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上海交通大学工程力学(强基计划)专业培养方案

2021-04-12 18:46:00    发布人:交大招生办管理员    点击:[10009]

一、基本情况

       1.专业简介

       力学是关于力、运动和变形的科学,研究自然界和工程中复杂介质的宏/微观力学行为,揭示机械运动及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律,是构成人类科学知识体系的重要组成部分。现代力学发展与数学、物理交汇融合,注重揭示复杂系统的力学机理、建立多物理场与多尺度过程的力学模型、发展先进的计算与实验方法,具有显著的基础学科特征。力学是工程科学的先导和基础,为工程领域提供概念和理论,为工程设计提供有效的方法,是科学技术创新和发展的重要推动力。我国“两弹一星”的成功研制,载人航天、运载火箭、核潜艇、先进舰船、海洋平台、高速列车等方面取得的成就,都体现了力学学科的重大贡献和重要支撑作用。力学也担负着21世纪诸多挑战性的世界难题----气候变化、能源短缺与可持续发展,以及纳米科技、信息、航空、航天的重任。

       上海交通大学工程力学系建于1958年,是国内最早创建的力学系之一。建成了包含流体力学、固体力学、动力学与控制、工程力学四个二级学科的完整学科体系,在基础力学教学、前沿基础研究以及服务国防和重大工程建设等方面取得丰硕成果,学科综合实力位居全国前列。

       本学科是国内首批有权授予硕士和博士学位的单位, 1981 年国家首批设立固体力学博士点,一般力学博士点于 1985 年、流体力学博士点于 1986 年、工程力学博士点于 1998 年相继获批建立。1995 年建成力学一级学科博士后流动站。1996 年流体力学成为上海市重点学科。1998 年获得力学一级学科博士学位授予权。1998 年工程力学被评为国家重点学科。2007 年力学学科被评为一级学科国家重点学科。2008年获准建设“水动力学教育部重点实验室(B类)”和“国家级力学实验教学示范中心”。2009年教育部授予工程力学本科专业为国家级特色专业。2017年国防科工局定水动力学为国防特色学科。2021年工程力学专业入选教育部国家一流本科专业建设点。

       本学科是国家“211工程”和“985工程”重点建设学科,作为主干学科参加“船海工程与科学”双一流学科群建设。作为核心学科之一,建设“海洋工程国家重点实验室”和“高新船舶与深海开发装备协同创新中心”。建有“水动力学教育部重点实验室(B类)。

       本学科坚持育人为本的人才培养理念,建有“国家级力学实验教学示范中心”和“国家级教学团队”力学基础课程教学团队。在工程力学专业本科毕业生中,有的已活跃在力学前沿研究的国际学术舞台,有的已成为我国海洋工程、航天与航空、城市基础设施建设等领域有重要影响的技术专家,彰显了力学专业在国家科技创新系统中的战略地位。

       本学科注重国际合作和交流,为培养具有宽广国际视野和深厚专业素养的工程科学专业人才提供一流的育人环境。已与美国加州理工学院、麻省理工学院、丹麦技术大学、挪威科技大学、日本东京大学等一流大学的力学研究团队建立了长期的合作关系;建有上海交通大学-千叶大学生物力学国际合作研究中心;承办了中国力学大会、IUTAM暑期学校等有重要影响的学术会议。

       培养具有深厚的数理基础、出色的计算与实验素养、开阔的国际视野和家国情怀的工程科学创新人才,充分发挥直接支撑航空航天、船舶海洋、先进制造、资源环境等工程领域创新发展的基础作用,是实践钱学森工程科学思想的具体体现,也是回答“钱学森之问”的迫切需求。当前,新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑。必须紧紧抓住这一重大历史机遇,把我国建设成为引领世界工程科学发展的科技强国,实现中华民族伟大复兴的中国梦。

       工程力学专业作为基础学科,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,依托强基计划,对接新工科需求,聚焦高端芯片与软件、智能科技、新材料、先进制造、航天与航海和国家安全等关键领域中的力学问题,培养有志于服务国家重大战略需求且综合素质优秀的力学基础学科拔尖人才。

       2.师资队伍

       本学科围绕国家战略发展,注重专业人才培养,形成了一支优良的师资队伍。工程力学系下设流体力学、固体力学、动力学与控制、工程力学及应用、实验中心5个教学科研团队。在岗专任教师和研究体系人员共69人,其中正高16名、副高35名。本学科有全国模范教师2名、首届国家级教学名师获得者1名、中组部“千人计划”特聘专家和长江特聘教授1名、长江讲座教授1名、中组部“青年千人计划”入选者3名、上海市“千人计划”入选者1名、上海市青年科技启明星计划入选者2名、科睿唯安全球高被引科学家1名。专任教师中95%具有博士学位,80%具有海外学历或经历。力学基础课程教学团队被评为国家级教学团队。部分教师在教育部力学专业教学指导委员会、中国力学学会、国际理论与应用力学联合会等国内外学术组织中担任重要职务。

       3.教学及科研条件资源平台

       上海交通大学力学学科继承钱学森先生的工程科学思想,面向国家重大战略需求致力于力学前沿基础研究,形成以高性能计算与先进测试技术为基础、以解决船舶工程、海洋工程、航空与航天工程领域关键力学问题为目标的创新研究团队,培养力学基础雄厚、具有国际视野的创新型领军人才,是具有显著特色、国内一流、国际著名的力学人才培养与工程科学研究基地。

       现有的科研平台有海洋工程国家重点实验室、高新船舶与深海开发装备协同创新中心、国家深海技术试验大型科学仪器中心、中国海洋装备科技发展战略研究院、深海重载作业装备集成攻关大平台等多个国家级科研基地,以及水动力学教育部重点实验室。可为力学前沿基础研究与面向船舶工程、海洋工程和航天工程领域的关键力学问题提供一流的硬件支撑。这些科研平台包括可模拟风/浪/流联合作用的海洋工程深水池、可模拟空化流体动力效应的大型空泡水洞、可模拟近水面航行体流体动力效应的大型拖曳水池、可模拟环境风场的大型低速风洞、可测量先进材料与结构力学行为的大型试验机系统,以及一批自主研发的高速流动精细测量与流固耦合实验装置。面向科研创新的船海工程试验中心大型实验设施群将为力学专业高年级本科生的课外创新实践和博士研究生培养优先保障实验室使用需求。

       本学科一贯重视本科人才培养,在教学改革和课程建设方面成果显著。建成“国家级力学实验教学示范中心”和 “国家级教学团队”力学基础课程教学团队以及6门次国家级精品课程以及7门次上海市精品课程。《理论力学》、《流体力学》、《材料力学》和《高等动力学》等多次入选国家级规划教材;《计算多体系统动力学》获得国家教育部优秀教材奖;《理论力学》和《流体力学》等获得上海市普通高校优秀教材奖。曾获得国家教学成果二等奖1项,上海市教学成果奖一等奖3项。2020年,理论力学、工程流体力学被评为首批国家一流线下课程。

       此外,打造国际化、具有“海洋与航天情怀”的学术交流平台为学生的综合能力培养提供不可或缺的支撑。本学科定期邀请国内外著名力学专家做学术报告,定期邀请中国船舶工业集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、国家核电技术公司等研发单位和机构的专家做专题讲座,定期举办学生主讲的学术报告会。并且与中国航天科技集团空间结构与机构技术实验室签订战略合作协议,作为本专业学生的科研实践基地。


二、培养目标及培养要求

       分阶段培养目标及毕业生知识能力要求。

       工程力学专业基于强基计划,面对新形势下国家战略需求和国际科技前沿,探索高水平创新型力学人才的培养模式。基于“本博4+4或4+5贯通培养模式”的构想,提出分阶段培养目标及毕业生知识能力要求。

       1.本科阶段的培养目标

       针对有创新潜力的优秀学生,建立专门的培养计划和课程体系,进行因材施教的个性化培养,激发学生学习力学的兴趣,夯实学生的数学力学基础,提高学生的计算机辅助分析能力,开阔学生的国际化视野,增强学生的创新意识与团队协作精神,培养学生成为力学或相关科学技术领域的卓越创新人才。

       本科阶段毕业知识能力主要体现在:

       (1) 掌握扎实的数理基础、力学的理论知识、软件应用与开发、实验技术;

       (2) 具备运用力学的原理和方法,解决复杂工程中力学问题的能力;

       (3) 具备研究能力和创新精神,能够综合运用力学的理论和技术手段进行创新实践的能力;

       (4) 理解工程力学专业对国家和社会发展的战略支撑作用,了解本专业的发展前沿和趋势;

       (5) 具有团队合作精神,具备领导能力;

       (6) 具有良好的沟通交流能力,具备国际视野;

       (7) 具备人文情怀、科学素养、社会责任感和职业道德;

       (8) 具有自主学习和终身学习的意识和能力。

       2.博士研究生阶段的培养目标

       在完成工程力学专业强基计划本科阶段的学习后,考核合格后本专业学生出口有两类:一是继续在力学专业进行博士研究生阶段的学习;二是作为基础学科为高端芯片与工业软件、智能科技、新材料、先进制造、航天与航海和国家安全等关键领域的博士生培养输送人才。

       针对继续在力学专业攻读博士学位的优秀学生,建立具有交大特色的培养计划和课程体系,进行卓越力学创新人才的培养。培养学生系统性地掌握本学科坚实宽广的基础理论知识;对本学科的重大需求方向的进展、动向和最新发展前沿有比较深刻的了解;具备开阔学生的国际化视野,突出的创新意识与团队协作精神;具备为力学或相关科学技术领域未来的领军人才的潜力。

       博士阶段毕业知识能力主要体现在:

       (1) 系统性地掌握本学科坚实宽广的基础理论知识;

       (2) 深入了解本学科的重大需求方向的进展、动向和最新发展前沿;

       (3) 具有独立从事创新科学研究的能力,并在本学科重大需求领域取得理论或实践上的突出创造性研究成果;

       (4) 能熟练阅读本专业的外文资料,具有较强的写作能力和熟练进行国际学术交流的能力;

       (5) 具备成为力学或相关科学技术领域未来领军人才的潜力;

       (6) 具有良好团队领导力和合作精神;

       (7) 具有开阔的国际视野,良好的沟通交流能力;

       (8) 具有人文情怀、科学素养、社会责任感和职业道德;

       (9) 具有自主学习和终身学习的意识和能力。

       3. 阶段性考核和动态进出办法

       上海交通大学强基计划纳入学校致远荣誉计划统一管理和实施,旨在选拔培养有志于服务国家重大战略需求且综合素质优秀或基础学科拔尖的学生。计划内学生应具有服务国家战略需求、成长为未来科技领袖的远大志向。因此,致远荣誉计划学生应该具有热爱科学技术的激情、扎实的数理和专业基础、人文情怀和创新思维,能够在本科阶段就展现出良好的从事科学研究和技术开发的潜质。为保证上述目标的实现,强基计划学生将实行阶段性考核和分流机制,规定如下。

       有下列情况之一,必须转出强基计划:

       (1) 受到学校纪律处分的和退学警告以上(含退学警告)学籍处理的学生;

       (2) 没有通过资格考察的学生(致远学院对核心课程学积分班级排名后50% 者,以及核心课程一门及以上不及格者两类学生安排资格考察。资格考察含笔试和面试两部分,专家小组根据笔试和面试结果评审决定是否通过);

       (3) 资格考察后需留院察看,但学业成绩未通过终审的学生;

       (4) 自主申请转入相关专业普通班的学生;

       (5) 因特殊原因无法在致远荣誉计划继续学业的学生。

       同时,学院将根据强基计划的相关规定,在名额允许情况下,补录综合素质优秀、成绩拔尖的在校生进入计划内培养,补录原则上在一年级下学期和二年级上学期开学前进行。

       补录采取学生自愿报名,专家组面试考核,择优录取的方式进行,报名需满足以下条件之一:

       (1) 核心课程专业排名在前20%,无不及格记录;

       (2) 不满足专业排名要求的学生,经两名以上教授推荐,可以给予报名资格,但是否给予面试资格专家组最终审核确定。

学院将根据专家组的面试结果,决定最终的补入名单。被选拔进入强基计划后,应按照相应方向培养计划的要求补修相关课程。

       4. 本硕博衔接的办法

       (1) 课程贯通培养

       博士阶段的课程对高年级强基计划本科生开放,通过提前选修博士阶段的课程,缩短人才培养的时间,加快人才培养效率。

       (2) 提前介入科研

       增设前沿讲座、研究指导、专题研究等特色课程,提前进行专门科研训练。实行本科导师制,通过相对固定的师生关系和长时间的科学训练,实现价值引领和人格塑造,因材施教,激发学生的潜能,培养学生的卓越创新能力。


三、毕业要求及授予学位

       准予毕业的学分及修读等要求,学位授予的标准和授予的学位

       工程力学专业强基计划将采取“本博4+4或4+5贯通培养模式”,学生在完成本科阶段4年的学业,学生修完本专业培养计划规定的课程及教学实践环节,取得规定的学分(167个学分),通过游泳技能达标测试,德、智、体、美、劳考核合格,按照《中华人民共和国学位条例》规定的条件授予工学学士学位。

       考核合格的进入博士研究生阶段学习。学生在完成博士阶段4年或5年的学业,取得博士阶段专业培养计划规定的学分(40个学分),并完成博士学位论文答辩,按照《中华人民共和国学位条例》规定的条件授予工学博士学位。


四、培养方式

       人才培养的主要举措,比如学分制、学业导师制、小班化教学、学术交流、科教协同、国际合作,参与重大科研攻关项目机制等,体现科学选才鉴才、强化使命驱动、注重大师引领、创新学习方式、提升综合素养、促进学科交叉和科教融合、深化国际合作、推动持续改进等要求。

       工程力学专业强基计划以夯实数理化与学科基础、强化创新实践能力为培养重点,建立通识课程、专业课程、个性化课程相结合的课程体系,以一流课程培养一流人才,实现知识与能力纵深方向的进阶式培养。

       1. 本-博贯通培养体系

       建立本-博贯通培养机制,对学业优秀学生,优先推荐直升博士研究生。本专业已在本-硕贯通人才培养方面有较成熟的经验,基于强基计划向本-博贯通培养推广。大四确定博士研究生预录取后,制定个性化培养方案,无缝衔接博士研究生阶段的培养,缩短人才培养的时间,最大可能的发挥本-博贯通培养人才的成效。

       2. 个性化、小班化培养

       因材施教,设计个性化培养方案和教学模式,以提供学生自主选择的空间,以激发学生的学习兴趣,发挥学生科研上的巨大潜力,造就学生优秀的学术素养。实行小班授课,配备最优秀师资队伍,聘请国内外著名学者和国际力学大师授课。

       3.深入推行导师制

       为每位学生配备不同时期的指导教师,定期和学生交流指导。大一、大二配备学业导师,大三、大四配备学术导师。进行分类指导,对热爱科学的学生,聘请一名校外(含国外顶尖大学)力学领域著名学者作为学生的指导教师;对热爱工程的学生,聘请一名来自中国船舶工业集团、中国航天科技集团等国家重点企业研发机构的专家作为学生的指导教师;同时配备一名校内优秀教师作为学生的合作导师。通过相对固定的师生关系,实现价值引领和人格塑造,因材施教,通过长时间的科学训练,激发学生的潜能,培养学生的卓越创新能力。

       4. 夯实数理基础

       更加注重夯实坚实的数理化基础,设置了数学分析、线性代数、数理方法、概率统计、张量分析等5门数学课。提高了课程的深度与难度,将原来高等数学替换成数学分析,将原培养方案中的大学物理、理论力学、材料力学等课程升级为大学物理(荣誉)、理论力学(荣誉)、材料力学(荣誉)等高难度的荣誉课程。为了进一步夯实力学基础,与后续博士课程更好的衔接,增设了连续介质力学等课程。

       5. 加强科研训练与学科交叉

       为向国家重点领域输入基础人才,增加学生的研究兴趣和能力,增设前言讲座、研究指导、专题研究等特色课程。计算力学是当前力学领域的主要研究方向,因此设置了程序设计思想与方法、数据结构、计算固体力学与程序设计、计算流体力学与程序设计、复杂系统动力学计算机辅助设计、计算方法与程序设计基础等6门与计算机相关的课程。考虑与新技术的交叉,增设人工智能、生物力学等交叉课程。

       6. 建立科教协同育人机制

       注重科教协同育人、产教协同育人机制的建立。以科研反哺教学,依托海洋工程国家重点实验室、高新船舶与深海开发装备协同创新中心、国家深海技术试验大型科学仪器中心、中国海洋装备科技发展战略研究院、深海重载作业装备集成攻关大平台等多个国家级科研基地与水动力学教育部重点实验,可为学生提供力学前沿基础研究,以及面向船舶工程、海洋工程和航天工程领域的关键力学问题研究的创新实践机会,学生将直接参与最前沿的项目研究。本专业还将充分发挥力学专业对接国家重大战略需求的优势,与企业紧密合作,产教融合,强化学生实践能力,培养知识完备、具有创新能力的产业发展支撑型人才。

       7. 加强专业志向引导

       贯彻学校知识传授、能力培养、价值引领和人格养成四位一体的人才培养理念。充分利用课堂教学的主渠道,推行课程思政,以润物细无声的方式,实现对学生的价值引领,引导学生树立坚定的理想信念,培养健康的人格。将理想信念教育融入到教书育人各个环节,引导他们自觉将理想和人生同祖国的前途、民族的命运紧密相连,积极投身与力学有关的国家重点行业如航海、航天等,立志成为重点行业领袖。


五、课程设置

       工程力学专业强基计划与原来的课程设置相比,做了很大的改革。更加注重夯实坚实的数理化基础,提高了课程的深度与难度,将原来高等数学替换成数学分析;将原来的大学物理、理论力学、材料力学升级为高难度的荣誉课程;为了进一步夯实力学基础,与后续博士课程更好的衔接,增设了连续介质力学等;考虑与新技术的交叉,增设人工智能等交叉课程;为向国家重点领域输入基础人才,增加学生的研究兴趣和能力,增设前沿讲座、专题研究等课程。

       具体设置课程如下:

       1.通识教育课程(39学分)

       通识课程由三部分组成,即公共课程、通识核心课程和 识教育实践。公共课程含思想政治类课程、英语、体育等;通识核心课程包括人文学科、社会科学、自然科学模块课程及院通识必修课程。增设专业类新生研讨课,培养学术志趣。

       2.专业教育课程(116学分)

       专业教育课程包括专业教育基础课程、专业核心课程、实践教育课程。

       专业教育基础课程注重学生掌握坚实的数理化基础知 和专业基础知识,包括数学分析、线性代数、数理方法、概率统计、程序设计思想与方法、数据结构、大学物理(荣誉)、理论力学(荣誉)、材料力学(荣誉)等课程。

       专业核心课程是专业的必修课程,包括流体力学、弹性理论、振动理论、结构力学、高等动力学、计算固体力学与程序设计、计算流体力学与程序设计、复杂系统动力学计算机辅助设计、计算方法与程序设计基础等专业核心课程。另外,学生本科阶段直接选修研究生阶次系列专业课程。

       实践教育课程由实验课程、各类实习、实践、专业综合训练组成,包括工程力学实验、力学创新实验、工程实践、基本电路实验、大学物理实验等课程,以及每年暑期到国家重点行业产学研基地专业实习。

       3.特色课程(12学分)

       个性化课程是学生可任意选修的课程,学分来源为除本专业培养方案中通识教育课程、专业教育课程、实践教育课程三个模块要求的必修和选修学分之外的所有课程的学分。考虑与新技术的交叉,增设人工智能、生物力学等交叉课程;为提高科研兴趣和能力,因材施教,增设文献阅读指导、研究指导、前沿讲座、专题研究课程。

       其中,交叉特色课程必须修满6个学分,有6个模块课程供学生选择,包括:

       (1) 高端芯片

       (2) 智能科技

       (3) 核心软件

       (4) 新材料

       (5) 船舶海洋

       (6) 航空航天


六、配套保障

       人才培养的条件保障。

       1.组织保障

       加强顶层设计,健全院系协同机制。成立上海交通大学成立强基计划学生培养工作领导小组(由校长林忠钦担任组长)、上海交通大学强基计划学生培养计划实施工作小组(由副教务长、教务处长吴静怡担任组长)以及致远学院与相关院系实施强基计划工作组,推进强基计划的组织与实施。

       2.经费保障

       国拨、校内、自筹经费三管齐下。在教育部经费支持基础上,学校配套相应经费并确保到位,同时向企业、校友等争取社会资源,为上海交通大学强基计划深入实施提供强有力的政策和经费支持。经费主要用于海内外师资聘任、学生参与国际交流和科研训练、学生奖学金、基地环境建设、各类教学资源建设等。

       3.师资保障

       师资人才政策保障。任课教师参与拔尖人才培养、建设致远荣誉课程、获评荣誉课程教师,可作为其评聘长聘教授的必要条件之一,并在课酬上予以支持。加快落实Fellow队伍建设,优化薪资、课酬、晋升体系等各方面政策以激励更多优秀教师投入致远学院教学。

       健全管理梯队,完善质量反馈机制。深入探索“5+2+N的质量保障体系”,实现五类人群、两个层面、时时刻刻环绕式的教学管理。五类人群指项目主任、院领导、助教、班主任、行政人员;两个层面指通过畅通无阻的沟通渠道采集学生学习情况信息,通过对信息进行分析做出相应的反馈与调整。进一步落实教师Office Hour制度、助教制度、座谈会制度,持续反馈学生学习情况,不断提升拔尖人才培养质量。

       4. 政策保障(免试推荐研究生、直博、公派留学、奖学金等方面政策)

       推免政策保障。拔尖学生凡是完成培养方案规定学分且达到毕业要求,未出现不及格、违纪违规等现象即可直接获取推免资格,推荐在本校或外校继续攻读博士。

       5.其它激励机制

       选课政策保障。拔尖学生不受专业和年级限制,可按照个人兴趣发展在全校范围内自由选课(中外合作项目课程除外),也包括研究生课程。

       健全致远荣誉体系,完善持续改进机制。实施荣誉教育,建设荣誉学生、荣誉教师、荣誉课程为一体的致远荣誉体系。向符合要求的毕业生授予荣誉学位;定期遴选荣誉教师,引入委员投票机制,采取多元化的教学评估手段,提升教师教学能力;提升课程难度和考核要求建设富有高阶性、创新性和挑战度的荣誉课程。

       建立拔尖人才库,完善毕业生跟踪调查机制。坚持全过程管理、全周期评价,建立拔尖人才成长数据库,完善毕业生跟踪调查机制,通过各阶段问卷、访谈等形式及时掌握拔尖人才发展现状、职业规划、对学院办学的意见建议,不断完善拔尖人才培养模式,为拔尖人才提供学业、职业发展的有力支撑。

       

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