張楚漢, 清華大學水利系教授, 中國科學院院士, 清華大學2017年突出貢獻獎獲得者。
“
”
文|張楚漢
研究生培養在世界各國高校都是核心內容,
第一, 注重培養研究生的科學思維和科學方法。 在我看來, 就是培養同學們“學習—思考—批判—創新”的能力。 其中, 批判性思維是推動現代科學文明前進的重要動力, 我認為到目前為止, 很多研究生的這一能力仍然是欠缺的。 我們要帶著批判性思維, 用辯證法的否定之否定思維, 來研究學問。
在這裡, 我想舉一個高壩地基模型研究的例子。 過去學者認為在地震作用下, 大壩地基採用剛性地基的模型。 我的導師克拉夫教授對此提出質疑並作出重大改進:認為應該是彈性地基模型, 並且假設沒有品質以解決地震輸入問題, 但無品質的彈簧只傳遞彈性相互作用,
從這個例子來看, 批判性思維, 就是對已有的模型、理論不要墨守成規,
第二, 研究生知識面要廣, 研究問題要深入。 25年前, 從我擔任水利系學位委員會主任開始, 系裡開設了水利學科前沿講座, 不同領域的老師講授水文水資源、農水、水環境、水旱災害、水能、水工建築物、岩土、海洋、移民管理等前沿知識, 學科覆蓋面廣而內容新穎。 同時, 要培養學生對人文科學的興趣, 讓他們學一點哲學、歷史、文學, 瞭解西方和我們國家的歷史文化脈絡, 不斷豐厚自己的知識體系。 清華也有很好的人文傳統, 人文科學和自然科學相互融合, 彼此之間有很多相通的地方。
第三, 研究方向的選題要“立地、頂天”。 “立地”就是要基於國家的工程實踐, “頂天”是指瞄準世界科學前沿。 做研究要有長遠規劃、鍥而不捨, 做系統性的研究。 我們課題組這30多年有三個研究方向, 一個是高壩-地基-水庫複雜系統的抗震模型(連續介質), 目前已經基本完成, 形成了國際上公認的比較先進的綜合模型;第二個方向是岩石-混凝土動力細觀特性(連續-非連續介質);第三個方向是地震荷載模型(震源-介質-壩址數值模擬)。
第四, 研究生培養的核心要素是科技創新。 在我看來, 科技創新有兩條檢驗標準, 第一, 理念、方法上有所改進、有所突破, 並且能夠在實際工程上應用。 比如我們提出的高壩-地基-庫水系統非線性動力損傷開裂分析模型, 我國現有200米級高壩幾乎都用這個模型來做分析計算, 根據計算結果來評判這個高壩是否安全, 抗震是否過關, 我們的研究是作為重要成果支撐設計方案通過的。 第二,在國內外發表高水準學術論文並得到好評。我在伯克利加州大學時,田長霖校長告訴我,美國有句很流行的話:“publish, or die”,說明發表論文還是很重要的。在國內外要發表高水準的文章,並且得到國際上的評論,有其他專家感興趣並引用成果,這是創新性的重要體現方式之一。
第五,在指導方法上,要因材施教、教學相長。對不同的學生要有不同的方法,充分依據學生的特點來培養。我有一名學生宋崇民數學功底特別好,在做無限邊界元研究時,他做了系統的公式推導,並擅長從數學力學角度闡述一個工程問題。於是在指導他的過程中,我按照“點好題-獨立放手-抓發表”的思路,將他數學上的特長,發揮到工程技術領域,取得了很好的效果。後來他去瑞士做博士後,我曾問他的導師:“我的這個學生怎麼樣?”對方特別激動地說:“brilliant” !後來,他在澳大利亞某大學做教授時,提出了一個國際上公認的比例邊界有限元方法,在計算力學領域有一定影響。
學生們都各有特色,我自己也體會到一點:水漲船高、教學相長。科學發展速度之快,一個導師不可能把指導的各個學生研究方向所涉及的文獻都看過。我要求我的研究生看到好的文章以後一定要送給我看,然後跟他討論:問題的本質是什麼、關鍵點是什麼、缺陷是什麼、如何突破和創新等等。教學相長,在討論過程中學生和導師的水準都能得到提高,這是一個非常重要的過程。
第六,導師指導要善於由淺入深,還要重視團隊合作。我在伯克利加州大學的導師克拉夫教授是有限單元法的創始人之一,也是美國工程院、科學院兩院院士。去年去世了,我很懷念他。他給了我很多啟示,他的指導方法是由淺入深,讓我將複雜問題簡化為單自由度問題,再去推導多個自由度,最後拓展到重力壩工程問題。由簡單原理擴展到複雜問題,水到渠成,最後完成一篇好文章,很有意思。我後來也將這一思路運用到指導研究生的過程之中。另一方面,也要注重團隊合作,我們建立了一個學術沙龍,每週舉行一次,大家輪流彙報近期科研成果,並展開熱列討論。導師根據學生的課題特點、進展程度、難點再深入指導,團隊其他成員提出建議。一個團隊要發揮集思廣益的作用,但主要是發揮導師的指導作用。
第七,導師要全面關心同學。導師不僅要在學習上指導學生、培養學生,還要關心他的生活。我的一位學生讀書期間嚴重的胃病發作,睡不著覺,體重下降,他找到我說不想念書了,想回家鄉找工作。我覺得這個學生潛力很好,如果因為身體不好,不能繼續學習很可惜。我建議他繼續讀書,放鬆心情,不要有壓力,身體第一、學習第二,如果按正常時間完成不了學業,就適當延長一年,並給與經濟上的支持,直到拿到博士學位為止。他聽從了我的建議。幾個月以後,他的身體好轉,體重也增加了,後來我又推薦他去普林斯頓大學進修。一年後,他回到清華,將學到的國際上最新的震源-介質-壩址數值模擬模型,應用到我國西南地區的高壩地震反應模型上,取得優秀的成果。從這個學生的經歷中我體會到,對我們的學生要像對待孩子一樣,學習上、生活上、健康上,都要全面關心。
第八,要培養學生具備高尚的道德素質,養成優良的學風。前面提到的“勤學多思、溯源探異”是我座右銘的上聯,“律已助人,求實尚美”這是下聯。我們培養高尚的道德素質,就是要“律已助人”,要善良、要誠信。我一直這樣自勉,也這樣鼓勵我的學生。我還有幾個“不許” 的規定:不許抄襲,不許作假,不許引用他人成果而不引用文章,不許一稿多投、重複發表。寧可慢一點、寧可水準差一點,但這四條是絕對不能違反的規矩。
“願與青年學生、教師一路前行,讓思想、學術青春永駐”,人家說健康也可以“永駐”,我不這樣認為,健康只能遵循自然規律,但是學術和思想要爭取停留的長一點。我相信,和青年學生、教師一路前行,就有可能做到這一點。
注:本文系2017年3月張楚漢院士在水利系教學交流會上的發言。
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第二,在國內外發表高水準學術論文並得到好評。我在伯克利加州大學時,田長霖校長告訴我,美國有句很流行的話:“publish, or die”,說明發表論文還是很重要的。在國內外要發表高水準的文章,並且得到國際上的評論,有其他專家感興趣並引用成果,這是創新性的重要體現方式之一。第五,在指導方法上,要因材施教、教學相長。對不同的學生要有不同的方法,充分依據學生的特點來培養。我有一名學生宋崇民數學功底特別好,在做無限邊界元研究時,他做了系統的公式推導,並擅長從數學力學角度闡述一個工程問題。於是在指導他的過程中,我按照“點好題-獨立放手-抓發表”的思路,將他數學上的特長,發揮到工程技術領域,取得了很好的效果。後來他去瑞士做博士後,我曾問他的導師:“我的這個學生怎麼樣?”對方特別激動地說:“brilliant” !後來,他在澳大利亞某大學做教授時,提出了一個國際上公認的比例邊界有限元方法,在計算力學領域有一定影響。
學生們都各有特色,我自己也體會到一點:水漲船高、教學相長。科學發展速度之快,一個導師不可能把指導的各個學生研究方向所涉及的文獻都看過。我要求我的研究生看到好的文章以後一定要送給我看,然後跟他討論:問題的本質是什麼、關鍵點是什麼、缺陷是什麼、如何突破和創新等等。教學相長,在討論過程中學生和導師的水準都能得到提高,這是一個非常重要的過程。
第六,導師指導要善於由淺入深,還要重視團隊合作。我在伯克利加州大學的導師克拉夫教授是有限單元法的創始人之一,也是美國工程院、科學院兩院院士。去年去世了,我很懷念他。他給了我很多啟示,他的指導方法是由淺入深,讓我將複雜問題簡化為單自由度問題,再去推導多個自由度,最後拓展到重力壩工程問題。由簡單原理擴展到複雜問題,水到渠成,最後完成一篇好文章,很有意思。我後來也將這一思路運用到指導研究生的過程之中。另一方面,也要注重團隊合作,我們建立了一個學術沙龍,每週舉行一次,大家輪流彙報近期科研成果,並展開熱列討論。導師根據學生的課題特點、進展程度、難點再深入指導,團隊其他成員提出建議。一個團隊要發揮集思廣益的作用,但主要是發揮導師的指導作用。
第七,導師要全面關心同學。導師不僅要在學習上指導學生、培養學生,還要關心他的生活。我的一位學生讀書期間嚴重的胃病發作,睡不著覺,體重下降,他找到我說不想念書了,想回家鄉找工作。我覺得這個學生潛力很好,如果因為身體不好,不能繼續學習很可惜。我建議他繼續讀書,放鬆心情,不要有壓力,身體第一、學習第二,如果按正常時間完成不了學業,就適當延長一年,並給與經濟上的支持,直到拿到博士學位為止。他聽從了我的建議。幾個月以後,他的身體好轉,體重也增加了,後來我又推薦他去普林斯頓大學進修。一年後,他回到清華,將學到的國際上最新的震源-介質-壩址數值模擬模型,應用到我國西南地區的高壩地震反應模型上,取得優秀的成果。從這個學生的經歷中我體會到,對我們的學生要像對待孩子一樣,學習上、生活上、健康上,都要全面關心。
第八,要培養學生具備高尚的道德素質,養成優良的學風。前面提到的“勤學多思、溯源探異”是我座右銘的上聯,“律已助人,求實尚美”這是下聯。我們培養高尚的道德素質,就是要“律已助人”,要善良、要誠信。我一直這樣自勉,也這樣鼓勵我的學生。我還有幾個“不許” 的規定:不許抄襲,不許作假,不許引用他人成果而不引用文章,不許一稿多投、重複發表。寧可慢一點、寧可水準差一點,但這四條是絕對不能違反的規矩。
“願與青年學生、教師一路前行,讓思想、學術青春永駐”,人家說健康也可以“永駐”,我不這樣認為,健康只能遵循自然規律,但是學術和思想要爭取停留的長一點。我相信,和青年學生、教師一路前行,就有可能做到這一點。
注:本文系2017年3月張楚漢院士在水利系教學交流會上的發言。
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