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无边风景四时春

——记我校复合材料研究所
作者:张 禹 张采玲

  20多年前,在国内,复合材料作为一门科学或材料科学的重要新分支还只是一个概念;20多年后,代表着未来材料发展方向之一的先进复合材料,正以其轻质、高强以及可设计性等特点,在许多领域悄悄取代着传统材料的位置,从高科技领域向民用领域渗透……
  伴随着复合材料的发展,哈工大的复合材料研究也取得了辉煌的成就,复合材料与结构研究所从只有几个人的研究小组,成长为今天经费上千万、拥有40多位高级科研人才的现代化科研基地。20年的时间,也让他们在科学研究、人才培养、党团建设各方面摸索出了一套自己独特的发展道路,形成了以科研为中心,带动科研梯队建设、教学、党团组织建设全面发展的特色模式。
  科研——走“理工结合”的特色之路
  努力从承担的高科技工程项目中凝练出科学基础问题,以科学基础问题的解决推动工程项目,同时带动学科的发展,“理”、“工”互相促进,复合材料与结构研究所探索出了一条“理工结合"的特色科研之路。
  研究所最早的定位是:理工结合、学科交叉融合、既要解决学科发展的理论问题,又要解决实际工程问题。具体为“用力学新的理论和方法去解决复合材料、新材料应用中的问题,为祖国的航天和国防事业服务”。研究所在创立之初就注意“理工结合”,以“纵向”和“横向”两个方面贯穿所里的科研工作。“纵向”是指面向工程需求单位,如航天科研院所、上级部委等,得到他们的承认,便能得到科研经费支持,解决国家实际需求问题。“横向”是指面向本研究领域的学术界,得到同行的承认,才能有相应的学术地位。“纵横”交织结合,平衡发展,推动着研究所的队伍建设和科研基地建设快速、平稳前进。
  杜善义院士说,复合材料研究所正是走了这样一条理工结合、相互促进的特色科研之路,才有了今天的成绩。
  按照过去的思路,理科为主的学校主要培养以基础理论见长的科学家,工科为主的学校主要培养以工程应用见长的工程师。但是“只走理科的路子,完全脱离工科不见得能培养出好的科学家,光按照工科的路子,完全脱离理科也不见得能够培养出好的工程师。理工结合,才能培养出真正的科学家、真正的工程师。”杜院士说,工程项目是我校的传统,必须要做,这样办学才有活力,能够满足国家的需求,同时还能获得经费支持,解决一些实际问题。但是要使这种研究可以持续发展,就必须要和基础理论结合,和科学结合,考虑整个学科的发展。
  “理工结合”的具体做法就是把从事高科技如航天等工程项目中遇到的共同问题凝练成理论科学问题,通过解决这些理论问题,反过来推动工程问题的解决,推进学科的发展。这些理论问题的共性又可以指导别的方面,得到衍生应用,从而形成良性发展。无论从研究来看,还是从队伍的建设来看,这都是一种可持续的科学的发展思路。
  多年贯穿的“理工结合”指导思想,成效已经显现,使复合材料研究所获得了科研的大丰收。在做工程项目的过程中,他们不断总结、提出、解决理论问题,凝练出如“轻质材料与结构问题”、“热防护材料和力学问题”、“材料/结构一体化问题”、“结构/功能材料一体化问题”、“新材料力学行为分析中的多尺度和耦合问题”、“材料变形与环境耦合问题”、“特种环境下材料的力学响应”、“智能材料系统和结构”等诸多理论问题,使研究所无论在工程需求界,还是行业学术界都取得了骄人成绩。他们承担的既有大型应用工程研究项目,如“国防预研”、国家“863”计划等,又有应用基础方面的研究,如“国家安全重大基础研究”计划。研究所作为技术首席,先后拿到两个“国家安全重大基础研究”项目,经费数千万元。自然科学基金研究项目近十年来每年都有,2005年在全国所有大学、科研院所强手如林的竞争中,研究所争取到两项自然科学基金重点项目,6项面上项目,对于一个只有三四十人的单位来说,是非常大的成果。这些理论基础研究大多是从工程应用项目中凝练出来,再去申请技术研究项目,发表高水平论文,从而推动学科发展。
  工程应用项目、理论研究相结合的“两条腿走路”方式,杜院士以“大集中、小分散”概括,即工程应用项目大家集中做,理论基础研究根据个人兴趣来分散研究,使工程应用项目和基础理论研究平衡发展,这种发展思路,使得复合材料与结构研究所迅速发展成为在国内外都具有重要影响的研究团队。
  2001年,我校特种环境复合材料技术国防科技重点实验室由中国人民解放军总装备部批准成立,成为复合材料研究所发展的又一个重要里程碑。该国家级重点实验室主要面向国防、航天航空领域,开展特种环境复合材料理论基础和应用基础研究,培养高水平人才。实验室现有使用面积5 500平方米,科研仪器设备总价值4 000多万元,自运行以来承担了多项国家重大科研项目及各类课题,目前在研课题为36项,年科研经费超过1 500万元,获得国家级奖励6项,部、省级奖励14项,出版专著8部,申请专利22项,发表各类学术论文500余篇,SCI收录188篇,EI收录261篇,ISTP收录28篇。 “十五期间”鉴定科研成果6项,发明专利申请受理项目10项。堪称硕果累累。
  团队——队伍建设是根本
  “无论是基础理论研究,还是应用研究,队伍建设都是第一位的,这既是项目发展的需要,也是大学科发展的需要。”谈到复合材料研究所梯队建设的成果,杜善义院士谈了他的指导理念。从20世纪80年代起,由一个教研室下属的研究小组,发展到现在拥有40多位专家教师、两三百名学生的大规模、高水平研究所,贯穿这20年发展的,就是“人才”。
  创业之初,顾震隆教授、杜善义院士等一批老先生提出,将复合材料这一新学科与传统力学结合起来,紧紧抓住航天应用背景这一载体,作为学科的发展方向,即用力学的理论方法来解决复合材料问题,实行学科交叉。研究所所长赫晓东至今感慨:研究所得以高速发展,归功于顾震隆教授、杜善义院士等老先生们规划得好。学科定位准,研究方向广,层次错开不重叠,又可以相互借鉴,再加上紧紧抓住航天应用背景,使整个研究所既不压人才,又可以快速发展。
  研究所在培养人才方面有非常独到之处,他们将学科交叉理论也推广到培养人才。最初研究所科研经费不足万元,一点点滚动,从最初的三四人小组,到现在40多人队伍,从十几平方米的小屋到现在的一栋楼,每年的经费都达上千万元,十五六年间,发生这么大的变化非常不易。而且杜院士根据每个学生的特点,确定研究方向,互相配合又相对独立,否则如此高水平的科研人才很难聚集到一起,而且配合那么默契。  
  “梯队建设”思想是杜院士在创业之初就形成的,也是研究所以特色求生存求发展的结果。他认为,要首先抓队伍建设,再抓研究平台建设。如今研究所学术氛围浓厚、勇于创新, 拥有一支年轻化、学术水平高、特别能攻关、特别能战斗的科研队伍。研究所的骨干力量主要分3批:第一批是20世纪90年代初毕业的四五个人,现在是各个分学科的带头人,第二批是20世纪90年代中期毕业的,他们都能独挡一面,是科研的中坚力量,第三批是20世纪末毕业的,他们处在科研第一线,正逐渐走向成熟。
  研究所5个梯队发展方向各有特色,又互有联系,犹如“5座山峰但其间有桥索相连”。梯队间多合作,少竞争。梯队以杜院士为首席科学家和带头人,韩杰才、吴林志、赫晓东、杜星文、庞宝君、孟松鹤是梯队带头人,梯队中又分责任教授、骨干教授、副教授、年轻讲师、助教、博士、硕士,环环相扣,“上面有人扶持,下面要扶持别人”,起着传帮带的作用。每个人在其中都感受着被培养的氛围,同时也将这种培养传递给他人。
  杜院士称研究所的科研氛围是“大梯队,小自由”。重大项目需要集体来做,每个人又可以做自己感兴趣的、基础性的研究。
  谈到人才培养与科研的关系,杜院士说,这二者是相互促进、相辅相成的,人才培养是学校的根本,同时人才又是科研的生力军,科研可以为人才培养带来好的实验条件,教师做科研,可以从创新的角度更好地教学。
  梯队在培养人才方面有一套行之有效的育人措施,主要表现在交流机会的创造、本科生导师制的实施、科研与工程的结合、人才品质的培育这四个方面。
  梯队重视学术氛围的营造,经常举行学术交流活动,邀请外国专家讲座,并为学生创造在国内外进行学术交流的机会。研究所具有广泛的国际交流与合作渠道,只要有机会就让学生走出国门,感受学习国外先进的技术。据赫晓东所长介绍,研究所平均每年有三四个人在国外学习或交流,如庞宝君教授赴意大利参加第21届IADC会议;梯队成员赴德国弗堡马赫研究院交流访问,去斯坦福大学深造等,国际合作项目也很多;在国内,与众多院所长期保持着合作与交流。国内有学术会议,研究所都积极派学生去,条件很简单,只要论文被录用,都有资格参加。频繁的学术交流拓宽了学生的视野,促进了知识的学习。
  研究所较早地推行本科生导师制,为本科生的发展提供了良好的条件,使本科生较早接触科研,感受学术思想和氛围,培养了学生的创造性思维、探索未知世界的兴趣和解决问题的能力。导师更主要地是在生活上、思想上关心他们,帮助他们树立正确的人生观、价值观,在大学4年中全面成长。
  科研与工程相结合的“理工结合”模式是梯队培养人才的又一个方式。以“课题为牵动”,在课题中学习,课题任务的完成连贯了试验平台建设与人才队伍建设的完成。科研任务存在着很多难关,工程项目中有许多基础的理论问题需要解决,导师从中找出这些问题,提炼出一些既有明确的工程应用背景,又与学生背景知识相符合的课题让学生完成。学生有着巨大的潜力,给他一个明确的方向,让他去探索,发动他的创造性,就能把工作做好。开展这样的基础研究,为工程发展做准备,对争取课题有着很大的帮助,同时,科研当中又培养了人才,有着双赢的作用。实验室现有科研教学人员41人,其中工程院院士1人,长江学者特聘教授1人,杰出青年基金获得者2人,45岁以下青年教学科研人员占90%。现有在读博士生109名,硕士生88名,博士后流动站工作6人, 形成了年招收研究生总数达70人的培养能力。41名专职教师中,教授就有20位,博导19位,副教授级职称15人;中级职称6人,有博士学位教师33人。有些年轻人博士毕业后,由于工作和学术研究的优异成绩在几年里就评上教授、博导。他们都是既承担工程应用项目,又在理论研究方面发表了不少文章。“理工结合”的环境让个人成长快速,集体实力更强。杜善义说:“我招的一些研究生,特别是博士生,可以来自不同的专业。在这里,他们可以进一步地相互交流和学科交叉。这样能够解决一些在复合材料研制和应用中非常棘手的科学问题。我培养的学生跟我研究的复合材料一样,也有一定的复合性。”
  学术上的育人并不是梯队育人的最终目标,学生品质道德的培养是育人的重中之重。庞宝君教授介绍,梯队培养的人才首先要具有较好的思想品格,其次要具有一定的能力、一定的知识水平和工作的能力,包括学术、工程、行政等各方面的能力。因为在现今的科学研究中,经常是多学科交叉,多领域合作,没有好的思想品格是不行的。对研究生的思想培养,经常是在和他们的接触中培养起来的,例如有些学生不太懂,就愿意夸大自己的成果,这时老师就要做正确引导,告诉他哪些是前人的工作,必须承认别人的成果,客观地评价自己的工作成绩;在学术上不懂就是不懂,要实事求是。杜善义院士说:“科学研究就是要追求真理,探索科学问题,认识世界和改造世界。这种探索,要付出艰苦的努力,要有非常严格的态度,要有正确的思维和科学的方法,来发挥你自己的智力因素,以及为这个目标奋斗的非智力因素。”这些都在平日工作、科研中潜移默化地影响着学生的发展。教师注重学生的个性发展,除了本专业知识的传授,更积极发现学生其他方面的能力并使其发扬。于是研究所培养出了“神五”飞船系统总指挥袁家军、“神六”飞船系统总设计师张柏楠和前“微软”中国区总裁高群耀式的不同领域的人才,教师们都本着“学高为师,身正为范”的职业道德教导每一位学生,力求把学生培养成为“学术上有专业造诣并具有创新精神,能在原有课题基础上开辟分支的有用的人”,使梯队在规模不变的情况下向更加纵深方向发展,使梯队建设枝繁叶茂。发展到现在,研究所的成绩有目共睹,这说明研究所发展的顶层设计是科学的有远见的。研究所已经形成了良性循环,发展迅速:学术影响与地位不断提升,科研力量日益雄厚,学术环境越来越好,对人才的培养和吸引力不断增强。目前研究所承担着大批高水平、国家急需的科研项目,培养出了大批拔尖的年轻人才。五年间毕业研究生数量180人,新增教授8人,副教授15人,讲师6人,助教1人。
  虽然发展势头良好,但是赫晓东所长坦言,也有危机感,不敢有丝毫放松。如何开拓新的研究方向,让每个人都能最大限度地发挥自己;学生越来越多,如何将科研部分转向教学,来平衡二者的关系,这些都是研究所面临的挑战。
  在杜善义院士的设想中,研究所要有特色、有优势,经过多年的建设,目前已经做到且得到公认;作为重点大学的研究所,学术水平要高,学术氛围要浓,同时又要能解决实际问题;要涌现出来一批在国内本领域数一数二的、国际上有影响的人才,他认为这点还做得不够。
  研究所所训是“崇德广业,穷理致用”,这正是对教师、学生在做人、做事上的最高要求。
  教学——非常本科生 非常导师制
  说到教书育人,复合材料研究所最具有特色的,莫过于实行的本科生导师制。
  2004年4月8日,航天学院复合材料与结构研究所充分利用自身的师资优势和科研条件,在我校率先正式实行本科生导师制,为本科生学习、生活、思想等方面提供全面指导。在师生双向互选中,复合材料与工程专业每一位本科学生都有了自己的导师。
  积极倡导实施本科生导师制的复合材料研究所名誉所长杜善义院士说,哈工大开展本科生导师制源于上世纪80年代末,早在1988年,航天学院就曾在一年级新生中试行过。这次在复合材料研究所率先实行,“是与国际接轨,英国很早就实行本科生导师制。”王树国校长在很多场合也多次提到:“复合材料研究所率先实行本科生导师制,开创了全校实行本科生导师制的先河,是一件大好事。” 并希望“这种有益的试验结出硕果。”
  “复合材料与工程专业设立时的定位就是跟上时代潮流,面向航天,以理工结合、学科交叉、走国际化道路为特点,我们的本科导师制一直在这个宗旨下运行。” 复合材料研究所所长赫晓东介绍说。研究所科研项目多,师资力量雄厚,鼓励学生积极参与科技创新,在科研中发现问题,使教学、科研相辅相成,这成为复合材料研究所本科生导师制的特有模式。所长助理李垚副教授总结道:“以科研助教学是我们的特色。”
  研究所在院士以下,依托5个主要科研方向,由上至博导、教授,下到硕博研究生、本科生构建了5个科研梯队,讲求“打破本硕博界限”,全面交流,每个梯队的学术讨论会,所有成员都可以参加、自由发言。这种“贯通式”培养模式让大四学生张小朋受益匪浅,在导师的指导下他申请了一个1 400元资金支持的科技创新项目,8月份将上交科研成果。“在这个过程中我跟导师、师兄师姐学到了很多。”张小朋谈到,“导师鼓励我们说,虽然知识基础不同,但研究思路和思想是一样的。而且越年轻,越有创造力。这种学术讨论会已经是我很喜欢的一种学习方式。”最近张小朋所在科研小组又要申请一个省科技基金项目,他成为小组成员之一。原航天学院院长、现任校长助理韩杰才曾说:“通过实施本科生导师制,可以提高本科生的培养定位、培养重心,将本科生培养方式向研究生培养方式靠拢,探索本硕博连读、阶段分流的贯通式人才培养模式。”“教授和本科生之间的科研探讨没界限。”李垚这样概括贯通式人才培养模式。
  除了帮助学生走上科研之路,研究所的本科生导师们更要关注学生的思想、心理、生活状况,指导他们度过大学的转折点。杜善义院士在谈到倡导本科生导师制的初衷时说:“大学第一年特别重要。从中学到大学,学生的生活、学习、校园文化都有很大变化,适应的过程特别需要导师的指引;在大学中如何形成获取知识的方法、能力,也需要有人指导;现在大学生大部分都是独生子女,他们人际关系的处理、健康心理的形成都需要有人关心。这些都需要我们和学生建立除师生以外的朋友关系。”第一次和导师见面,导师们就和学生海阔天空地聊了起来,从科研、学习,到以后的就业,甚至成家,一下子拉进了学生和以前心目中“高高在上”的专家学者的距离。
  04级的一名同学去年11月份经常失眠,他及时与导师孙跃进行了沟通。孙老师跟他聊天,帮他想了许多点子。在孙老师的帮助下,他逐渐调整,基本恢复正常。“孙老师还经常告诉我,为人要正直,做学问要踏实、肯干,还给我讲了许多优秀教授的事例。”导师对学生的培养不仅仅是言传,还有身教,潜移默化地影响着学生。有一件小事让张小朋感触颇深。一天晚上,已经很晚了,他突然对一个问题非常感兴趣,就到李垚老师办公室去上网查阅。打开办公室的门,看见李老师正在专心地伏案学习。“我对李老师的敬佩油然而生。我原以为只有硕士生、博士生才会如此努力地学习,从那一刻起,‘活到老,学到老’的观念在李老师榜样的催化下,深深植根于我的心田。”
  复合材料研究所的最大优势就是雄厚的师资力量:18名博导,16名硕导,博士化率为82%,45岁以下年轻教师占87.5%。以此为基础,研究所还做了大量工作:聘请专职老师来管理本科生导师制相关事务;安排大四学生去航天一院、五院等航天院所参观实习,回来后专门组织毕业实习报告会;下一步将要实行英文原版教材授课,以达到“国际化”目标;多次举行师生联谊活动,增进师生感情,研究所就像一个团结温馨的大家庭。
  本科生导师制像一座桥梁,在师生之间起到了很好的连通作用。一年过去了,无论是学习成绩还是学生的综合素质,复合材料与工程专业的学生表现都很突出,04级材料科学与工程班的学习成绩居全系第一,不能说这全是本科生导师制的功劳,但是这一制度肯定功不可没。“在我的大学生活里,如果没遇到本科生导师制,我的生活也不乏精彩,但碰到关键的转折点,也会迷茫,也会手忙脚乱,导师以他的生活阅历给我指明了方向。”02级的刘成勇感慨。学生们对导师最想说的就是“感谢”,“感恩于师,感恩于制”,感谢学校提供了这么好的环境和制度,为他们的成长保驾护航。
  “本科生导师制实行一年来,运行效果不错。最初我担心会走形式,现在看来工作做得都比较扎实。本科生导师制一定会坚持走下去。”赫晓东所长总结说。
  “本科生导师制对学生来说是百利而无一害。我们实行本科生导师制不能流于形式,要总结成功经验,要坚持下去,要逐步完善。”杜院士语气很坚定。开创性的本科生导师制,培养了一批更优秀的本科生。相信在师生的共同努力下,本科生导师制会走得更稳更好。
  团建——纵向联合 创意发展
  如果说,本科生导师制让学生走进了神秘的科学研究,学会了严谨的科学态度,那么,复合材料与结构研究所团总支部,则使学生在组织活动、协调沟通中,锻炼了社交能力,增进了师生情谊。
  2001年,复合材料研究所迎来了第一批自己的本科生,所里的老师就在考虑如何才能适应本科生特点,使本科生在组织领导、表达沟通等“除学习、科研以外的能力”得到锻炼。经过多方沟通,2005年3日,复合材料研究所团总支正式成立。不同于院系由同年级学生组成的横向团总支的是,复合材料研究所团总支部成员中,包含了博士研究生、硕士研究生和不同年级的本科生。这种纵向的团总支部模式,第一次在哈工大试行,并得到了校团委、学院团委的支持与肯定。
  团总支部的成立,不仅为不同年级的本科生、研究生之间的沟通提供了平台,更成为促进研究所老师之间沟通、师生沟通的桥梁。从学年初针对大一新生的“才艺展示大赛”到全所总动员的“PPT设计大赛”,都开展得井井有条。“团总支部就像是有过多年经验积累似的,大家劲往一处使,心往一起聚,做什么活动都能成。”04级本科生周宏亮对团总支部信心百倍。03级本科生杨昊说:“在这里我认识了很多的学长,他们在我为考研和就业而矛盾时,帮我出谋划策。”团总支针对不同年级学生的特点,开展了不同形式的沟通。从讲座到茶话会,从大学本科生规划到考研就业指南;团总支部的学生们请来有经验的老师和学生,为学生指点迷津。同学们对活动的反映热烈,也让团总支部的成员充满自豪。
  研究所苗长青老师说:“这是一个学生自己管理的组织,它用活动培养团结友爱的氛围,培养学生的集体荣誉感,这是一个提供交流的平台。”
  团总支部的成员还极富创意地启动了“教师体育锻炼计划”。提到这个,苗老师忍俊不禁:“他们(指学生们)居然想到这个!”研究所承担着重大的科研项目,每个老师的课题都很重,“体育锻炼计划”就像一阵清风,让老师们在紧张枯燥的科研中抬起头来,重视自己的健康,跑跑步,做做早操,好的身体,才是持续工作的保障。这个活动并没有流于形式,而是得到了复合材料研究所师生的热情支持,开展顺利。
  团总支部每年都要筹办两项重要活动:元旦师生联欢晚会和毕业生欢送仪式。元旦联欢是沟通所里老师、同学的好机会。两届元旦晚会中,杜善义院士都和所里老师、国际友人以及所有学生一起,在欢声笑语中度过良宵。这是一个让所有师生期待的日子。团总支部的同学们在学习之余抽出时间,从采买、布场到排节目、选游戏、彩排到晚会当天的组织控制,一样一样分工,一样一样落实。作为幕后的团总支成员无法现场观看元旦晚会,但他们明白了一件事:付出总有它存在的意义。
  毕业生的欢送活动从毕业答辩那天就已经开始了。“参加答辩的男生穿西裤衬衫,女生穿套裙……”毕业证的颁发,优秀毕业生颁奖,身着学士服、硕士服、博士服的毕业生合影留念,一般的欢送活动也就到此为止了。而团总支部的成员们还组织了“毕业种树”的活动,一棵树苗并没有多少钱,但这让毕业生们在离开时明白了回馈的意义,回馈母校,“十年树木”,回馈社会,“百年树人”。
  教育是潜移默化的,“活动的价值正在于把教育涵盖其中。复材所团总支正以此为目的,在活动中不断地完善自我,教育别人。”
  20年时间,复合材料研究所大踏步前行,发生巨变。科研经费从上世纪80年代的不足万元到如今的年经费4千万元,从几个人的科研小组到今天的两百人的硕士博士博士后团队,从将复合材料的概念引入国内到成为领域内的技术首席……复合材料的发展得到了认可,朝气蓬勃的复合材料研究所依托研究所的科研优势使人才培养工作也成绩斐然,党团建设同样红红火火。复合材料研究所正以科研为中心,各方面齐头并进,相互支持受益,飞速发展。