數理學科交叉融合的拔尖人才培養模式探索與思考

［摘 要］在建設教育強國的背景下，如何培養基礎學科的拔尖人才已成為高校亟待解決的重要現實問題。文章系統分析了基礎學科教育中存在的實際問題及其成因，這些問題包括學科交叉融合不足、學生創新能力培養實施不到位、學生數理基礎薄弱等。課題組以江南大學理學院“偉長實驗班”的實踐為例，依托數理學科的交叉融合，構建了“綜合選拔、信念塑造、資源協同、交叉培養”的拔尖人才培養路徑，并提出了“一制三化兩融合”的數理學科拔尖人才培養新思路，以期為其他高校培養拔尖人才提供參考。

［關鍵詞］數理學科；交叉融合；拔尖人才；培養模式

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）12-0102-06

習近平總書記在黨的二十大報告中強調[1]，加快建設教育強國、科技強國、人才強國，堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才，聚天下英才而用之。教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。如何培養拔尖創新人才已成為高校亟待解決的現實問題。

在我國，拔尖人才的概念公認起源是1978年中科大“少年班”的培養目標，而國外沒有拔尖人才培養的對應概念[2]。吳肖等從漸進決策理論的角度分析了高校拔尖創新人才選拔政策的演進[3]；閆琨等從國際學界的視角探討了我國拔尖人才培養體系的現狀、發展方向及路徑[4]；雷金火等基于高校案例總結了“拔尖人才”的培養實踐經驗[5]。然而，從數學、物理等基礎學科交叉融合的視角來看，針對拔尖人才培養的研究尚顯不足。本文基于拔尖人才培養過程中出現的問題，結合江南大學理學院交叉培養的育人實踐，探索數理學科交叉融合培養拔尖人才的策略與路徑，以期為其他高校培養拔尖人才提供新的思路。

一、基礎學科交叉融合培養拔尖人才的時代背景

（一）教育強國戰略政策取向

當今世界，綜合國力競爭的核心是人才競爭，對拔尖人才的選拔與培養已成為世界各國建設高等教育、提升國際競爭力的有效手段[6]。在全面建設社會主義現代化國家的新征程中，人才培養是推進中國式現代化的重要基石。

2022年2月，習近平主持召開中央全面深化改革委員會第二十四次會議，指出要全方位謀劃基礎學科人才培養，科學確定人才培養規模，優化結構布局，在選拔、培養、評價、使用、保障等方面進行體系化、鏈條式設計，大力培養造就一大批國家創新發展急需的基礎研究人才[7]。2022年4月，黨中央、國務院審議通過《關于加強基礎學科人才培養的意見》，對基礎學科拔尖人才培養進行了全方位的謀劃和部署[8]。2023年5月，習近平總書記在中共中央政治局第五次集體學習時強調，要進一步加強科學教育、工程教育，加強拔尖創新人才自主培養[9]。

（二）新時代高校基礎學科使命驅動

在我國拔尖人才培養過程中，基礎學科承擔著重要角色。中國科技大學首創的少年班，拉開了我國基礎學科拔尖人才培養試點的序幕[10]。2018年，教育部、科技部、財政部、中國科學院、中國社會科學院、中國科協等六部門聯合發布《關于實施基礎學科拔尖學生培養計劃2.0的意見》，合計有60所高校、199個基地入選，入選高校涵蓋中央部委所屬高校和地方高校[11]。經過40多年的培養歷程，形成了以“選拔性強、培養封閉、資源集中、教育力強”和“選拔性弱、培養開放、資源分散、學生自主空間大”為兩極的培養模式制度特征，而實際負責落實拔尖創新人才培養的主體有專業院系、精英學院和校級育人平臺[12]。

加強基礎學科拔尖人才的自主培養，已成為新時代高等教育的重要使命。江南大學理學院（以下簡稱理學院）作為基礎學科的搖籃，積極承擔培養拔尖人才的時代重任。理學院擁有“光學工程”和“數學”兩個“十四五”江蘇省重點學科，為創新人才自主培養奠定了堅實基礎。一方面，理學院的教師深耕于全校數理基礎課與專業課的教學工作，不斷在教學理念創新、教學內容優化和教學模式改革上取得顯著成果。近年來，他們組織出版了15部數學、物理類教材，完成了50多項省（校）級教改項目，獲批江蘇省首批課程思政示范課程，并斬獲國家、省、校三級教學成果獎28項。另一方面，依托國家、省、校、院四級項目，理學院全面實施大學生創新創業訓練項目（以下簡稱“大創”項目），為學生提供全方位的創新思維培養和訓練機會。

二、基礎學科交叉融合培養拔尖人才存在的問題及其成因

從世界范圍看，交叉學科教育正成為高等教育改革的顯著趨勢與拔尖創新人才培養的主要途徑[13]。理學院依托數學和物理兩個重點學科的優勢，通過交叉融合的方式，致力于培養適應國家需求的拔尖人才。在實施項目前，理學院采用問卷調查的方式，對交叉培養人才所面臨的挑戰進行了專題調研。調研結果顯示，在關于“拔尖人才培養存在的共性問題”的反饋中，68.67%的師生認為“學科交叉融合不足”，65.66%的師生指出“學生創新能力培養實施不到位”，64.46%的師生認為“學生數理基礎薄弱”，這些反饋凸顯了交叉培養中亟待解決的問題。

（一）學科交叉融合不足

學生交叉培養的問題主要受到學科交叉融合不足的限制。當前，學科交叉融合缺乏強有力的體制機制保障。在我國大學辦學實踐中，單學科設置的組織結構、狹窄的專業設置與培養拔尖創新人才的要求格格不入[14]。高校學科交叉融合的程度，關鍵在于系統化的設計、機制性的保障和強有力的推進。首先，項目、人才和資金等資源配置多以二級院系或研究院所為單位獨立運營，導致學科壁壘高筑、資源分散，難以實現不同學院間的資源共享，也限制了跨學科合作平臺的建立。其次，師資力量也是影響學科交叉融合的重要因素。目前缺乏具有交叉融合背景的學科帶頭人，不同學院的教師難以共同合作、共擔項目、共享資源。最后，由于教師的學科范疇固定且專業邊界清晰，跨學科的學術交流與科研合作變得困難，從而阻礙了交叉培養人才的實施。

（二）學生創新能力培養實施不到位

第一，創新能力培養途徑較為單一，主要依賴“大創”項目。創新訓練項目是本科生個人或團隊，在導師指導下，自主完成創新性研究項目設計、研究條件準備和項目實施、研究報告撰寫、成果（學術）交流等工作[15]。然而，部分學生未能將所學知識與“大創”項目相結合，導致理論與實踐脫節。同時，“大創”項目與學科競賽的銜接不夠緊密，未能顯著提升學生的實踐能力。第二，學生在創新培養中缺乏主動性。“大創”項目鼓勵學生發揮主觀能動性，但由于教育理念、評價方式等因素的限制，部分學生缺乏主動創新思辨的意識，不敢深入思考并提出不同觀點。此外，他們也不愿主動尋求教師的幫助，且“大創”項目與指導教師科研項目的融合度不高，導致部分項目在執行過程中缺乏持續性和深度。

（三）學生數理基礎薄弱

由于諸多客觀和主觀因素，當前部分學生的數理基礎較為薄弱。數學和物理基礎課程內容在客觀上具有高度的理論性、抽象性和邏輯性，知識體系相對復雜。課程設置不合理是其中的一個重要問題。例如，在大學物理課程開設時，相關數學課程尚未開設，導致部分學生因缺乏必要的數學知識而無法深入學習物理。另外，部分教師過于強調對概念原理的掌握，而對具體知識點的講解不夠透徹，從而增加了學生的學習難度。主觀上，學生對基礎課的學習認識不足。例如，部分學生認為物理與所學專業關系不大，因此僅滿足于通過考試，并未意識到物理在理工科各專業中的基礎性作用，以及數學、物理知識對思維能力培養的重要性。此外，部分學生缺乏對學習數學的興趣，表現出學習懈怠和進取心不足。

三、基礎學科交叉融合培養拔尖人才的探索實踐

自2022年初以來，理學院深入學習了習近平總書記關于教育的重要論述，特別是關于“全方位謀劃基礎學科人才培養”的重要講話精神。經過深入研討，全體教職員工達成共識，由主要領導牽頭，統籌資源。為紀念我國科學界泰斗錢偉長先生對江南大學和理學院人才培養的關心，學院特設“偉長實驗班”，選拔優秀學生。隨后，學院制定了一系列拔尖學生選拔與培養措施，包括實施導師制以及制定“偉長實驗班”學生培養方案，旨在培養厚基礎、重能力、強素質、有情懷的拔尖人才。為實現這一目標，理學院積極推動學科交叉融合，注重提升科學素質，加強導師指導，并鼓勵學生盡早選定課題、申請項目，加入實驗室和科研團隊。在選拔機制、價值評價、資源保障及培養機制上，理學院不斷創新，探索出“綜合選拔、信念塑造、資源協同、交叉培養”的新路徑。

（一）在選拔機制上注重綜合選拔

在選拔標準上，理學院設置了創新意志和社會責任感的考察指標，形成了以GPA成績、教師推薦、導師面試為主，輔以創新意志考察和社會責任自述的綜合選拔制度。這一制度設計強調個人創新意志和社會責任感的評估，避免了專業平衡的單一考量。在選拔過程中，理學院充分發揮了導師的主導作用，遴選了一批敬業奉獻、學術科研活躍、育人成果顯著的學術導師和成長導師，并建立了導師專家庫。導師團分組進行學生選拔，對于創新意志不堅定、社會責任感不足的學生，即使分數再高，也堅決淘汰。

（二）在價值評價上注重信念塑造

理學院積極發揮理想信念的導向和激勵作用，通過一系列教育措施堅定學生科技報國的信心，并砥礪科技強國的初心使命。為此，學院大力弘揚偉長精神，鼓勵學生投身科研創新。特別設定的班級誓詞，旨在傳承和弘揚錢偉長等老一輩科學家的精神。同時，理學院組織了“大師講壇”系列高端報告會和“創新之道”公開課，以堅定學生信念，激發學生的創新報國熱情。此外，理學院還舉行了“偉長實驗班”開班儀式和“錢偉長班特稱團支部”主題團日活動，旨在培養學生勤奮學習、勇于創新、淡泊名利的品質，鼓勵學生自主設計班旗、班徽，并組建班委會，以激發他們自強不息、鍥而不舍的精神。通過組織參訪深海技術科學實驗室等活動，理學院以中國載人深潛精神激發學生敢為人先、勇攀高峰的斗志。

（三）在保障機制上注重資源協同

理學院積極引入科研院所和科技創新型企業等校外科技力量，以豐富拔尖創新人才培養的資源和渠道。理學院匯聚大師資源，邀請院士等杰出科學家、學者做客“大師講壇”，以啟迪學生智慧。同時，學院還聘請了中國減振降噪學科帶頭人等科技領軍人才擔任“偉長實驗班”特聘導師，為學生提供專業指導。此外，理學院與中國船舶科學研究中心、深海技術科學太湖實驗室、舜宇光學科技 （集團）有限公司等科研院所、行業領軍企業建立了緊密的產學研合作關系。通過校所合作、校企合作，促進資源共享與協同，為拔尖人才的培養提供了有力支持，并推動了科技與教學資源的共建共享。

（四）在培養機制上注重交叉融合培養

理學院在培養拔尖人才時，突破單一學科界限，注重學科交叉融合。首先，理學院積極開設學科交叉課程，以滿足教師和學生的需求。為此，組織教師跨學科合作，研發了算法設計和機器學習算法等綜合性研究課程，并由跨學科教學團隊共同授課。其次，鼓勵數學和物理學科在各自學科領域內深入發展，通過青年學者論壇、A4沙龍等平臺，推動數理學科間的團隊互動和教師科研融合。最后，理學院采取多種形式，如組建“1+3”導師組、建立校外特聘導師資源庫和“偉長茶座”等，加強不同學科教師間的合作研究，并促進師生間的互動與交流。

2022年和2023年，理學院選拔了兩屆“偉長實驗班”學生共計60余人。這些學生積極參與“大創”項目，跨專業組建校級以上“大創”項目30余項，跨專業參與導師課題40余人次，并發表了SCI論文20余篇，其中包括中國科學院1區SCI論文5篇。在導師的指導下，“偉長實驗班”學生積極參與各類學科競賽，榮獲了全國大學生數學建模競賽一等獎、美國大學生數學建模競賽特等獎提名獎、全國大學生光電設計競賽一等獎和全國大學生可再生能源優秀科技作品競賽一等獎等省級以上獎勵80余項。此外，他們還積極參與國內競賽、國際會議志愿服務和招生宣傳等活動，并榮獲江蘇省優秀青年志愿服務項目。“偉長實驗班”在理學院中樹立了追求創新卓越、全面發展的良好典范，激勵著全院學生篤學尚行。“偉長實驗班”學生延續了榮獲十佳大學生、校長特別獎的傳統。值得一提的是，2023年學院本科生升學率高達53%以上，較上一年提升了10多個百分點。

四、基礎學科交叉融合培養拔尖人才的幾點思考

（一）在學科交叉融合方面下功夫，提升跨專業交叉培養能力

交叉人才培養離不開多學科交叉建設與融合發展的實踐。為實現這一目標，需要從以下幾個方面著手。首先，優化培養理念。摒棄單一學科的“專業主義”思維定式[16]。其次，創新學術組織。設立數理交叉學科和人才培養研究中心，集交叉方向研究、科學研究、人才培養和師資建設于一體。最后，加強隊伍建設。鼓勵教師跨學科研修，完善其交叉學科知識結構。通過制度激勵、硬件保障等多種措施，提升教師的跨學科研究水平。同時，通過研修學習、教研活動等途徑，激勵教師掌握跨學科教學方式、創新培養方法。總之，不斷加強學科交叉融合，以高質量的數理學科建設，推動拔尖人才的內涵式發展。

（二）在課程教學方面下功夫，提升創新思維培養能力

課堂是培養創新思維訓練的主要場所，因此需要設計吸引學生主動參與的教學方式，以促進他們的思維發展。這些教學方式應著重培養學生的分析能力、表達能力和規劃能力，從而鍛煉他們的創新思維。同時，需要構建一個以拔尖人才培養為核心的教學課程體系。在課程體系構建方面，整合數理交叉課程和批判性閱讀與論文寫作類課程，形成一個完整的課程體系。在課程創新方面，鼓勵開設更多涉及數學、物理、光電等專業背景的交叉課程。在實踐教學方面，采用多元化的實踐教學模式，包括實驗課程、項目研究、海內外訪學以及企業實習等，讓學生在實際操作中深化知識理解，鍛煉實踐能力。

（三）在培養模式方面下功夫，探索“一制三化兩融合”的創新培養模式

在數理學科交叉融合培養拔尖人才過程中，應強化“一制三化兩融合”特色。具體如下：

一是健全“1+3”導師組制。由1位學術導師牽頭，輔以其他學科骨干教師、企業導師、成長導師，共同為學生提供學術指導、學業督導和思想引導，確保學生在學習中遇到的困難得到及時解決。同時，從校外選聘不同學科背景的導師，組成導師資源庫，以形成導師遴選、科教銜接、項目主導、全程培養、支持激勵等多維度的導師主導拔尖人才培養機制。

二是鞏固小班化。選拔來自不同專業的優秀學生，組建一個小班，旨在充分利用跨學科導師組的指導優勢，對學生進行厚基礎、重交叉的培養。

三是加強個性化。通過學情測評、教學實施、答疑訂正等環節，精準識別學生的學科優勢和短板。基于此，確立差異化的教育課程、“大創”項目選題、競賽方向，旨在引導學生發揮優勢、彌補不足，并鍛煉其思維能力。

四是加強國際化。安排具備國際化背景的教師擔任導師，同時鼓勵學生前往跨學科的科研院所或高校進行深造學習。

五是實施科教融合培養。不斷優化教材和課程內容，要求導師將學科前沿進展、學術動態、產學研合作案例及時融入教學中。同時，結合實際情況編寫校本教材，努力銜接教學鏈與創新鏈。此外，安排科研活躍的優秀教師授課，優化教學方法，確保最新科研成果能夠融入課堂，推動課堂教學的迭代升級，實現科研優勢轉化為教學優勢。

六是實施數理學科交叉融合培養。通過學科交叉和教師科研交叉的方式，對學生進行交叉培養。科研項目可由物理或數學學科的實驗室牽頭，吸引其他學科實驗室參與；產學研項目由多學科教師共同與企業協作，實現不同學科在項目、課題上的深度融合。此外，加強導師組間的交流，促進新視角下的多維度思維碰撞。同時，鼓勵不同專業的本科生合作參與“互聯網+”、“挑戰杯”、數學類、物理類學科競賽，以提升團隊協作能力。在組建大創和學科競賽團隊時，注重團隊成員的學科背景多樣化，增強團隊成員的協作意識。通過編寫“大創”項目指南，逐步拓展跨學科科研選題，擴大院級“大創”項目選題范圍，鼓勵本科生跨專業合作參與“大創”項目。

［ 參 考 文 獻 ］

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[4] 閻琨，吳菡，張雨頎.構建中國拔尖人才培養體系：現狀、方向和路徑[J].中國高教研究，2023（5）：9-16.

[5] 雷金火，黃敏.中國拔尖創新人才培養：實踐、困境、優化：基于中國部分一流大學人才培養實踐的研究[J].上海師范大學學報（哲學社會科學版），2022，51（4）：126-135.

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[7] 習近平主持召開中央全面深化改革委員會第二十四次會議強調：加快建設世界一流企業 加強基礎學科人才培養［EB/OL］.（2022-02-28）［2023-07-28］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-02/28/content_5676110.htm.

[8] 培養更多科學珠峰的攀登者：走好人才自主培養之路系列報道之一［EB/OL］.（2022-11-23） ［2023-07-28］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s5147/202211/t20221123_1000802.html.

[9] 習近平主持中央政治局第五次集體學習并發表重要講話［EB/OL］.（2023-05-29）［2023-09-26］.https：//www.gov.cn/yaowen/liebiao/202305/content_6883632.htm.

[10] 葉俊飛.從“少年班”“基地班”到“拔尖計劃”的實施：35 年來我國基礎學科拔尖人才培養的回溯與前瞻[J].中國高教研究，2014（4）：13-19.

[11] 深入實施拔尖計劃2.0 加快基礎學科拔尖學生培養：教育部高等教育司負責人就基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地（2020年度）名單答記者問［EB/

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[12] 陸一，史靜寰，何雪冰.封閉與開放之間：中國特色大學拔尖創新人才培養模式分類體系與特征研究[J].教育研究，2018，39（3）：46-54.

[13] 徐林.交叉學科人才培養高質量發展：邏輯脈絡、關鍵挑戰與實現策略[J].高校教育管理，2023，17（1）：35-46.

[14] 馬廷奇.交叉學科建設與拔尖創新人才培養[J].高等教育研究，2011，32（6）：73-77.

[15] 教育部關于印發《國家級大學生創新創業訓練計劃管理辦法》的通知［EB/OL］.（2019-07-31）［2022-11-28］.http：//www.gov.cn/xinwen/2019-07/31/content_5417440.htm.

[16] 楊曉偉.“人地關系”視角下中共革命精神的內涵認知與科學命名[J].黨史研究與教學，2020（5）：11-20.

［責任編輯：梁金鳳］