以项目为载体 多学科协同培养学生创新能力

金建国，魏明军，邸志刚，侯国强，龚瑞昆，赵宏微

(1.河北联合大学信息工程学院，河北唐山063009;2.河北联合大学电气工程学院，河北唐山063009)

创新是一个民族发展的动力，也是科技和社会发展永恒的主题。培养具有创新能力的优秀人才是当前高等教育面临的重要任务。胡锦涛在清华百年校庆大会上发表的重要讲话中强调指出“要积极推动协同创新”、“推动学科融合”。因此，多学科协同培养具有综合创新能力的高素质人才是高等教育面临的崭新课题，是当前科技、社会发展和国际间竞争的迫切需求。

一、多学科协同培养的意义与现状

(一)多学科协同与创新

当今科学发展的特点是学科间越来越趋于综合性、渗透性、交叉性。只涉及单一学科的问题越来越少，综合性的问题越来越多。而要解决当前的科技和社会问题，也越来越需要多学科配合来完成。如生物工程、航天工程等。即便是民生工程，也需要多方面的、综合的知识来参与才能解决。如环境治理等。所以当今时代对人才类型的需求特点是:具备综合性、渗透性、交叉性、综合边缘化问题的能力的人才越来越受到青睐。以往传统的各个学科相互独立、目标分散、互不联系的培养模式，越来越不适应当今时代的需求。多学科协同培养是培养跨学科的综合性人才的一条新途径。

(二)多学科协同培养现状及问题

这些年来，多学科协同培养模式一直是国内研究的热点。一些学者从宏观角度论述了协同创新的模式探索［1］，指出了协同创新的困境、路径及政策建议［2－4］。另有文献［5，6］基于协同理论探讨单一学科内部不同层次、不同方面的协同处理方案。然而，对于一般高校而言，如何从多学科协同培养模式的角度，探索具体实现跨学科协同培养的路径，仍是一个亟待解决的问题。笔者近年来在培养研究生的过程中一直坚持以项目为载体、多学科协同培养学生创新能力，取得了一定的成绩，下面结合自己的实践谈一些体会，以就教于同行。

二、项目驱动 多学科协同培养模式的实践

所谓项目驱动，就是以实际项目为载体，来带动和组织不同学科共同完成、实现培养目标的教学模式。近年来，笔者尝试着从自己的(纵向或横向)科研课题中适当截取出几个适合于学生做的子课题，作为用于培养学生创新能力的试验。如“基于混沌对图形的加密”是我的一个课题中的一部分，我把它拿出来作为一个子课题让学生来做。如图1给出了课题技术所涉及的知识结构图。图1中左侧是课题的技术路线;右侧是该课题的技术所涉及的各学科所需知识结构。课题涉及到了数学、物理学、计算机、密码学、混沌理论、通信等跨领域的几个不同学科的理论和技术。多学科协同模式的优势是，它能有效解决综合性、相互渗透性、多学科交叉性、综合边缘化的的问题。为使多学科之间的协同更加有效，必须首先进行的是任务分解。

图1 知识结构图

(一)培养方案的任务分解

任务分解的原则是:1)根据项目各子模块划分需求，确定分解的任务;2)根据任务目标的不同，任务分解的方式不同，师、生有别。例如:教师按知识结构(图1右侧)进行分解，学生按照(图1左侧)子课题技术路线和目标进行任务分解。譬如:对于教师，针对该课题涉及到数学、物理学、计算机、密码学、混沌等几个不同学科结构，组建相应课题学科结构的团队，并确定教师各自的任务与分解;对于学生则是按图1左侧的技术路线进行任务分解。学生具体分解形式是，每个学生各自独立完成一个子课题。这样分组的好处是，学生能够接触到完整的子课题 ;在整个课题进行期间，由项目课题负责人负责整个方案系统的统一协调和实施进度;在时间安排方面，为使学生尽早接触课题，在研究生刚一入学之日起，导师就把所要研究的课题分给学生，并针对课题目标要求，及时开出相应的讲座。

(二)培养方案的实施

为了有效解决学以致用、培养模式等问题，方案的实施大体分为三个阶段，第一阶段:开设讲座、指导学生查询文献;第二阶段:学中做;第三阶段:总结、撰写课题报告。每个阶段都紧紧围绕课题目标进行，以技术路线为主线展开研究工作。每一个阶段各自完成不同的内容和任务。从培养人的角度来说，其各阶段主要解决的问题亦有所不同。例如:第一阶段的主要内容是开设讲座、指导学生查询文献。其重点主要解决的问题是“教师教什么?学生为什么学?(初步了解)学什么?”。其中，讲座主要内容包括，1)课题相关前沿成果、动态介绍;2)课题目标;3)技术路线、核心技术关键;4)所涉猎(图1中的)知识结构等;5)紧紧围绕课题查询参考资料、文献。教师在讲座中确定需要教什么的原则是，以(图1中的)课题所涉猎知识结构为范围，以其核心技术关键为重点，以学生所需为核心，有目的、有方向地确定必要的内容。为拓宽学生视野，适当介绍前沿成果、使学生初步了解前沿成果及现状。通过讲座中展示的该领域前沿成果，及分给学生的内容新颖的子课题，可使学生对子课题的预期成果、内容的新颖性充满好奇心。由此，极大的激起主动学习新知识，探索新问题的欲望。进而使学生懂得，学是为完成课题目标、探索新问题而学。从而，有效解决了学生为什么而学问题。又如:通过讲座使学生知道了课题所涉猎(图1中的)知识结构及范围，这就使学生懂得围绕课题所涉猎(图1中的)知识结构范围，确定自己学什么。亦即，学生初步了解学什么问题。

第二阶段的主要内容是“学中做”。其主要解决的重点问题是，进一步加深理解“学什么?”、“怎么学?”。“学中做”的内容完成的是课题目标指定的新内容。“学中做”的过程实际就是展现一个学生创新能力的过程。例如:图1所涉及的知识结构分为三个层面:一是基础知识层面，它包括数学、物理;二是课题需求的专业知识层面，它包括计算机、通信;三是针对课题专门需求课外知识层面，它包括密码学、混沌理论等。基础知识层面和专业知识层面是教师在课堂上讲过的知识。而课外知识层面，则主要是通过学生以自学方式获取。在讲座中，教师只是大体讲解各个层面主要特点及相关联系，及其为实现课题目标、核心技术所依据原理、所采用方法的基本原则。而不可能具体讲解依据何原理、采用何具体方法实现而使系统最优的问题。而是将采用何方法实现最优的问题作为研究课题留给学生。譬如:在“学中做”的过程中，学生遇到的第一个问题是，如何根据图1给出的技术路线、知识结构，以计算机为工具实现目标要求;其次是如何通过编程具体实现、如何根据系统模块来划分程序模块问题。最初学生感觉无从下手，分析其原因主要有两点，第一是对上述三个层面知识之间的关系理解不到位，属于知识结构理解有问题，解决办法主要是继续看书、查阅资料。第二是技术路线中的模块与程序的模块概念上的区别和联系没有搞清楚。解决方法主要是依靠实践经验积累，依靠“做中学”，它是书本里所没有的东西。特别是在“学中做”的过程中，采用何具体方法实现，而使系统最优的问题，它更是属于科学思维加工和再造、产生新思想、新知识、新方法的范畴。又如:在调试混沌系统以变参形式运行的过程中，由于变参范围选择不合理，使系统出现了崩溃现象，并因此使研究工作无法继续进行。分析其原因是，学生对计算机数值的上、下界与数学理论上的无穷大、无穷小的区别与联系没有搞清，此问题也是书本上讲的不清楚的问题之一，其只有通过“学中做”来深刻理解。正是研究课题中不断发现的新问题，驱使学生不得不、不断的利用自己的已积累的知识和经验，经过科学的思维加工和再造，来产生新思想、新知识、新方法来解决新问题，以实现新的课题目标。正是通过这个过程，驱使学生进一步思考、并加深理解还需要学什么?到底应该怎么学?驱使学生走向自主学习，实现以学生为中心的理念。正是通过这个过程，使学生懂得了课内学什么?课外学什么;基础课“怎么学?、重点学什么?”;专业课“怎么学、重点学什么?”;使学生学会了查阅参考资料时重点查阅什么?参考资料如何进行分类整理等问题。这些成果是“学中做”作用的结果。“学中做”是敦促学习的内在的动力。

第三阶段的主要内容是总结、撰写课题报告。其主要解决的重点问题，首先是总结如何获得实现课题目标、核心技术关键的新方法的主要经验。比较知识内容与方法之间的关系，特别是将经验积累性的东西与理论的再结合是更加宝贵的。其次是如何撰写项目报告。撰写项目报告是创新活动中的不可缺少的重要组成部分，它是将科研成果展示在世人面前的基本方式之一。“学中做”、“做中学”的交替循环，是实现完整教育［4］的唯一途径。

(三)多学科协同培养模式的特色

课题涉及的多学科性是本课题的主要特色，例如:本课题涉及到了数学、物理学、计算机、密码学、混沌理论、通信等跨领域的几个不同学科的理论和技术。这就要求课题团队的组建，必须是具有专业知识结构搭配合理，具有理、工专业优势互补的知识结构特点。多学科协同模式培养的优势是，它能有效解决综合性、相互渗透性、多学科交叉性、综合边缘化的的问题。譬如:在“学中做”过程中，当遇到信息通过计算机接口传递的问题时，此问题对于从事密码学、混沌理论的人员来说，是一个比较困难的问题。而这个问题对于从事计算机通信专业的人员来说属于一般技术，不算问题;反之，如果遇到如何保障混沌系统的有界性问题，对于从事计算机通信专业来说是比较困难的问题。而密码学、混沌理论人员属于一般问题。如果遇到系统出现了崩溃问题，就需几个学科共同协同解决。由此可见，教师之间的协同、学生之间的协同，在多学科协同模式培养中都显示了它的优势。在“学中做”指导过程中，通过导师与学生的近距离接触、言传身教，使学生能够从精神到知识，从动手能力到语言能力，从独立工作能力到合作精神，得到全面的锻炼，激发了对科学和事业的执着追求精神和热情，从而把这种热情投入到不断的学习和创新之中去。由此可见，学会“学中做”、学会与人合作，实现完整教育［4］，是多学科协同模式的培养特色。

(四)实施效果及评价——新的评价理念

效果评价分为(课题目标本身的成果)直接效果，和“学中做”的完成过程中积累得到的经验方面的间接效果。基于新的评价理念，重点是评价后者——间接效果。对学生考察评价指标主要包括:1)做了什么?2)通过“学中做”学会了什么?是否学会了与人合作。3)“学中做”对学生以后乃至一生将产生哪些重要影响。4)分析问题时，是否站位于系统的观点，具有开阔视野;对问题的判断，是否具有敏锐的眼光，独特的视角;解决问题时，是否具备睿智的思维，提出全新的思路;方法的选择、原理的应用方面，是否追求方法巧妙，展现学做合一的能力等。一位参加过该课题研发过程的研二的学生深有感触的说，“是‘学中做’使我懂得了为什么而学和怎么学，理解了与人合作的重要性。通过协同协作，开阔了我的视野。……是课题中的问题激励着我在不断的思考”等等。

三、几点思考

通过这几年的实践，我深深体会到，要做好协同培养这篇大文章，有几点是必须要坚持和发扬的。

(一)广泛涉猎是实现协同培养的基础

当今和未来科技发展所面临的问题的趋势是，其问题越来越具有综合性、相互渗透性、多学科交叉性、综合边缘化。这就需要高等教育的培养模式适应形势发展的要求而做出相应的改变。多学科协同培养模式，是培养适应未来的需求特点的综合型人才的有效模式。要实现多学科协同培养，首先，要组成一个由不同学科背景的若干教师的研究团队，这样有利于学科的互补和融合;其次，每个教师要尽可能的多具备一些不同学科的知识，做不到精通，粗通也可以，这样才能实现较好的协同。这就要求教师广泛涉猎各学科、各领域知识，涉猎的领域越宽、越广，就越能收到好的效果。广泛涉猎是实现协同的基础。

(二)项目驱动是实现协同培养的载体

以项目为载体，多学科协同培养，项目是前提，如果没有项目，协同只能是空谈。然而，在目前情况下，并不是人人都有项目，也不是任何时候都有项目。笔者对这一问题的看法是，教师应利用一切机会、利用一切条件来争取各种形式的项目，没有大项目可以用小项目，无小项目可申请指导项目，实在没有项目也可自拟项目。只有有了较好的项目，才能使多学科协同的培养方案的培养目标具体、明确、集中。只有培养方案的培养目标做到了具体、明确、集中，协同才能具有凝聚力和发挥应有的效果。反之，目标不具体、不明确、不集中，大家的力量不知道往哪里使，其力量是分散的，或是相悖的，最终使协同导致失败。所以，项目驱动是实现协同培养的载体。

(三)大胆放手是实现协同培养的关键

我国多年来大学教学的弊端之一是教学过程大多局限于课堂教学，学生对知识的掌握大多停留在书本知识的记忆上。“学中做”环节不多，动手能力不强，这样的办学思路难以让学生受到较为完整的教育，从而影响了学生综合素质的发展。现在一些大学已经注意到了这个问题并开始着手解决。其途径之一就是让学生参加教学过程，有些环节大胆放手让学生去做，从而达到提升学生学习效果之目的。只有放手让学生去做，学生才会在做的过程中体会理论、享受过程、增长才干。当然，学生在做的过程中会有失败，就像老师会有失败一样。那也不要紧，失败了，老师帮助找出原因、总结经验，以后的路子会走得好一些、顺一些。在一定意义上说，只有让学生体验了失败，他才能成长的更快。担心失败而不敢大胆放手，不符合人才成长的规律，也不符合辩证法。

［1］王子镐.加强行业特色大学协同创新能力建设的思考［J］.中国高等教育，2011(24):13－15.

［2］李忠云，邓秀新.高校协同创新的困境－路径及政策建议［J］.中国高等教育，2011(17):1－153.

［3］陈颖.全面协同 培养拔尖创新人才［J］.中国大学教学，2012.(4):29.

［4］叶信治.从美国大学教学特点看我国大学教学盲点［J］.高等教育研究，2011(11):118－125.

［5］查冲平，顾小清，祝智庭.基于协同学习的S实现:CC协同脚本与使能技术［J］.中国电化教育，2010(5):27－31.

［6］毕建新，黄培林，李建清.基于协同理论的高校协作服务模式探索——以东南大学为例［J］.中国高校科技，2012(4):14－15.