高校跨学科科研组织知识生产...辑——基于T大学的案例分析_王佳昕.pdf

收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 3作者简介:王佳昕,天津大学教育学院博士研究生。高校跨学科科研组织知识生产规则及生成逻辑 基于T大学的案例分析王佳昕【摘 要】跨学科科研知识生产成为知识产出主要渠道,跨学科科研组织成为跨学科研究的主要组织形式。为了解跨学科科研组织内外部互动知识生产过程,T大学的案例分析显示,跨学科科研组织知识生产内部规则包括科学知识交叉、科学方法借鉴、学科语言移植以及学科文化融合等;外部规则包括对知识生产对象的社会规约、知识生产过程的社会规约及知识生产结果的社会协商。外部叙事机制与内部科学机制共同作用下,知识生产活动表现出“规则”成为“研究共识”“技术”成为“重要手段”“性能”成为“合法标准”等特征,在社会中实现自我合法化。【关键词】跨学科科研组织 知识生产 规则 生成逻辑 随着知识生产体制化程度加深,跨学科科研组织知识生产体制化对当代社会知识增长有着十分重要的作用。作为异于传统单一的科学研究方式,跨学科科研组织知识生产实践如何运行,如何在认知规范与社会规范共同规约中完成知识生产任务,即跨学科科研知识生产过程如何遵从知识发展内在演化逻辑(知识系统化使命),如何诉诸外在社会建制(知识制度化使命)。1跨学科科研组织知识生产的内部规则、外部规则、生成机制是本研究的重点探讨内容。一、理论框架与研究方法(一)理论框架出现于2 0世纪7 0年代的科学知识社会学不再像科学社会学那样把科学看成具有独特精神气质的社会体制加以分析,而将关注核心放在科学知识本身。认为科学知识和人类其他知识一样,都是社会环境建构的产物。科学知识本身并非“绝对正确”和“普遍有效”。其生产过程是诸多利益因素综合作用下产生的,如同宗教、迷信和巫术的形成过程。理解科学知识,要将其视为一种社会产品,科学探索过程直至知识内核都包含社会发展的影响。本研究将跨学科科研知识生产过程视为认知规范与社会规范的集合体,是内部与外部相统一的过程。一方面基于实践考察,通过资料收集与分析,探明跨学科科研组织的知识生产内部规则与外部规则;另一方面,基于理论研究,从认知规范与社会规范维度出发,阐明跨学科科研组织知识生产规则的生成逻辑。(二)研究方法以T大学内燃机燃烧学国家重点实验室的先进动力与智能车辆控制课题组为研究对象,研究过程伴随对象正进行的三个跨学科项目开展,一是X X市X X园区智能公交技术项目,二是X X大学海陆空智能无人军团项目,三是X X市研究生科研创新项目(人工智能专项),同时根据研究需要进行资料整理、收集和回访等活动。具体以组织成员工作和实验场景作为实地调研主要场所,通过对不同场景组织成员科研活动的参与式体验观察,了解该组织跨学科合作情况,挖掘跨学科科研组织知识生产过程的内外部塑造因素。研究主要采用访谈、观察、访问课题组网站等数据收集方式,以提高研究的充实度和可信度。研究资料处理上,将所获访谈记录、观察记录、组会文本记录等一手资料和项目书内容、网站所获二手资料进行编号:访谈记录记为“A”、观察记录记为“B”、组会本文记录为记“C”、项目书内容资料为记“D”、网站所获资料为记“E”。结合不同研究问题对所选资料进行标记,以直观呈现研究资料的运用情况。二、研究结果与分析(一)跨学科科研组织知识生产的内部规则1.科学知识交叉学科知识的交叉是利用多学科间的相关性和互补性,使学科间知识对流、理论互鉴、模式组合和方法碰撞,促进学科发展与繁荣。该课题组承担的T大学海陆空智能无人军团项目中,设计项目从T大学新校区校园实地出发,结合校园环境611图1 无人驾驶汽车交叉项目学科架构注:根据获取资料整理绘制。优势,基于六大应用场景,构建了一个由无人机、无人船、无人车组成的海陆空协同无人探测与追踪平台,以高度智能化、无人化、便捷化、高效化的协同系统完成校园安全巡检工作。2该项目包括电信精仪、机械动力与控制优化,涉及基础学科包括计算机科学与技术、信息与通信工程与数学三大学科、应用学科包括动力工程及工程热物理、信息与通信工程、控制科学与工程和力学等七大一级学科(D-2 1 0 7 2 1),用到了诸多数学模型及算法,如贝叶斯优化算法、高斯-牛顿算法、L-M算 法、牛 顿 迭 代 算 法、拟 牛 顿 算 法、B F G S算法等(B-2 1 0 7 0 9),说明基础学科对跨学科项目具有重要理论指导意义。不同模块下,每项技术的解决都需要几门学科共同作用。环境感知技术涉及光学、精仪等二级学科;无人驾驶精确定位技术需要计算机、通信工程等基础学科与应用学科的完美融合;智能决策技术上,车辆的信息融合、轨迹规划与人工智能化需要计算机、通信工程学科;车辆控制技术上,先进控制、软硬件工程与非线性系统的建立离不开前述学科;网络通信方面,想实现云车协同及网络安全,既需要基础学科的理论指导,也需要应用学科的实践应用(如图1)。可见,学科内在逻辑决定着学科相互影响的方向与效益。当不同学科知识点之间具有关联属性时,如概念、词语等知识内容具有某些共同的关系特征,就能形成新的实例与概念、属性解释等组合关系。3知识生产过程中,不同学科知识生产主体经过对研究项目的深入理解、直觉感悟等思维活动,将头脑中分散的、隐性知识碎片转化成相关联、系统化的内容和知识,将各学科知识点按需要有序联系,形成序列化或结构化的跨学科知识体系。不断调整扩展下,组织成员之间进行传递、解构、交叉、建构等方式,成员及成员间的知识点最终聚集成不同类别知识单元,再结合研究问题组合优化,从而形成多学科知识有机交叉(如图2)。图2 跨学科科研知识交叉内部规则2.科学方法借鉴跨学科研究涉及的学科理论种类繁多,从不同学科领域借鉴适切的研究方法能达到理想效果。在课题组日常例会中,成员会汇报近期研究主题与进展,会对其他团队成员提出的问题答疑解惑。在回答学生“高级专家经验认识不能覆盖个性化的变化,所以要用学习算法嫁接到模型上”这一问题具体含义及工作方向时,团队负责人给出解答:“比如说燃烧放热率模型,一般都是使用韦伯函数,描述一般规律(数学基础方法)放热率模型的双韦伯函数不能覆盖具体的对象,但是发动机的场景和条件又会变化,事先的标定又不能覆盖到未来的变化,因此需要对这个模型进行学习(方法借鉴与调整标定)。为了让模型适应对象的变化,需要对系数再建立一个模型,两个模型叠加就能应对对象的很多变化(方法适应)。”(C-1 0-2 1 0 7 0 2)通过对数学方法模型的移植、借711高校跨学科科研组织知识生产规则及生成逻辑鉴、调整与适应,能有效建立适合当前研究的适切模型,这对项目的成功至关重要。科学方法的跨学科运用,可以是不同学科特殊研究方法的跨学科运用,也可以是各学科都适用的一般性研究方法,如实验、归纳、演绎等科学方法论的应用,都对跨学科科研的知识成果生产具有巨大推动作用。3.学科语言移植学科语言是研究者将所获科学研究成果进行表征的手段。学科基本概念是学科语言最核心的部分,基本概念的移植再生使得跨学科科研焕发活力。在该课题组的日常例会中,课题组某成员分享项目相关题为“基于博弈论的信息物理融合系统安全控制”科研论文时,很好体现了科学概念语言移植的重要性:“博弈论主要研究冲突模式,本研究将攻击者和防御系统看成一个博弈过程,为了设计鲁棒性强的输出反馈控制器,采用零和动态博弈的方法,该控制器设计被视为两个玩家间的动态博弈过程。”(C-6-2 1 0 6 0 7)将攻击者和防御系统看博弈过程,采用零和动态博弈方法,将控制器设计视为动态博弈过程,很好利用了不同学科间的语言概念移植,从而利于研究者打开思路,形成创新。以科学概念为基础的学科语言移植再生是不同学科间交叉的重要方式与途径。通过学科语言的移植与借鉴,不同学科领域知识生产主体形成能够进行充分交流、规范化的多学科语言,能为新兴交叉学科的发展与新知识的产生创造必要条件。4.学科文化融合学科文化包括学科价值观、学科语言、学科思维方式及信仰等内容。跨学科研究中,不同的学科文化存在冲击、碰撞与融合,由此学科之间吸收其他学科有机文化来解决新的复杂问题,从而增强学科知识间的互通性,加强各学科知识生产主体的沟通与交流,在解决问题过程中实现对各学科文化的认同。具体来讲,课题组各知识生产主体在跨学科研究过程中不断积累经验,能围绕一项主题将各学科主体知识与技术方法有效结合,创设特色课程体系,逐步形成自成体系的学科文化。智能网联汽车技术课程就是通过以团队负责人为核心人物、其他学科参与人共同支撑,围绕主体技术联结各学科知识进行重组优化(如图3)。课程教学设计上,八位相关学科教授组成课程团队,以“项目化、任务式、模块化”为教学原则、遵循“项目/任务介绍知识点讲解任务实现过程详解任务总结随堂测验/扩展作业”五步教学法,设计具有吸引力和挑战性的作业,加强了成员间的合作。作业设计上,课程以“陆海两栖成绩无人驾驶运输车方案”为项目,将所有成员看成一个集团公司组合,将成员分为几个小组,确定项目经理及总工程师,不同技术选择不同学科背景成员(如表1),形成“异构熔炉课堂实践、产教融合研究项目、组建公司解决问题”为核心的课程文化,以工程创新拉动理论学习,激发了成员的学习与创新热情,同时很好对接了国家及行业需求。图3 智能网联汽车技术课程体系表1项目分组表组别硬件小组(6人)算法软件小组(6人)测评小组(2人)车辆设施关键技术环境感知技术1机械学院成员1、成员2、成 员3、成 员4、成员5、成员6自动化学院成员1;材料学院成员2;智算学部成员3;机械学院成员4、成员5、成员6机 械 学 院成员1、成员2智能决策技术2机械学院成员7、成员8、成员9;环境学院成 员1 0;建 工 学院成员1 1、成员1 2自动化学院成员7、成员8;智算学部成员9、成员1 0;机 械 学 院 成员1 1、成员1 2机 械 学 院成员3;建工 学 院 成员4控制执行技术3机械 学 院 成 员1 3、成员1 4、成员1 5、成员1 6、成员1 7;建工学院成员1 8智算学 部 成 员1 3;自动化学 院 成 员1 4;化工学院 成 员1 5;建 工学院成 员1 6;机 械 学院成员1 7、成员1 8机 械 学 院成员5、成员6信息交互关键技术V 2 X通信技术4机械 学 院 成 员1 9、成员2 0、成员2 1;环境学 院 成 员2 2、成员2 3、成员2 4机械学 院 成 员1 9、成员2 0、成员2 1;自动化学院2 2机 械 学 院成员7、成员8 因此,如果能很好地将原有学科文化与新的学科文化加以融合,不同学科文化就能在跨学科研究中很好共生共存,实现学科文化融合,跨学科研究就真正意义形成一个整体,通过实现各学科不断整合与优化,推动知识结果产出。最终,跨学科研究逐渐形成独一无二的综合性学科文化,在多学科文化引领下,激发学术共同体研究热情与积极性,真正达成跨学科的深度合作研究。(二)跨学科科研组织知识生产的外部规则1.知识生产对象的社会建构811 高等工程教育研究 2 0 2 3年第2期知识生产过程中,知识生产主体所处理的多数实验对象不是自然存在的实体,而是经仔细改造的对象。以熟知的物理、化学等学科为例,这些学科的研究对象不是纯自然的东西,而是人类实践中对自然物进行选择、加工、提纯、优化的基础上,被知识生产主体所选择和应用。4实验室是跨科学研究的重要场所。应用导向的项目更是如此。成员要突破一项技术难题,需预先设定诸多场景,尤其是许多技术装置,如课题组成员研究柴油机转速控制问题、车辆和碾压机寻迹控制问题及混合动力能量管理问题要用到微分跟踪器、滑模观测器、支持向量机、数字滤波器等诸多设备,如果没有这些设备的支持,实现技术难题的解决就不可能(E-2 1 0 8 0 1)。表明跨学科科学研究的对象已完全不同于传统科学研究自然环境下的科学观察与探索,而是在被化约建构好的“科学环境”中进行的知识生产活动。跨学科研究的实验对象完全不同于科学早期的自然观察,而是在一定社会与文化环境中根据实践情境需要建构起来的、据此化约为“科学事实”。2.知识生产过程的社会规约为佐证自己的研究,研究者会运用通常被用来限定