“纳米世界的‘水’往哪里流？”“湍流如何制约重大装备制造？”“国产大飞机如何突破技术封锁？”“基础研究如何支撑高精尖创新？”

近日，上海大学“创新中国”第31季课程2.0版第二课开讲。本次课程聚焦“大国重器 力学何为”主题，力学与工程科学学院院长张田忠教授、钱伟长学院院长周全教授、力学与工程科学学院力学系系主任杨小权教授，从微观尺度、流体规律到航空实践，层层递进解析力学与大国重器的深度关联。课程负责人、教育部课程思政教学研究示范中心（上海大学）负责人、顾晓英工作室主持人顾晓英继续以“项链模式”串联全场，四位老师共同为学子们搭建起从基础研究到工程应用的认知框架，打开了力学学科服务国家战略需求的国之重器的学术视野。

顾晓英回顾了国家精品在线开放课程、首批国家一流课程上海大学“创新中国”2.0版首次课程内容及课后学生反馈、社会反响。她强调，再出发的“创新中国”课程2.0版继续坚持“五个问题”层次递进，依托最新学科研究，深化课程育人。她列举了大国重器的新时代伟大成就，剖析其概念内涵及发展要求，尤其带领学生探索大国重器新进展背后的诸多支持因素。第二课将聚焦于力学这一支撑大国重器的先导和基础学科。

张田忠教授以“纳米世界里，‘水’往何处流”为主题，揭开微观力学的神秘面纱。他从宏观世界的重力规律讲起，对比引出纳米尺度下的特殊现象，回应“大国重器与纳米世界的关系”问题。他用生动的课件视频、图片等，演示了在纳米尺度，重力影响减弱，表面作用凸显，“水”会向温度低、能量低的区域移动，甚至能沿固体表面实现定向流动。“科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。”对标“四极”要求，张老师分享了团队通过模拟实验发现的温度、刚度、曲率、波动等因素对微观流体的影响，以及基于这些发现设计转动马达、纳米水泵的创新思路，让学生直观感受到“小尺度里有大天地”，基础研究的突破能带来全新的技术变革。最后，张老师抛出一系列与力学相关的生活谜题：飞蛾为何扑火？水黾何以水上漂？荷叶为何能自清洁？他启发同学们，日常生活中司空见惯的现象，其既定答案未必全然准确，唯有保持好奇、多问“为什么”，才能探索到现象背后的科学本质。正如上海大学老校长钱伟长先生所言：“没有科研做底蕴的教育，是没有灵魂的教育”，张教授以自身研究实践，诠释了科研与教育深度融合的育人真谛。

“从极微观到极宏观，力学无处不在”。周全教授将研究视角转向宏观领域，聚焦“制约重大装备制造的湍流难题”展开分享。他打开课件视频，展示了生活中的烟流扩散、奶茶混合现象，通俗易懂解释了层流到湍流的转变过程。他指出看似混乱的湍流，实则贯穿于火箭发射、大坝排水、龙卷风形成等重大场景，更是制约航空航天、约束惯性聚变等领域发展的核心瓶颈。我国核潜艇噪声控制、大飞机升力优化等都与湍流研究密切相关。随着计算机技术发展，曾经难以攻克的湍流问题正逐步被破解。讲解中，周老师还引入“反向转动分离奶茶”“冷热流体对流”等趣味实验，用直观现象引发学生思考，既展现了流体力学的神奇魅力，更强调“认识湍流就是认识自然规律，驾驭湍流就能赋能大国重器”，让学生深刻体会到基础力学研究对国家重大装备发展的重要意义。

力学与工程科学学院力学系系主任杨小权教授以“筑梦空天、智启未来——飞行的奥秘”为题，分享了亲身参与 ARJ21、C919 等国产大飞机设计研发的实战经历。作为曾经的一线飞机设计工程师，他从流体的“灵性与生命”谈起，结合 ARJ21-700飞机登机门啸叫噪声问题的攻关过程，生动诠释空气动力学在飞机总体设计中的关键价值。他以自己乘机时有心观察机翼旋涡与抖振为引，深入讲述大飞机研制中面临的机翼分离失速、抖振颤振、结冰防护、噪声控制等核心力学挑战，并介绍团队如何借鉴生物飞行原理、引入人工智能算法以优化设计方案。他回顾了国产大飞机从“运十”到 C919 挺进蓝天的艰难征程，强调“大飞机是国家工业体系的缩影，每一个力学参数的提升，都是一次突破技术封锁的前行”。分享中，杨教授亦带来振奋消息：由上海大学师生自主研制的龙雀 CW-100 无人机已成功首飞，该机具备 100 kg 载重能力，可在零下 23℃ 环境稳健飞行，现存放于校区实验室，用于后续教学科研，并面向师生开放展示与学习。“年来渐识诗书味，勤与浮生争寸阴。”杨老师以自创诗句勉励莘莘学子，期望同学们将个人志向与国家航空事业紧密相连，在基础研究与工程创新中担当使命、砥砺前行。

从纳米尺度的微观流体规律，到宏观领域的湍流难题破解，再到航空航天的工程实践落地，三位嘉宾的分享层层递进。他们既解答了“力学为何重要”的根本问题，又呈现了“如何用力学创新赋能国之重器”的实践路径，让学生深刻体会到基础研究与国家需求的紧密连接。

顾晓英老师在小结时勉励同学们，要怀揣报国志，“坐得住冷板凳”，多问“为什么”，多思“怎么办”，把研究做在中国大地上，在看似平凡的基础研究中探索未知，创造未来。要掌握方法论，关注“四极”，向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，在不断突破人类认知边界的过程中实现自我成长，积攒本领报效国家。

力学是工程科技的先导和基础。来自力工学院和钱伟长学院的老师们传扬着万能科学家——中国近代力学之父钱伟长的事迹，讲述着“极微观”的纳米世界、湍流与航空。“创新中国”2.0版课程将继续引入强势学科，持续谱写上海大学课程育人新篇章。

当晚，力学与工程科学学院党委书记吴铭，创新中国课程团队成员、管理学院副教授刘寅斌参与课程。课程也吸引了来自力工学院和钱伟长学院的本科生前来旁听。

2025级课程班新生反馈

秦同学：

“大国重器里的力学智慧”主题课程令我受益匪浅。张院长从微观粒子的运动规律切入，将纳米尺度下“水往高处流”的奇特现象讲解得生动如魔术；周老师不仅深入剖析了湍流原理，更无私分享了科研道路上攻坚克难、不断试错的真实细节，让我们深刻体会到前沿研究背后“啃硬骨头”的执着精神；杨老师系统梳理了我国大飞机研制的奋斗历程，听后民族自豪感油然而生。三位老师的分享层层递进，从基本原理到工程应用，从微观世界到宏观重器，清晰地揭示了力学如何作为核心支柱撑起大国重器，令人越听越能感受到这门学科所蕴含的磅礴力量。

陈同学：

本次课程围绕着大国重器与力学展开，内容丰富、视角多元，令我深受启发。张老师从纳米尺度切入，深入浅出地讲解了微观刚体波动现象。他让我们意识到即便是肉眼不可见的微小结构，其力学行为也深刻影响着高端材料性能乃至大国重器的核心部件稳定性。这种从微观到宏观的贯通思维，极大拓展了我们对“力”的理解边界。周老师则聚焦流体力学中的经典问题——湍流与层流。他不仅清晰阐释了二者在雷诺数判据下的物理本质区别，更结合风洞实验等实际案例，生动展示了流态控制如何成为现代工业创新的关键环节。尤其在高端制造与能源领域，对流动状态的精准把握直接关系到效率、安全与可持续性，这正是“力学支撑强国”的真实写照。杨老师以飞机的发展史为线索，系统梳理了从莱特兄弟首飞到中国C919成功商运、C929稳步推进的壮阔征程。他特别强调了空气动力学、结构力学与材料力学在飞机设计中的核心地位——机翼的升力分布、机身的疲劳寿命、起落架的冲击承载，无一不是力学原理的工程化体现。C919的自主研发不仅是一次航空工业的突破，更是中国在复杂系统集成与基础学科应用上的综合胜利，彰显了“大国重器”背后深厚的力学根基。三位老师的讲授层层递进，既有理论深度，又紧扣国家战略与科技前沿，真正体现了“创新中国”课程“知行合一、价值引领”的育人理念。（杨彩霞 殷晓）