直面學科交叉困境：以創新競賽促創新型人才培養

劉旭紅　張時權

2005年，錢學森曾發問“為什么我們的學校總是培養不出杰出的人才”，成為中國教育事業亟待改善的現象；[1]2006年年初，胡錦濤總書記在全國科技大會上，首次提出走中國特色創新之路、建設創新型國家的目標；時隔11年，習近平總書記在黨的十九大報告中再次強調，加快創新型國家建設是建設現代化經濟體系的重要戰略舉措。

創新型國家建設依托教育創新體系，高校輸送創新型人才的質量關乎國家創新體系的發展。重視創新型人才培養及素質教育進程的深度與廣度，是高等教育必須承擔的重要歷史使命。如何培養創新型人才也成為高校教育改革進程中著重關注的問題。

一、學科交叉對創新型人才培養的意義

創新型人才具備合理的知識架構，較高的創新意識和創新能力，更為重要的是具有跨學科學術意識，這有助于突破自身知識架構的限制，尋求獨特的解決綜合復雜問題的方法。創新型人才的特征決定其培養離不開多學科交叉融合的環境。

縱觀百年來諾貝爾自然科學獎的300多項成果，有近半數是多學科交叉取得的。“科學整體化趨勢意味著門類繁多的各門學科日益滲透，緊密聯系在一起，形成了統一完整的科學體系；一門學科所取得的成果可以迅速轉移到其他學科中，促進和帶動其他學科的發展，每一門學科都是在整個科學體系的緊密聯系中向前發展的，這正是學科交叉的韻味所在”。[2]在科學研究高度分化又高度綜合的時代背景下，應當充分認識到學科交叉是創新的動力和源泉。學科交叉與創新有著本質上的聯系，無疑成為培養創新型人才行之有效的手段。然而國內高校學科交叉存在種種困境，迫切需要尋找合適的發展載體。

二、創新競賽是高校學科交叉發展的重要載體

創新競賽不同于一般的學科競賽，一般學科競賽往往靠單一相關專業便可處理賽題任務，創新競賽則更強調參賽者有寬闊的學術視野。始于1993年的創新競賽包括電子設計、數學建模、機械設計和結構設計。可以說：“創新競賽是由政府行政主管部門組織委托相關的教學指導委員會、行業協會，為了培養、鍛煉和發現創新型人才而舉辦的各種競賽活動”。[3]

我們正親身經歷著知識社會的轉變，一方面科技飛速發展，學科從分化走向融合，學科交叉業已成為影響創新的強有力因素；另一方面知識性質與生產方式發生變革，以學科為基礎的知識生產模式走向應用問題模式，時代背景下的創新競賽也逐漸呈現綜合性應用問題，成為高校學科交叉發展的重要載體。

三、直面學科交叉困境：以創新競賽促創新型人才培養

1.以創新競賽營造學科交叉的氛圍

事物的產生和發展離不開相適應的環境條件，創新亦然。誠如貝弗里奇所言“成功的科學家往往是興趣廣泛的人。他們的獨創精神可能來自他們的博學。多樣化會使人的觀點新鮮，而過于長時間鉆研一個狹窄的領域，則容易使人愚蠢”。[4]獨創來源于多樣化和學科間的廣泛聯系，創新型人才的培養離不開學科交叉的氛圍。學生在學科交叉氛圍中借助多方面的知識來源，使個人知識得以快速增長，并構建相互聯系的知識體系。

國內高校相關學科群體內在學科交叉上無法形成共識——廣大學生、教學科研人員及管理人員缺乏思想層面上的統一認識。一方面源于對學科交叉內涵認知的誤差；另一方面則是缺乏完善制度的引導。學科交叉淪為高校領導、少數學科帶頭人、學術骨干和部分管理人員的主觀意志和行為。換言之，國內高校普遍缺乏學科交叉的氛圍。

創新競賽為擁有不同專業背景、不同思維模式的學生與老師搭建通力協作的平臺，營造從學生、教學科研人員到管理人員自下而上的學科交叉氛圍，學生主動沐浴在學科交叉氛圍中，學科交叉不再只是少數領導群體的主觀意志。

對學生而言，創新競賽的綜合性要求學生對自身學習的領域內先進技術、先進知識充分了解，還應當涉獵其他領域的相關知識。

學生在大學階段普遍存在對所學專業定位模糊的情況。筆者認為學習知識的過程存在醞釀期，即獲得某一領域知識的第一時間無法明了知識的本質，原因在于其尚未洞悉完整的知識體系，猶如管中窺豹，可見一斑。在后續的學習過程中，其他知識源源不斷地補充進來，與先前印象疊加并反復驗證，學生才能準確地明白知識的內涵及其所在知識體系的層次結構。

創新競賽使他們有機會從更寬闊的視野看待單一學科的局限性以及學科與學科之間的聯系。

對教學科研人員而言，創新競賽要求指導老師在指導學生的過程中密切關注學科前沿動態，關注學生發現和解決問題的能力，培養其創新思維和實踐能力。老師通過競賽改進平時教學的不足，同時將競賽中涉足的新興科技、理念、產品等適當融入到日后的課程中，有利于教學內容更新與擴充，以靈活的教學方法和手段培養人才。

對學校管理人員而言，學生能夠在參與競賽過程與外校學生進行學術比拼與交流，在開闊眼界的同時也擴大了學校自身的影響力。在組織參賽取得出色成果后，能帶動課堂改革，并引導其他學生踴躍參加創新競賽，實現走出去帶回來的良性循環。

2.以創新競賽帶動跨學科的團隊合作

創新型人才的培養應重視跨學科的隊伍建設。創新需要多知識、多技能的共同作用才能完成，每個人的精力、時間和才能有限，團隊的合作變得尤為重要。不同專業知識背景，不同思維方式的學生與導師間的合作，能對綜合性復雜問題有較為全面的認識，或提出獨特的解決方案。

由于知識體系龐雜，人才培養效率低下的原因，高校理所當然劃分學科專業，并以各大院系進行組織，其在強化教學資源配置的同時，卻也導致學科專業間交叉頻率的大幅度下降。學科及不同學科學者間各自為戰，壁壘森嚴。無形的學科邊界尚且如此，更不談因有形的地理界限——校區的不同所造成的學院間老死不相往來的情況。學生猶如井底之蛙般受困于狹窄的學科專業范圍里，忽略領域外其他學科發展的情況，無法汲取跨學科的知識，其創新性思維大大受限。[5]在當今知識社會背景下，已經“沒有某一門專門學科的研究僅以本專門學科單科獨進的方式可以深入下去”，[6]因此，跨學科協同作戰顯得尤為關鍵。

創新競賽恰恰提供了跨學科協同作戰的契機。創新競賽賽題的綜合性憑單人單科之力難以應對，因此跨學科的團隊協作成為普遍的參賽形式。學生參與創新競賽離不開老師的指導，創新競賽日趨強調多學科交叉后的創新設計和創新思想，這就要求指導老師具備學科交叉意識，尋求與其他院系老師的合作。在關注自身領域前沿科技、前衛思想的同時，反思比賽過程中單學科的限制，共同助力創新型人才的培養。

擁有多專業背景的導師組聯合指導從不同專業匯集而成的學生團隊。在合理配置的隊伍中，各隊員根據自身優勢分工協作，互相促進，互相激勵，工作效率往往高于孤軍奮戰，成為培養創新型人才的有力手段。

3.以創新競賽培養多學科聯系的創新思維

創新型人才的培養看重跨學科學術意識和創新思維。創新型人才在培養標準上與一般人才大為不同，一般人才要求具備嚴密的邏輯思維和行事能力；拔尖創新人才更注重有較為寬闊的知識領域和多學科聯系的創新思維。

目前，學科專業各自為戰的現象束縛了原始創新的產生，不利于創新型人才的培養。知識體系本是完整，隨學科的分化而分離，加之學科間聯系紐帶斷裂，知識更為碎片化。零散的知識片段無法凝成直擊問題的尖刃，而現實問題則往往趨向多學科性、綜合化，這樣不可調和的矛盾愈演愈烈。

創新競賽引導學生從大學科視角思考問題，挖掘事物間的聯系而生發啟迪，正如貝弗里奇所言“獨創常常在于發現兩個或兩個以上研究對象或設想之間的聯系或相似之點”。

老子《道德經》有云：“道生一，一生二，二生三，三生萬物”，蘊含認知世界的三個關鍵“本質”“聯系”“發展”。事物其本質同者，必有聯系，然其外化有不同者，是謂發展。創新型人才堅信世界萬事萬物之間存在著一定的聯系，不囿于表象而能深究其本質內涵，并以發展的眼光看待事物后續的變化。

四、創新實踐——以2017年全國高校大學生鋼結構設計創新競賽為例

全國高校大學生鋼結構設計創新競賽（以下簡稱“鋼結構創新競賽”）是由全國鋼結構協會主辦的，以發掘、引導和錘煉創新型人才為目的的賽事活動。首屆大賽于2015年舉辦，吸引來自全國各高校參賽隊伍。2017年度鋼結構創新競賽首次以“鋼結構和組合結構的城市過街天橋”為題，要求方案在達標基本工程建設條件的前提下，能結合低碳環保、智慧城市、可持續建筑等新興理念，考慮與城市及場地周圍的建筑風格協調統一等問題，設計出滿足功能、文化、藝術等需求的橋梁整體性解決方案。

1.學科交叉特性的賽題

從歷年賽題來看，首屆鋼結構創新競賽于2015年舉辦，賽題為“鋼結構住宅創新體系”；2016年舉辦的第二屆鋼結構創新競賽中以“全裝配式鋼結構和裝配式維護體系的醫院或學校”為題；2017年第三屆鋼結構創新競賽則以“鋼結構和組合結構城市過街天橋”為題。從中可以看出賽題的綜合性逐年增強，就賽題核心而言，由單純的鋼結構向裝配式以及鋼結構的組合結構方向發展，不再局限于鋼結構的創新，而是綜合利用其它結構體系優勢挖掘鋼結構更多的可能性；就關注點而言，從住宅到醫院、學校，再到城市過街天橋，從建筑單體發展到城市設計層面，其所需考慮的文化、科技和社會影響等因素也是不斷在增加。

從2017年度賽題“城市過街天橋”看，其不單是要求結構上的創新，希望參賽者能充分考慮賽題所提出的背景和意圖，綜合多方面因素提出合理有效的創新方案。過街天橋不僅具有交通功能，還是城市立體步行系統的一部分，是提倡綠色出行、改善城市居民步行質量的舉措，其形態設計也影響著城市面貌。這樣的要求涉及從城市設計-建筑設計-結構設計-施工管理-后期運維維護等各個方面，是一個復雜而綜合的問題，要求參賽者提出的應是橋梁的整體性創新方案。單一學科受制于知識面的狹窄往往無法全面地考慮問題，這時多學科的交叉更能發揮其優勢。

2.學科交叉實踐的成果

競賽最終提交成果以“明粵橋”為題，從建筑方案、結構方案、可持續設計方案以及、施工模擬方案充分展現作品的創作思路。

在城市設計層面，該方案選址廣州市主軸東側天河路與體育東路交叉處，天橋采用圓環的形式，與主軸西側天河路-體育西路交叉處原有的地下方形過街地道遙想呼應，一圓一方，暗合古代天圓地方的世界觀。天橋作為地面突出物在城市景觀設計上起到點綴的一筆，其簡約的圓形，輕盈、富有現代感，靈巧地與周邊建筑群形成統一的整體。

在人文內涵層面，廣州素有以和為貴、包容兼并的人文特色，外來文化的集聚總能在這塊土地上找到各自的落腳點，并與本土文化相互碰撞，相得益彰。天橋以純粹的圓形形成一定的向心性，象征廣州廣聚四方文化的姿態，共同促進廣州經濟蓬勃發展的愿景。

在造型設計層面，方案最初的靈感源于“鋼圈串起來的衣夾子”，經過搜集相關的理論，反復的論證與修改。設計最終確定以斜拉橋為原型，將之發展為連續斜拉體系；將主塔設置在橋梁外側，擴大通行面積；將傳統直線橋梁在水平方向彎曲以提供足夠的承載力，利用鋼環梁及環索，使天橋顯得輕盈，與天河區時尚創新的人文精神相呼應。可見，在發散型思維引導下，最初的創新靈感并不復雜，它似乎來源于領域之外的事物，但細細深究便知道兩者間存在千絲萬縷的聯系，足以感嘆世界的奇妙。

圖3設計概念與可持續設計

設計充分考慮天橋后期運營與維護的實際情況，沿天橋環形頂棚設置光伏板，利用主體構件的凹槽及開孔合理布置電力網絡；在節水的問題上，利用天橋的箱形結構合理布置管道，利用雨棚在雨季組織排水，輸送至地下蓄水池，用于橋體綠化的灌溉及夏季橋面的降溫。方案最終呈現出多方位思考創作，造型、結構和功能相互協調的亮點。

賽后學院舉辦了分享會及班會，分享參賽成果及與外校交流的經驗，激起了學生參與創新競賽的熱情與信心。創新競賽所帶來的，不僅是創新意識和創新經驗的提高，也強調了合作精神與溝通交流協調能力，是以培養綜合性創新型人才為最終目的。

[基金項目：廣東省大學生科技創新培育專項資金項目（項目編號：pdjh2017b0162），廣東工業大學大學生創新訓練項目（xj201711845106）聯合資助。]

參考文獻：

[1]侯蕾蕾.從錢學森之問看我國高校創新人才培養模式[J].湖南工業職業技術學院學報，2014，14（02）：99-100.

[2]張春美，郝鳳霞，閆宏秀.學科交叉研究的神韻——百年諾貝爾自然科學獎探析[J].科學技術與辯證法，2001（06）：63-67.

[3]譚坤元.創新競賽與大學生創新能力形成相關關系研究——以江西賽區為例[D].南昌大學碩士研究生學位論文.

[4]貝弗里奇.科學研究的藝術[M].北京：科學出版社，1979.

[5]胡瑞，陳新忠，薛珊.高等學校促進學科交叉融合的實現策略——以麻省理工學院為例[J].華中農業大學學報（社會科學版），2012（03）：105-110.

[6]路甬祥.學科交叉與交叉科學的意義[J].中國科學院院刊，2005（01）：58-60.

[7]李佳敏.學科交叉視域下的高等教育轉型[J].江海學刊，2012（06）：228-233，239.

責任編輯魏家堅