新工科人才的跨學科培養模式研究

摘要：跨學科作為一種創新的人才培養模式，為新工科人才的培養提供了新的思路和方法，成為當前高等教育改革所面臨的重要課題。基于此文章主要探討了新工科人才的跨學科培養體系，本體系由培養思路、綜合教學改革方案兩方面構成，從育人理念的革新、培養方案的優化、跨學科課程資源的整合與開發、教學模式的革新和學生的國際化培養五個方面協同推進教學方案的改革。

關鍵詞：跨學科教育；學科交叉融合；新工科建設；培養模式；人才培養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）02-0130-04 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0 引言

在21世紀的背景之下，面對氣候、經濟、環境等全球復雜性問題的出現，許多研究工作者都相繼提出需要采取跨學科的觀點進行回應，任一單獨學科都無法解決這些復雜的問題。因此，跨學科的理念和方法成了當前高等教育改革的重要方向，旨在培養具備創新實踐能力和國際競爭力的高素質工程人才。

“跨學科”并非等同于“多學科”，如圖1所示。如在某一工程需同時解決學科A、B、C方面的問題時，若將這些方面的技能人才組成團隊來共同解決，工作結束之后不加改變得分開，就是“多學科”方法，即經“多學科”方法的實施后，其實并未產生新的概念。而若使用“跨學科”的方法，即打破學科界限，交叉融合，科學合理地在各學科間通過分析建立起新的聯系，協同推進，用之來解決現實復雜問題，甚至可以誕生出超越于本學科更具有價值意義的新學科領域[1]，即產生的是“化學反應”。

新工科不是傳統工科的替代，而是將傳統工科的精華與時代需求相結合[2]，以立德樹人為引領，更加關注學生的國際視野與家國情懷，倡導與產業互通互融，與學科交叉相融，與創業互建體系[3]，最終形成符合當前社會需求的“新工科”。

1 跨學科培養新工科人才的意義

自2017年起，教育部就開始推進新工科建設工程，陸續發布《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》等相關文件，旨在培養具有創新實踐能力和國際競爭力的高素質工程人才。而跨學科培養能破除學科界限，深度促進學科知識的融合與創新，提高學生處理復雜問題的能力，是新工科人才培養的重要途徑，接下來將對其意義進行闡述。

1.1 順應時代發展

當前新興技術不斷涌現，部分新興行業所涉及學科如表 1所示，這些技術的發展和應用都需要將多個學科的專業知識進行交叉融合、融會貫通。面對國際經濟與制造業環境的變化、新高考模式“3+1+2”的變化，尤其是工業4.0的到來，跨學科培養新工科人才不是一種選擇，而是社會歷史發展必然走向，是符合社會發展需求的。因此，我國工科教育需要轉變培養理念，培養具有創新性跨界整合能力的工科人才，而跨學科培養模式能使學生具備更為靈活、全面的思維方式，更好地適應科技發展和產業變革的挑戰。

1.2 提高新工科人才的創新能力

擁有良好的創新能力是新工科人才必備的核心素質之一。跨學科的思維碰撞和知識融合有助于激發學生的創新創造思維，培養學生從不同角度思考和解決問題的能力，從而提高學生的創新能力和實踐能力。例如，醫療機器人的研發需要機械工程的精密設計、計算機科學的算法支持以及醫學領域的專業知識，只有將學科知識相互交流融合，最終才能創造出能夠為我國醫療行業帶來變革的、符合社會需求的創新產品。

1.3 提高新工科人才的國際競爭力

隨著全球產業結構的深度調整，使得工程領域的創新和突破不再局限于單一學科和地域。國際市場對復雜工程問題的解決能力提出了更高的要求，只有具備國際競爭力的新工科人才才有可能在跨學科、跨領域的工程項目中起開拓引領作用，進而推動技術發展和產業的升級。新工科人才予以跨學科培養模式的轉變，為學生的國際化視野提供了拓展可能性，便于促進跨文化交流的能力，從而更優地契合國際市場的需求。

2 跨學科培養體系

為了順應當前新一輪科學技術革命和產業革命、我國新高考的發展方向，必須意識到教育需要與之同步進行相應的轉變。接下來主要從培養思路和綜合教學改革方案兩方面來展開敘述。

2.1 培養思路

如圖 2 所示，是跨學科的新工科人才培養思路。

學校培養目標主要參考對應工科行業未來宏觀的發展方向、相關部門提出的培養標準，也可以充分結合所在地域優勢，將地方優秀文化融入學校培養目標；專業培養目標主要在學校培養目標的基礎之上結合相關專家的“新工科人才的跨學科培養模式”意見建議、行業實時發展趨勢、相似或相近工程教育認證標準等多維度地進行制定，并根據后期師生評價反饋等進行科學調整；專業培養標準經分解形成畢業要求，畢業要求可根據實際情況進行調整，如針對個別要求之一提出符合培養標準的補救措施。同時，畢業要求也對培養標準起著支撐的作用，不斷完善著專業人才的培養標準；具體的課程主要經畢業要求分解后制定，可根據各級指導要求、行業專家意見，或參考國內外該專業知名高校課程體系及反饋信息等進行科學合理地制定，后期通過課程目標達成度與師生反饋進行不斷完善優化[4]。

2.2 綜合教學改革方案

跨學科的新工科人才培養思路中所指定的綜合教改方案應需從育人理念的革新、培養方案的優化、跨學科課程資源的整合與開發、教學模式的革新、學生的國際化培養五個方面協同推進。

1） 育人理念的革新。以創新型人才培養為宗旨，建立三個轉變：“知識傳授”轉向“能力培養”“以教師為中心”轉向“以學生為中心，注重個性化發展”“單一評價”轉向“多元評價”。“以學生為中心，注重個性化發展”的培養理念需貫穿始終，強調圍繞學生興趣和潛力來開展教學工作，學生通過掌握本專業基礎知識、專業技能和跨學科知識，著重培養“T”型人才所具有的在應對復雜工程問題中所表現的自身領導力、決斷力、創新力和解決問題的能力，建立多元評價體系對學生進行客觀全面的評價，培養出“有個性、有潛力、能創新、能動態適應”的卓越“T”型工程人才[5]。

2） 培養方案的優化。跨學科的新工科人才培養的實現需要科學合理的人才培養方案作為指導。培養學生跨學科交叉融合能力至少要經過3個階段的培養[6]，如表 2所示。

① 前期大類招生與通識培養。新高考背景下，實施大類招生是明顯趨勢。在前期培養中，應堅持通識教育的培養，包括人文科學和自然科學，著重培養學生的人文素養和夯實數理化的基礎，為后期學生方向選擇做好鋪墊。

② 中期專業分流與專業教育培養。通識教育的培養完成后，應綜合各自學校教學情況和學生反饋在合適的時機進行專業分流，其要有明確的專業準入和專業準出，加以“以學生為中心”的分流方法，將選擇權交由學生。多學科專業基礎類課程和專業核心課程的設計中，除學校方案規定外，可以增設讓學生自主選擇學科領域課程的選課方案，即可以跨專業（大類） 進行選課。以學生自身興趣為驅動，讓其自發地將興趣學科進行融合，自主挖掘學科間潛在的聯系。

每門學科課程的學生可分為兩種生源：一是必修，二是選修。在滿足必修人數的前提之下，再根據實際情況增加選修人數，從而較好地避免了傳統選修課因人數過少而無法開課的情況。選課期間可根據選課情況來動態調整課程人數，可以在選課系統中增設候補功能，以此來更好地排課。當然也需要考慮對選課比較迷?；蛘邔W科結合能力薄弱的學生，學?？梢詾榇伺e辦選課攻略講座，教師在教學過程當中也要善于引導學生。若后期各方反響良好，則可適當再調整必修學分與選修學分間各自占比，這也正好體現了大類培養的宗旨。

③后期貫通體系與多元發展培養。跨學科的新工科人才培養方案中，學生的多元發展方向與人才培養類型可總結為3大類如表 3所示，此外還應明確其相應的貫通體系與課程要求的側重點。

在就業創業型人才隊伍的建設中，產學結合已成為大勢所趨。需要學校、企業、社會和科研機構共同發揮協同效應，避免流于形式的合作關系，貫徹從技術共研轉向人才共育的深度融合，各方要著重加強學生在創新創造能力方面的培訓，培養自主創新意識，增強實踐動手能力，培養應用型人才。高校通過加強與企業合作，共享資源，共同開展科研項目，將最新相關行業訊息動態納入教學內容。交叉復合型人才培養的實現，通常由學生自身興趣研修第二學位課程；或者研修其他選修類的課程，即完成了人才培養多元化的橫向擴展。而學術引領型人才培養的實現，則是縱向延伸，實現學生本碩或本碩博的貫通培養，課程的開發設計要更加偏向于科研研究訓練，引導關注相關學術領域的最新前沿，做好本碩或本碩博結點間的銜接工作。

3） 跨學科課程資源的整合與開發。課程群的建設是課程體系建構的重要基礎，能有效體現知識結構體系的整體性能，使學生逐漸形成多元、廣闊的學科視野。課程群應在所涉及的相關學科中確定核心課程，注重學科交叉，建立跨學科教學內容體系，圍繞核心課程從學科內和學科間兩個維度建設具有聯系的課程群[7]，學科內從學科專業培養要求出發，合理安排教學重心和學科教學順序；根據現實需求進行學科課程交叉建設，適當減少傳統課程中的復雜內容，增加具有前沿性、創新性的課程，使課程內容與時俱進，緊跟科技發展前沿。

如表 4所示為無機非金屬材料工程專業所構建的“先進陶瓷與智能制造”課程群的組成[8]，所有類型的課程以先進陶瓷的智能制造為背景，各類課程都具有與之相互聯系的“材料+”交叉學科的特色，貫穿了先進陶瓷材料的理論知識和制備知識，課程內容聯系緊密，邏輯清晰，完成了從學科內和學科間兩個維度來建設具有緊密聯系的課程群。

4） 教學模式的革新。傳統的教學模式已暴露出了諸如教學方法單一、評價方式局限等問題，因此構建如圖 3所示的教學模式。

四維教學模式包含了線上線下混合教學、合作學習教學、實踐探究教學和多元化的全過程評價體系4 個主要模塊。教學研究團隊要定期開展教學總結研討會議，總結出好的經驗，不斷改進完善教學模式。

① 線上線下混合教學。充分利用在線教育平臺，積極開展線上線下混合式教學，使學生將理論知識牢牢掌握。線上教學應充分利用網絡資源的豐富性為學生提供豐富的教學資源，如課程視頻、學習課件、鞏固習題等，讓學生自主學習，提高自學能力。線下教學可以組織課堂討論、疑難解答等活動，加強師生交流互動，促進師生友誼。

② 合作學習教學。組織學生進行合理分組，建立有效的小組評價機制，激勵學生積極參與合作學習，著重培養學生的團隊協作精神和溝通能力。

③ 實踐探究教學。教師針對下發的任務引領學生自主探究問題，培養學生的創新思維和解決問題的能力。對此，學校可加強實驗室建設和開放管理，為學生提供良好實驗環境，鼓勵學生自主開展實驗研究；可通過校企合作形式，建立校外實踐實習基地，鼓勵學生積極走向企業，讓學生親身體驗企業的生產流程和管理模式，提高學生實踐能力和職業素養。

④ 多元化的全過程評價體系。建立多元化的全過程評價體系，課程的考核評價方式應積極轉向全程考核，將學習過程劃分階段，各階段實施相應考核評價，更多注重學生各方面能力的培養成效?？己朔绞较蚨嘣D變，有助于激發學生探索積極性，提升學習過程趣味性。

5） 注重學生的國際化培養。學生的國際化培養究其根本是課程的國際化?？赏ㄟ^教學語言、培養過程、教學內容三方面著手來達到國際化培養的目的。

① 教學語言的國際化。除了傳統的中文授課形式，還可適當增加使用其他語言授課的形式，如英文、中英結合等，提供多語種課程，培養學生多元語言能力。

② 培養過程的國際化。積極開展國際學術競賽和合作研究項目，定期組織學生參與國際游學、交換生項目，使學生能親身體驗不同國家的教學環境和文化氛圍；開展合作辦學，與國外學校建立合作關系，共享教學教育資源，促進教育理念和教育方法的交流。

③ 教學內容的國際化。引入與學科專業相關聯的國際認可的課程體系，開設跨文化課程，幫助學生了解不同國家地域的文化、價值觀和社會制度；在教學中融入國際時事、全球問題等內容，引導學生關注世界動態；鼓勵教師參與國際課程培訓或國際學術會議，提升教師教學水平。

3 結束語

跨學科培養新工科人才是新工科建設的重要內容，本文從育人理念、培養方案優化、學科課程資源整合與開發、教學模式革新、學生的國際化培養五個方面探討了跨學科培養體系的構建，旨在為新工科人才培養提供切實可行的思路和方法。未來，高校作為新工科人才培養的重要陣地，應積極響應國家教育政策，不斷探索和完善跨學科培養模式，以培養出更符合社會需求的高素質工程人才。

參考文獻：

[1] 徐立輝，王孫禺.跨學科合作的工科人才培養新模式：工程教育的探索性多案例研究[J].清華大學教育研究，2020，41（5）：107-117.

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[3] 何利華，倪敬“. 智能制造” 背景下新工科人才的跨學科培養方法探索[J].科技風，2021（10）：5-6.

[4] 沈建成，嚴慧萍，劉立美，等“. 機械制造基礎” 課程改革的實踐與探索[J].南方農機，2023，54（12）：178-180.

[5] 林健.新工科建設：強勢打造“卓越計劃” 升級版[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-14.

[6] 張海生，張瑜.多學科交叉融合新工科人才培養的現實問題與發展策略[J].重慶高教研究，2019，7（6）：81-93.

[7] 何貴萍，賈利蓉，呂遠平，等.跨學科—多元化課程在“ 新工科” 人才培養中的探討[J].廣東化工，2019，46（3）：205-206.

[8] 劉鵬，毛衛國，楊現鋒.新工科背景下“ 先進陶瓷與智能制造” 跨學科課程群構建[J].科技風，2024（16）：94-96.

【通聯編輯：王 力】

基金項目：浙江省教育科學規劃2024 年度一般規劃課題：基于“三層遞進、三線融合”的新工科人才跨學科培養方法研究——以新興智造專業群為例（編號：2024SCG026） ；浙江省高等教育學會2024 年度高等教育研究課題：基于能力本位的新工科人才培養模式改革與實踐（編號：KT2024170） ；2024 年度杭州師范大學教學建設和改革項目：基于數字孿生的智慧教學改革研究