1705980122
2.2.2 张维对工程力学学科发展的理念
1705980123
1705980124
张维始终坚持力学属于技术科学的办学理念。
1705980125
1705980126
创办清华大学工程力学数学系的最初目的是结合我国火箭、导弹工程等新兴国防工业部门培养工程力学和应用数学人才，但张维、解沛基、杜庆华等建系初期的领导者们，坚持了工程力学和工程热物理专业是技术科学的理念，火箭、导弹属于力学结合工程实际进行研究的对象，通过解决这些工程对象中的力学和热物理问题发展理论和实验方法。在这种指导思想下，该系培养的学生既具有扎实的理论基础、又具备一定解决实际问题的能力，为他们多年后在我国各个工程（包括航天、航空、舰船、核工业、兵器、机械、土木等各个不同时期国家所急需的工程）领域中进行开创性的工作打下了基础。
1705980127
1705980128
（1）1955年冬，钱学森首先在北京工业学院（现北京理工大学）做了“谈技术科学”的报告，明确指出：应用力学或工程力学应属于技术科学，它介于基础科学和工程技术之间，它的研究对象应是工程专业中共同性的和具有规律性的问题。如本书第1章所述，由于张维在青年时代受到德国哥廷根学派的思想影响很深，他在学术研究和教育工作中终身都传承了这种“解决实际中的力学问题，从而发展力学的基本理论，再解释和预测自然现象，促进生产”的基本理念，所以也始终主张和发扬“工程力学是技术科学”的学术思想。
1705980129
1705980130
（2）1960年，在张维、郑哲敏、黄克智、程世祜等为中国科学院撰写的“十年来的中国力学”报告〔19〕中，总结解放后十年来我国力学研究工作所取得成果的同时，指出解放初期的力学研究工作在质量方面还有一些重要的缺陷：
1705980131
1705980132
①新的尤其是具有实际意义的问题较少，有不少工作是属于应用比较现成、但不同方法计算前人已经解决了的问题。判断一个方法好坏的一个重要方面是看它能不能解决别的方法所不能解决的新问题，而这一类工作做得较少。关于工程技术中实际出现的一些较复杂的问题研究得也较少。
1705980133
1705980134
②有不少工作是改进或放松对已被研究过的问题的假设和条件，于是在数学表达上看来是形成比较完整的一个形式，这有它的一定意义。但是问题的关键在于，还必须从理论或实验上来说明放松这些假设或条件的必要性及实际意义。因为只有这样，才能明确应用这些理论的条件，说明在具体问题中各种量的关系，否则这些理论便只能停留在形式上了。关于后一个工作做得较少。
1705980135
1705980136
③计算的工作占绝大多数，基础的理论和实验工作较少，属于力学新领域的工作少。
1705980137
1705980138
显然，张维等我国的力学家们在此后的研究工作中注意到了这些问题并且努力加以改进。
1705980139
1705980140
（3）1960年张维和郭永怀受苏联同行的邀请，率领中国代表团出席有国际学者参加的苏联召开的第3届全苏力学会议，参加此次会议的还有西方学者。会议期间，他们两位还访问了苏联科学院流体力学研究所的多洛特尼采（А. А. Дородницын），他是世界上计算流体力学的先驱，有庞大的计算机研究室（当时还是电子管组成的计算机）。多洛特尼采谈到他本人如何用计算机数值求解高速气体力学问题，所提出的可压缩层流边界层的多洛特尼采变换和西方的Howarth变换异曲同工，还在计算机上向他们演示了流场分布情况。苏联在那个年代已开始用计算机数值求解流体力学中的非线性问题，给张维留下了深刻的印象，对他在今后的力学学科方向和力学人才培养计划中，特别重视用数值计算解决复杂的工程实际问题和解释自然科学现象、重视计算机在力学中的应用有重要影响。
1705980141
1705980142
（4）1962年张维第二次参加制定我国科学规划，力学组仍由钱学森任组长，张维与郭永怀一起再任力学组副组长。力学规划组共包含22位各力学分支学科的专家，其中包括陆士嘉，清华大学工程力学数学系还有杜庆华为规划组成员，张维总结归纳各位专家的意见起草了1962年科学规划的力学部分。在1962年力学方面的科学规划中指出：“半世纪多来发展起来的力学学科理论对今后工程技术的进展将有深远影响”；还指出了近代力学的发展所带来的新特点：“力学与物理、化学等其他学科的相互渗透”、“实验技术的高度发展以及计算技术的日益广泛地被采用”。
1705980143
1705980144
（5）1978年张维第三次参加制定1978—1985年我国科学技术发展规划并担任理论和应用力学组组长。张维主持了1978年9月召开、为期四个星期的全国力学发展规划会议，参加这次会议的有来自国家科委、中国科学院、教育部、国防科委、国防工办和其他产业部门所属145个单位的233位老一辈力学专家和中青年力学工作者。钱学森在大会报告中回顾近五十年来世界上力学发展的历史后指出，这一时期国际力学界结合当时工业和军事需要，解决了一系列力学中的关键问题，从而推动了力学理论的发展。在总结会议中各方面代表的意见后，张维在闭幕式上做了报告。张维在报告中引用钱学森讲话后指出：生产实践给力学提供了广阔的天地，将力学理论推向新的高度，从而更加有效地为生产建设服务；理论研究和应用研究是力学工作不可偏废的两个方面。张维还结合当时国际上计算机技术迅猛发展和我国“文革”十年中落后的形势，提出“当前力学工作中首先要解决的是力学研究手段的计算机化和实验技术的现代化”。
1705980145
1705980146
（6）1980年他归纳这一指导思想时，在“谈技术科学”[2.37]一文中总结了世界科学技术和工业发展的历史后指出：
1705980147
1705980148
“现在的整个科学技术，已不能像19世纪那样分成两大类，而要分为三大类，即自然科学、技术科学和工程技术。如流体力学、固体力学、自动化、工程控制论、工程热物理，以及近20多年来新发展的计算科学、材料科学、环境科学等，都属于技术科学的范畴。1978年国家科委制订的科学技术发展纲要，专门将技术科学独立出来，已被承认为独立的科学领域并且列入了25个学科。可见，技术科学的范围是比较广泛的。”
1705980149
1705980150
“技术科学的性质、地位和作用：上面所列的三类学科，自然科学、技术科学和工程技术，这三者缺一不可。在这里，技术科学是介于自然科学和工程技术二者之间的。人们常说它是这两者的桥梁。用“根深、枝壮，叶茂”来概括三者的关系。把整个科学技术比作一棵树，自然科学是树根，技术科学是树干和树枝，工程技术是树叶。要想使整个科学技术发展，根要深，枝要壮，叶要茂盛。技术科学相当于树干和树枝，起传递营养的作用。这个比方说明了技术科学的桥梁作用。”
1705980151
1705980153
2.2.3 清华工程力学数学系所培养的人才
1705980154
1705980155
张维等系领导们认为，学生的培养目标应当是：又红又专，德智体全面发展的人才。张维写道[2.38]：
1705980156
1705980157
红—全心全意为人民服务，服从国家需要，有为祖国四个现代化献身的精神。
1705980158
1705980159
专—既要对数学力学和实验有坚实的基础，又要对某一方面的工程专业具有基本知识，对于某一方面的工程实际也应具有一定的感性认识，以便对于力学问题的来龙去脉有所理解。在大学毕业后，经过几年实际工程的锻炼和研究工作的训练，期望成为较理想的力学工作者。
1705980160
1705980161
建系初期，张维、解沛基等系领导参考了苏联列宁格勒多科性工业大学（ЛПИ）有关工科专业的教学计划，吸取了苏联工科专业重视工程实践的优点。但按技术科学的理念制定六年制本科教学计划，与列宁格勒多科性工业大学又有所不同。六年制本科大学生的教学要求：
1705980162
1705980163
（1）坚实的数学、物理、力学基础和进行科学实验的能力——在数学、力学、计算机和外语方面比苏联工科专业有所加强。建系时清华大学工程力学专业学生与工程物理、无线电等专业数学和物理基础课相同，属于清华全校各专业（除计算数学专业外）要求最高的专业，并且还有相当多学时的物理和力学实验课程。在20世纪60年代初，工程力学专业的学生已经学习了“计算方法”、“程序设计”等课程，通过大作业等环节要求掌握进行复杂计算的能力。
1705980164
1705980165
（2）工程师的基本训练——包含制图、机械设计、电工电子学等工程基础课和金工实习。在一年级的暑期中，许多学生通过金工实习学习了基本的钳工和某一种机加工的技能，学会了看机械设计图纸，对于不同设计要求的零件应当采用何种加工方法有了初步了解。
1705980166
1705980167
（3）实践环节——结合某些具体的工程对象做大作业，安排了生产实习、毕业实习、毕业设计等重要的与工程实际相结合的环节。以本书作者的亲身经历为例，五年级时，做了一个以传递矩阵法计算阶梯轴的临界转速的大作业。经历了建立力学模型，推导力学公式，编制计算步骤、计算表格和发现纠正计算错误的方法，用手摇计算机进行计算得到结果，最后整理数据写出报告。五年级结束时我们在中国船舶研究中心进行了三个月的毕业实习，同班还有在北京建筑设计研究院和东北某飞机制造厂进行实习的小组。在毕业实习时我们学会了进行大型结构实验的本领，从查文献起，制定实验方案，贴应变片和水下量测的实验实施，调试仪器和测量，整理实验数据，直至写出实验结果分析报告。大学六年级的毕业论文（设计）进行了两个学期，全班绝大部分小组（每组3人左右）的论文题目都是有具体工程背景的力学问题。例如：飞机机头椎体的弯曲与稳定性理论分析计算和实验测试，蜂窝夹芯蒙皮板的各向异性材料等效参数实验测试与计算，蒙皮加桁条结构交界面热阻的测定和温度场、热应力分析，等等。同学们通过毕业论文工作，从解决一个工程中的力学问题做起，经过了从查国内外文献和建立力学模型起、直至最后完成课题写出论文全过程的培养，受到了比较全面的实际训练。
1705980168
1705980169
（4）清华大学工程力学数学系培养学生的功绩：
1705980170
[
上一页 ]
[ :1.705980121e+09 ]
[
下一页 ]