資源集約型“材料-汽車-新能源”學科交叉人才培養體系構建

林健

（同濟大學 材料科學與工程學院，上海）

一 引言

高等教育長期以來為國家培養了大批優秀專業人才。隨著現代高新技術產業的飛速發展，知識更新不斷加快，傳統的專業分類已不能完全滿足新時代高端人才的培養需求。面向學科交叉、服務于新經濟、新產業的新工科教學改革建設是應對培養符合國家發展急需的跨學科知識融合型優秀人才的必由之路。

學科交叉型人才培養體系的建立，不能僅局限于單一學科內的低層次改良和調整；打破觀念壁壘、組織壁壘、知識壁壘[1]，通過不同學科、不同專業間的聯合辦學，將更有利于學科間緊密交叉融合。高效整合相關交叉學科的課程體系、師資隊伍、實踐創新基地、教學管理與質量保障系統等各種教學資源，以構建資源集約型學科交叉人才培養體系，則是保障新工科建設質量的一條重要途徑。

圖1 跨學院學科交叉聯合辦學體系構成

二 材料-汽車-新能源交叉專業建設的意義

材料學科是工科及現代工程技術發展的基石。隨著科學技術的發展，材料科學不再局限于傳統材料范疇，其發展受現代科學與工程技術發展需求所牽引，面向國家高新技術發展需求的學科交叉融合型材料類專業建設已成為推動社會發展的一個創新源。

汽車產業一直是許多工業大國的支柱產業。隨著人類社會對資源消耗的大幅增加，化石能源短缺、溫室效應、環境污染已成為人類所面臨的一個重大問題，建立在大規模資源消耗的汽車工業已經走到了一個十字路口。為適應社會發展的需求，新能源、智能化、網聯化已成為未來汽車產業發展的必由之路。傳統的機械類教學模式已經不能完全滿足未來汽車產業發展的需求。以材料為源頭、新能源為動力、汽車為目標的學科交叉、知識融合型復合人才培養就成為滿足未來新能源材料和新能源汽車產業發展需要的一項重要任務[2-4]。

為了培養服務于新能源、智能化汽車相關材料、裝備及整車開發全產業鏈的源頭創新型高級科學研究、工程技術及其管理人才，2016年同濟大學材料科學與工程學院、汽車學院緊密合作建設了“材料-汽車-新能源復合型人才培養模式創新實驗區”，并于2018年成功建設了學科交叉型“新能源材料與器件”本科專業。在學科交叉型專業建設過程中通過院際優質資源互補與共享，形成了一個優質高效、資源集約的跨學院學科交叉聯合辦學體系，逐步優化了學科交叉型新工科建設所需的軟硬件條件，已取得優異績效[5,6]。

三 優質高效的跨學院學科交叉聯合辦學體系建設

學科交叉融合型本科專業的建立需要有優良的辦學基礎、師資隊伍和發展規劃[7-9]。僅僅依靠單個學科較難實現包括教學條件、課程體系、師資隊伍在內的學科交叉知識融合型教學體系的完善。充分利用校內不同學科的辦學優勢進行交叉融合有利于真正實現交叉學科的緊密融合。

材料科學與工程學院、汽車學院密切合作過程中，充分利用各自學科優勢，通過包括兩院課程體系深度融合、多模式師資隊伍建設、跨院實驗中心開放、全產業鏈布局實踐基地建設、學生創新基地與項目、升學發展通道的融合共享、高效集約地構建新工科專業辦學體系。與此同時，通過兩院聯合教務管理機制的設置理順了跨院辦學管理體系；通過開展面向新工科專業全培養鏈設計的教改項目研究，探討新工科專業教學質量評價機制，進而在新工科專業中推行工程教育專業認證體系；通過在車用基礎材料、車用零部件、整車制造完整產業鏈上進行學生實踐與創新基地布局有利于培養具有源頭創新能力的學科交叉、知識融合型高級拔尖創新人才。通過上述舉措在辦學條件、課題體系與師資隊伍、學生實踐與創新基地、教學管理與質量保障體系建設上形成閉合鏈，形成優質高效的跨學院學科交叉聯合辦學體系，為學科交叉融合型專業建設提供了新思路。

表1 同濟大學新能源材料與器件專業中專業課程分類

表2 新能源材料與器件專業跨院合作與院內培育交叉課程建設

四 學科交叉專業培養方案及其課程體系建立

通過不同學科、不同學院間的聯合辦學，開展學科交叉型人才培養方案及其課程體系建設，有利于不同學科間的深層次交叉融合。

在建設新工科專業課程體系時，根據人才培養定位，遵循以材料類本科專業課程體系為基礎、融合汽車工程核心課程教學、強化新能源技術、輕量化技術、智能化技術等知識點傳授的學科交叉特色培養模式，開展知識融合型人才培養工作。課程體系在保證完整的材料類專業基礎課程體系和必要的物理類、化學類、電工、設計基礎知識的基礎上，兼顧車輛工程類專業基礎課程和必要的力學、機械等基礎課程教學內容。同時大規模開展材料-汽車-新能源技術學科交叉課程建設。材料專業課程、汽車專業課程和材料-汽車交叉課程的學分數分別為18、17和22學分，學分比達到1∶1∶1.2的黃金比例，實現了材料、汽車兩大專業在未來汽車領域的真正融合，滿足了學科交叉型復合人才的培養要求。這種深度融合式課程體系設置，使得學生在未來升學發展時得到極大優惠，兩個專業核心課程的同時學習使他們可以順利升入任一專業進行研究生階段學習。

五 知識融合型交叉課程及其師資隊伍建設

知識融合型學科交叉課程的開設是專業檢驗學科交叉程度的一個關鍵指標。在創新實驗區、新能源材料與器件專業建設中依托跨院聯合辦學模式，充分利用兩院師資合理調配。在學科交叉專業25門共57學分的專業課程中，交叉課程占比38.6%。

高素質學科交叉型師資隊伍建設是新工科專業辦學的重要組成。單一學科的師資學緣結構很難完全滿足學科交叉課程的教學需要。因此在自身大力培養學科交叉、知識融合型師資隊伍的同時，通過不同學科、不同學科教師之間的多層次密切合作，充分利用同濟大學校內優勢學科的教學力量，采用院內培育、院際合作等多種模式進行學科交叉型師資隊伍建設。材料科學與工程學院為滿足新工科專業建設需要，自2016年起先后建設了22門學科交叉型專業課程，其中8門課程通過與汽車、機械、交通、電信、理學院等兄弟學院合作開展校級交叉課程建設，另14門交叉課程則通過學院內知識融合型師資隊伍培育來加以解決。這種知識融合型師資隊伍建設模式，大大加快了新工科專業建設的進度。

六 全產業鏈布局的學科交叉學生實踐與創新體系建設

學科交叉型學生實踐與創新體系建設，是知識融合型能力培養的關鍵。在學科交叉專業的實驗教學中分別利用了材料學院、汽車學院、智能型新能源汽車協同創新中心的專業實驗室和實踐師資。同時還與汽車產業鏈上的一些知名企業合作，沿車用基礎材料生產、汽車零部件、整車制造整個產業鏈布局為學生提供校外實踐訓練場所。學生實踐基地的全產業鏈布局有利于學生更全面地了解現代汽車技術的創新、生產和發展，有利于我國汽車產業高新技術領域取得源頭創新突破。

在學生創新基地及其創新項目建設中，材料學院與汽車學院向學生同時開放各自學生創新基地，學生可以在材料、新能源、汽車及其學科交叉領域同時開展創新實踐，通過分別與材料、汽車專業學生在兩院創新平臺上同受訓練、同臺競技，其學科交叉領域的創新實踐能力深受鍛煉。交叉專業內的學生可任選兩院的畢業論文課題，也保障了其專業能力的個性化發展。創新實驗區第一屆28名學生中已有22人次在省部級和國際學生競賽中獲獎，包括全國挑戰杯上海賽區一等獎、美國土木工程師競賽中太平洋賽區單項第一名、國際設計與工程教育協會（IDEEA）全球年會最佳團隊合作獎、同濟大學首屆本科生學術之星等榮譽。這些學科交叉創新成果的獲得，使得同學們的知識融合學術素養和學科交叉創新能力大為提升，同時也是對跨學院學科交叉聯合辦學體系建設成果的最好檢驗。

七 結語

以國家發展戰略與高新技術產業發展需求為牽頭，培養具有學科交叉、源頭創新、知識融合型的優秀人才是我國高等教育發展的必由之路。充分利用校內外學科優質資源實現學科間緊密融合，形成資源集約型新工科專業辦學體系，則是知識融合型創新人才高效培養的重要保證。同濟大學經過四年來的材料-汽車-新能源復合型人才培養體系建設，通過在學科交叉專業辦學理念、知識融合型課程體系、師資隊伍、學生實踐創新基地建設等領域的緊密合作和資源共享，形成了一批富有成果的交叉學科建設經驗，對于學科交叉型新工科專業建設具有指導意義，也對傳統專業的新工科建設提升具有顯著參考價值。