科學決策系統推進加強學科交叉教學

馮婕+曾開富+陳麗萍

摘要：跨學科教學已成為世界一流大學教學改革的特色和亮點。北京化工大學在本科教育中以學科交叉班為載體，實施學科交叉人才培養計劃，有效地牽引、推動了本科教育綜合改革。

關鍵詞：學科交叉；協同創新；科教融合

一、學科交叉是世界一流大學的重要經驗

過去五六十年來，尤其是最近二三十年來，主要西方國家和世界一流大學高度重視學科交叉。據統計，美國1/3的學者、科學家和工程師隸屬于某一個或者幾個交叉學科研究中心或屬于跨大學的研究中心。絕大多數世界一流大學都建有各種形式的交叉學科研究中心。

跨學科教學己成為世界一流大學教學改革的特色和亮點。從選課制度上看，世界一流大學一般都給予學生很大的選課自由，跨專業、跨院系選課的范圍要遠遠勝于我國大學。歐美各國的世界一流大學從跨學科的角度出發，形成了很多新的本科培養方案，并據此設置了很多跨學科本科項目。以麻省理工學院為例。2016-2017學年，麻省理工學院設置的本科跨學科項目包括計算機科學與分子生物學、人文、人文與工程、人文與科學等4個學位項目，以及古典與中世紀研究、國際研究、天文學、大氣化學、生物醫學工程、能源研究、創新與創業、公共政策、統計與數據科學、女性與性別研究、非洲與非洲移民研究、亞洲與亞洲移民研究、拉美文化研究、中東研究、俄羅斯與歐洲研究等15個輔修項目。這些跨學科項目一般是由兩個以上的院系共同設計出一套培養計劃。例如，創新與創業學科交叉輔修項目的培養方案由麻省理工學院工學院和管理學院共同設計。該項目主要培養創新型經濟所需要知識與技能，其培養方案要求學生從4大類、40門課程中按照要求選修5門課程。這4大類課程的選課方案具體要求是，2門核心課程“創新工程：把思想轉變成影響力”“風險工程”必修，從17門“創新創業背景”類課程中選修1門，從5門“領導力培養”類課程中選修1門，從16門“創新創業實踐”類課程中選修1門。“創新創業背景”類課程主要是從經濟、文化等社會科學的視角來分析和理解信息科技、材料技術、能源與環境等某一個領域的社會背景。“領導力培養”類課程主要著眼于培養工程師在一個組織或團隊中的領導能力。“創新創業實踐”類課程則從實踐和實戰的角度出發設計一項創新創業項目。總體看來，上述培養方案的教學任務是工學院或者管理學院無法單獨完成的。

除了產生新的跨學科培養方案以外，課程教學的創新也是世界一流大學的一個改革亮點。作為美國高等教育改革的一個標志，歐林工學院設立了課程集群。一般地，課程集群由多名教師組成一個跨學科教學團隊來完成教學，把項目（project）和一系列傳統課程（一般為2至4門）整合成為一個有機的整體。課程集群以項目與實踐為載體，應用傳統課程中所學的理論，使學生在理解學科基本知識和應用知識解決問題之間達到合理的平衡。課程集群可以綜合多門技術類課程，也可綜合多門技術類課程和非技術類課程。例如，“生物學”與“人文與社會科學”結合組成課程集群，通過關于克隆研究的項目，研究生物學與克隆技術涉及的倫理問題；“材料科學”與“人文與社會科學”結合組成的課程集群研究重建保羅·瑞維爾的鐵匠鋪；“信號與系統科學”與“商業基本原理”結合組成的課程集群研究電路板的產品設計。與歐林工學院類似，馬里蘭大學的“世界課程”將自然科學與人文、社會科學領域的知識整合在一起，其主題包括：微生物、土木工程、管理和政治專業教師講授的“阻礙進程：尼羅河、科技、政治和環境”；數學、音樂和建筑學專業教師講授的“創造性的動力：音樂、建筑學和科學中的創造力”等。

二、學科交叉要做到多學科有機融合

為什么學科交叉能夠顯著地提升人才培養質量？學科交叉教學的內在機理是什么？

從歷史的角度來看，學科制度有助于科學與教育事業的發展。但是，學科制度過分強調學科分化，將必然地導致人類認知活動的孤立性、封閉性、片面性。學科交叉活動的廣泛開展，使科教活動從孤立、封閉、片面走向了協同。麻省理工學院、歐林工學院等的學科交叉教學就是要最大程度地消除學科制度的弊端。課程和培養方案的設計，應基于一種基本的假設：最優秀的學生不是在某一特定領域掌握精深知識，而是基礎牢固、善于同他人共同工作、善于學習新事物并形成新能力的學生。跨院系的學科交叉項目、課程集群等為本科學生提供了合作創新的平臺。

學科交叉的教育意義不在于學科之多，而在于多學科的有機融合。目前，各國大學教育一般都分為通識教育和專業教育兩個階段。無論哪個階段，學生都會學習很多學科。因此，每個學生在本科教育階段會接受很多學科的教育。但這種多學科的教育并不等同于學科交叉教學。

學科交叉教學與多學科教學之間既有聯系，又有區別。二者的相同之處在于都要求相對廣博的學科基礎。二者的區別在于，學科交叉教學強調綜合能力和解決問題能力的培養，其涉及到的多個學科應該是有機相融的。多學科教學則強調學科知識面的完備性，其各個學科之間的有機相融程度遠不如學科交叉教學。當然，一份合理的本科培養方案會圍繞著人才培養目標來設計多學科之間的前后連貫性和整體協調性。但是，如果沒有高水平教師引導學生將其所學到的知識體系差異很大的各個學科進行橫向或縱向的聯系，那么學生并不會將多個學科融會貫通。因此，很多學生雖然儲存了大量知識，但是并不能應用這些知識去解決復雜問題。這一缺陷在以知識灌輸為主的教學活動中表現得尤其明顯。隨著社會的發展，社會生活與專業工作中所出現的真實問題越來越復雜，必須依賴于多學科協同解決。因此，具備學科交叉能力的人才更善于創新，更善于創造性地解決復雜問題。以復雜問題（其中很多問題是真實問題）來牽引多學科的有機融合，這就是學科交叉教學之所以富有成效的教育學機理。

從學校管理的角度來看，推進學科交叉教學需要一定的環境條件。其中，最關鍵的因素是教師。世界一流大學的經驗表明，無論是在科研方面還是在教學方面，教師因素是推進學科交叉的決定性因素。教師在教學活動中起著主導者的作用，在學科交叉教學中更是如此。根據哈肯的協同學理論，在一定的環境條件下，科技創新活動本質上是一個協同過程，科學家有合作的天性。這種協同與合作是有利于多學科交叉融合的。因此，現代大學要推進學科交叉融合，必須首先研究其具體的辦學環境是否鼓勵教師協同合作。

三、系統推進學科交叉的本科教學改革

北京化工大學是一所教育部直屬的以工程科學為特色的多科性大學，是“211工程”和“優勢學科創新平臺”建設高校。2013年以來，北京化工大學以學科交叉班為龍頭，啟動了學科交叉人才培養計劃，系統地在本科教學中推進學科交叉能力建設。

1.師生構成的多學科化

實現學科交叉人才培養，需要教師團隊成員來自不同的學科背景，具備跨學科研究、教學的經驗和能力。我校學科交叉班的教師隊伍建設依托重點實驗室或高水平科研團隊，由院士、長江學者、杰青等領銜，跨學院、跨學科組建了學科交叉班教師指導小組。教師指導小組不僅向學生傳授學科交叉研究的經驗和成果，還指導學生參與實際的科研實踐。每個學科交叉班由10～20名本科生組成，學生在全校范圍內選拔，這些學生至少來自3個不同學院且不同學科專業。學科交叉班學生的本科階段學籍保留在原學院和原專業，確保學生在打牢專業基礎的前提下開展多學科研究和學習。

2.課程體系的跨專業化

學科交叉班學生在學習主修專業課程之余，在指導小組教師的指導下，根據學生專業因材施教，建立個性化的學科交叉課程學習計劃。學生通過“跨專業選課計劃”，選修其他相關學科的專業課程，獲得基本的跨學科知識，打下學科交叉學習和研究的基礎。

學科交叉班每學期至少開設一門研討課，實施研究性教學方法改革。研討課的教學模式趨于多樣化，授課采用案例、項目等形式，教學內容圍繞科研團隊研究課題所涉及的學科交叉領域設計研討課主題，師生就學科交叉領域的前沿問題、關鍵問題和疑難問題開展充分的交流和研討。

3.學術交流的常態化

學科交叉班建立了“學術交流計劃”，組織學生參加某一交叉領域的最前沿科研學術交流。同時，學科交叉班教師指導小組在課程中邀請本領域前沿的科學家主持講座或研討。比如，在“高分子材料先進制造專題”研討課中，除了由長江學者擔任主講教師之外，還邀請了來自奧克蘭大學、北京大學、中國科學院、中國氯堿工業協會的學者和專家，就不同的主題開展了研討和講座，激發了學生對高分子材料制造的濃厚興趣。

4.科研實踐的優質化

學科交叉班建立了“科研課題研究計劃”，組織并指導學生參與真實的科研項目，依托科研團隊為學生提供科研實踐的平臺。學科交叉班所有學生都能參與真實項目的研究，絕大多數學生都能參與到國家自然科學基金項目和“973項目”等高水平國家級項目的科研實踐中。學校還組織學科交叉班學生參加大學生創新創業訓練計劃、大學生學科競賽等活動，鼓勵學生撰寫會議報告、科技論文。

5.評價方式的多樣化

針對學科交叉班學生跨專業選課、課程研討、學術交流、科研課題研究等活動，學校建立了相應的人才培養過程質量評價體系，以過程考核為主，以能力考核為重，對學生和教師進行科學合理的績效考核。一是研討課教學質量的主要評價重點放在課程內容的前沿性、教學模式的創新性和成績考核評定的靈活性上；成績考核加大平時成績占總成績的比例，主要采取文獻查閱、小論文、大作業、交流報告等形式。二是注重研究和學習效果，將其與科研體驗與課題研究成效掛鉤，由科研團隊對學科交叉班學生給予定期能力考核，提出持續改進意見。三是建立科學的考核指標，將參與科研體驗和課題研究成果轉換成學生的創新學分或者畢業設計（論文）學分。四是學科交叉班實施整體年度考核制度，依據注重實際效果的考核原則，強化學科交叉人才培養過程的質量評價和管理監督。

隨著人類文明的進步，學科交叉協同已經發展為科教活動的一個重要本質屬性。推進學科交叉，不僅是研究生教育的一個基本經驗，也應當是本科教育改革的一個基本方向。北京化工大學學科交叉人才培養計劃是目前國內少有的、較早正式建立的一個以“學科交叉班”冠名的本科教育計劃。由于人才培養工作的長周期性特征，目前還無法從人才培養成果來評判學科交叉班的辦學成功與否，但在培養過程中很多學生的成長已經體現出學科交叉的作用。我們相信，經過不斷的努力和探索，我校學科交叉人才培養計劃會得到進一步完善和拓展，學科交叉教學水平會得到進一步提升。