
1956年,《人民日报》发表《我国铁路电气化的途径》一文。在这篇3000多字的文章里,作者曹建猷介绍了铁路电气化的内容和好处、世界各国铁路电气化的情况,分析了铁路电气化的科学技术问题、我国铁路电气化的途径和发展愿景。
曹建猷特别提到,铁路电气化牵涉的问题十分广泛,我国目前技术力量不足,因此应该特别注意人员的使用和培养,各有关单位的组织不宜重复,环节不可过于复杂,这样才有利于新技术的顺利采用和推广。
这个论断,成为曹建猷此后数十年教育实践的注脚。他在为中国铁路电气化奠定技术基础的同时,深刻认识到人才培养的重要性,将大量心血投入教育事业,为行业培养了大量工程技术骨干和专家。
培养“开路先锋”
1958年,曹建猷牵头成立课题组,主持科研项目,对我国以后铁路电气化方向最关键的技术决策问题——电流和电压制进行了全面和深入的研究试验,最终证明25千伏单相工频交流制最优越。之后,铁道部采用曹建猷的建议,将宝成铁路宝凤段改为交流制重新设计。此后,25千伏单相工频交流制被确定为部颁标准,上世纪70年代经审定成为国家标准颁布执行。
曹建猷作为主要决策论证者之一,提出的方案被采纳,从而为中国铁路电气化技术的高起点发展提供了关键支撑,使中国铁路电气化一开始就以世界先进技术水平发展,并为之后的重载铁路、高速铁路大发展打下良好的技术基础。
同时,在我国城市及工矿电力牵引制式的确定上,曹建猷认为地下铁道及工矿电力牵引有自己特点,如受到隧道净空及电力牵引对城市通信干扰的限制等,不应像铁路干线那样采用交流电压制,而应采用直流电压制。这一意见之后也被采纳。
《我国铁路电气化的途径》一文发表时,曹建猷任唐山铁道学院(今西南交通大学)电机系主任、教授,这篇文章是他自1951年留学归国、1952年创办电气运输专业以来长期研究和思考的结果。1956年,电气运输专业正式定名为铁道电气化专业。
1959年,为满足电气化铁路建设和运营需求,在曹建猷的倡议和主持下,铁道电气化专业又分为“电力铁道供电”和“电力机车”两个专业。改革开放后,两个专业分别更名为“铁道电气化”和“牵引传动与自动化”专业。这两个专业后来构成全国唯一的“铁道牵引电气化与自动化”学科,该学科于1981年获得国务院首批博士硕士学位授予权,1988年被列为国家重点学科。
曹建猷曾面临调整专业方向的机会。在参加《1956—1967年科学技术发展远景规划》制定工作时,加速器和自动化方面的领导几次征求曹建猷对调整专业的意见。但曹建猷认为,研究铁路电气化的人很少,国外也没有从事该工作的人可以回国,如果自己改行,将对这个新生专业产生不小的影响。所以,曹建猷选择坚守铁路电气化领域,持续推动专业建设。
宝成铁路宝凤段建成后,我国电气化铁路建设搁置了一段时间。面对是否继续把专业办下去的争议,曹建猷始终坚信铁路电气化的前景,坚持在提升专业内涵、提高人才培养质量上下功夫,为改革开放后中国铁路电气化的大发展储备了技术力量。
此后,随着铁路的飞速发展,国内部分高校陆续开设了相关专业,但西南交通大学长期保持铁路电气化人才培养的核心地位,为国家输送了大批骨干力量。
搭建教育体系
1940年,曹建猷从上海交通大学电机工程系毕业,获工学学士学位。同年进入西南联合大学工学院任助教,主要负责批改作业、小考阅卷、主持实验课和讨论班等工作。1943年,曹建猷升为教员,讲授“直流电机”“交流电机实验”“电力传输”等专业必修课程。
1945年11月,曹建猷赴美,进入麻省理工学院攻读研究生,主要方向为电力系统及自动化,后因成绩优异被校方破例批准直接攻读博士学位。1947年,曹建猷被聘为电机系讲师,讲授“电机学”并指导实验。1949年至1951年,曹建猷担任纽约市立学院客座讲师,其间获得博士学位。
通过早年的教学经历,曹建猷积累了丰富的经验,为日后创办新专业奠定了坚实基础。如在麻省理工学院,他深刻认识到互动式课堂的价值,尝试“讲授+讨论”的双向模式。后来,这一经验成为其教学方式的重要源泉——“知识不是单向灌输,而是师生共同探索的过程”。
1951年,曹建猷克服重重困难,回国受聘唐山工学院电机系教授。1952年,按铁道部部署和学校安排,曹建猷创办电气运输专业并担任电机系负责人。他自己总结说,“一边教学,一边学习、研究”。
电气运输专业主要培养铁道电气化供电系统设计、施工、运行和电力机车设计、制造、运行方面的专门工程技术人才。当时国内还没有任何电气化铁路干线,还不具备电机车制造能力,也没有人创办过这方面的专业,教学计划、教材和设备十分缺乏。全国院系调整后,人员变动很大,全系各类教师连同新留任助教加起来仅剩16人。
曹建猷联合任朗、杜庆萱、姚皙明等教授,带领青年教师白手起家,通过多种渠道查找搜集国外铁路高校、国内高校相关专业教学资料,再结合学校实际情况,拟定教学大纲、课程设置和教学计划。
面对师资短缺和水平不足的现状,曹建猷提出“送出去”“请进来”和“以战代练”的策略,派遣青年教师赴哈尔滨工业大学进修、赴苏联攻读博士学位,邀请有现场工作经验的往届毕业生回校工作,派遣青年教师赴铁路施工现场及东北矿山电气化运输现场一线调研学习。这些措施不仅快速扩充了师资队伍,提升了师资能力,更让课程内容始终紧贴行业需求和学科前沿。
曹建猷本科学习的是电机专业,博士研究方向是高能粒子加速器,新专业对他来说也是一个崭新的课题。但曹建猷挑起了教学重担,自己负责三年级学生的“直流电机”课,后来又开设专业基础课“牵引计算”和核心课程“电力铁道供电”。在他的带动下,全系按计划开设了十几门专业课程。
1956年,电气运输专业培养出第一届本科毕业生。同年,该专业招收了7名两年制研究生,由曹建猷和苏联专家联合培养。随着一批学生留校任教,师资力量逐渐壮大,1959年教师数量已达54人。由此,我国铁道电气化专业的教育模式逐渐形成,开始系统培养技术骨干和专家。
实践出真知
宝成铁路宝凤段是我国第一条电气化铁路的先行建设区段。宝凤段电气化建设于1958年6月开工,1961年8月交付运营,曹建猷、杜庆萱和唐山铁道学院电气运输专业首届毕业班学生是其中的重要技术力量,电气运输专业首届毕业班的毕业设计就是以宝凤段为内容展开的。
1960年初,宝凤段电气化铁路建成并准备开通,曹建猷担任开通领导小组副组长兼技术组组长。他带领全体学生来到现场,在师傅的带领下擦拭接触网绝缘子,确保秦岭北面长大隧道内接触网绝缘水平达到技术标准,使学生们既学到了现场知识,又为第一条电气化铁路顺利通车尽了一份力。
让学生到工程现场去,是曹建猷牵头拟定的教学大纲中规定的实践教学环节。根据要求,学生在校学习期间除学习课程外,每年还必须参加6至8周的实习,从教学实习、认知实习、生产实习到毕业实习,从低到高、循序渐进。在宝凤段开工建设前,曹建猷和老师们就带着学生到电车公司、矿务局、电力机车厂、变压器厂和电机厂等单位实习。
通过参与铁路建设实践,曹建猷敏锐意识到远动系统与电力牵引系统计算机仿真的重要性,于上世纪60年代率先布局相关研究。
远动系统是对铁路沿线的变电所、分区所和其他电气设备进行综合遥控、遥信及遥测的先进技术,电力牵引系统计算机仿真是利用模拟电子计算机进行电力牵引计算。在曹建猷的支持和带动下,西南交通大学在这两个方向上均取得了一系列科研成果,培养了大批骨干人才。
厚基础、重实践、启思维
在教学实践中,曹建猷逐步形成了以“重视专业基础、强调实践教学、倡导启发式教育”为主要内容的教育理念。他重视专业基础,主张通过实验和现场实习深化理论理解,反对单向知识灌输,鼓励学生在课堂讨论中培养开放性思维。
曹建猷先后担任过系主任、副校长等职务,1980年当选为中国科学院院士,但他从未离开过教学一线。在40多年的教学生涯中,曹建猷培养了数十名硕士生、18名博士生和1名博士后。他还开设了10多门新课程,亲自编写《电力铁道供电》《电力铁道供电系统》《牵引变电所电气设备》等多部教材。为了让学生打下坚实的基础,曹建猷非常重视学生的专业基础课教育,像“电工基础”“电工学”“电机技术”“高电压工程”等课程,从授课老师到教学安排的各个环节,他都一一把关。
在曹建猷看来,学生学习是从感性到理性的,实验的目的在于使学生懂得理论后再加以证实。在当时办学条件极端艰苦的情况下,电机系建起7个具有当时先进水平的实验室,配备了包括巨型牵引电机实验装置、50万伏冲击波发生器等在内的大量贵重仪器和专业实验设备。对于专业课,曹建猷坚持能开实验的课程一律开实验,以强化学生的动手能力,任课教师必须到实验室检查和指导学生实验。
曹建猷乐观豁达、幽默风趣,课堂节奏开合有度、收放自如。据学生回忆,曹建猷在课堂上很少一直待在黑板前,经常走下讲台,与大家讨论或通过点名的方式邀请学生回答问题,一堂课下来可以绕着教室走好几圈。他的课概念清楚、知识丰富、语言简练,深受学生喜爱。“电力铁道供电系统”本是一门很难讲授的专业理论课,数据和公式推导枯燥无味,但曹建猷讲起来绘声绘色,一两个例子或比喻,能把很多深奥的理论问题深入浅出地讲得明白易懂。
60余年过去,曹建猷的学生中走出了两位中国工程院院士、数十位总工程师和更多学术骨干、技术专家。他倡导的教育理念持续影响行业和学校,其同事、学生与团队进一步推动了学科发展。
2016年,曹建猷铁道牵引电气化与自动化科技教育基金成立,主要奖励从事本科教育管理及教学一线工作的优秀在岗教师和品学兼优全日制在校大学生。曹建猷的教育思想以这种特殊形式持续传递着。
1997年,曹建猷与世长辞。根据他生前愿望,家属将其骨灰撒在了中国首条电气化铁路——宝成铁路宝凤段上。曹建猷以其深厚的学术造诣、严谨的治学态度和幽默的教学风格,亲手播下中国铁路电气化教育的火种,助力中国铁路奔腾向前。■
(作者单位:西南交通大学)