交叉“变变变”，让“力”更有力！
提到力学，也许很多人首先会想到砸在牛顿头上的那个苹果。
从重力、摩擦力到万有引力，从宇宙之大到粒子之小，力无处不在。
回首人类近代史，以牛顿力学、固体力学、空气动力学等为代表的力学理论构成了前三次科技革命的重要内在驱动。但随着近年来人工智能等新技术的不断涌现，力学高等教育日渐需要催生新局。
如何培养走向世界科技前沿、能够解决国家重大需求的力学人才？
让我们以“力学3.0”为蓝本，探索浙大答案。
守住力学的根，打开创新的门
近代力学发端于伽利略的运动学实验，以力学为基础的工程科学缘起于1947年钱学森在浙大首次国内讲演“工程和工程科学”，浙江大学“‘力学3.0’导向的工程科学人才培养体系构建与实践”的形成则经历了16年的思考。
“习近平同志2007年来校调研时指出，要瞄准国际科技前沿和国家战略需求，充分发挥浙大多学科优势，促进学科汇聚和交叉融合。我们在新工科思想指导下提出‘力学3.0’理念，就是为了解答‘新科技革命时代力学能做什么’的问题，”教学改革负责人杨卫院士说，“力学3.0”主要指的就是学科的融通，也就是交叉力学，“只要有相互作用，就有力。我们可以研究实体之间的力，也可以研究虚拟物体之间的力，比如数据迭代的力、生产资料流动的力等等。我们希望把力学和快速发展的科学技术与经济社会联系起来，在这方面给学生充分的知识、能力和价值观。”
“力学3.0”为力学高等教育指出了一个破局的方案——守正创新，一方面守住力学的根，夯实它的基础学科特性；另一方面拥抱新技术，与工程应用进行更广阔的交叉。有了这一理念，教学改革的方向也逐渐清晰：以力学为桥梁和主线，对工程科学进行多学科交叉融合，以工程科学家和研究型工程师为目标，构建“知行纵横交互、师生多维谐振”的本科人才培养体系。
理念创新下，力学人才培养的“变变变”由此开始。
破壁重组，“变”出新课程体系
上百吨重的大飞机怎么克服重力腾空而起？
比易拉罐更加细长中空的火箭为什么没有被压扁？
……
2018年9月，杨卫院士为初入象牙塔的新生讲授了第一堂“力学导论”通识课程。2个多小时的时间里，他从墨子的“力，刑（通‘形’）之所以奋也”开始，讲述了力学的缘起和它工科属性的形成过程，深深吸引了在座的200多名学生。
将力学的专业教育提前，这是“力学3.0”的一大创新，在普及科学知识的同时，也希望能够提升学生在大类招生下对力学专业的兴趣。
“刚进入大学，很多同学觉得力学就是物理学的一部分，也不知道力学能做什么。上了这门课大家眼中‘有了光’，有同学课后就向老师询问专业选择问题。”航空航天学院教授赵沛说，这门课开设至今，以其全景式、新脉络、人文型的特点深受学生好评，教学团队也出版了相应教材、上线了慕课，打造了“名师、名课、名教材”三位一体的新型课程范式。
以“力学导论”为基础，工程力学专业和飞行器设计与工程、能源等专业合作，打破了专业壁垒，构建了面向工程科学的“通识植根、力学强基、专业交融”三并重课程体系。比如，弹性力学与飞行器总体设计结合，应用到新型飞行器的设计中；流体力学和传热学结合来助力节能减排……同学们通过课程学习，既了解了科学原理是什么，也知道了怎么将其与各类工程相结合。
“力学在辐射其他工程科学的同时，也汲取了新的能量，通过双方互动得以共同发展。”杨卫院士说。
模式创新下，力学就像是粘合剂和催化剂，为工程科学课程体系注入新的活力。
知行合一，“变”出新实践路径
抓、握、打个响指，当一位学生在电脑前做出这些动作时，旁边的机械手也像模像样地跟着做了起来。如何完善机器人遥操作实验？航空航天学院博士生郑浩然一头扎进去就是几个月。从本科一路走来，他在力学研究与实践中获得了全方位成长，获得了竺可桢奖学金等多项荣誉。博士生阶段，他瞄准触觉传感器这项“卡脖子”技术继续深耕，“‘力学3.0’教会我在实践中发现问题、在研究中寻找解决良方。”
另一边的实验室里，他的学弟学妹们正在做石墨烯柔性复合材料的力热综合性能实验。
“我们在大三就开始实验室轮转，提前探索自己感兴趣的方向，自己动手做实验，将课堂所学与实际科研联系起来，积极参与学术交流也让我收获了许多经验，为以后的学术生涯打下了坚实基础。”工程力学强基班学生吴舒悦说。
研创结合、实践创新，教学团队为本科生打造了结构化的“力学3.0”创新实践平台，开设了“工程科学与创新”新生实践课、“魔术力学”第二课堂和基础力学探究性实验，设计了本科生提前接受长期科研训练的“实验室轮转”制度，举办了教育部机器人暑期学校等竞赛活动……
实践创新下，学生可以更加有组织、有目标地把课堂知识应用到实践中去，变被动式学习为主动式学习，为更好地接触世界科技前沿和直面国家重大需求做好充足准备。
四大导师，“变”出师生新组合
一个学生四个导师。这样的师资配置是不是很“给力”？
工程力学专业设置了德育、专业、工程、国际“四大导师组”，邀请一流科学家和工程领军者对学生进行“一对一”指导：德育导师组将思政元素等以“润物细无声”的方式与育人融合，专业导师组全面而高效地为学生提供专业指导，工程导师组负责启蒙学生的工程素养，国际导师组为学生开辟成为国际化人才的各种路径。
在这里，学生有机会参观航天航空基地、聆听重大项目顶尖科学家讲述家国情怀、在大型工程现场澎湃民族自豪感；参加“未来总师训练营”、开展实打实的“双创”活动；赴国外进行毕业设计、近距离接触世界前沿科技……
生态创新下，“专业内外、国内外、工程科学上下游”三谐振的保障体系逐步完善。
十几年间，工程力学专业以课程孕育交叉、以实践强化交叉、以师资保障交叉，育人体系覆盖至8个国家级一流本科专业建设点，专业人数和应届生深造率大幅度提升，就业者绝大多数服务于工程类企业；成果多次在清华大学、北京大学等高校推广，并得到了专家组高度评价：“处于国内领先水平，为以力学为基础、多学科交叉融合的工程科学本科人才培养探索了一条新路径，具有很强的示范作用和推广价值”。
就在去年，“‘力学3.0’导向的工程科学人才培养体系构建与实践”荣获了高等教育（本科）国家级教学成果奖一等奖。
“‘力学3.0’的初衷就是要帮本科生打好基础，建立起交叉的视野，我们想通过教学改革告诉他们‘力学要变、为什么变、怎么变’。”杨卫院士说，“我们希望能打造开放式人才培养的新范式，全面提升教育教学质量，为国内工程建设重大布局奠定育人基础。”
适变，应变，谋变。力学教学改革，未完待续！
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