高校多学科交叉的创新实践平台建设微探——以工程教育为例.pdf

第32卷第3期重庆电子工程职业学院学报Vol.32 No.32023年6月Journal of Chongqing College of Electronic EngineeringJun.2023收稿日期：2023-03-10基金项目：本文系2022年教育部产学合作协同育人项目“多学科交叉融合下江苏高校创新实践平台的探索与思考”（项目编号：220606090105451）的研究成果之一。作者简介：成建宇（1988），男，教育博士，扬州大学，讲师，研究方向：高等教育管理。DOI：10.13887/ki.jccee.2023（3）.1高校多学科交叉的创新实践平台建设微探高校多学科交叉的创新实践平台建设微探以工程教育为例成建宇成建宇（扬州大学 研究生院（学科办），江苏 扬州 225002）摘要：随着经济快速发展，社会对高质量、复合型工程人才的需求愈发迫切。在新形势下，工程教育亟需寻找新的突破口。创新实践平台作为工程人才培养的重要一环，是提升学生综合学术素养、创新实践能力的重要窗口。针对新时期的目标和使命，应尝试构建科学的多学科交叉创新实践平台框架、提升内涵建设，推进“产学研用”的深度融合，从而推动工程教育更好地适应时代发展的需求。关键词：学科交叉；创新实践平台；项目课程；校企合作中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：1674-5787（2023）03-0075-06高水平的工程技术人才对提升国家经济竞争力、产业优势地位的影响极为深远，甚至成为衡量一个国家综合实力的重要指标和依据。自21世纪以来，重大科技、经济和社会问题日趋体现出“综合性”和“跨学科性”特点，对工程人才也提出了更多、更高的要求。新时期，从“卓越工程师教育计划（2.0）”“新工科”等要求入手，通过探究当前工程人才培养中存在的问题、找出症结所在，发挥创新实践平台的关键作用，进一步培养具备创新意识、创新能力的高层次复合型工程人才1。1建设多学科交叉的创新实践平台的意义高校作为输送工程人才的高地，培养符合新要求、新目标的复合型工程人才，需要重视培养中的各个环节。而多学科交叉的创新实践平台是培养创新实践能力的重要支点，通过发挥高校的学科、师资、科研等各类资源优势，以创新实训活动为基础、创新活动为依托、创业项目为纽带，为培养工程人才提供有力的支撑2。1.1 应对社会需求的必然选择当前，传统学科已难以满足社会对高层次人才的需求，尤其是应对解决复杂、深刻的全球性问题，单一学科难以“施展拳脚”。在此背景下，多学科交叉的创新实践平台通过打破学科壁垒，重庆电子工程职业学院学报第32卷实现多学科交叉与融合，培养出综合素质高、创新能力强的复合型人才，以此应对复杂多变的各类问题。不仅如此，社会的现实需求在高校的科研领域内、研究方向上可见一斑：如早在1998年斯坦福大学就设立了“人类基因组”项目，由生物学家、物理学家、统计学家、计算机科学家等多学科跨领域的科学家合作开展基因组研究，推动了生物学、计算机科学和统计学的融合与应用；美国加州大学伯克利分校的科研项目和课程设置也涵盖了众多学科，如计算机科学、机械工程等，其中还成立了多个跨学科研究中心，如“生命科学与医疗工程跨学科研究中心（Center for Integrated Biology and Engineering）”“能源与环境设计研究中心（Center for Energy and Environment DesignResearch）”等创新实践平台，为不同领域的研究人员提供了各类资源和技术支持。1.2 促进科学研究的进步与发展多学科交叉的创新实践平台通过搭建跨学科合作的框架，有效地促进了学科间的跨领域合作，推动挖掘更深层次的科学问题。加州大学旧金山分校（UCSF）成立的“科学发现研究所”（Institute for Science and Innovation，InSIS）致力于将生物学、物理学、化学和计算机科学等多学科进行融合，推动科学研究的创新和发展，其目标是培养具有多学科背景的研究人员，促进在跨领域合作中进行前沿性的科学研究。“科学发现研究所”通过使用计算机科学技术，开发出一种全新的“分子动态模拟”方法，可以更准确地预测分子的结构和功能，这为生命科学研究提供了全新的思路。清华大学和美国加州大学伯克利分校合作成立的“清华伯克利深圳学院”，其聚焦于工程、科学和医学领域，旨在推动学科之间的融合与创新，开展了许多跨学科的合作项目，如结合生物医学工程和电子工程的研究，为“医学影像技术”的发展提供了支撑。1.3 推动产业升级和创新驱动高校与产业界的合作，是推动产业升级和创新驱动的重要方式之一。通过搭建多学科团队、共享资源和设备、提供专业服务和支持等方式推动“产学研用”的紧密结合，实现产业发展和创新驱动。例如，日本科学技术振兴机构（Japan Science and Technology Agency，JST）在致力于推动科学技术发展的同时也促进了学术界、工业界和政府部门之间的多领域合作；丰田汽车公司和东京大学合作设立的“智能信息技术研究中心”（Toyota Info Technology Center，TIT），在推动汽车与信息技术领域的交叉创新，以及专业知识、技术和资源相互融合等各个方面，都做出了重要贡献。2多学科交叉背景下工程教育的目标指向2.1 构建多学科交叉融合的知识体系传统的工程教育注重科学、技术，虽然内容专业但实际上视野过窄，时间和空间上也局限于学校教育或科研机构。基于此，华东理工大学副校长涂善东教授提出了“全面工程教育”的理念，他认为一个真正合格的工科毕业生需要在设计和管理方面都有所涉猎，以提高其附加值；学校还应当帮助学生从依赖学习者逐渐转变为独立和合作学习者。他强调，实施“全面工程教育”是提升国家未来领导力的重要途径。因此，高等工程教育应注重发展学生的创新能力、跨学科综合素养和人文社会素养，以满足全球化背景下工程领域的复杂性、高技能、高素质的人才需求。一些高校已经采取了一系列措施，如采取跨学科跨领域的培养方式，推行跨“大类”招生，将不同专业的学生组成团队，进行课程学习和实践项目，着力培养具有工程技术能力和项目管理实践能力、多学科交叉融合的复合型人才3。2.2 强化基于实践的综合能力76成建宇：高校多学科交叉的创新实践平台建设微探第3期现代社会问题的艰巨性、复杂性决定了不同学科、不同领域需要广泛开展协作。尽管国内高等工程教育界非常重视创新实践教育，但业界普遍认为，学生在工程设计和运用综合知识解决问题方面仍有所欠缺。对此，有学者进行了相关调研，其中60.4%的受访者认为目前的工程教育不能为学生提供足够的工程训练，缺少工程考察、项目评估和论证、重大产品质量跟踪调查、大型工程事故现场分析等学习机会或相关课程，尤其缺少行业专家深度参与的创新实践平台。2.3 培养具有行业前瞻视野的职业素养学科门类的划分在某种程度上阻碍了多学科交叉研究的进行，学生、教师之间的交互难以脱离固有的学科制度。因此，传统的“学徒制”培养了大批工匠，但实际上可能只是一群掌握了特定框架知识和技术的普通人才，而非具有综合素质的复合型工程人才。现代经济强调产业链上下游企业的协同与整合，要提高产业链的韧性和实现现代化产业体系自主可控，其关键在于核心技术的自主可控。随着新一代信息技术、生物技术、人工智能等领域关键核心技术的发展，工程人才一旦脱离了行业最前沿，很快将被行业所抛弃。因此，工程人才应在专业精深的基础上，要面向综合化的工程设计和实践，走在行业的最前端，更要有人文的情怀，深刻理解人类所面临的各类挑战，构建起创造性、批判性、前瞻性的行业思维4。3美国多学科交叉创新实践平台建设的经验启示3.1 理论实践结合，聚焦解决问题美国高校工程教育注重将理论与实践相结合，培养学生解决实际问题的能力5。学生通常会参与实验室、项目组或实习等实践活动，有助于学生将所学的知识应用到实践中，提高其技能水平。例如美国康奈尔大学工程学院建立的“基于项目的学习实践平台”（Cornell Engineering Project），其目前支持34个项目团队，是美国规模最大的工程学生团队项目之一，其旨在为学生提供在实际项目中探索和解决实际问题的机会。该项目有近1 400名来自康奈尔大学7个学院、14个工程专业的学生参与其中。3.2 淡化学科边界，强调交叉思维美国高校工程教育鼓励跨学科合作，鼓励学生从不同角度思考问题，培养创新思维能力。在校期间，学生通常会接触到不同的学科，例如数学、物理、计算机科学等，这对于学生开阔眼界、拓展思维具有良好的作用。由此可见，这种合作方式不仅促进工程与其他学科的融合，也有助于培养学生的综合素质能力，解决实际问题。例如2016年9月美国麻省理工学院（MIT）启动了新工程教育转型计划（NEET），其旨在更好地培养具有全球视野和面向未来的工程师。NEET计划以学生的实际需求和未来的职业要求为出发点，设计了新的工程教育课程，其中包括更多的实践教学和跨学科教学，学生可以根据自己的兴趣和专业选择加入的主题6。目前，NEET计划中的课程包含“智能机器”（Autonomous Machines）、气候与可持续发展系统（Climate&Sustainability Systems）、数字城市（Digital Cities）、智能穿戴设备（Living Machines）等四类主题课程，这其中如“智能机器”课程主要研究真实世界的机器人工业设计、构建和部署，以及机电系统、电子产品、软件和自主算法等。3.3 开设多维课程，鼓励交叉学习美国高校工程教育提供广泛的课程选择，学生可以根据自己的兴趣和职业规划选择不同的课程，以此帮助学生发掘自身的优势、潜力7。例如在NEET计划中确定了11种思维课程框架，其77重庆电子工程职业学院学报第32卷中囊括了思想领袖、行业校友、学生和教师在内的一系列专家、学者的专业课程引导；以及教育、工业业界合作开发项目课程，由此帮助培养知识更加全面的、具有实践经验和创新思维的工程师。3.4 多方资源支持，重视团队协作美国高校工程教育注重培养学生的团队协作能力，这为在未来的工作中与他人展开科研合作、解决问题奠定了基础。学生通常会在小组合作中完成项目，学习如何与他人沟通、协调、分工合作等。在2022年，美国康奈尔大学工程学院启动了“新芽奖（Sprout Awards）”计划，旨在支持和推动学科间的交叉融合，尤其在经费、平台建设等方面对相关研究人员和团队给予了重点扶持，由此吸引了业界的广泛关注8。此外，“2030战略计划（Cornell Engineering 2030 Strategic Plan）”也进一步发挥了康奈尔工程教育在打破“工程孤岛”方面的独特优势，为研究团队提供了雄厚的科研资源，推动了工程教育领域的发展与进步。4学科交叉创新实践平台的发展路径4.1 进一步深化学科交叉融合的理念学科的交叉融合是学科间内生、自发演变的结果，侧重知识的整合和交叉，避免了学科间的割裂和孤立，这使得教育更具有连贯性和系统性，并且，最终指向培养跨领域思维和创新、创造能力。自2002年教育部颁布的 关于充分发挥高等学校科技创新作用的若干意见 开始，直到2020年“交叉学科”门类作为学科目录的第14个学科门类，以此为“交叉学科”正名，学科交叉融合发展由此也打开了一扇新的大门。在相关政策的牵引下、在新形势的要求下，国家战略升级、学界共识加强，高校教师、企业管理者应充分认识到学科交叉的必要性、紧迫性，主动将融合的思维贯穿到教学、科研的过程中，并逐步影响、帮助教师、学生主动树立起运用交叉思维探讨问题、解决问题的意识9。4.2 构建学科交叉的创新实践平台框架“新工科”的发展理念符合国家经济、社会发展的需求，我们要对面临的问题、存在的困难进行挖掘，立足现实、面向未来进行工程教育改革，“问产业需求建专业”“问技术发展改内容”10。充分发挥平台的“聚+合”优势，综合各类相关学科所长，将企业、行业融入其中，构建科学合理的创新实践平台框架11。第一，确定跨学科合作的核心原则和目标。学科交叉的创新实