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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978108]
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2.3.4 教书育人
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张维认为，高等学校最重要的任务是培养高水平的人才，由于他的倡导以及黄克智、杜庆华等的努力推行，在他生前，固体力学教研组一贯以重视教学、重视培养学生闻名于清华大学。1993年8月，在第二届国家普通高校优秀教学成果奖评选中，“固体力学学科建设和高水平研究生培养”（工程力学系黄克智、张维、杜庆华等）获得了国家教委教育成果特等奖。
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建系初期系主任张维为清华力学专业学生答疑（摄于工程力学系老系馆——旧电机馆）
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“教书育人”的第一个环节是教好书，教师对于学生的影响首先反映在有没有好的老师上课、老师能不能在课堂上反映出好的学风。张维一贯主张教授要上基础课。建系初期，清华工程力学数学系的基础课是由学校基础课教研组为工程物理、工程力学等新专业统一开出的，但专业课则要由力学系自己开，很多课程在清华是第一遍开出。如前述张维为首届固体力学专业学生开出了“气动弹性力学”课，用的是R. L. Bisplinghoff等人的经典名著《Aeroelasticity》，它涉及流体力学和弹性力学，有一定难度。上图为文革前张维为力学系学生答疑。“文革”刚一结束，百废待兴，年近古稀、身为副校长的张维主动提出亲自为工程力学系1977级学生讲授“材料力学”课，图示张维在上大课。给1977级学生上课期间，张维了解到许多同学不知道力学专业是干什么的，为了让学生了解工程力学专业的培养目标、力学与各类工程之间的关系、树立力学是技术科学的观念，他应力学系1977级学生和1976年入学的“工农兵学员”之邀，与他们座谈，事先他亲笔在稿纸上写了十几页的提纲。与此同时，由于“文革”后刚招收的研究生理论基础参差不齐，黄克智亲自为“文革”后第一届研究生和青年教师讲授“数理方程”课。张维、黄克智等通过言传身教，在固体力学教研组的中青年教师中形成了重视教学的好风气，同时也带出了一支教学上过硬的固体力学师资队伍。在长期积累的基础上，在20世纪八十年代至九十年代初，清华固体力学专业编写出了一批高质量的教材，其中《板壳理论》获国家级优秀教材奖，《塑性力学简明教程》获国家教委优秀教材二等奖，《弹塑性断裂力学》和《弹性与塑性力学例题与习题》获清华大学出版社优秀教材一等奖。
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张维为1977级工程力学专业学生上材料力学课（1980年摄于清华第二教室楼）
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清华固体力学专业的突出贡献是培养高水平的博士生（在1949—1981年期间，我国没有建立学位制度，在此期间，是培养高质量的研究生）。作为1980年12月成立的国务院学位委员会最早的委员之一和力学学科组组长，张维参与了我国学位条例的制定工作。1982年6月起，张维又接替何东昌（此时何被调任教育部长）担任了清华大学第一届学位委员会主任。1985年，张维、杜庆华、黄克智三人在《学位与研究生教育》杂志上发表了“关于博士生培养工作的一些体会和问题”[2.38]一文。文章开宗明义说明“学位条例”规定对博士学位的三个要求：
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（1）在本门学科上掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识；
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（2）具有独立从事科学研究工作的能力；
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（3）在科学或专门技术上作出创造性的成果。
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解放以后，从1959年起，清华大学为了培养比六年制本科学生（大致相当于现在的硕士生水平）更高层次的研究型人才，固体力学专业张维、杜庆华、黄克智就开始招收研究生。为了使学生打好扎实的理论基础、培养学生独立从事研究工作的能力，从六年制本科学生最后一年的毕业论文开始，张维等老师就要求学生独立阅读外文文献。到了研究生阶段，据清华固体力学专业第一届毕业生、张维在1962年招收的研究生秦权回忆：“我在读研时期没让我去听专业课，为进一步掌握力学知识，张先生开了一个包括英、俄文的经典力学名著的书单，要我自己读，一年以后考试。但张先生每隔一定时间给我答疑，地点是工字厅后厅的东厅，何东昌副校长也在那里办公。此前我们都是靠上课来学习新知识的，突然变成自己硬啃大部头的原版书，很不适应，有时钻到一个很难看懂的方程里出不来，但张先生总是耐心给我解释，现在想来真是浪费了他不少时间。这种培养方式训练了我的自学能力，我感到，听课相当于从老师消化后的材料中汲取知识，固然省力，但这种方法培养不出健全的研究者。大到一个国家未来形势的变化，小到一个人未来一生的经历都是难以预料的。我在毕业后可以说是大改行，土木工程领域所有必须的新知识，包括开展桥梁工程研究所需的知识，我都是靠自学掌握的，这个自学能力也使我后来长期受益。”张维特别强调查找和阅读文献的重要性，认为这是一个科技人员必须好好掌握的基本功。据他20世纪80年代的博士生吴怡回忆：“张先生认为读文献不但要读最新的文献，知道当前的学科前沿在哪里，还要读以前的文献，了解学科进展的过程，它是从哪里开始，怎么走过来的。张先生把这套方法称作‘顺藤摸瓜’。每次向张先生汇报工作，讨论具体问题之后，张先生总会交给我一个文献清单，或者几个他认为在这个领域里的重要人物，让我‘顺藤摸瓜’，去找到对于我的研究工作有帮助的文章。”为了考核博士生是否“掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识”，规定博士生的综合考试包括两门具有一定广度的课程，例如“非线性连续介质力学”、“有限元理论”、“断裂力学”等。命题后给2～3天的准备时间，再交答卷并口试。（清华固体力学专业对“文革”前的研究生就已经实行了这种考试方法）
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另一方面，根据力学是技术科学的特点，清华固体力学专业要求博士学位论文的选题可以是对国民经济直接具有重要价值的，也可以是对力学学科发展具有重要意义、同时也有应用背景的课题。但无论是哪一种，都要求博士生作出创造性的成果。论文的内容可以包含理论、计算与实验三方面的内容，也可以包含其中两方面的内容。张维非常重视实验工作，为使研究生的理论研究成果得到实验验证，他可以说是竭尽全力，亲自下车间与工人师傅讨论。以潜艇端部与圆柱壳连结的斜锥壳强度与稳定性问题为背景，张维在1959年招收的研究生叶清环以“均匀外压下斜锥壳体的强度与稳定性”作为论文题目，在得到薄壳理论的一次近似解后，张维要求进行模型实验验证。当时没有数控机床，要用普通车床加工出斜锥壳，实在是个难题；他亲自下到车间，找技术非常精湛的王亥辰师傅，同他多次商讨，王师傅设计了一套夹具，通过改造车床，终于把斜锥壳车出来了，而且厚薄均匀，符合试验要求。〔30〕从此王师傅成了张维的好朋友，经常为张维出主意，加工试件，张维还多次鼓励王师傅把精车斜锥壳的经验总结出来。张维在指导“文革”后招收的第一位研究生夏子辉时，从硕士论文到博士论文，不仅推导与计算了数值解或理论解，还都进行了实验研究。夏子辉作为在职博士生，其博士论文题目是“圆环壳在任意载荷下的薄壳理论解”，为了更好地了解该问题在工业生产中的背景，张维亲自带夏子辉去参观拜访了上海一家专门生产波纹管的工厂。这家工厂的办公室设在六层楼。当时年已七旬的张维，爬上这六层楼时，已气喘吁吁。进了办公室后，张维向工厂的技术主管介绍了课题组的科研成果及在生产波纹管实践中可能的应用，得到了厂方的认同和兴趣。在张维鼓励下，夏子辉回到他“文革”期间工作过的宝鸡秦川机械厂和工人师傅们一起制作了高精度的圆环壳实验模型，又在他当时的工作单位上海船舶研究所，在实验技术人员的协助下，应用当时先进的激光测试技术，通过更复杂的对整圆环壳的激光实验测试验证了理论解的正确性。这些研究成果在国际杂志发表后，当时加拿大及欧洲一些大学的教授给出了很好的评价并向夏子辉索取有关的资料〔31〕。20世纪80年代后期，为博士生王安稳、朱益民的波纹壳试验，张维带着研究生和科研助手去南京晨光机械厂、上海异型钢管厂了解课题背景和寻找试验模型。他不顾自己已年逾古稀，不避酷暑深入无锡702所实验室坚持做了一周实验，直至完成试验〔32〕。
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在清华固体力学专业三位前辈的努力下，到1985年时，该专业已经有五位博士生通过了博士学位论文答辩，他们的课程考试和学位论文都取得了优秀的成绩。对于论文的质量，有位中科院学部委员认为：“计算方法和结果很有实用意义，使人对理论信服”。一位世界著名的力学权威、哈佛大学教授获悉该专业一个博士论文的内容后，认为是“令人鼓舞的”。
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张维（左1）与王安稳等在702所观察实验后的模型
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在前述1985年张维、杜庆华、黄克智三人的文章[2.38]中，还提出：“我们认为导师不管研究生愿意不愿意，把题目限制得很死的做法是不可取的”；他们指出：“受到历史和本人经历的局限，我们所不懂和不会的东西多得很；如果只允许博士生在自己的框框里转，那是培养不出具有开创性的高水平的新一代的。”张维在指导1984年入学的博士生张若京时，就是这么做的。张若京的博士论文题目是“旋转薄壳自由振动中的转点问题及其奇异摄动解”，这项研究成果解决了一个薄壳振动问题中的难题，后来获得了国家教委科技进步一等奖。张若京在回忆论文题目的由来时写道：“记得入学后第一次与导师见面，是在工字厅张先生的办公室里。很快，话题就转到论文题目上了。张先生说，‘研究生往往希望导师给一个题目，越具体越好，最好还能给一两篇主要参考文献。但我想，我们还是先只明确一个大体的研究领域。在这个领域里，由研究生自己去寻找兴趣点。然后再和导师共同研究，确定具体的题目’。接着他说，‘你的硕士论文是振动方面，我主要搞壳体结构。能不能我们结合一下，做一点壳体振动的问题？’”〔33〕张若京写道：“自己选题当然有风险。这就是可能多花时间、甚至走弯路。不过，就在山穷水复的痛苦时刻，突然，我在某期的《Applied Mechanics Review》上发现了一则俄文新书介绍。书的英译名是《Free Vibration of Thin Shells》，作者有三位，其中一位是大名鼎鼎的苏联力学家Goldenvizer（哥尔琴文采尔）。尤其让我兴奋的是，在这则新书介绍中，作者真诚地表示，关于薄壳振动的转点奇异解，作者其实还没有最终得到。但还是把已经做过的工作和已经取得的结果写出来，供感兴趣的读者参考。天啊，这等于是公布了一道题，而且是一道难题。灵感告诉我，我的论文有题目了！”但张若京找遍了国内各大图书馆和中国图书进出口公司，被告知国内没有进口这本书。张维利用去美国出差的机会到美国国会图书馆去找，最后终于和该书的一位作者联系上了，不久就收到了一本有三位作者签名的原版俄文书。经过认真阅读原著和相应的参考文献，张若京才发现这是一个苏联和美国学者历经四十年研究还没有解决的难题，问题的关键在于旋转壳的固有频率谱中存在一段转点，经过该频率段转点时，所对应的主振型的微分方程类型就改变了。所以问题的难点就归结为，如何写出主振型的“全域一致有效的”表达式。由于圆环壳的薄壳理论解研究中也同样存在偏微分方程的转点奇异性问题，二者的解决具有相似的难度，张维很重视这个问题，几乎每两周的晚上都要和张若京讨论一次。张维和张若京谈话时，往往拿一摞纸和一支笔。谈到紧要处，就写写画画，所以张若京每次谈话完都会收获到几张这样的手稿。在张维的指导下，他们终于得到了旋转壳振动的全部“全域一致有效解”，包括对称振动的6个解和非对称振动的8个解，它成为张若京博士论文的主要部分。
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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978109]
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2.3.5 形成严谨、求实、团结和培养新人的好学风
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在张维、杜庆华、黄克智的带领下，20世纪下半期，清华固体力学专业逐步形成了严谨、求实、团结和不断培养新人的好风气。
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张维等三位前辈的研究工作都始于薄壳理论，20世纪中期，由于新兴工业部门中各种轻结构的采用，薄壳理论属于研究的热点。众所周知，在弹性理论问题中，薄壳理论的方程尤为复杂，解的过程中，一推公式有时常常好几页纸，做这种工作必须耐得住寂寞，来不得半点马虎，推导过程中发生一步错误往往就全盘皆输。此外，在前述许多问题中，理论解的研究结果不只限于发表论文，还要求能够为工程师们所应用，这就要求理论工作经得起实践的检验，因此学风严谨是最基本的要求。
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张维常说，他一生的指导思想之一是“理论联系实际”，即“求实”。我们从那一时期固体力学专业的许多理论研究成果都要求用实验验证可以看出。据夏子辉回忆：“在硕士研究阶段，我们发展了半解析的环有限单元法。张先生除了要求我做好理论推导及数值计算外，还坚持要做实验来验证所获得的结果。我们当时做了一个弯管的应变测定实验。使我吃惊的是所获得的应变实验数据在弯管与法兰连接区域附近与理论及数值计算的结果相差很大，甚至符号都相反。张先生和我一起分析了原因，发现实际弯管和法兰的连接并不符合理论模型中的固定支撑边界条件。在改进了理论模型后，果然获得了理论和实验结果一致的结果”。黄克智在完成“管壳式换热器管板强度设计方法”的研究时，对于大直径的换热器，用理论推导得到的管板设计厚度比美国TEMA的经验公式薄得多，受到一些老工程设计人员的怀疑；黄克智支持年轻教师薛明德带着实验员和学生去做实验。他们在六块实际换热器产品上测量的结果都证明黄克智推导的公式是正确的，这才使他们的研究成果为工程界所承认，从开始得到理论结果到成为中国国家标准采用的方法，整整经过了14年。
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人们常说“清华固体力学三权威”，在我们写这篇传记时，张维、杜庆华二位前辈已驾鹤西去。与现今有些单位“一庙不容二主”不同，终其一生，这三位“权威”和谐相处，互相支持。甲权威的学生可以成为乙权威的助手，例如，姚振汉是黄克智在“文革”前的研究生，改革开放以后，张维推荐他取得洪堡奖学金留学德国取得博士学位，姚振汉回国后又成为杜庆华研究团队的主要成员。
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前文所述张维对于年轻教师的培养与提携，成为张维的学生黄克智的榜样。当张、杜两位年事已高，黄克智鼎力扶持余寿文、杨卫和其他更为年轻的固体力学教师，当这些年轻人在力学界还不为人知时，黄克智把许多本属于自己的机会和条件让给他们，使得更多的人才脱颖而出，使清华固体力学专业绵延不绝，后继有人。