多學科交叉材料類人才培養模式探索

李曉丹，劉宏宇

（重慶工商大學 材料科學與工程系，重慶）

一 引言

在知識快速更新的時代下，如今科技的發展已經呈現出多學科交叉、相互滲透和高度綜合化等特點，學科交叉已經是當代科學發展的主要特征[1]。近幾年跨學科性和跨專業性是教育領域最熱門的話題之一[2]，2017 年教育部在天津大學舉辦的“新工科”大會，就表明傳統學科要與其他學科相結合，使學科更具有實用性、交叉性和綜合性。多學科交叉融合已經是推動當前科學技術創新的源泉，也是人才培養創新發展的直接驅動力[3]，對于傳統材料專業來說，其培養人才的教育方式單一以及沒有協同培養的意識，且大部分還是“大綱灌輸”的方式，培養出來的學生創新能力差、缺乏主動學習的積極性以及所學知識只是應付考試，導致材料行業的產學研脫節嚴重。這種單一的、過于專業化的人才培養模式已經無法適應如今復雜化、綜合化的市場需求，培養出來的人才在市場中也很難具有競爭力，企業在生產創造一個產品或者科研工作者在解決某一領域問題時，已經不是單靠某一專業化人才能實現的，多學科交叉的人才培養理念已經是高校教育改革的必然趨勢。將材料學科與其它學科相融合，一是可以擴展學生專業知識，多學科交叉能加強知識與知識之間的聯系，讓學生們在不同的學科交叉點找到興趣；二是可以推動著材料創新的進步，多學科交叉培養可以讓材料類學生具有靈活的思維模式，在遇到不同問題時會具有發散思維，結合其他學科來解決。但是材料類的多學科交叉人才培養還不成熟，很多高校還處于探索階段，本文將指出多學科交叉培養材料類人才的不足，并給出一些相關建議，希望能為解決材料專業目前的困境提供一些思路。

二 多學科交叉材料人才的培養現狀以及問題分析

（一） 學校教育理念出現偏差

教育理念是高校教育行動的先導，是教育方向和思路的指路燈，一旦出現偏差必將影響人才的培養質量。隨著近幾年大數據、互聯網等專業的大火，很多高校的教育理念出現了偏差，盲目地追求這些火熱專業，2019 年教育部就公布出數據科學與大數據技術是高校新開專業最多的[4]。但是社會目前最需要應用型人才、綜合型人才，特別是材料行業，一直存在高校每年有相當一部分材料畢業生找不到工作，但是企業卻招不到人的現象，這就是因為在目前高校人才培養模式下的材料畢業生無法完全達到企業的要求，能勝任的工作也屬于簡單型。所以高校應該重新審視教育理念，響應建立多學科交叉培養模式的號召，來解決材料專業與社會脫節的問題。因此，高校當務之急是建立材料學科的交叉培養體系、編寫材料學科交叉教材等任務。

（二） 材料學科與其它學科的交叉融合較低

材料學科與其它學科的交叉融合度低由很多原因造成，一是高校材料學院專業與其它學院專業之間的界線太清晰，它們之間缺乏交流，均各自為教，甚至材料學院內部的不同系、專業都存在著分割情況，從而導致不同科研領域之間的信息無法流動，無法實現跨越學科進行合作創新。二是缺少既懂材料又懂其它學科的雙師型教師，目前材料學院的教師基本都是只從事材料學科教學，對其它學科知識了解很少，以及不同學科教師對的自己學科的強烈歸屬感，加劇了學科之間的壁壘。三是對于“985、211”等重點高校，它們容易參與研究國家的重點項目，則很多時候就需要各大學院聯合一起解決，這些高校的材料學院與其它專業學院有了很多交流機會，但是對于普通高校很難拿到國家項目，不同專業學院之間的交流就少得多。四是很多高校目前的材料學科專業沒有設置專門的交叉學科，因為材料學科與其它學科距離太大，且缺少懂這方面的教師，很多高校無法設置科學的學科交叉課程，無法正確指導學生。

（三） 材料學術組織機構的障礙

學術組織是高校最重要的人才培養載體，它將各種關系和資源連接起來，一個科學的學術組織能夠促進學科的交叉融合。如今高校的學術組織都存在很多弊端，都是以學科為單位進行設置，一是通常材料學科還是采用“校—院—系—專業”的學術組織結構，這種“科層制”的組織結構[5]雖在管理上具有高效率、高規范等優點，但行政權力的主導地位抑制了大家知識創新的主動性，導致學科交融性差、壁壘嚴重等情況。二是大部分高校的材料學術組織都存在追求績效最大化等現象，在這種管理制度下，材料專業的“重科研、輕教學”情況日趨嚴重，不同學科難實現研究與教學結合，材料學術組織與其它學科學術組織之間難以交流，學科交叉體系難以建立。

（四） 高校各類制度的制約

制度的制約性不僅只是在材料學科中，在工科中普遍存在因為制度的落后而限制了工科領域中多學科的交叉融合。一是以學院為單位的教師管理制度，如材料專業為例，教師看似屬于學校，但績效考核和管理都屬于材料學院，學校層面想開設材料學科交叉的課程，必須材料學院以及其他學院聯合開設才行，但是每一個學院的教師不會有多余的，這會導致自己學院的教師無法完成教學任務，以至于各個學院想方設法逃避，這種教師管理制度限制著不同學科的教師的交流合作。二是材料教師的績效評價制度很多時候局限于材料學院，在這種傳統的“單位制”考核下，教師的成果都要與材料專業相關，不然很難被評為績效一部分，同時很多教師覺得跨學科研究會投入很多精力，導致自己在本領域的影響力下降，不愿意再投入到學科交叉的建設中。三是交叉學科相關的制度不完善，無法為教師的跨學科研究提供有力的保障，以及難以招收到適合學科交叉培養的人才，對交叉學科中各學科學分的設置標準缺乏一致意見。

三 材料類人才多學科交叉培養改革方法

（一） 更正教育教學理念

基于社會對材料類人才的新要求，高校應該樹立多學科交叉培養人才的理念，反思傳統的教育模式，多學科交叉教育是一種新理念，要打破學科分割來實現多學科交叉人才培育，實現知識的交叉化、整體化。如今面對實際的復雜問題，更多的時候需要多個學科聯合解決，“單獨作戰”的時代已經一去不復返，像如今對于材料學子具有多學科交叉培養的背景是相當重要。所以高校管理者以及教師們首先要形成“無學科”的理念，來促進材料學科與其它學科進行融合而產生新的學科，其次多學科交叉是在實踐中來推動的，要根據材料應用中的問題來引導設置相關學科交叉課程，提高人才培養質量。

（二） 以多學科交叉建設為著力點，構建“大材料”的特色課程和教學

首先，人才的培養最關鍵在于科學的課程體系以及合理的安排。構建多學科交叉材料課程是培養多學科交叉材料類人才的核心之處，要加強材料學科與其它學科之間的競爭、交叉融合等。2016 年“世界經濟論壇”就指出未來人才最關鍵要具備解決復雜問題的能力，所以學校要構建出具有特色的“大材料”學科交叉課程，聚集材料的優勢學科、特色學科，整合不同學院之間的學科結構，組建交叉學科的知識平臺。如無機金屬材料與礦物加工、生物工程三個學科交叉融合[6]，課程體系進行了重新設置，無機金屬傳統五門專業課重新整合改名，添加礦物加工、生物工程相關課程作為選修課等一系列措施，還有比如高分子材料與生物專業相結合的《生物醫用高分子材料》課程、光學工程與高分子材料交叉產生的聚合物光子學學科[7]等（表1）。特色多學科交叉課程的打造不是一朝一夕完成的，高校需要結合自身教學傳統和師資力量不斷探索和整合，將材料多學科交叉課程應用于材料類人才的培育。

表1 跨學科的學科組成

其次，多學科課程體系建立后，更重要的是教學。教學是人才培養的核心，同時也是所有高校教育改革的難點。傳統材料教學方式還是屬于一種標準化的，培養出來的學生過于單一化，所以要重新建立“學生為本，能力為本”的教學方式，而跨學科交叉教學能保學生在寬廣的領域學習，教師要從縱、橫等方向來引導學生，比如用其他學科的知識來闡述本學科知識或者引入其它學科內容來對某些知識進行批判等等。

最后，是提升學生的實踐能力。學生畢業之后最終要走向社會，所以學生具有解決問題的綜合能力很重要。學校要多與企業建立實踐平臺，學生在經歷跨學科的知識體系培養后，必須盡早進入工程實踐中形成跨學科的技能，將理論與實踐有效地銜接起來。

（三） 以教師科研項目為導向，構建材料學科交叉融合平臺

多學科交叉是一種新的知識組合體系，在短時間很難突破傳統的學科運行機制，所以目前依附教師的多學科交叉項目來培養學科交叉人才最合適，并搭建項目相關的多學科交流平臺，如微信群、多學科實驗室等，讓不同專業的學生進行項目研發，提高學生的交叉學科科研能力。在面對復雜項目問題時，還可以進一步構建多導師制度，建立跨學科、跨院系、跨領域的教師團隊[8]，將不同學科的資源集合在一起，在該項目下的學生可以與不同學術背景的學生交流，獲取來自不同學科的新知識并碰撞出火花。

（四） 破除“科層制”的材料學科學術組織，進行組織重建

“科層制”的學術組織存在太多弊端，是阻礙材料學科進行交叉融合的重要因素之一，對傳統的學術組織機構進行破除重構，能夠推進各學科交叉融合。不同學科之間的最突出的問題就是文化沖突，傳統的學術組織更是加劇這一現狀，它不夠開放，無法營造出不同學科學術交集的氛圍，而美國很多大學早已經發現這些學科過于分割的現象，就構建了“跨學科無邊界”和“跨學科矩陣式”的學術組織來解決這一問題，前者讓師生根據課題來進行教學和科研，破除傳統的學院制和教學，后者則是保留原有學術組織，但是重新建立了跨學科研究中心等，讓不同學科的教師或學生之間自由流動。我們可以參照此類方式，先在某些高校定點建立，探究出具有中國高校特色的學科交叉學術組織機構。

同時學術組織的管理方式也需要進行改變，合理的管理方式可以極大提高組織的運作效率，充分尊重學生自主學習的權利，改變原有的剛性教育方式，讓學生具有更多自由發展的空間，如今很多高校實行的“大類招生”，也是一種跨學科教學的管理模式，學生們在學習完跨學科課程后，再根據自己的興趣愛好選擇專業。

（五） 高校制度改革以及建立健全交叉學科聯合培養的制度

一是教師的管理制度和績效評價制度的改革，將原來學院范圍內的教師績效評價改革為在學校范圍內，教師的身份不再是屬于某一個學院、專業，而是屬于學校，其績效評價會擺脫原來學院的限制。同時高校可以建立跨學科機構來對跨學科的教師進行管理，如密歇根大學建立的學科交叉專家委員會[9]，來管理教師在交叉學科崗位上的聘用以及學科交叉學生的培育。

二是健全學科交叉培養制度，一個科學、健全的制度是培養高質量學科交叉人才的重要保障，如管理制度、責任制度等，還有逐步建立評估、激勵和淘汰機制，在初期最重要就是激勵機制的完善，建立學科交叉基金，獎勵學科交叉的優秀成果，以此來吸引優秀的教師和科研工作者加入，并刺激大家對學科交叉研究的熱情。

三是完善學生評價制度，學生評價是學科交叉培養成果的檢驗，學生們都有著屬于自己的特質，固定老化的評價標準無法科學的檢驗成果，還會導致培養的學生同質化嚴重。評價的標準應該多元化，對不同類型的學生有不同的評價標準，要側重過程評價，同時評價的內容要多元化，比如學習態度、身心素質等等，讓評價更加科學合理。

四 結語

材料學科是一門傳統工科，在國家發展中起著舉足輕重的作用，但隨著時代發展，材料類人才只精通單一的材料學科已經不能順應社會發展，如今已經是多學科交叉融合的知識化時代，對材料類學生進行交叉學科培養是當下最緊急的事情，但是國內很多高校還沒有建立材料類學生的學科交叉培養的體系。高校要重新樹立交叉科學培養的教學理念、建立材料多學科交叉課程體系、破除“科層制”學術組織的限制以及改革和完善相應制度來構建材料學子的交叉科學培養體系，以滿足我國未來社會對材料類學科交叉人才的需求。