关于交叉学科教学与科研相结合的问题

倪妍婷

交叉学科是在学术研究交叉的大背景下，近些年逐渐形成的热门研究课题。如计算机与物理的交叉，形成了计算机物理。化学与物理的交叉，形成了化学物理和物理化学学科。尤其是在现代科技革命大背景下，随着计算机技术、生物技术等新兴学科的迅速发展，多学科间自然演化成多学科交叉百花齐放的局面。比如生物研究的遗传基因问题，由于其与计算机理论上的部分契合性研究，开发出了基因算法。其模拟达尔文生物进化论的然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。而该算法虽然形式上体现为计算机与生物的学科交叉，但是由于其算法的优越性，又被广泛地应用在机械工程学科的优化设计中，代替传统的数学线性规划，快速寻找最优解。交叉学科的应用，在国外十分广泛，而国内在该方面的研究与教学，起步的较晚。主要原因是对传统学科在现在科技发展趋势，尤其是计算机发展背景的认识不充分下产生的。科学研究的起点是本科生的教学，如何在本科的教学中，在不影响本学科基础知识的方向上，尽可能多渗透交叉学的知识和内容，在教学的过程中，对学生进行多学科的讲解。无论是在拓展本科生的知识面，提高本科生的就业率，以及在进一步的科研深造过程中的快速切入，都是大有裨益的。

由于交叉学科所特有的多学科特性，在教学和科研当中，所体现出来的问题和解决办法与传统的学科呈现出较大的区别和特点。在教学中，交叉学科由于其多学科特性，在教学课程和教学大纲制定中，存在多课程，跨领域的教学，尤其对于新申请的交叉学科专业，其任课教师自身的教育背景，决定了教学存在较大的难度。而在科研中，尤其是研究生教学，由于交叉学科大部分是新兴学科，研究生在本科生领域所学课程相对狭窄，因为在研究生科研阶段初期，需要再学习的过程，而如何在有限的时间内对科研成果进行交付，存在较大的困难和问题。本文针对交叉学科的特点，对教学和科研中所表现的特点，阐述了存在的问题，并提出了相应地解决方案。以及对教学和科研相结合问题进行了一定的讨论。

一、交叉学科教学问题

1.交叉学科的教学特点。由于交叉学科所特有的多学科特性，在教学当中，所体现出来的问题和解决办法与传统的学科呈现出较大的区别和特点。交叉学科涉及到多学科领域的学习，在本科生教学过程中，需要多领域的关键学科的学习和教学课程安排。以机械工程学科下的工业工程专业为例，机械工程学科是一个非常古老的学科，早在16世纪，就已经从欧洲开始展开该学科的研究和教学，比如传统的镗床理念，早在1757年就已经进入人类的视线了，而镗刀如今依然活跃在机械加工领域。随着第一次工业革命和第二次工业革命对人类生活的大幅度改变，机械工程早已多方面渗透到人们的生产生活中。机械工程学科下，主要包括机械制造及其自动化、机械设计、机电一体化等传统学科，在90年代，工业工程专业从欧美传入中国，清华和西安交大首先开始进行该专业课程的开设，而工业工程专业就是典型的交叉学科渗透的典范。随着计算机技术、生物技术学科的快速发展、渗透，机械工程学科早已不是传统的“齿轮、机床”，而是多学科并行发展的复合学科的代表。因为机械工程基础理论早在几百年前就已形成，所以对机床、齿轮、蜗杆这些传统机械学科的开拓和优化变得缓慢。与此同时，管理学、运筹学、计算机科学、生物学与机械工程进行了多方面的交叉，在机械优化设计、制造系统运行优化等领域展开了多方面的研究和教学工作。

2.交叉学课教学中存在的问题。在交叉学科的教学中，交叉学科由于其多学科特性，在教学课程和教学大纲制定中，存在多课程，跨领域的教学，尤其对于新申请的交叉学科专业，其任课教师自身的教育背景一般存在单学科特性，因此，在教学的过程中，对任课教师和教学大纲的编写者存在较大的挑战，需要大量的自学甚至需要进行一定的专业学习和深造的过程。很多学校在机械工程本科教学的过程中，依然秉承着传统的机械教学模式，很少涉及先进制造技术、计算机集成制造、柔性制造、敏捷制造以及云制造等先进的制造理念，在教学的安排上，存在一定的不足。而本科生在学习传统机械学科课程的同时，在进一步的企业实习或者科研过程中，难免会发现知识上的断层问题，对进一步的学习带来了较大的困难，急需解决。因为，对交叉学科的建立，决定了教学存在较大的难度，需要在所涉及领域的深度和广度上进行大胆的开拓。

3.解决办法。针对以上存在的问题，在长期的学习和实践过程中，总结出以下几点解决办法。首先，需要结合不同专业的特点，对涉及到的学科进行不同的选择，比如工业工程专业，就需要对计算机技术、管理学、运筹学进行交叉教学，提高学生的专业素养。对机械加工专业，需要对电子信息、材料科学进行交叉教学。在这方面，可以参考外国优秀大学的教学内容，再结果我国教学的特点进行进一步完善。其次，在交叉学科选择之后，需要对所选的机械工程不同专业进一步确定交叉学科的分配比例。比如工业工程专业，在教学计划的制定过程中，需要在保证机械设计、机械原理、机械制造等专业必修课的基础上，如何制定管理学、计算机集成制造、运筹学等课程的学时安排。

二、交叉学科科研问题

1.交叉学科的科研特点。交叉学科在科研领域，由于其跨学科，多领域，且紧跟科学技术的前沿领域，已成为近些年的科研热题，在申请横向和纵向基金，申报项目上，具有较大的优势。而且，由于其大多数紧跟计算机最近技术，能够快速解决企业和科研院所所急迫的问题，具有较快的投入产出率，较大的投入产出比，受到广大企业和科研单位的接纳。

2.交叉学课科研中存在的问题。在科研中，尤其是研究生教学，由于交叉学科大部分是新兴学科，研究生在本科生领域所学课程相对狭窄，因为在研究生科研阶段初期，需要再学习的过程，而如何在有限的时间内对科研成果进行交付，存在较大的困难和问题。在研究生，尤其是本科教育存在的断层问题上，如果快递进行知识补充。并较快地进行到科研的实质阶段，对硕士生导师和博士生导师具有较大的挑战。

3.解决办法。针对以上问题，提出两点解决方案，一是在研究生入学初阶段，培养“一对一”辅导方式，即老带初，在知识的补充上，科研心得上，以高年级研究生带初级研究生的方法，尽早帮助低年级研究生走出困惑。二是教学与科研相结合的方式，在项目团队中，以梯度方式构建科研团队，在科研中进行学习。根据长期的实践总结，能够让初级研究生快速进行角色，并对所学知识进行充分的吸收和掌握。

三、教学与科研相结合问题在交叉学科中的讨论

为了更好地进行交叉学科领域中的教学和科研问题，在长期的交叉学科学习和科研背景下，本文提出了关于交叉学科教学和科研一体化相结合的方案。如图一所示，由于交叉学科多位科研前沿学科，在教学的过程中，需要授课教师对最新的所在交叉学科进行不断地学习和探索，了解最新的科技知识。同时，可以对课堂教学模式进行更好地探索，邀请企业和科研院所的科研人员，一起在授课的过程中对学生进行启发和知识授予。而为了更好地进行交叉学科的科研，在横纵向项目的科研过程中，由团队负责人，在科研的同时，结合所授予的课程，对本科生和研究生进行现场的指导和学习，加快所授予知识的理解和掌握，灵活地将所学知识结合到科研之中。

交叉学科的迅猛发展，已经引起多数高校的关注，在很多学校，已经开展了交叉学科研究中心的申报及其科研工作的开展。而由于与传统学科的区别，对交叉学科的探索，是一个长期、不断探索和实践的过程，在教学方面，对教师团队提出较大的挑战，需要新老学科不断地转换，学习的过程，在科研方面，亦应教学和科研相结合，更好地拓展科研团队的软实力，同时加强本科生和研究生的科研能力，将所学的理论知识进行融会贯通，与实际科研进行很好的融合。

[1]胡树华，兰飞，范文芳.交叉学科的复合式教学体系设计研究[J].江苏高教，2007，(4).

[2]苏磊.交叉学科人才培养模式探索[J].中国高校科技，2012，(5).

[3]冯刚.交叉学科视野下思想政治教育的创新发展[J].思想理论教育导刊，2011，(11).