新工科背景下交叉融合型創新人才培養模式探索

林 鵬，許振浩*，楊為民，亢金濤，劉 斌

（1.山東大學 齊魯交通學院，濟南 250061；2.山東大學 土建與水利學院，濟南 250061）

我國重大工程建設需求與速度居于世界前列，已成為隧道建設規模和難度最大的國家[1-3]，也是城市地下空間建設規模和速度第一大國[4-5]。但距離隧道強國仍有差距，在從數據到信息、從數字化到智能化等方面，仍有極大研究和發展空間。為保障安全施工，隧道與地下空間施工及災害防控的新理論、新方法、新技術、新材料、新設備等不斷涌現[6-8]，數字化智能建造的多學科融合理論、數字化智能建造韌性基礎理論、數字化智能建造工程與地質體耦合基礎理論等成為地下空間的重點發展領域和方向。國家重大工程建設與災害防控對學科交叉融合具有迫切需求，亟需設計、施工、運維、災害防控、人工智能、大數據等多學科交叉融合人才，進而全面提升我國隧道與地下空間建設及防災減災科技水平和“走向世界”的國際競爭力。

近年來，以物聯網、大數據、人工智能等為代表的新一代信息技術正在催生新一輪科技和產業革命，國家也出臺了有關大數據、人工智能和高等學校創新創業教育改革的相關行動綱要、實施意見和計劃等，為隧道與地下空間掘進、災害防治、安全控制尤其是信息化、智能化提供了寶貴契機。為主動應對新一輪科技革命與產業變革，教育部自2017 年開始積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》等政策，帶動了各學科教學模式的探索與改革[9-15]。本項目本著“聚焦亮點、重點突破、牽引全局”的理念，順應“新工科運動”趨勢，從我國重大工程建設的需求出發，旨在培養具有“創新能力強、實踐能力強、國際視野廣、文化素質高”的新工科交叉融合型創新人才，助力智能設計、智能施工、智能運維的變革與創新，從而提升中國隧道與地下空間建設科技的國際競爭力。

一、交叉融合型創新人才培養目標

針對國家重大工程建設與災害防控對學科交叉融合人才的迫切需求，本項目面向國際新型基礎設施發展前沿，以學科交叉、知識融合為基礎，確立了如下培養目標：（1）促進多學科交叉育人體系構建，打造高水平的跨學科師資隊伍，搭建跨學科交叉培養平臺，培養一批具有“闊眼界、深融合、廣交叉”素養的學生；（2）與國家重大工程需求和國際前沿相結合，打通實踐、理論和學科交叉環節，培養學生解決國家重大工程實際問題的實踐創新能力；（3）建立人才培養的思想保障體系和思政教育體系，實現學校與實踐地的黨建一體化，探索學校內與實踐地師生黨支部聯創模式，發揮學生黨員解決重大工程問題的骨干和先鋒作用，激發學生“工程報國、科技報國”的理想使命和責任擔當。

二、交叉融合型創新人才培養具體實施方案

針對城市地下空間工程，如何保證隧道與地下空間的安全、高效、智能、可持續開發與利用是國內外高度關注的重大課題。目前隧道與地下空間施工中，數字化智能建造的多學科融合理論、數字化智能建造韌性基礎理論、數字化智能建造工程與地質體耦合基礎理論等成為重點發展領域和方向。但是城市地下空間工程開發缺少設計、施工、運維、災害防控、人工智能、大數據等多學科交叉融合創新人才，城市地下空間工程學科缺乏交叉融合人才培養體制和教師激勵評價機制，學科課程內容相對滯后，學生理論知識與國家重大工程需求和國際前沿問題相結合的能力需進一步提升，黨組織的政治核心作用、戰斗堡壘作用和黨員模范帶頭作用發揮不充分。因此，通過研究探索新工科背景下交叉融合型創新人才培養模式，培育具有國際影響力的交叉融合型創新人才，對于國家重大工程建設與災害防控具有重要意義。以下將具體闡述交叉融合型創新人才培養實施方案。

（一）搭建跨學科交叉培養平臺

面向重大工程的交叉融合人才培養體制和學科師資隊伍建設，針對存在的重難點問題，從制度、智力、平臺3 個方面助力搭建跨學科交叉培養平臺（表1）。

表1 跨學科交叉培養平臺建設重難點問題及解決措施

1.制度保障

面對當前跨學科交叉培養的制度性壁壘，本項目調研國際先進模式，結合國情校情，推動與國內外一流巖土工程學科高校、科研院所合作交流，共同打造創新基地，推進建立創新型人才培養模式；將國際前沿學術發展、最新研究成果和實踐經驗引入課堂教學，以遇到的重大工程科研問題需求為中心，將單一學科知識重新組合新體系，通過產學研融合、跨學科融合、持續性改進，制定專門培養體制和方案，實行課程通選、學分互認和實質性融合，為交叉融合型人才培養提供制度保障。

2.智力保障

學院大力引進國際化人才，聘任國內外知名學者和經驗豐富的企業導師為山東大學兼職講席教授和特聘教授，開辦學術講座、多學科課程，指導學生畢業論文（設計），教師隊伍核心競爭力顯著增強。推進包含巖土工程、計算機、材料、機械等專業的高水平跨學科師資隊伍構建，已形成一支年齡與學科結構合理、學術造詣高、團隊協作意識強的教學科研隊伍，獲全國首批“全國高校黃大年式教學團隊”。

3.平臺保障

以國際化促培養，以交流合作促培養，在平臺建設和學術探討上開展積極探索。通過與國際知名高校合作，引入一批優質課程和兼職特聘教授指導學生。2019—2022 年連續4 年舉辦國際暑期學校，來自國內外30 余所高等院校學生參與。國際暑期學校聚焦城市地下空間開發利用過程中的關鍵技術問題，共同探討科技與文化前沿。課程實行全英文授課，通過專家講座、學術報告、主題課程等豐富多彩的教學形式和多種多樣的特我活動，豐富了學生專業基礎知識，引導學生主動深入思考專業研究方向。暑期學校的順利開展拓寬了學生的國際視野和對國際前沿知識的了解，提高了學生的跨文化交流能力，有效推動了暑期學校項目的繼續開展、國際化教學模式的宣傳和推廣，探索了開放辦學協同育人新思路，拓展了國際、校際交流合作。

定期邀請國際知名學者到山東大學開展教學、講座和學術合作研究。充分發揮兼職講席教授等引領性作用，以學術講座、聯合指導、互訪培養等模式，助力搭建跨學科交叉培養平臺，為交叉融合型人才培養提供平臺保障。

（二）國家重大工程引領

與國家重大工程需求和國際前沿相結合，打通實踐、理論和學科交叉環節，強化學生專業實踐培養、提升學生綜合素質素養（表2）。

表2 國家重大工程引領重難點問題及解決措施

1.教學實踐基地建設

針對現有培養模式階段割裂、科研訓練環節重復、時間資源未充分利用等培養難題，緊密結合“一帶一路”和交通強國的重大需求和國際前沿，依托水利水電、交通運輸、隧道與地下空間等領域重大工程項目，以發現工程需求為導向，以解決工程問題為目標，以堅持前瞻創新為指引，成立課題攻關小組，建立新疆某隧洞工程、湖北利萬高速公路、黔張常鐵路等10 余個工程實踐和科研育人雙基地。引導課堂教學與科研訓練、校內教學與校外實踐、理論學習與工程實踐融合，為交叉融合型人才培養提供實踐平臺。

2.踐行“五位一體”學生培養方式

以創新實踐教學為基礎，貫徹校內導師與現場導師雙導師聯合培養機制。積極在教學中開展工程案例演練與教學探索，強化實踐教學環節，注重“產-學-研-用”相結合，把課堂和實驗室從校園搬到了工程現場。通過選派優秀學生擔任現場超前地質預報項目的副總工程師、工程部長等技術職務，促使學生在課程學習和研究中，立足工程需求，理論結合實踐，使學生將課本知識真正地轉化成實踐能力，使學生切實“學有所用，學以致用”。

目前該人才培養模式已經在新疆某隧洞工程、山西中部引黃、黔張常鐵路、建恩高速、利萬高速等重大工程項目中開展，培養的學生通過這種鍛煉，加深了對課堂知識的理解，真正做到了理論聯系實際，論文寫在祖國大地。同時，學科以保障工程安全為導向，將課堂教學與科研訓練、校內教學與校外實踐、理論學習與工程實踐融合，緊緊抓住“新工科”“智慧交通”等重大發展機遇，精準對接企業需求，努力攻關城市地下空間領域的關鍵技術，培養多學科交叉融合型創新人才。

（三）注重黨建引領作用

貫徹“支部建在課題組，黨旗插在工地上”的特我黨建育人理念，創新黨組織溝通協調機制，發揮學生黨員解決重大工程問題的骨干和先鋒作用（表3）。

表3 國家重大工程引領重難點問題及解決措施

1.成立實踐基地與科研一線臨時黨支部

城市地下空間工程專業學科堅持面向國家重大需求，常駐工程一線開展理論與實踐相結合的產學研應用研究。針對學生使命擔當不夠的思想問題，踐行在工程一線建立臨時黨支部、課題組黨支部，貫徹“支部建在課題組，黨旗插在工地上”的特我黨建育人理念，注重黨建工作與人才培養工作同步，從工程實踐中挖掘黨員先鋒模范典型案例，又以典型案例反哺工程實踐創新的思政育人閉環，為黨建育人提供了源源不斷的優秀文化源泉，激發學生奉獻于重大工程建設的愛國精神。

2.發揮學生黨員先鋒模范作用

緊扣“黨建為基、德育為本、創新為實、應用為標”育人主線，鼓勵黨員發揮模范帶頭作用，發揚創新精神。在疫情防控大形勢下，充分整合校內與實踐地支部現有資源，探索校內與實踐地黨支部聯創模式，實現校內與實踐地支部黨建一體化，促進兩地支部目標一致、行動一致、思想一致，在“三會一課”、主題黨日活動中迸發強大生命力與創造力，充分發揚黨員的創新精神，在解決科研與工程難題中發揮骨干和先鋒作用，帶動團隊全體師生形成“思想進步、奮發向上、積極奉獻、爭先創優”良好品質。

在學校、學院黨委的支持下，成立了新疆某工程臨時黨支部、隧道地質與災害防控課題組黨支部，并開展了一系列特我黨建活動。例如，在中國共產黨成立100周年當天，黨支部組織現場師生和工程技術人員赴紅我教育基地——國家功勛礦坑“可可托海三號礦坑”參觀學習，追尋老一輩可可托海建設者的足跡，緬懷老一輩共產黨人的光輝歷程和豐功偉績。在三號礦坑現場，黨員師生認真學習了“吃苦耐勞、艱苦奮斗、無私奉獻、為國爭光”的可可托海紅我革命精神，深切感受了工人們在黨的領導下戰嚴寒、斗酷暑的頑強拼搏意志及用青春熱血乃至生命完成黨和國家重托的使命情懷，現場師生和所有工程技術人員備受鼓舞。心中有信仰，腳下有力量，團隊師生在施工一線開展現場科研攻關和超前地質預報技術咨詢工作，并積極倡導和開展服務國家工程建設的產教融合創新實踐教學，引導學生用國際化高水平學術研究（頂天）來解決國家重大基礎設施工程中的“卡脖子”難題（立地），把所學和所研究用于服務國家建設和邊疆經濟發展。新疆冬天的工作環境常常是“隧道外-30 ℃以下、隧道內30 ℃以上”，每天在60 ℃溫差“水深火熱”中開展產教融合育人和科研工作，常會面臨涌水突泥、塌方等災害風險和人生危險，團隊成員凝心聚力、不怕困難、不怕吃苦、勇于攀登，通過扎根新疆等工程建設一線，產教融合創新實踐教學培養了一批德才兼備的交叉融合創新性人才，激發了學生深入工程一線、奉獻祖國的情懷；產教融合科研服務得到施工、監理和業主單位的一致好評，取得了顯著的社會經濟效益，新疆某管局發文評價“不遺漏任何一個重大災害源”，贈匾“精準施策，奉獻新疆”。

三、結束語

本課題選取山東大學齊魯交通學院城市地下空間工程專業進行試點，創建了“黨建、實踐、交叉”培養新模式，形成了黨建、教學、教改和科研同步發展的良好格局。其中，黨建育人引領作用突出，發揮了黨支部的戰斗堡壘作用和黨員的先鋒模范作用，有效激發了學生奉獻于重大工程建設的愛國精神；實踐育人示范成果豐碩，培養了學生解決國家重大工程實際問題的實踐創新能力；交叉融合培養成效顯著，推進了多學科交叉融合創新課程體系構建，培養一批政治素質過硬、科研能力突出的服務于“一帶一路”倡議和交通強國國家戰略的交叉融合型創新實踐和德才兼備的高水平人才。其中多人成為“雙一流”高校教師，多人獲得國家留學基金委獎學金資助，前往澳大利亞昆士蘭大學、瑞士蘇黎世聯邦理工學院等世界知名高校交流學習，多人獲得山東省優秀畢業生、山東大學“五四”青年優秀成果獎等獎勵。畢業生就業率高，工作能力、創新思維和科研素養得到用人單位的充分認可。

在取得一定成績的同時，專業深知隧道與地下空間安全運營與控制尤其是智能化、智慧化創新發展事關國家核心競爭力，只有持續改革，通過多學科交叉、新工科建設、“產-學-研-用”深度融合等措施，才能使城市地下空間專業的發展充滿活力，才能培育具有“創新能力強、實踐能力強、國際視野廣、文化素質高”的新工科交叉融合和德才兼備人才，進而提升中國隧道與地下空間建設科技國際競爭力，實現隧道與地下空間的安全、高效、智能、可持續開發與利用。