时间:2022-03-26 22:18:52
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关键词 高校 外汇 财务
上海交通大学党委书记马德秀教授认为,“判断一所大学是否世界一流,关键标准有四条:一是能不能培养出一流的学生,这是最根本也是最长远的;二是能不能为国家经济社会发展作出不可替代的重大贡献,这是大学最直接的价值体现;三是在国际可比的关键指标上进入世界前列,这是必要但不充分条件;四是要有独特的办学理念和大学文化,这是大学软实力的要求。”而国际交流与合作无疑是达到以上四个标准,建设世界一流大学的有力抓手。而随着我国各个高校,特别是“985高校”对国际交流与合作的重视程度与日俱增,高校日常财务管理事务中的外汇业务也随之增加。随着外汇业务量的增加,高校原有的外汇业务办理、核算和管理等面临着较大的挑战。笔者试图从日常财务工作入手,对高校的外汇管理提出自已意见和建议。
一、国际发票的审核和报销
根据实际工作,目前高校产生国际发票主要分为以下几类:1、进口高精设备及相关试剂、耗材采购(该项工作主要由学校相关进口科室把关,并由国内公司进行外贸采购,故产生国际发票的情况不多见);2、国外会议注册费;3、国外杂志费用;4、国外刊登人才招聘启事费用;5、国外正版图书购买;6、国外差旅费(特别是国际机票)。前面几项费用报销的发票审核相对比较简单,主要需要经办人提供原始国际发票或电子打印版以及信用卡对账单,同时通过学校相关部门审核,即可到财务部门进行报销。如国外刊登人才招聘启事应通过学校人事部门审核、批准,国外会议注册费应通过学校科研部门审核、批准。
相比之下,国际机票的审核则比较繁琐,在实际操作过程中经常出现审核不通过,报销审核时间过长,甚至退回不予报销等问题。由于海外专家和引进人才们提供的国际机票凭证五花八门,有航空公司提供的原始机票,有旅行证开具的代办发票,还有网上订票的电子凭证等。而机票的网上报价和实际的机票金额有时也是不同的,经办人在进行办理的时候要特别谨慎,应要求报销人提供原始机票或电子机票(必要时需要提供信用卡对账单作为辅助材料)、登机牌原件、护照首页和入境章复印件。这样做,既能确认报销人是实报实销,没有虚报机票金额,也能证明报销人确实进行了国际旅行,产生了国际机票的费用。
但是,在实际操作的过程中,经常出现由于报销人初次来访,不熟悉学校财务流程或者由于疏忽,遗失了以上国际发票或辅助报销材料。在这种情况下,财务部门应予以理解,请报销人尽可能提供证明本次旅行的证明材料,并由访问或所在学院的领导出具情况说明,帮助报销人进行报销,避免影响学校的日常国际交流工作。
二、外汇报销和劳务费发放
随着国际交流和合作的日渐频繁,越来越多的外国专家和访问学者前往我国高校进行讲学和访问。这样一来就产生了国际差旅费报销和劳务费发放的问题。对于外国专家和学者来说,他们在本国购买机票时使用的是美元、欧元或其他本国货币,而到中国高校进行报销时,通常财务部门都只能以人民币进行结算。这样一来,很有可能产生由于汇率变化而产生的货币损失。而且,劳务费和国际差旅费都以人民币结算,也给外国专家和访问学者带来很多不便。因为外宾无法在中国的银行内进行大额的外币兑换,而携带大量人民币进行国际旅行也非常不方便。当然,对于高校财务部门来说也确实存在实际困难,即国家财政部给予每个单位的外汇额度是相对有限的,学校只能优先满足本校教师和学生的外汇需求。这就需要国家针对现在国际交流比较频繁的单位,特别是高校,进行一定程度的政策倾斜。
对于外国专家和访问学者的劳务费发放,现在的做法为按照国家相关税务规定进行扣税,而我国劳务费的税率是非常高的,很多外国专家和学者对此也颇有非议,他们认为自己在本国需要缴税,而在中国还需要二次缴税是十分不合理的。其实,有些国家的外宾在我国是可以享受到免税待遇的。学校财务部门应该配合院系的经办人、外事秘书做好办理免税证明的工作,在给外宾发邀请函时就应向来访者索要相关材料,提前帮助办理免税证明。这样则更有利于财务部门和学校做好外汇管理,保障学校的日常运行。
三、外汇额度管理
申请费(人民币)
访问(有效期6个月) 485
一年多次入境 810
两年多次入境 945
五年多次入境 1190
十年多次入境 2025
医疗签证 485
过境访问者 485
学生 485
直接在机场过境 365
六个月以内的工作许可 485
六个月以上的工作许可 1015
定居签证 3510
授权证明 1485
根据你所申请的签证类别,使馆会要求你从以下材料中提供相应的材料
1)用英文填写的申请表(在表格上填写你的中文姓名和国际标准电报码).
2)护照原件及其复印件。护照应有超过离开英国之日起六个月的有效期,至少有两面的空页。
3)根据去英国的目的不同,可能还需要其他材料。
4)两张近期护照照片;
5)资金证明
请尽可能多携带能证明你经济状况的凭证,这将有助于对你的申请尽快做出决定。
使馆希望看到如下申请者本人或其担保人所有的资金证明:
a)银行存单
b)存折
c)税单
d)股份证明
e)商业执照
f)经审计后的公司账目
g)财产登记件
h)由你的雇主出示的有关工资,工作年限和工作职位的证明信。
一个申请人究竟需要拥有多少钱才能获得签证。没有固定答案--你所需要具备的经济能力取决于你前往英国的具体计划。需要显示你有足够的钱来支付旅行、住宿以及日常生活的开销,当然,如果是学生的话,还有学费。
材料不真实,将不可能给签证。
商务访问签证提供以下材料
1)接待你访问的英国公司或者机构组织的邀请函原件,并明确说明你去英国的原因及双方所具有的长期的业务往来关系。同时,请提供一份邀请函的复印件。
2)由申请人在中国的公司或机构出具的信件,确认哪一方负担旅行费用及你在英国将做些什么。
学生签证需提供以下材料
1)由英国教育机构出具的录取通知书原件,应列出课程的费用、住宿和生活费的细节费用安排。同时,提供一份录取通知书的复印件。
2)学历证书原件,(无论是中国或外国的)最好包括你的托福或雅思成绩单。
3)要求学生签证申请人对所要学习的课程有必要的了解。
4)如果有工作,还需要提供单位的准假证明,并说明你的工作年限、职务和收入。
5)尤其应该注意,提供能证明你有能力支付学习和生活费用的材料。需要递交银行存款单和存款证明的原件,同时需要提供这些资金的来源的辅助材料,例如股票账户交易清单,海外转账单据,长期定额存款的安排等。银行存款证书原件不予退还。
为了签发签证,使馆须要知道你对自己所申请研究的学科具有相当的知识。因此,你首先认真选择课程并对其进行全面的了解。
签证面谈
在许多情况下,面谈仅有几分钟时间。要把面谈作为你的扼要介绍的一次机会;要积极、主动、大方地把你的计划告诉签证官员,他会依据短时间面谈的结果,向学生发放签证。学生在提出申请的当天就可获得签证。
如果你当天没有得到签证,可能是由于下列一些原因:
1)如果你想申请超过一年的研究生课程,有可能你的申请被报送伦敦做出决定,这需要17个工作日的时间。
2)也许需要你提供更多的文件材料。
3)或许只是要考虑一下你的申请,在此情况下,在面试后的两个工作周之内再做出决定。
4)有些情况下,会拒发签证。主要原因是申请人不能证明有足够的资金,以支付学习期间的全部费用。
5)提供伪造文件材料。
应注意在面谈的过程中,不要背诵事先记好的内容。
学生签证的有效期限
依据学习期限可签发多次入境签证,有效期三年的多次入境签证。回国或到欧洲旅行,不需要再办签证。
如果去参加夏季英语短训班
1)由英国的主办组织出具的邀请函
2)有关父母的工作和收入的证明
3)有关旅行资金来源的证明
4)申请人在中国就读的学校出示的证明信
5)陪同这样的团队前往的教师,需要出具证明他们的教师资格、工作、收入以及旅行资金来源的材料。
如果去英国探亲
1)根据不同情况提供户口本、结婚证或出生证
2)你的经济状况证明,证实有足够资金支付你在英国停留期间的一切费用
3)你在英国的邀请人或担保人出具的信件,声明他/她将在你停留期间资助你,并提供住宿,出具他/她在英国至少3个月的银行账户,以证明他/她有这个经济能力
4)担保人的护照全本复印件,表明此人的公民身份或在英的移民状况
5)申请人与担保人的关系证明,例如出生证或结婚证及往来信件
6)提供由你的雇主出具的准假单
如果去旅游
1)具有足够资金支付停留期间一切费用的证明
2)申请人单位的准假证明,说明你的工作年限、职务和收入
3)旅游行程安排
如果去英国定居
1)户口本,出生证,结婚证
2)担保人护照复印件
3)担保人的经济状况证明,例如银行对账单,购买住房按揭的证明
4)申请前双方关系的证明,例如信件、照片、电话单等
5)其他相关的文件
如果去英国工作
需要工作许可或其他材料,
建议你从计划离境之日算起,至少提前八周申请签证。
常见问题解答
我要在英国过境但不停留,需要签证吗?
如果你持中国护照,即使你只是换乘飞机也需要过境签证。过境签证的申请不需预约,每周一至周五下午13.30-15.00均可。建议你从计划离境之日算起,至少提前3天来申请。
签证的有效期?
1)访问签证有效期为六个月,不能延期。
2)如果你去英国定居,你的签证最初有效期是一年。
3)学生签证的有效期限,为被无条件录取的课程长度的期限。因此如果获得的是一年预科的录取通知书,一年之后计划再上三年的学士学位课程,你的签证有效期将只是第一年。如果你有三年课程的无条件录取通知书,会签发三年有效的签证。
4)你可以和你的配偶同时申请签证。
在英国能不能延长学生签证期限?
有可能。需要向英国内务部提供新的课程的录取通知书。
去使馆申请,可以由朋友或家人陪同吗?
对于陪伴16岁以下或65岁以上申请人的家人,或者定居申请人的担保人可以。
被拒签后,什么时候可以再次申请?
任何时候,但是你应该考虑被拒签的理由,以及新的申请是否有可获得不同结果的新内容。应该注意的是,再次申请时则必须是单独提交申请,而不应通过团体申请。
需要提供所有文件的翻译件吗?
是,所有资料都应附有英文翻译件。
申请英国签证步骤
1)索取表格和咨询 所有的表格和说明材料都是免费的,可到使馆签证处领取,时间是周一到周五08.00-12.00及13.30-16.00,或从本网页上下载, 电话咨询时间为周一到周五 13.00-16.00。
2)电话预约时间 可以在你期望会面时间的前六周之内进行预约。预约服务免费。在你预约见面时间时,请提供你的护照号码。
预约热线(010) 8529 6077/8,时间为周一到周五08.30-15.00,
你也可以发电子邮件进行预约,邮址为 visabookings.beijing@fco.gov.uk或者填写网页上的预约申请表格进行预约。
请注意,假如你在过去两年中曾获签去过英国,并在签证规定期限内返回,则再次申请时可以在周一至周五13.30-15.00直接前来,无需预约。
3)到达签证处后先领取号牌,按号码先后付费,递交材料。交完材料后,等候面谈。
3)请一次带齐所有相关材料。不要通过邮寄方式提交资料,在申请时带来的所有材料都要提供复印件,原件将退还。
申请签证需要多长时间?
1)公务护照持有者 大多数情况下两天
2)因私护照持有者 商务、探亲、申请本科(大专) 或预科课程的签证可在24小时之内发放。但是,定居、工作和部分攻读研究生课程的签证申请,需要到伦敦返签,此类申请需要17个工作日完成。
3)学生团体申请: 需要5天时间处理此类申请。
领取护照: 周一至周五 09.30-10.30
周一至周五08.00-12.00递交护照。你的护照可于当天 15.30 领取。
如果材料不全或签证官无法在第一次面试后做出决定,10日后将安排另一次面试。
特殊签证种类
如你申请以下种类签证:
1)攻读硕士学位以上学历的学生签证
2)有效期为12个月以上的访问签证
3)6个月以上访问学者签证
4)6个月以上工作签证定居签证
以上签证申请将被送回至英国反签。需要20个工作日。
英国大使馆签证处
北京光华路1号嘉里中心北楼21层
邮编:100020
电话咨询: (010) 8529 6600 周一至周五 13:00 -16:00
预约热线: (010) 8529 6077/8 周一至周五 08:30 -15:00
传真: (010) 8529 6080
一般查询的电子邮件: pekingvisamail@fco.gov.uk
预约面谈的电子邮箱: visabookings.beijing@fco.gov.uk
visagroupbookings.beijing@fco.gov.uk
英国驻沪总领事馆签证和领事事务处
地址: 上海市南京西路1376号,上海商城东峰751室,邮编:200040
电话: 0086 21 6279 8130
传真: 0086 21 6279 8254
电子邮件: visa.shanghai@fco.gov.uk
consular.shanghai@fco.gov.uk
英国驻广州总领事馆签证处
广州环市东路339号广东国际大酒店
邮编:510098
电话咨询: (020) 8335 1354 分机551 周一至周五,09.00 -12:00, 14.00-15.30
“好啊!闺女,到了部队好好干,大功小功立个仨俩的!”父母支持她的选择。
毕业后,孙梅芹在总医院心血管内科当了6年临床医生。作为临床医生,孙梅芹每天要查房、手术、值班,围着病人转;作为女人,孙梅芹要结婚、生子。围着家庭转。在担负着繁忙的临床工作任务并要照顾孩子的情况下,孙梅芹完成了硕士、博士连读。她研究的课题《分子佐剂C3d融合核酸疫苗preS2S重组质粒pVAX1-C3d-S2S的构建及其免疫预防、治疗效应的研究》,不仅在10年前,就是在今天仍然是医学科研领域非常前沿的课题。美国疾病预防控制中心给她发来了邀请函,希望她作为访问学者去他们那儿继续她的研究。这是很多优秀人才一次次申请都得不到的机会,但身为军人的孙梅芹最后选择了留在祖国、留在部队。
博士毕业、回到医院不久,孙梅芹被调到干部病房担任病区主任,转行做了保健工作。舍弃了凝聚了多年心血的科研课题,又舍弃了自己热爱的心血管专业,每一次关乎事业发展的舍弃都是很难接受的,但医院干部病房需要一个像孙梅芹这样的高学历人才。上级领导找她谈话,希望她去新的岗位工作。尽管这种舍弃让她感到了犹如壮士断臂般的痛苦,但最终她还是做到了服从组织上的安排。
8个年头的付出,用“辛苦”二字是远远不能概括的。使住院老干部由摇头批评多到点头称赞多,使病人家属由投诉多到表扬多,使整个干部病房6个病区的患者死亡率由原来的近20%下降至2.4%,非精诚大医不能做到。精,医术精湛;诚,医德高尚。这是古人对从医者的要求。作为干部病房的医生,不仅要做到“诚”,还要做到“孝”。如果做不到“老吾老以及人之老”,就当不好干部病房的医生。这一点孙梅芹做到了。从走马上任之日起,孙梅芹就把家从城里搬到了郊外的医院,不分昼夜、寒暑地守在医院、守在病房。为抢救一位老首长,为了在病人情况危急时能第一时间赶到抢救现场,孙梅芹在办公室的沙发上睡了7个月。一位老将军在生命的最后一年中完全处于植物人状态。在这位老将军临终前,孙梅芹亲自为老人更衣。从国外归来的老将军的孩子们见到父亲全身皮肤光洁,没有一处褥疮,感动地说:“这种临终关怀即使是我们这些做儿女的可能都难以做到。”孙梅芹曾在工作中因突发哮喘呼吸抑制而晕倒在了工作岗位上。经过抢救,孙梅芹苏醒过来了。可刚苏醒过来,孙梅芹想起自己承诺过要为一位患者定时巡诊,而这时巡诊时间已经到了。于是,她拔掉针头、吸氧管,就往病人那儿跑。同事们怕她出意外,抱着氧气包跟在她后面边跑边喊:“你不要命了!”只有视病人的生命比自己生命还重的人才会有这种敬业精神。
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95岁的老伏全斌身患癌症,生命垂危。孙梅芹带领全科同志一起对其进行精心的医护,使老人活到了103岁。这在全军医疗保健史上也是奇迹。有一位90岁高龄的老首长在24/]~时心电监护过程中心脏有3000多次短暂停跳,而他的身体无法耐受安装起搏器手术。孙梅芹精心调整治疗方案,使老人在没有安装起搏器的情况下延长了寿命整6年。老干部杨景刚23次病危,23次起死回生,都是由孙梅芹组织抢救的……
近年来,在国内外重要期刊上发表SCI论文70余篇,El论文1 50多篇。2005年8月回国后,成为国际研究项目Nano-Device Modeling Initiative的研究成员,被国际期刊Recent Patents on Engineering,Open Nano Sci-ence Journal,Recent Patents on Electrical Engineering等聘为编委会成员。
2008年5月,北京大学信息科学技术学院教授何进博士接到了一份期盼已久的邀请函,它来自美国电子和信息技术联合会麾下的国际集成电路模型标准化委员会,该委员会主席邀请何进参加于6月5-6日在美国波士顿举行的关于新一代ULTRA-SOI集成电路国际标准模型选择的CMC会议,并携带北京大学自主研发的新SOI电路模型,竞争高科技IT技术一纳米SOI集成电路模型的国际标准。
ULTRA-SOI是北京大学研究的,针对SOI器件和电路的创新性纳米尺寸绝缘栅场效应晶体管模型。它使用了新的物理核心和工程模型结构来模拟纳米尺寸的SOI MOSFET行为。与国际上的同类研究相比,ULTRA-SOI具有明显的科学创新性和高技术特色,有望在国际主流的集成电路设计EDA工具中得到实际使用,此次获邀参加国际标准竞争,显示了北京大学微电子研究在该领域基础研究方面的前沿地位,以及在集成电路工程技术开发方面所发挥的先锋作用。
何进说:“这一成果得到认可,远比在知名刊物上发表几篇文章更有说服力,也更有价值。”
科学研究的意外机遇和收获
回望自己的科研之路,何进说:“不管是做研究,还是我的个人发展,都是一步一步地走出来的。人生没有坦途,奋斗终有收获。”
其实,今天在微电子学领域崭露头角的何进起初并没有对科学研究抱有太大的期许。当年,能迈进大学的门槛,何进很满足。然而,一进大学,中学时那种极度封闭、狭小的天地一下敞开了,何进才发现原来天地是如此广阔,世界是如此丰富。时间总是不够,他有太多的事情可以做:去图书馆看书,跑学术厅听演讲,忙于各种课外活动……他的脑子里开始不断地冒出思想的火花,他甚至憧憬着去当一个哲学家。
现实常常让所谓的哲学家必须低下高昂的头颅去面对脚下的小路。大学本科毕业以后,何进被分配到一个无线电厂工作。当工作像流水线作业一样越来越熟悉的时候,他发现自己无法适应这种单调、重复的生活,于是又考上了研究生。硕士上完了,何进还是忘不了自己哲学家的梦,于是他准备报考宗教学的博士。没想到,家里人的坚决反对让一心想成为哲学家的何进终于“还了俗”:“他们怕我以后毕业了连个饭碗都找不到,我就只好向现实妥协。”
何进开始很不情愿地读起了微电子学的博士。或许是因为他本科、硕士都不是学微电子专业的,所以到了博士生的科研阶段,反而使他可以从不同的角度看待自己的专业,从别人司空见惯的旧材料中不断发现新的问题。读书,在何进看来并不难,他认为难的是找到自己的人生目标。正因为这次转折,何进正式开始了自己的科研之路,他在这里找到了自己的人生归属。2001年,何进赴美国加州大学伯克利分校电子和计算机科学系器件研究室访问研究。
幸运的是,何进在求学和工作的过程中遇到了几位让他终身受益的老师。中国科学院院士、电子科技大学的陈星弼教授,中科院院士,北京大学的王阳元教授,中科院外籍院士、美国工程院院士、美国加州大学伯克利分校的胡正明教授,IEEE终身院士古默尔(H.K Gummel)博士等,都曾先后做过何进的导师和合作者。在何进看来,导师们严谨的治学态度,他们的博学、睿智都是他终身学习的榜样。
2005年9月,何进结束了在美国加州大学伯克利分校的多年研究后回国。他有幸获得了北京大学及教育部留学回国人员科研启动基金和国家自然科学基金的资助,何进不仅迅速建立了纳太器件和电路研究室,使自己的研究工作聚焦在纳米CMOS新结构,纳米MOSFET的量子传输和准弹道输运,深亚微米芯片仿真物理模型,电子材料和相关器件等,也先后参加了国家“973”、“863”、自然科学基金等研究项目。他领导的研究小组已成为国际纳米CMOS器件物理和模型研究舞台的一支重要力量,在纳米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列国际瞩目的重要进展。
2007年9月,何进小组的CMOS集成电路用纳电子器件模型成果发表在国际电气和电子工程师协会电子器件领域最权威的学术期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《纳电子器件模型和模拟专辑》上。该专辑的相关背景是:为了应对纳米集成电路发展中的挑战,反映最近一两年来纳电子器件模拟和仿真技术的快速发展,IEEE电子器件协会(EDS)在2007年初面向全球,征集该领域的顶尖研究成果,向全世界展示该方向的最新研究成果。经过激烈竞争和严格的多轮专家评审,《纳电子器件模型和模拟专辑》在全世界范围内最后仅仅录用了20篇投稿论文。何进研究小组在该专辑的上发表了关于纳米环栅CMOS器件模型基本解的研究论文。这是中国大陆、台湾和香港地区入选该专集的惟一论文。
这也是何进研究小组继2006年在该权威期刊《先进模型和45纳米模型挑战专辑》上,发表纳米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效应模拟两篇重要论文以来,在微纳电子和集成电路器件模型领域取得的又一新进展。
做现实的理想主义者
虽然出国前已经是北京大学的副教授,但是从伯克利回国以后,何进还是很明显地感到国内、国外的差距:“和国外比起来,我们缺的不是硬件,缺的不是勤奋,而是眼光。”
回国之后的何进把自己的研究定位在国际前沿上,他已经取得的系列成果使他成为国际微电子学术界和工程领域享有声誉的中国科学家,他是国际集成电路界工业标准CMOS模型BSIM4.3.0的主要研发者,模型手册的主要作者(BSIM4.3.0经被国际半导体工业界广泛采用,促进了国际集成电路产业的发展);BSIM5首席研究者,模型手册第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近发表在IEEE T-ED上的综述文章称为“何氏模型”,是全世界4个典型代表。提出的纳米CMOS参数提取新技术,被发表在Micro-electronics Reliability上有关阈值电压的综述文章称为“何氏方法”,为近年来11种典型方法之一。
距离何进在北京大学的研究室不远处,就是微电子所的器件测试实验中心,何进和他的团队整天在实验中心和研究室之间忙碌着。采访时,测试中心的宁保俊老师笑着说:“何进可是我们这儿的宝贝,学生都乐意跟着何老师做研究生!”
何进说:“目前,国家的政策、北京大学的政策都是越来越好。但是一个学科的发展,不是一个人所能决定的,它需要一个强大的团队,需要努力勤奋的学生,更需要更多的资源。即使在北大,要想干事情,也要从社会上去争取更多的资源,也会有很多不熟悉的地方……”
2008年5月,北京大学信息科学技术学院教授何进博士接到了一份期盼已久的邀请函,它来自美国电子和信息技术联合会麾下的国际集成电路模型标准化委员会,该委员会主席邀请何进参加于6月5-6日在美国波士顿举行的关于新一代ULTRA-SOI集成电路国际标准模型选择的CMC会议,并携带北京大学自主研发的新SOI电路模型,竞争高科技IT技术一纳米SOI集成电路模型的国际标准。
ULTRA-SOI是北京大学研究的,针对SOI器件和电路的创新性纳米尺寸绝缘栅场效应晶体管模型。它使用了新的物理核心和工程模型结构来模拟纳米尺寸的SOI MOSFET行为。与国际上的同类研究相比,ULTRA-SOI具有明显的科学创新性和高技术特色,有望在国际主流的集成电路设计EDA工具中得到实际使用,此次获邀参加国际标准竞争,显示了北京大学微电子研究在该领域基础研究方面的前沿地位,以及在集成电路工程技术开发方面所发挥的先锋作用。
何进说:“这一成果得到认可,远比在知名刊物上发表几篇文章更有说服力,也更有价值。”
科学研究的意外机遇和收获
回望自己的科研之路,何进说:“不管是做研究,还是我的个人发展,都是一步一步地走出来的。人生没有坦途,奋斗终有收获。”
其实,今天在微电子学领域崭露头角的何进起初并没有对科学研究抱有太大的期许。当年,能迈进大学的门槛,何进很满足。然而,一进大学,中学时那种极度封闭、狭小的天地一下敞开了,何进才发现原来天地是如此广阔,世界是如此丰富。时间总是不够,他有太多的事情可以做:去图书馆看书,跑学术厅听演讲,忙于各种课外活动……他的脑子里开始不断地冒出思想的火花,他甚至憧憬着去当一个哲学家。
现实常常让所谓的哲学家必须低下高昂的头颅去面对脚下的小路。大学本科毕业以后,何进被分配到一个无线电厂工作。当工作像流水线作业一样越来越熟悉的时候,他发现自己无法适应这种单调、重复的生活,于是又考上了研究生。硕士上完了,何进还是忘不了自己哲学家的梦,于是他准备报考宗教学的博士。没想到,家里人的坚决反对让一心想成为哲学家的何进终于“还了俗”:“他们怕我以后毕业了连个饭碗都找不到,我就只好向现实妥协。”
何进开始很不情愿地读起了微电子学的博士。或许是因为他本科、硕士都不是学微电子专业的,所以到了博士生的科研阶段,反而使他可以从不同的角度看待自己的专业,从别人司空见惯的旧材料中不断发现新的问题。读书,在何进看来并不难,他认为难的是找到自己的人生目标。正因为这次转折,何进正式开始了自己的科研之路,他在这里找到了自己的人生归属。2001年,何进赴美国加州大学伯克利分校电子和计算机科学系器件研究室访问研究。
幸运的是,何进在求学和工作的过程中遇到了几位让他终身受益的老师。中国科学院院士、电子科技大学的陈星弼教授,中科院院士,北京大学的王阳元教授,中科院外籍院士、美国工程院院士、美国加州大学伯克利分校的胡正明教授,IEEE终身院士古默尔(H.K Gummel)博士等,都曾先后做过何进的导师和合作者。在何进看来,导师们严谨的治学态度,他们的博学、睿智都是他终身学习的榜样。
2005年9月,何进结束了在美国加州大学伯克利分校的多年研究后回国。他有幸获得了北京大学及教育部留学回国人员科研启动基金和国家自然科学基金的资助,何进不仅迅速建立了纳太器件和电路研究室,使自己的研究工作聚焦在纳米CMOS新结构,纳米MOSFET的量子传输和准弹道输运,深亚微米芯片仿真物理模型,电子材料和相关器件等,也先后参加了国家“973”、“863”、自然科学基金等研究项目。他领导的研究小组已成为国际纳米CMOS器件物理和模型研究舞台的一支重要力量,在纳米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列国际瞩目的重要进展。
2007年9月,何进小组的CMOS集成电路用纳电子器件模型成果发表在国际电气和电子工程师协会电子器件领域最权威的学术期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《纳电子器件模型和模拟专辑》上。该专辑的相关背景是:为了应对纳米集成电路发展中的挑战,反映最近一两年来纳电子器件模拟和仿真技术的快速发展,IEEE电子器件协会(EDS)在2007年初面向全球,征集该领域的顶尖研究成果,向全世界展示该方向的最新研究成果。经过激烈竞争和严格的多轮专家评审,《纳电子器件模型和模拟专辑》在全世界范围内最后仅仅录用了20篇投稿论文。何进研究小组在该专辑的上发表了关于纳米环栅CMOS器件模型基本解的研究论文。这是中国大陆、台湾和香港地区入选该专集的惟一论文。
这也是何进研究小组继2006年在该权威期刊《先进模型和45纳米模型挑战专辑》上,发表纳米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效应模拟两篇重要论文以来,在微纳电子和集成电路器件模型领域取得的又一新进展。
做现实的理想主义者
虽然出国前已经是北京大学的副教授,但是从伯克利回国以后,何进还是很明显地感到国内、国外的差距:“和国外比起来,我们缺的不是硬件,缺的不是勤奋,而是眼光。”
回国之后的何进把自己的研究定位在国际前沿上,他已经取得的系列成果使他成为国际微电子学术界和工程领域享有声誉的中国科学家,他是国际集成电路界工业标准CMOS模型BSIM4.3.0的主要研发者,模型手册的主要作者(BSIM4.3.0经被国际半导体工业界广泛采用,促进了国际集成电路产业的发展);BSIM5首席研究者,模型手册第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近发表在IEEE T-ED上的综述文章称为“何氏模型”,是全世界4个典型代表。提出的纳米CMOS参数提取新技术,被发表在Micro-electronics Reliability上有关阈值电压的综述文章称为“何氏方法”,为近年来11种典型方法之一。
距离何进在北京大学的研究室不远处,就是微电子所的器件测试实验中心,何进和他的团队整天在实验中心和研究室之间忙碌着。采访时,测试中心的宁保俊老师笑着说:“何进可是我们这儿的宝贝,学生都乐意跟着何老师做研究生!”
何进说:“目前,国家的政策、北京大学的政策都是越来越好。但是一个学科的发展,不是一个人所能决定的,它需要一个强大的团队,需要努力勤奋的学生,更需要更多的资源。即使在北大,要想干事情,也要从社会上去争取更多的资源,也会有很多不熟悉的地方……”
安徽工贸职业技术学院考察团此次赴荷考察的主要任务是:考察ROC职业教育中心相关院校的办学实力、办学理念和办学模式;学习ROC职业教育中心的教育教学改革、实训基地、师资队伍建设及教、学、做一体化教学经验;拜会荷兰商务部EVD项目负责人乔丹等有关人士,进一步了解与我院合作项目实施的重要意义及具体步骤和办法,同时与ROC职业教育中心签订合作协议。
考察成行,缘于2003年市政府的贷款项目。是年5月,市政府为我院申报了荷兰政府496万欧元教学设备优惠贷款,淮南同时申报3家,其他省、市、自治区也申报了此类贷款。经反复筛选,国家财政部确定15家单位报送荷兰。经荷兰国家财政部最后审定,批准对中国职业技术教育实施贷款的单位只有安徽工贸职业技术学院。在长达5年的申报过程中,荷方先后四次派员来我院考察,对我院产生了美好印象。鉴于此,经Gemco公司推荐,荷兰国家商务部EVD项目机构将其援亚项目即高科技数控技术培训项目投放我院。此项目资金60万欧元,主要用于软件开发和对中方人员技术培训。不仅不要我院出一分钱,还专留6万欧元为我院添置必要的教学设备。该项目由两国四方共同实施,荷兰和中国各由一个职业教育机构和一个校企合作企业共同承担。荷方的职业教育机构是ROC职业教育中心,校企合作企业是Gemco公司;中方的职业教育机构是安徽工贸职业技术学院,校企合作企业是淮南光华光神机械电子公司。荷方将EVD项目作为国家职业教育科研项目,负责软件开发和技术推广,帮助中方培训师资、建设平台,使中方获得该项目的国际培训资格,面向社会开展国际技术人才培训,对不同层次培训合格的学生,分别颁发ROC的国际职业资格等级证书,受训者获得资格等级证书,可进入国际人才市场工作,享受相应的职业资格工资待遇。去秋,荷方为此又专派4位专业人士,对我院和光华光神机械电子公司再次进行了全面考察,确认两家完全具备该项目实施条件。根据荷方人员中国考察情况汇报,荷兰商务部EVD项目机构决定对我院实施援助计划。此后,荷兰ROC职业教育中心又先后两次发出邀请函,要我院尽快组团赴荷考察,以便签署合作协议,启动实施计划。安徽工贸职业技术学院考察团本次赴荷考察,由Gemco公司和ROC职业教育中心共同接待。考察团下榻ROC职教中心所在城市艾恩霍芬,一行五人往返机票及在荷住宿生活费用全部由荷方支付。整个活动由Gemco公司总经理瓦尔特和该公司中国总王平先生全程陪同。考察团在荷期间生活充实,工作紧张,所到之处受到热烈欢迎和热情接待。
ROC职业教育中心下属23个职业院校,有一大批校企合作企业。针对安徽工贸职业技术学院改革和发展需要,考察团境外有7天用于ROC下属职业院校和校企合作企业考察,重点在学习ROC的教育教学改革、实训基地、师资队伍建设及一体化教学经验。
二、荷兰印象
荷兰地处西欧,陆地面积4.15万平方公里,人口1570万,居民多为荷兰族,官方语言荷兰语,但95%的人口都会英语。荷兰的工业、农业、交通、科技、金融及对外贸易都十分发达。考察团在荷仅7天,且为走马观光,对一个充满活力、多姿多彩的发达国家,只能就见闻所及,谈谈总体印象和感受。
对荷兰的总体印象,可用八个字概括:一是美丽。荷兰是一个非常美丽的国家。4.15万平方公里陆地像一幅秀丽的画卷,湛蓝的天,碧绿的水,青青的草,考察团所到城市,看不到一个烟囱,见不到一个污染源,全国高度绿色环保,大地清净,空气新鲜,处处保留着原生态。尤其是首都阿姆斯特丹和国家机关所在地海牙,给人的感觉是:城在原始森林中,人在现代都市中,绿林掩映着楼宇,楼宇像展开的画卷,城与森林和谐,人与自然和谐。置身其中,既充分享受了自然,又感觉到了浓郁的现代生活气息,令人流连忘返;二是富裕。荷兰是世界经济最发达国家之一,外向型经济占主导地位,产业部门齐全,社会经济关系稳定,政府、企业和工会定期磋商,使国家经济一直处于良好发展状态,2000年人均年收入已超2万美元,在国际综合竞争力排行榜上名列前茅。荷兰不仅是世界工业强国,而且农产品出口也占世界第3位,对外贸易总量居世界第8位。荷兰交通四通八达,空中、近海、内河、公路、铁路构成一个全方位立体交通网。荷兰有世界第一大港口鹿特丹,有世界第三大保险公司AECON。荷兰的对外投资总量达2000万美元,占世界投资总额的6-8%。荷兰的科技处于世界先进水平,教育也十分发达。像方吉斯这样有影响的公办正规大学,对国外留学生收费每人每年不到一万欧元(包括吃住),与世界其他发达国家收费标准相对便宜,是中国一般工薪阶层家庭可以接受的。我院决定以EVD项目合作为机缘,进一步扩大合作范围,发展与方吉斯大学的联合办学,加强师资交流,为学院下一步申办应用型本科教育创造条件;三是文明。荷兰民族思想开放、行为文明,法律意识强,公共秩序好,村容市貌整洁美观,几乎看不到城乡差别。荷兰高度重视环境建设,公共设施配套,城市管理规范,旅馆饭店严禁抽烟,大街小巷见不到垃圾。国家政府机关对外开放,一条马路将机关大院分为两半,学生和上班族可骑自行车或徒步在大院穿行,游人可在大院漫步或拍照,如有预约,部长还可出面接见;四是进取。荷兰民族热爱国家,进取精神强。荷兰有四分之一陆地低于海平面,原本是严重的水患国家,但他们下决心兴修水利,拦海防洪,使荒滩变良田。农产品出口总量达世界第3位,蔬菜出口名列欧洲第一,鲜花出口占全球份额60%。荷兰的拦海工程为世界之最,巍巍壮观的须德海拦海防洪大坝长达30公里,Gemco公司老总瓦尔特先生自豪地告诉我们,这个大坝象征着荷兰民族自强不息的崇高精神,荷兰整个国家和民族都为之骄傲。荷兰人口少,市场狭小,但由于荷兰民族开拓进取,借助“欧洲门户”的地理位置,善于在世界大市场里弄潮,使其跻身于世界最发达国家行列。
三、考察成果
安徽工贸职业技术学院与ROC职业教育中心相距万里,又地处制度不同的国家,为何能相互选择,友好合作呢?细究根底,双方在办学方面有很多共同之处。
ROC职业教育中心是荷兰政府重点扶植的公办职业教育机构,下属23个职业院校,他们根据国家生产、建设、管理和服务需求设置专业,招收职前和职后生,学制分两年和四年两种。实行工厂化模式办学,强调动手能力培养。教学、实验、实训、生产一体化,理论与实践结合。办学立足服务于区域经济建设,人才培养要求与岗位需求无缝对接,十分重视毕业生就业工作。ROC的师资队伍精干,能教书、能实践,精工艺、善经营、懂管理,执教严。23所分院,3万名在校生。二年制学生培养目标为高级技工或技师,四年制学生培养目标是在高级技工或技师基础上提升为工程师。培养的学生基本功扎实,发展前景广阔,很多毕业生走上了高端科技应用岗位,从事技术和管理工作。
安徽工贸职业技术学院和ROC职业教育中心都为适应本地、本国和未来世界经济建设需要,努力构建自己的办学模式,打造自己的办学特色,都在努力走向世界。共同的追求,使双方找到了合作契合点。安徽工贸职业技术学院考察团赴荷学习考察,开展合作十分顺利。时间虽短,成果丰硕。
一是同ROC签署合作协议,60万欧元援亚项目正式落户我院,为我院搭建了国际职业技术人才培训平台。通过EVD项目合作实施,不仅架起中荷职教经验交流桥梁,而且随项目实施,双方会频繁互动,相互促进,不断开创互惠双赢的新局面。
二是学习了ROC面向用人单位实行订单式培养的办学模式和教、学、做一体化的教学方法及以生为本的教育教学改革经验。这些新鲜经验,对深化我院教育教学改革及专业、“基地”和师资队伍建设大有裨益。我们现正积极创造条件,准备派员分两批再赴荷兰:首批教务、督导及有关系部专家型管理干部到ROC考察,借鉴ROC先进办学经验,对我院新建实训楼一体化安排、专业课教学改革、师资队伍建设等先做框架式总体设计;第二批派部分骨干专业教师到ROC职业教育中心进修三个月,借鉴ROC专业课项目教学先进经验,结合我院具体实际,在我院全面推行一体化专业教学模式改革。通过一体化教学培养,实现人才培养和岗位需求零距离,增强毕业生在人才市场的竞争力。
三是通过造访方吉斯大学,考察团亲眼看到了如何办好应用型本科学院的事实,坚定了我们申办应用型本科的信心。方吉斯大学位于荷兰的工业重城艾恩霍芬,以本科教育为主,开设硕士研究生教育,招收境外留学生,培养本科和硕士研究生两个不同层次的高级应用型人才,毕业生分配在一般企业和高端科技企业不同层次应用型岗位。造访方吉斯大学,初步商谈了联合办学和派遣访问学者进修事宜,下一步我院将按照对方要求,先做好材料准备,再派员前往交换意见,签署协议,尽快启动联合办学和派遣访问学者计划。
四、考察启示
安徽工贸职业技术学院考察团荷兰考察,有几点深刻的启示:
一是要学会英语。英语是国际社交的官方公共用语,不会讲英语,走出国门,便成了盲人、哑人和聋人,无法在国际平台上交流。安徽工贸职业技术学院将以EVD项目合作为契机,进一步扩大与荷兰及其他发达国家高校的交流与合作,形势发展需要安工贸每个人都要学会英语。下一步学院将采取有力措施,开展不同层次的英语培训,在全院掀起普及英语的,使安工贸人人都会讲英语;
二是要借鉴国外先进经验,结合工贸自身实际,进一步创新办学理念,改革办学模式,面向区域经济建设,办出自身特色,创造最佳办学效益。一段时间,我们国家有些地区的高职院校盲目攀比,不遗余力贷款圈地,结果有些学校被贷款压得喘不过气来,新校区建设力不从心,无力配套教学设施,造成内涵空空,不利于培养优秀人才。过去我们考察过澳大利亚、新西兰、美国、东南亚各国、欧洲一些国家及港、澳、台地区,这次又专门考察了荷兰,看到这些发达国家和地区的高校,尤其是职业院校,不是贪大求全搞外延扩张,而是重内涵、强特色,讲效益,务实发展。学校办得有声有色。荷兰的ROC职业教育中心,总部及各分校占地面积都不大,多数学校只有一幢综合大楼,图书阅览和食堂全都在楼层内,没有400米跑道运动场,但楼内实训设施令人惊叹。ROC的机械、电子、汽车及艺术设计系的教学实训设备,中国即使相当规模的生产厂家和经营部门都是看不到的,不仅数量充足、配套齐全,而且设备档次也相当高。这些发达国家和地区经济实力强,教育经费投入足,像ROC一年的教育经费投入,折合成人民币达到17个亿以上,但他们都十分珍惜土地,不搞外延扩张,把所有财力集中投入到内涵建设上,努力把学校办精,办强,办特,保持高质量发展,中国是经济不太富裕的发展中国家,一些地区和高校,尤其是高职学院,本来就没有经济实力,反而贪大求全,这与荷兰等一些发达国家和地区的办学理念反差太大。地球空间有限,世界人口繁衍不息,土地将越来越珍贵。相比之下,中国有些高校外延扩张,土地浪费,不是对历史负责的聪明之举。作为职业院校,更无必要盲目攀比。高职教育的宗旨是为区域经济服务,办学要因地制宜,求实发展。安徽工贸职业技术学院白手起家,地处淮南,不具备地理和经济优势,要长期生存发展,必须进一步转变教育观念,改革办学模式,立足自身实际,加强对外交流,重内涵,强特色,以内涵建设引领层次提升,促进教学质量提高。要牢牢把握为生产、建设、管理和服务第一线培养专业有特长、就业有优势、创业有能力,提高有基础,发展有空间的应用型高技能人才的培养目标,走出一条以质量求生存,以服务谋发展的具有安工贸特色的高职教育新路子;
三是要坚持以学生为本,充分调动学生学习的主观能动性。看了ROC机械学院和艺术学院现场教学后,考察团耳目一新,十分震撼。ROC机械学院的汽车、机电和工程系,艺术学院的艺术设计、语言和美容美发系,全部实行教、学、做一体化教学模式。机械系开展项目教学,一个工件作为一个项目,学生按照工件标准要求,自行设计,自行制作,成品出来后由教师考核评分,学生做出来的每个工件都像精美的工艺品。艺术系的指导老师就是该系的经营部主任,他在社会上接到了演出服、晚礼服、职业装及各种特殊服装订单后,要学生按照客户要求自行设计制作,通过教师和客户共同考核评分,挑选出客户最满意的设计样品,由系里成批生产。按照工厂化的模式办学,教学、生产、经营一体化,学生学习的主观能动力得到充分发挥,教师教学画龙点睛,关键环节起主导作用,教学过程生动活泼,学生学到了本领,学校增加了收入,创造了最佳教学效果,使学生和学校获得双赢;
四是要坚持专业教师三员化的建设标准不动摇,努力提高专业教师的“三员化”水平。荷兰ROC职业教育中心之所以能成功开展教、学、做一体化教学,关键是他们的教师具备了一体化教学条件。实现教、学、做一体化,要求专业教师“三员化”。ROC职业教育中心机械系共有20多位教师,但专职专业教师仅五、六人,其余全是兼职教师。安徽工贸职业技术学院在改革年代诞生,在激烈竞争中成长壮大,从无到有,从小到大,由弱变强,层次不断提升,教学质量不断提高,金融风暴冲击,今年毕业生就业反而升温,受到社会和家长普遍欢迎,关键是我们立足“工贸”实际,不断改革创新,坚持走特色发展道路。不在人后爬行。师资队伍建设有自己特色,少数量高质量,强能力,精技术,特色师资才能办出特色学校,培养高质量人才。
看上去,人们好像都知道一点力学,但您知道吗?“力学作为自然科学的第一个定量学科,发展至今,其现状与以前已大不一样,尤其在研究的深度与广度方面。今天我们的很多工程设计与对自然灾害发生发展规律的揭示及防治都需要高水平的力学研究去支撑,而不仅仅是弄几个力学专业词汇以至于没有深入的力学研究就能有效推动的,它需要创新来促使旧貌换新颜。”兰州大学土木工程与力学学院院长周又和教授一席话,代表了中国力学研究中坚力量的思考方向。
登上塔尖可以看到广袤的风景,站上巨人肩膀可以推动科学研究的快速前行,无论如何都要用尽全力向上攀缘才行。尤其在科学研究方面,更要用功、用心、用智,才可发现攀缘的阶梯。周又和与力学的渊源已30年有余,在力学的天地里不断地攀缘。追本溯源,他的历程是一条汗水凝聚着收获、前行伴随着思索、创新驱动着发展的奋发有为之路。
立志为学――开启人生精彩梦
周天寒彻何所依,又见彩虹艳阳起。和煦春风遍地吹,馥郁桃花满山。
诗言志,一首诗能够折射出一个人的所感、所想。2011年1月6日,周又和闲来写下了这首诗,以总结自己多年来的人生感悟。诗如其人,可以感受到,周又和在用心参悟生命,在用汗水铺就人生的精彩之旅。
周又和,1957年5月出生于湖北汉川的一个普通农村家庭。家中有兄弟六人,周又和排行第四,他上面还有一个姐姐,全家日子过得十分清贫。在上世纪60年代初,大哥考入初中学习,毕业前夕父亲突发重病,亲友们力劝父亲让大哥回家务农以缓解危难,但父亲不忍心让成绩优秀的大哥辍学。为了减轻家庭负担,大哥以优异的中考成绩考取了能提供生活费的孝感师范学校,毕业后当上了一名人民教师。但受温饱问题和“”的影响,大哥之后的两兄一姐的读书都止于小学。到周又和及其两个弟弟读书时,家中困境略有缓解,父亲就坚持让他们多读点书。所幸的是,他们因亲历农村的穷苦生活,所以立志发奋读书以改变贫穷面貌。这样,他家共有兄弟四人实现了读书的梦想,这在当地也算是一段佳话。
对周又和人生成长影响最深的是他的父亲与大哥,他们对于人生乐观向上的态度、敢为人先的干劲一直深深地扎在了周又和的脑海里。在当地,父亲周协堂是种田能手,上世纪50年代初期曾担任过合作社的蔬菜排排长,对于在何时何地种什么庄稼他都了然于心,精心耕作,成为生产队种田的“高级参谋”;那时,自留地是全家人生活的主要依靠,他也敢在自留地里种当地人没有种过的生姜与花菜等,并能获得好的收成。大哥周运和对工作一丝不苟,通过不断努力,能力持续得到提升,在上世纪70年代后期,他通过报考函授大学班获得了大学文凭从而圆了他的“大学梦”,从一名小学老师迅速提拔到初中、高中任教,恢复高考后成为县里有名的高中数学老师,90年代还出任过县重点高中汉川二中的副校长。父亲经常以大哥的优异成绩为自豪,并用大哥的范例来引导与教育其它小孩。受此影响,大哥带回家的数学书籍,周又和“偷偷”拿去学习,因此他从小数学成绩就拔尖。在“教育回潮”的1972年,周又和于当年春季进入高中学习,有幸遇上了抓基础教育质量的好时机。那时学校狠抓基础教育,经常进行课程单元考试,他的数学与物理成绩总是名列年级前茅。为此,任课老师还给他开小灶,将“”前高中课本中的一些较难习题给他做,他总能做出,深得老师的喜爱。得益于扎实的基础,在年底学校举办的高中一年级数学竞赛中,他以满分第一名博得头彩,由此奠定了他的自信心,“立志读书”的信念也在这时候悄然种下。1973年夏天起,受“”干扰,全国遍地搞“开门办学”,学校不敢再抓学习,但周又和始终坚守对学习的信念,支撑着他走过人生不平凡的岁月。哪怕在盛行“读书无用论”的年代,他也从未在学习上有过动摇,一路向上,翱翔书海。
在“”那个风雨飘摇的年代,除了生活困苦的磨难外,周又和遇到的更大苦恼是他继续深造的梦想遥遥无望。1974年7月高中毕业后,周又和回乡务农,这一“停滞”就是近四年。在此期间他干过各种农活,当过大队加工厂的“技术工人”,做过生产队的会计,还当过高中民办教师。一步步,他靠的都是自己的实力,小小的改进也给他以慰藉。对于能当上教师这一事,周又和还有一段“励志”经历。那是1976年,他当会计时,因为对数学的兴趣,一次在县城偶然买到一本西安交通大学编写的《高等数学》,喜不自禁。于是,就开始自学,认真做题。他发现书上多处习题答案出错,但又不敢相信会有此事。“初生牛犊不怕虎”,带着疑惑,他就大胆地给教材编写组写信求助,最终得到回复,他的解答竟是正确的!一名不到20岁的高中生敢于“挑战”大学教材,这在当时可是少有的事。这件事不仅让他极受鼓舞,也给了他很大的影响,以至上大学后,他凡事不崇拜、不盲从,养成了独立思考、敢于挑战的科学精神。也因为这件事,周又和引起了当地有关部门注意,1977年6月,他当上了一名高中民办物理教师。
科学的春天带来周又和命运的转折。深受“数学皇冠上的明珠”――陈景润的故事影响的他,在恢复高考的1977年,成功地考上了大学――踏上了恢复高考的“第一班车”,1978年春季进入大学学习。
结缘力学――奏响学海歌
力争上游竞,学海行舟引潮掀。前程宽广护天地,沿峭硕果令神叹。
………………
2011年3月17日,周又和又写下这首诗,以纪念自己力学学习与工作的34年,表达他对力学的赞美及对工作的总结和展望。有谁能知道,这样一位与力学有着深厚渊源的学者,与力学结缘,却是“机缘巧合”。
向来成绩优异的周又和如愿考上大学,进入华中工学院(现为华中科技大学)力学专业学习。这一专业并非他所填报的志愿,只因学校要加强力学师资培养,就在所报相近专业的优秀考生中挑选,这样他被调剂进入力学专业的师资班。周又和说他当时对力学知之甚少,幸运的是这一专业与数学有着紧密的关系,也算是能发挥他在这方面的特长,为学好专业课程发挥了作用,从此就开启了他的“力学人生”。
周又和抓住来之不易的机遇,发奋学习。当他得知数学和物理对所学专业的重要性后,除了学好力学课程外,也着力学好数学与物理课程,这为他日后的发展奠定了坚实的基础。还在大一与大二期间,学校先后组织了大学生数学与物理竞赛,他都积极参加。在数学竞赛中,他为班级获得数学竞赛三等奖,这是按班级参赛前五名考试成绩的总成绩确定的,他是其中五名之一。在物理竞赛中,周又和获得个人三等奖。他取得的这些好成绩,使他在大学期间开始崭露头角。在毕业前夕做本科毕业论文的四周内,指导老师让他就皮带弹簧振子系统自激振动极限环的存在性开展定性分析研究。周又和在得知该问题还没有解决后,他激情饱满,通过严谨的力学和数学分析,使这一问题得以解决,他的科研能力深得老师的赞誉。这一研究论文投到学术期刊《华中工学院学报》,并于1983年发表。这在当时的本科论文中并不多见,也让他初尝到研究成功的滋味。到大学毕业时,师资班中的学生只有成绩好的才可被选留任教。加上他的获奖与毕业论文研究所埋下的良好伏笔,他有幸留校任力学教师。
“前程宽广护天地,沿峭硕果令神叹。”正如诗中所描述的一样,随着研究的深入,周又和越来越深刻地体会到力学的博大精深与无穷奥妙,探求的欲望也日渐强烈。在不断攀爬象牙塔的过程中,累积了让他享用一生的宝贵知识财富。
1987年9月,周又和从华中工学院慕名来到兰州大学,在知名力学科学家与教育家叶开沅教授的指导下攻读博士学位。叶开沅教授是著名力学科学家钱伟长院士的得意弟子,我国第一个力学专业――北京大学力学专业的五位创办人之一,1956年获首届国家自然科学奖二等奖。此前,周又和参与的圆薄板大挠度非线性问题各种解析解法的收敛性证明与定量研究获得突出进展。由于求解非线性问题的解法都涉及到无穷展开或无穷迭代,其收敛性是判断和保证求解方法有效性的基本数学课题,当时没人做过这方面的研究工作,成为非线性科学的一个难题。他与郑晓静一道迎难而上,针对圆薄板大挠度非线性问题,寻找到严格的数学证明途径解决了这一棘手难题,使这一研究获得重大突破。这些研究成果赢得了非线性力学领域的著名科学家钱伟长院士与郭仲衡院士的高度赞誉,被认为是该领域“国内外少见的优秀工作”,“已处国内外领先地位,是五十年来该课题最完备的一项研究”。周又和的能力由此也深得叶开沅教授的赏识。在此基础上,叶先生安排周又和就航空仪表中的谐振压力传感器的力学特性开展研究。针对这一非线性动力学问题,周又和提出了自己的研究方法。首先将非线性动态解分解为静平衡部分与在此基础上的动力扰动部分,从理论上证明了静态解对小扰动线性自由振动固有频率的影响,从而确认了谐振压力传感器工作原理的可行性;随后,以静态非线性问题级数解法的高精度解为基础,对小扰动线性自由振动的振型函数采用幂级数展开后,提出的展开系数线性变换格式将所导出的无穷阶代数特征值问题转化为有限阶,从而使解的精度得到提升且计算量大幅减小;最后,采用奇异摄动法讨论了大振幅非线性振动的振幅对固有频率的影响。在这一研究路径下,他定量给出了振弦式与振膜式谐振压力传感器的高精度压力-频率特征关系,并给出了圆板受均匀面内压力的屈曲失稳临界值及后屈曲力学特征的定量结果等。周又和的博士生将这一方法还推广到热弹性非线性梁板结构与非线梯度材料梁板结构的力学特性分析中。他在这一领域的这两项研究成果先后获1992和1996年度甘肃省科技进步奖二等奖。
“机会总是留给有准备的人。”这句话用在周又和身上再合适不过。很多人在看到他的骄人成绩时,总会认为他的机会太好了,想啥有啥。但他心里很清楚,为了这些收获,他常常加班加点超常工作,付出了艰辛与努力。40岁之前,他很少在凌晨一点前睡觉,有时甚至通宵达旦。而每一项研究,都会遇到不少困难。对于困难,他敢于面对并给予有效化解。他说,“对于一名科研工作者,找可做的对象是困难,寻求解决途径是困难,学习新知识是困难,解决问题仍是困难,表达科研成果还是困难,周而复始。然而,人的能力就是在克服各种困难的过程中得以形成与发展的。”正是这种敢于直面困难的态度和乐于钻研的拼搏精神,使他打响了研究生涯的“重炮”――建立起了独立从事科学研究的能力。
跨出国门――攻坚克难勇往前
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光阴如箭穿心过,明媚日月照人还。
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1989年年底周又和获博士学位后留在兰州大学任教。随着薄板非线性力学研究取得重要突破带来的科研能力和自信心,他接下来的研究便一发不可收拾。1990年前,周又和就在思考转变研究方向。1985年美国机械工程师协会应用力学分会围绕“固体力学的未来发展趋势”撰写了十余篇综述论文, 其中4篇提到电磁固体力学为今后固体力学的新方向,指出“必须发展电磁力学理论”,“磁与力学耦合问题将是一个重要的研究领域”。在国内,当时这方面研究尚未展开。1991年,时任中国力学学会理事长的王仁院士在兰州参加全国现代数学与力学学术会议期间,得知周又和与郑晓静要开展这一领域的研究,就对他们的这一选择给予了极力支持和鼓励,使他们更坚定了信心。此后,周又和的科学研究也就是围绕这一与高科技密切关联的新兴交叉学科有针对性展开的。
当时,电磁固体力学遇到的主要问题有:铁磁梁式板结构在横向磁场中的磁弹性失稳临界磁场的实验结果远低于理论预测值,致使理论预测偏于不安全;铁磁壳的力学实验结果远低于理论预测值,且不同理论模型预测的结果相差很大;针对仿托卡马克聚变堆实验中超导磁体的磁弹性失稳临界电流的理论预测也与实验有较大偏差;上述两类磁弹性力学问题从弯曲发展到失稳的弯曲路径没有理论上的揭示;多场耦合非线性的定量分析方法很少,商业软件不能实现其定量分析等等。周又和围绕这些基础问题开展研究,逐渐发展到包括压电智能结构的动力控制,超导悬浮与断裂力学、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超磁致伸缩智能材料与控制等的建模及多场耦合非线性力学特性分析,小波方法及其在强非线性问题中的应用等等,均取得了突出成果。而这些新的前沿科学研究的成功探讨,要得益于周又和的“走出去战略”。
走出国门,是周又和实现科研跨越的一个重要历程。1993年9月至1994年7月,他作为访问学者在美国肯塔基大学从事合作研究。1994年7月至1995年7月,作为外国研究员在日本东京大学核工程研究实验室与国际电磁固体力学知名学者Kenzo Miya教授在电磁固体力学领域开展合作研究,取得有实质性进展的创新成果,促成日本应用电磁材料与力学学会于1995年和2007年两度向兰州大学捐资共400万日元设立优秀研究生奖励基金。1998年6―12月和2002年3~5月,他作为高级访问学者两度赴美国加州大学河滨分校与Q.Jiang教授开展合作研究。
从美国到日本,从压电智能结构的力学研究到铁磁、超导等电磁固体力学研究……周又和马不停蹄,尽自己最大可能扩展着前沿知识,丰富着所涉及的先进领域。很多人会诧异地问他:“只见过从日本转到美国学习深造的,为什么你要从美国这样好的环境跳出去到日本呢?”周又和的回答表明了他自己的态度:“当时纯粹从学术角度去考虑问题,从哪儿到哪儿无所谓,哪里能促进发展就到哪里,出国是为了增强能力、扩展视野。”
“认真钻研、敢于挑战”的科学精神和品格贯穿于周又和的整个求学生涯中。初到日本时,恰逢他的合作教授Miya出差欧洲,他没有因此受到影响,而是整日埋首于Miya教授研究组的书房中,阅读各种学术书刊。当时,一本国际学术会议论文集上发表的关于铁磁板在面内磁场作用下振动频率上升的实验研究,引起了周又和的关注与兴趣。在此之前,他对此也有过理论分析,所得结果为对应于固有频率下降的失稳,而实验结果却是频率上升。对于一位以理论研究见长的年轻学者来说,这是极好机会,因为实验结果是不容否定的,问题只可能出在理论模型或定量分析方法上。两周后,Miya教授从欧洲回到东京大学,周又和就向Miya教授提到了这一实验。在得知相关研究没有给出理论解释后,他表示想做这一问题的研究。对此,Miya教授既没有表示支持也不反对。因为Miya教授知道,这一研究难度相当大,他的研究组拥有最强的计算程序,曾开展过这一问题的定量计算,却屡试都没有进展。但周又和并不因此而退缩,反而更来劲,开始寻找突破口。不到三个月,他通过建立新的磁力表征模型就把这一问题解决了!当周又和将整理成的研究论文拿给Miya教授时,Miya教授十分惊讶:这位既不是学电力工程、也不是从事电力工程工作的中国年轻力学学者如此快速地解决了这一难题,所写论文中涉及的电磁学部分是如此严密和准确!而这一快速突破和严密准确的背后,是周又和在大学期间良好的电磁学与数学知识积累,当然更离不开他持续的付出和努力。回国后,周又和通过系统深入研究基本模型与定量方法,完全解决了这类铁磁材料结构磁弹性力学研究中所存在的基本问题。乌克兰力学学者Podilchuk等人在2005年发表的论文中对这类模型的研究进展进行评述时,将周又和的完整模型与这一领域的国际知名学者的其它模型并列给出,由此评述展示了周又和的模型是自Maxwell提出电磁应力张量以来该领域几项代表性发展中最新的一个。意大利学者Nobili等人在2007年发表的论文中评述这一磁固体力学研究的线性化处理所存在的缺陷后,采用了周又和中的观点指出“最后也是最重要的是线性假设导致刻画磁性体内的分布力有众多表征方式”。国际学者Soh等人在2007年的评述中指出,日本学者“Takagi等人完成了软铁磁板在沿长度方向的磁场中的振动,结果显示为磁化影响使得频率增加。”并通过引用周又和的,指出周又和发现了“经典磁弹性理论得到的由磁效应引起的频率是下降的。”随后又进一步指出,周又和建立的完整模型是“放弃了磁弹性应力张量,发展了一个类似于弹性应力的新的理论.由这一新的理论得到的结果可解释这一实验结果。
周又和研究组后来在超导力学方面的研究也是源自于在东京大学的工作。日本作为新能源装置的磁约束热核聚变反应堆开发研究的主导国家之一,对相关研究投入很大,东京大学在东海就建有一座小型的实验聚变反应堆供研究使用。虽然此前周又和知道一些这方面的信息,但身临其境更加深了认识,加之Miya教授继美国康乃尔大学的Moon院士后,也做了仿托卡马克装置中超导磁体磁弹性失稳的实验测量和理论研究。周又和在发现理论预测与实验结果有偏差,且弯曲过程没有给出理论揭示后,也同时开展了这一问题的理论建模和分析方法研究,追踪出磁弹性弯曲路径并得到失稳临界电流,所得结果与实验十分吻合。随后他又将这一研究推广到与日本名古屋在建螺旋型聚变反应堆相关联的超导磁体的磁弹性力学分析中。相关的2篇论文均在国际期刊Fusion Engineering and Design发表。回国后,除了将这一研究推广到动力特性分析外,周又和研究组还开启了超导磁悬浮、超导块材断裂、超导变形与超导特性的相互作用、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超导CICC导体复合股线等的力学理论与实验研究,取得了显著成效。有关超导磁悬浮动力特性的理论研究论文在学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity发表后,2008年获IEEE超导委员会这一国际学术组织授予的最佳贡献论文奖,他指导的超导悬浮力特性实验研究的博士论文于2010年获全国优秀博士论文奖。
此外,在日本期间,周又和对新兴学术前沿的敏锐能力也值得称道。Miya教授除了电磁固体力学研究外,开展的另一研究领域为无损探伤检测。当时,Miya教授的一名博士生正在采用刚刚形成的最新数学方法――小波理论来从事核电工程中金属结构无损检测方法的理论研究。由于小波理论对短时信号处理的有效性,这一新的数学方法得到了不同领域学者的广泛关注,以图改进和解决工程应用中的一些遗留问题,提高其有效性。但是,对小波理论的理解,需要有良好的数学知识,多数非数学专业学者刚入门时就往往被难住,加之当时数学界知道这一理论的人也不多。在此情形下,Miya教授虽已多次听取博士生的汇报,却一直没能理解和接受。1994年11月,周又和在得知这一情形后,以他数学知识的优势,结合傅里叶分析方法的相关特性,先从不同简单小波的特点、计算格式及应用举例出发,再到小波理论的一般框架及小波应用进行介绍,就容易理解了。在短短两周内,他写出了50页的英文小册子,Miya教授看后很快就理解了,随后安排他在研究组讲授。周又和回国后,将这一新的数学方法及应用给予了有效拓展。他与研究生一道将小波方法最先运用于梁板结构的力学分析以及压电智能结构的动力控制特性研究中,提出的延拓技术解决了小波方法应用于初、边值问题时的边界跳跃问题。基于小波理论建立的计算量小且精度高的拉普拉斯数值反演方法及改进的小波生成方法获得了英国、波兰、国防科大等国外国内动力学与控制学科学者的多次大篇幅采用,近期所提出的求解非线性问题的小波方法成功地解决了求解非线性问题的封闭性问题,为求解强非线性问题提供了通用方法。控制理论和控制工程知名学者柴天佑院士在发表的论文中指出,周又和他们“将小波理论中的函数逼近方法引入到压电智能结构的动力控制问题之中,得到了该领域理论研究的一种新思路”。
在去日本之前,周又和先是在肯塔基大学土木工程系从事其合作教授交给的扇形板力学研究,在不到二个月的时间就得到了满意的结果,其论文后来在Computer and Structures发表。一个偶然的机会,使他能师从压电智能结构动力控制的国际知名学者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬,周又和参加了肯塔基大学华人留学生会举办的一次聚会,认识了Tzou教授的一名博士生,得知Tzou教授正在物色合作者以开展非线性压电智能结构的力学特性的定量研究。结合到自己正要开展的电磁固体力学研究,他也想在这方面有所拓展。他也得知,Tzou教授已出版了几部专著,3篇论文获美国机械工程师协会授予的“Best Paper Award”奖励,要求的门槛很高,一般不轻易接受,因为要他提供资助。在周又和简要介绍了他在薄板非线性力学方面的研究工作后,该博士生答应转达周又和的意图。11月初,Tzou教授约周又和去面谈,当即答应次年起开始在他的研究组工作。到1994年5月底,周又和接到东京大学Miya教授的邀请函,欢喜不已。当时,Miya教授是日本应用电磁材料与力学学会的会长,Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics国际学术期刊主编,国际著名电磁固体力学学者。出国前,周又和就与Miya教授联系过,想去他那里做研究,但一直没有收到回复。到7月上旬办好手续后,周又和于7月中旬中断美国的工作去了日本。这期间他与Tzou教授合作完成的三篇论文日后在国际期刊上发表,首次给出的非线性压电结构力学特征与控制特性的定量结果被后来的同行学者大量引用,其研究也为周又和回国后将小波理论运用到压电智能结构动力控制的理论研究和开展压电梯度功能材料的断裂力学特性研究奠定了基础。
在美国加州大学河滨分校机械工程系学术访问期间,周又和与Q. Jiang教授就旋转压电体表面声波的传播力学特性开展合作研究。这是Jiang教授正在开展的一项研究工作,主要为寻找新的旋转体转速测量传感器在力学原理上进行探讨,即建立表面波传播速度随转动角速度的变化特征关系。周又和进入后,针对这一力学问题从数学上证明了表面波的存在性,给出了波速存在范围的判别公式,定量给出了波速随转动角速度变化的特征关系,相关合作研究论文在The Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP)学术期刊上发表。
从本科生到一名高校教师与在职硕士生,从华中工学院到兰州大学师从叶开沅教授攻读博士学位,从兰州大学留校任教再到赴美国肯塔基大学合作研究,从美国到日本,再到回国后又赴美国加州大学……周又和用近20年的时间画了一个“圆”,而这一“圆”里有丰硕的果实。周又和的科研之路,是一条伴随着面对一个又一个科学问题的挑战并将它们加以解决的绵延起伏之路。这样的循环在外人看来也许充满艰辛和挑战,但对他来说,正是这一次又一次的挑战成就了不一样的风景,使他的人生更为丰厚和挺拔,也使他的科学研究“开枝散叶”,“旧貌换新颜”。
立足国内――开疆拓土竟驰骋
………………
似曾相识非旧貌,锦色百花开满园。
1995年7月底回国前夕,周又和在日本突然接到大哥的信,告知父亲病重,于是返回国内就从上海直接赶往家乡看望父亲。看到父亲的重病不可逆转时,他伤心不已。陪伴两周后,在父亲坚持的下,他回到了兰州大学。8月底,父亲离世,这给周又和带来了沉重的打击。父亲在世时,周又和因工作太忙又远离家乡,没能尽到陪伴与照顾之责。对此,父亲总是说这没有什么,只要他们在外面好就可以了。在周又和的境况刚有好转时,父亲却离他而去。周又和每每想起父亲的谆谆教诲、养育之恩与大度情怀,就使他的内心不能平静。2011年1月11日,他还为父亲写下了题为《育儿成才之艰难岁月》和《思念与感激》的两首诗,用来表达他对父亲的思念与感激之情。他用繁忙的工作来减轻悲伤之情并用工作成绩来告慰父亲的在天之灵,进而使他的内心能得到安慰和平静。
周又和在处理完父亲的后事后,就立刻进入到工作状态,通过长期的持续不断努力,他推动了电磁固体力学中的压电智能结构与控制、铁磁、超导悬浮与断裂、常导磁悬浮、超磁致伸缩材料等先进材料结构的多场耦合力学研究的发展,解决了这些材料与结构多场耦合力学中存在的一些理论与实验不符问题,建立了有效的理论模型与多场耦合定量分析方法及程序,揭示出了一些规律。到1999年,周又和研究组在电磁固体力学领域的研究取得了显著的实质性进展,在总结这一阶段性研究成果后,他们撰写的《电磁固体结构力学》专著获国家科学技术学术著作出版基金资助由科学出版社出版。王仁院士欣然为这部专著作序,指出“近十年来,他们经过坚毅的摸索,已经深刻掌握了这门学科的全面情况,做出了许多创造性的成果……这方面的专著在国际上也少有,本书无疑将对我国开展这方面工作起到重要的作用”。周又和的这些研究成果也得到电磁固体力学的两位开创人、美国工程院院士、康乃尔大学理论与应用力学系的两任系主任Y.H.Pao教授及其学生F.C.Moon教授的高度赞誉。世纪之初,两位院士应邀到兰州大学讲学与学术交流。后来,Pao院士在给周又和的信中指出“兰州大学力学系,近以电磁力学之研究闻名国内。经与师生座谈,果然名不虚传”。
截止目前,周又和已主持各类研究项目30余项。正是他的这些丰硕研究成果,使他于1999年入选为第二批教育部长江学者奖励计划特聘教授,2000年获国家杰出青年科学基金,他领衔的科研团队于2006年入选教育部新世纪长江学者创新研究团队,2011年入选国家自然科学基金创新研究群体,2012年主持申报的“大型超导磁体结构力学分析”立项为国家磁约束聚变能发展规划专项的“托卡马克聚变堆关键技术研究”项目的一级课题,目前还主持超导力学研究的国家自然科学基金重点项目。已在Appl. Phys. Lett.、《中国科学》等国内外学术期刊和学术会议上表学术论文360余篇,其中SCI收录论文180余篇。主持的“电磁结构非线性力学”研究项目于2005年获教育部自然科学一等奖,参与的研究项目“中国北方沙漠化过程及防治”获2007年度国家科技进步二等奖;2007年发表在国际学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究论文于2008年获IEEE超导委员会授予的最佳贡献论文奖即Van Duzer Prize,研究项目“电磁材料结构多场耦合非线性力学行为的理论研究”获2008年度国家自然科学奖二等奖。
在不断推动电磁固体力学深入研究的同时,周又和研究组还结合我国重大风沙环境问题,开拓了风沙环境力学的研究。直到上世纪末,周又和他们的研究难度虽然不断加大,但主要还是在固体力学范围内。1999年,在强沙尘暴刮到北京引起中央高层重视后,科技部就此研究专门立项973项目。在加强力学基础研究的需求下,经过近十次会议论证,周又和最终争取到将他研究组主持的“风沙环境力学及土壤风蚀的定量研究”课题列入这一项目。
从力学层面上讲,风沙力学研究的主要难度在于沙粒散体与大气流体的相互作用还没有成熟的力学模型可资利用,从而使可控条件的风洞实验测量与野外观测之间无法关联,加上沙粒粒径与风速等的随机性、风流动与沙粒运动耦合作用的非线性,使这一研究难度剧增。针对这些存在的问题,周又和研究组同时从理论建模和实验两方面来展开研究。此前,周又和的研究一直在理论方面,使用国外的实验结果。随着研究的深入,开展实验研究进入了他的视野。兰州大学虽有一些力学实验设备,也只能供本科生教学用,少且老化,达不到科研的要求。同时,他还苦于实验研究人员的缺乏,虽有想法却一直没能展开。
周又和涉入力学实验研究是从参加一次风沙运动的风洞实验开始的,没想到也是一发不可收。2001年暑假,他带领两名研究生到离兰州几百公里的沙坡头开展风沙力学的风洞实验测量,中科院沙漠所也派了一名博士生协助实验操作,实验是在40℃的沙漠地带进行的。在开始实验前,需要对风洞进行无沙风速廓线测量的校准工作。哪知一连几天,计算机上显示的测量结果均不对,无论协助的博士生采用何种手段检查与调试,都没找出问题所在。就在学生们几乎要放弃的情形下,周又和以他在调试计算程序中排查错误的经验,提出检查方法与步骤,按此进行后,再开机测量,结果就正常了。随后,在了解实验规程的基础上,他对风沙力学测量的实验流程作出安排,在两周的实验测量后,回到兰州进行数据处理与分析。在这一过程中,周又和他们通过对输沙率廓线的实验数据经拟合再沿高度积分所得到的单宽输沙率公式,不仅可以提高实验结果的精度,而且还能给出这一物理量实验值随摩阻风速变化的关系式,这在以前是没有做到过的。单宽输沙率是土壤风蚀研究中的重要物理量,其随摩阻风速的变化关系一直是学界关注的话题。在当时,这方面的关系式已多达50余种,或经验的或半经验的,对于同一情形,这些公式的预测结果之间相差很大,可达2~4倍,这就需要高精度实验结果来检验它们的适用性。当周又和的研究生将数据处理结果提交到他手上,并报知可拟合出手头的全部实验结果但却不能反映风沙运动中实际存在的临界启动特征时,周又和对此不满足,亲自改进拟合函数的选择,使之能拟合出全部实验结果及特征。就这样反复尝试,一周后就得到了结果。这一研究成果于2002年发表在国际物理期刊Physical Review E上,评阅意见指出“这是一项引人关注且完整的研究,作者们给出了一系列给人印象深刻的实验,并积累了大量好的数据。受本领域经典工作的启示,他们拟合得到了切实可行的公式”。这一发表在国际物理期刊上的实验研究论文,既为他们日后的实验室建设及实验研究的展开,也为日后在国际物理期刊上发表近百篇研究论文开了好头,积累了经验。在此过程中,实验研究队伍也得以成长。
兰州大学的风沙环境力学理论研究也取得了长足的进展,这里我们介绍周又和在其中的一个方面――碰撞接触力学。风沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面经碰撞后的起跳初速度分布函数一直是风沙物理(即力学)研究中的基础物理量。周又和他们在立项973项目的课题时,就敏锐感知到这一力学问题的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞过程具有随机性,此前他没有涉足过随机性问题的研究,一时难于下手。于是,他一方面找来随机过程与数理统计教科书学习,另一方面与在美国从事非线性随机动力学与控制研究的Sun教授联系,于2002年通过国家自然科学基金海外青年学者合作基金的立项来开展合作。2003年暑假,Sun教授应邀来兰州大学讲授《随机振动基础》40小时,周又和除了将这一英文讲稿复制给所有听课人员外,还坚持全程听课。此后不久,周又和就弄清了研究颗粒随机碰撞的方法与途径,与研究生一道成功地建立了这一问题的唯象模型,给出的理论预测结果能很好地对实验给出有效预测。除了采用唯象模型的方式来研究沙粒碰撞起跳初速分布函数外,2003年周又和还安排他的一名博士生采用离散动力学方法在大量随机碰撞的数值实验基础上通过统计方法来给出。除了对所研究问题给出了一新的统计公式外,获得的一些起跳特征整理成论文投送到地学权威期刊Journal of Geophysical Research,评阅人在同意接受发表的同时,提出了所采用的最基本两颗粒碰接触力模型中的等效参数如何得到的问题。此前,博士生曾告知这是程序中的,文献中也是如此。虽然论文得以接受发表,但周又和对此要弄个明白,于是就自己推公式。真是不推不知道,一推放不了。他调阅文献发现,目前宏观离散动力学方法(也称离散单元法)具有广泛的应用,包括岩土、泥沙、风沙、水沙、建筑桥梁结构接头处受强地震的连续碰撞毁损、粒料输运等领域都在应用这一方法开展研究,其中所采用的碰撞接触力模型为线性刚度线性阻尼模型,输入的碰撞恢复系数为常数,后者在所有的物理与力学教科书中也是如此表述的。然而,周又和从《弹性力学》教材中很早就知道,两圆球(或颗粒)静态接触力在线弹性范围内于100年前就由德国学者赫芝给出了解析解,其接触力随接触位移的变化呈3/2次幂的非线性关系,即刚度是非线性的,从而引起了周又和的兴趣。与此同时,他还得知,从上世纪40年代后期开始,就有实验结果显示出恢复系数随碰撞速度的增大而减小,即不是常数。直到2005年,美国、德国和波兰等国学者还在开展颗粒碰撞恢复系数随碰撞速度变化的基础实验测量和接触力表征模型的理论研究,只是各碰撞模型的预测结果与实验相差太大。到2006年,周又和针对碰撞的力学基本过程,在考虑弹塑性变形后,成功地建立了一碰撞接触力模型,使现有恢复系数随碰撞速度变化的实验结果得到了很好的预测。这一研究结果被德国佛莱贝格工业大学岩土工程研究所所长、欧洲离散动力学方法及程序应用推广中心负责人Konietzky教授知晓后,主动与周又和联系开展合作,2007年专此来兰州大学讲学。Konietzky教授是采用离散动力学方法从事岩土力学研究的国际著名学者,2010年他申请到德国科教部的国际合作项目,用于与周又和开展学术合作与学术交流。2011年11月,周又和率团赴德国报告了这一工作,后经Konietzky教授推荐,周又和于2012年10月在该校召开的国际学术会议上作大会报告。
最近,周又和研究组将离散单元法的研究拓展到复合超导CICC导体的横向压力-位移特征的理论研究中,成功地对实验结果给予了理论揭示。CICC导体是ITER核聚变新型能源装置中产生超强磁场的大型磁体的基本结构,目前,ITER建堆与运行预算投入100亿欧元,我国是这一大型新能源实验装置国际合作研究的七方国家之一,承担10%的费用。因为ITER装置内要求达到11特斯拉的超强磁场,超导磁体在强磁场作用下的力学变形与超导性能退化就成为这一装置的设计功能能否实现及其后功能提升的主要课题。经对超导CICC导体样品在类ITER磁场环境条件下的实验测量表明,目前设计制备出的样品只能运行6000次左右,远低于预期要求的2~3万次。其次,目前针对提高运行次数的力学设计理论所得结果也与实验结果相反,即理论预测为增大绞缆节距可升高运行次数,但实验却是降低。为此,相关工程界与理论界正在寻找新的有效力学方法,以期希望能解决这一问题。在2012年5月他们将这一研究论文投到国际期刊Superconductor Science and Technology后,论文送到国际ITER超导磁体设计总负责人Around教授评审。Around教授看到针对这类问题研究的这一新方法后,主动与我国科技部ITER中心联系,希望进行直接交流。经科技部ITER中心的协调与安排,在Around教授的技术代表Denis博士来甘肃白银检查超导绞缆制备工艺期间,7月2日,周又和带领七位教师与研究生前往白银长通电缆厂,与Denis博士、中科院等离子研究所的研究人员、长通电缆厂的技术人员、科技部ITER中心的管理人员一道就这一研究的深入展开进行了交流与研讨。2012年10月,这一论文正式发表。
目前,兰州大学在电磁固体力学与风沙环境力学两个研究领域都建立起了能开展实验研究的实验室,还建有风沙野外观测台站,累积设备费2000多万元。相关理论与实验的基础研究已纳入到周又和主持的“复杂环境与介质相互作用的非线性力学”国家创新研究群体,并获得国家自然科学基金重点项目等的资助。在科技部相关重大研究计划的支持下,他们正紧密围绕国家重大需求来展开这两大工程领域的关键力学研究。周又和研究组仍在不断努力,以期通过他们的研究来提升我国在这两大工程领域的科学技术水平。
夯实基础――教书育人谱乐章
甘坐板凳十年冷,追求一流代代新。
何惧征程险难阻,收获自有后来人。
2011年4月24日,周又和赋诗一首,表达自己在办学上的所思、所为、所获的心路历程。从1989年底博士毕业后留校任教至今,周又和在兰州这片热土上,见证了兰州大学力学学科发展历程;同时也作为重要推动者之一,亲历了这一学科的重塑、发展、强壮。
兰州大学力学学科创建于1959年,在叶开沅教授带领下,1981年固体力学硕士与博士学科培养点获国务院学位委员会批准设立,1986年独立建系。叶开沅教授相继培养出刘人怀院士、郑晓静院士、孙博华院士等杰出人才。
“江山代有人才出”,“长江后浪推前浪”。到上世纪90年代中期,一批教师相继调离或退休,兰州大学力学学科的发展也一度成为关注的话题。1995年7月,周又和从国外返回兰州大学,开始了推动力学教学与科研工作的发展,并逐渐发展成为这一学科的领军人才,建立起了一支队伍。
“高水平的科学研究需要高素质的人才,而高素质的科研人才则有赖于高水平的本科教育与研究生培养,这就需要将本科教学、研究生培养、科学研究、队伍建设作为统一的整体来综合考虑与实施”。周又和不仅这样讲,而且着力用心去实践。在总结现代高等教育成功经验的基础上,面对西部的现实环境,将本科教学、研究生培养和队伍建设作为统一体系来实施,从而在教书与育人两方面都取得显著成效。
30年的教师生涯,周又和边走边看,边学边思,总结出了一套属于自己的“教学经”。他把最美好、最宝贵的时光奉献给了大西北,奉献给了高等教育和科学研究事业。他用自己丰富的智慧、渊博的学识、坚定的信念和无私的奉献,引导学生树立报效社会的责任、敢于担当的志向和坚实深厚的能力。他对待教书和育人始终一丝不苟,将科研精神与科研成果有机地融入到教学实践中,培养学生的创新能力和科学精神,不断激发他们的学习激情。
早在1982年周又和任教于华中工学院期间,他除了教师职业的自豪感外,更多的是深感责任重大,至少不能误人子弟。为此,他在任《理论力学》课程辅导老师的三年中,除了完成好辅导老师的任务、从老教师那里学好教学方式方法外,还主动做完了原苏联《理论力学习题集》中的4000多道题,从而对这一课程的掌握有了全面的提升。周又和备课认真、推导严谨、思路开阔、深入浅出,加上热情辅导和作业全批,教学效果深得学生好评。1986年,教研室从北京弄到一份《理论力学》教学评估的统考试卷,用于同期四个大班的期末考试。考试下来,按大班与小班成绩排名的第一都在周又和主讲的班上,在四位主讲教师中他是最年轻的。这一“果实”的得来,与他对这一课程的用心钻研分不开。此前,他认真参考不同教材,从各章节内容的衔接、体系布局、例题与作业题精选,到斟酌有关内容表述的科学性和可接受难易程度,都细致过滤了一遍,获得认可后形成自己的讲稿与讲授方式。就是在此期间,他发现教材中多个地方的表述不精确,就写下注记一直保存着,直到2006年他在兰州大学再讲这门课程时又进行修改,并于2009年发表在《力学与实践》上。也是在华中工学院期间,他看到《力学与实践》上就动矩心的动量矩定理的公式如何正确表征开展持续讨论,但没有达成统一认识与表征公式。他就从严格的矢量表征方式出发导出了统一的表征公式。这一教学论文投到《力学与实践》后,于1990年发表,从此这一问题就没有再讨论了。这些,也为周又和主讲的《理论力学》在2007年入选国家精品课程和他本人于2008年获高等学校“国家教学名师奖”奠定了基础。
截至目前,周又和已为本科生主讲8门课程,累计3000余学时;为研究生主讲7门课程,累计2400余学时。在主管力学系后,周又和在坚持为本科生讲课的同时,还按力学学科的认知规律,主导了本科生培养方案与各课程教学大纲的修订,加强了实践教学、实验教学和科研训练各环节,增设《力学与工程概论》课程并制作该课程的PPT为学生讲授,提出由硕士学位以上的新留教师担任班主任,设立本科生科研基金,亲自听课并奖励优秀授课教师,要求教授与副教授既要做科研也要为本科生讲课,等等。正是这些得力的措施和实践,使得培养的本科生成为优质研究生的主要来源。在研究生培养中,他将科学研究与研究生的科研能力、科学精神培养紧密结合在一起,从研究生培养方案制订到培养过程各环节,他都亲历亲为,给出有见地的建议性意见,鼓励学生要敢于创新和善于创新。正是这样,周又和的研究范围越扩越大、越做越深,研究队伍也日益壮实。
“春播桃李三千圃,秋收硕果香满园。”周又和多年在教育上的努力和付出换来了硕果满园。2000年获宝钢教育基金会“全国高校优秀教师特等奖”,2006年被中国科协授予“西部开发突出贡献奖”,被中国教科文卫体工会授予“全国师德标兵”称号。主讲的《理论力学》于2007年入选为国家精品课程,2008年获国家级“高等学校教学名师奖”,主持的“理论与应用力学创新人才培养团队”于2008年入选国家质量工程的教学团队, 2009年获教育部授予的“全国优秀教师”称号,主持的本科教学研究项目“高水平力学人才培养与教师队伍建设的互动模式及实践”于2009年获国家教学成果二等奖,他指导的20篇博士学位论文中,有两篇分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖,直接培养和协助培养的博士中7人入选为教育部新世纪优秀人才支持计划、8人成长为教授,成为兰州大学力学的骨干力量……
回首30余年的教书育人工作,面对一张张年轻探索者的面孔,周又和一直告诫学生,要想发展、做出成绩,就要敢于超越前辈老师,至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老师,无论何时、无论何地,都要有这股劲。看到学生们一个个成长成才,他欢喜着,更期待着。
扎好围栏――领航管理出奇效
听天门长啸松涛依旧
凌绝顶远眺风物日新
2011年6月23日,周又和就他领衔申报的国家创新研究群体现场答辩完后,他等待着。次日上午得知成功后,就利用空出的一点时间去登泰山,抄下了山顶南天门的这幅楹联。想起自己的点点滴滴,他感慨良多,哪样的进步不是蕴含在这绝妙的楹联中!人生中的种种“风物”,又何尝不是阵阵“涛声”的回响!眼前“涛声”的喜悦,更让他深感寻找“绝顶”去发现新“风物”的重任。
“要将一个学术单位搞好,尤其作为高校,形成良好的学术氛围对于快速发展是极其重要的。这就需要我们的管理人员懂得教学、科研与人才培养规律,具备公心和敬业精神,在吸取现代高等教育成功经验基础上,面对遇到的现实问题提出切实可行的办学思路和采取行之有效的措施,才有可能带好队、办好学。”周又和如是说。周又和进入管理并不是他刻意追求的。在2000年他获得国家杰出青年科学基金并担任长江学者特聘教授后,学校为结合应用研究发展的需要,推动工科发展,决定办土木工程专业。2003年学校准备成立工学院,请他出任院长,被他婉拒。这样,从2002年开始招生的土木工程专业就只好挂靠在力学系。此前的1999年6月,他接受了没有行政级别的管理工作――力学系主任。他从本科教学各环节、研究生培养模式的改进、科研氛围的形成、教师队伍建设的思路、实验室建设等方面,都提出了新的有效办法,并逐渐得以推进实施,不仅使力学学科得到了快速发展,而且也使后来学院的其它学科得到了有效提升。
周又和出任力学系主任后,改变了力学学科长期没有扩展的局面。1999年底,他主导申报的固体力学成为甘肃省重点学科,2003年新增工程力学硕士学科点,2004年新增力学一级学科博士后科研流动站,2005年新增工程力学博士学科点,同年力学一级学科硕士点获批设立。
2005年6月,面临新办土木工程专业急需步入正常的迫切要求,兰州大学最终做出决定:将力学学科与地质工程学科、土木工程学科一道成立土木工程与力学学院,让周又和出任院长。他从学校大局出发,接受了这一任命。对周又和来说,这绝对是个挑战。新组建的学院面临重重困难,尤其是新建土木工程专业缺少足够的师资和设备。当时,学院教师只有31人,实验设备老化,连本科实验教学都不能维持。周又和面对的首要问题是如何撑起学院并使之发展壮实。他说,“在其位,就要谋其政,而且要谋好政、善于谋政”。周又和接任院长这一重任后,就一直思考着学院的发展方式与实现途径,在不同阶段提出相应的发展措施。通过深思熟虑,决定采取逐步发展的长远策略,并将队伍建设始终放在首位。他通过主持的211工程和985工程的建设项目,将学院的其它学科纳入到力学的建设平台,使它们也能得到发展。2005年下半年,学校投入400多万元建设教学实验室以备国家的教学检查,他综合考虑三个学科的本科生实验教学需要,领衔组建了工程实验中心。在他的建议下,有些设备选择了较高性能,可开展一些科研与社会服务的实验测量。建成后,他亲自带领全院教师参观实验室,让实验人员讲解各仪器设备的功能,以便老师们使用。就这样一步步,在保持力学学科发展的同时,也使原本基础薄弱的土木工程学科和地质工程学科通过夯实基础,呈现出阶梯式良性发展的格局。
周又和主持学院工作以来,学院的学科建设、科研平台、教师队伍、科学研究、人才培养各方面都取得了骄人的成绩。在本科生人才培养方面,2005年底申报的“理论与应用力学”本科专业成为甘肃省人才培养与科研基地,2009年工程实验中心成为甘肃省本科实验教学示范中心,2010年“理论与应用力学”本科专业入选国家特色专业建设点,此外,还建成国家精品课程1门、省级精品课程4门,获国家教学成果二等奖1项。在学科建设方面,2005年底力学一级学科成为甘肃省重点学科,新增防灾减灾工程及防护工程硕士点,2007年固体力学成为国家重点学科,2008年新增结构工程硕士点,2009年新增地质工程学科博士后科研流动站,2010年力学一级学科博士点、土木工程一级学科硕士点获批设立,2012年新增地质工程一级学科甘肃省重点学科。在科研平台建设方面, 2005年凝聚学院力量申报的“西部灾害与环境力学”教育部重点实验室被批准建设,周又和任主任;2007年协同甘肃省地震局一起申报的“兰州地球物理”国家野外科学观测站被批准建设,周又和兼任副站长;2007―2008年由周又和领衔协调校内其它学院一起申报的“特殊功能材料与结构设计”教育部重点实验室(B类)被批准建设,周又和任学术委员会主任;2009年学院协同敦煌研究院等单位一起申报的“国家古壁画保护工程研究推广中心”被批准建设,周又和兼任副主任。在教师队伍方面,目前学院有教师54人,含教授15人和副教授16人,其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成长起来的,并建成一个国家质量工程的教学团队(2008)、一个教育部长江学者奖励计划科研团队(2007)和一个国家创新研究群体(2011),国家教学名师1人(2008)。在科学研究方面,建院来3项科研成果获国家自然科学或科技进步奖二等奖、2项获省科技进步奖一等奖,承担国家与地方的科研任务都显著增强增多,2012年的科研经费较建院初的2005年增长了2倍多。在研究生人才培养方面,培养的两名博士分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖。这一系列办学指标,已使土木工程与力学学院名列兰州大学的前列。
如果说教学与科研为“双肩”,那么管理与教研又为“双栖”。事实上,无论是教学、科研还是管理,无非是能力的使用与贯通。对周又和来说,自己就是一粒“种子”,放到哪里,就要在哪里好好“生根”、“开花”、“结果”,而“收获自有后来人”。