。因此,针对社会发展需求,培养兼具专业知识与创新能力的研究生是满足社会需求的重要途径。在研究生阶段,高校和指导教师不仅需要对学生实施专业知识的教育,还要基于专业知识的科研试验进行培养,培养学生的动手能力,有条件的鼓励学生独立开展大型试验,对他们科研实验提供指导和建议,实现学生的科研素养和试验动手能力的全方位发展。

参考文献

[1]闫长斌,徐国元,古德生.论岩土工程专业研究生试验能力的培养[J].理工高教研究,2006,24(4):41-42.

[2]白冰,赵成刚,李涛.工科研究生的培养方向与学科发展—以岩土工程学科为例[J].北京交通大学学报(社会科学版),2006,5(2):68-72.

[3]朱红,李文利,左祖晶.我国研究生创新能力的现状及其影响机制[J].高等教育研究,2011,32(2):74-82.

[4]闫晗.岩土工程专业如何培养研究生创新能力[J].科技创新导报,2011(18):131.

[5]李明宝,郑宪,于司杭,等.农林类岩土工程学科研究生培养创新能力研究[J].安徽农业科学,2015,43(22):366-368,370.

[6]曹振中,岩土工程应用研究型课程的教学实践[J].产业与科技论坛,2017,16(10):158-159.

作者:刘娟 兰景岩 单位:桂林理工大学