科学决策系统推进加强学科交叉教学

冯婕+曾开富+陈丽萍

摘要：跨学科教学已成为世界一流大学教学改革的特色和亮点。北京化工大学在本科教育中以学科交叉班为载体，实施学科交叉人才培养计划，有效地牵引、推动了本科教育综合改革。

关键词：学科交叉；协同创新；科教融合

一、学科交叉是世界一流大学的重要经验

过去五六十年来，尤其是最近二三十年来，主要西方国家和世界一流大学高度重视学科交叉。据统计，美国1/3的学者、科学家和工程师隶属于某一个或者几个交叉学科研究中心或属于跨大学的研究中心。绝大多数世界一流大学都建有各种形式的交叉学科研究中心。

跨学科教学己成为世界一流大学教学改革的特色和亮点。从选课制度上看，世界一流大学一般都给予学生很大的选课自由，跨专业、跨院系选课的范围要远远胜于我国大学。欧美各国的世界一流大学从跨学科的角度出发，形成了很多新的本科培养方案，并据此设置了很多跨学科本科项目。以麻省理工学院为例。2016-2017学年，麻省理工学院设置的本科跨学科项目包括计算机科学与分子生物学、人文、人文与工程、人文与科学等4个学位项目，以及古典与中世纪研究、国际研究、天文学、大气化学、生物医学工程、能源研究、创新与创业、公共政策、统计与数据科学、女性与性别研究、非洲与非洲移民研究、亚洲与亚洲移民研究、拉美文化研究、中东研究、俄罗斯与欧洲研究等15个辅修项目。这些跨学科项目一般是由两个以上的院系共同设计出一套培养计划。例如，创新与创业学科交叉辅修项目的培养方案由麻省理工学院工学院和管理学院共同设计。该项目主要培养创新型经济所需要知识与技能，其培养方案要求学生从4大类、40门课程中按照要求选修5门课程。这4大类课程的选课方案具体要求是，2门核心课程“创新工程：把思想转变成影响力”“风险工程”必修，从17门“创新创业背景”类课程中选修1门，从5门“领导力培养”类课程中选修1门，从16门“创新创业实践”类课程中选修1门。“创新创业背景”类课程主要是从经济、文化等社会科学的视角来分析和理解信息科技、材料技术、能源与环境等某一个领域的社会背景。“领导力培养”类课程主要着眼于培养工程师在一个组织或团队中的领导能力。“创新创业实践”类课程则从实践和实战的角度出发设计一项创新创业项目。总体看来，上述培养方案的教学任务是工学院或者管理学院无法单独完成的。

除了产生新的跨学科培养方案以外，课程教学的创新也是世界一流大学的一个改革亮点。作为美国高等教育改革的一个标志，欧林工学院设立了课程集群。一般地，课程集群由多名教师组成一个跨学科教学团队来完成教学，把项目（project）和一系列传统课程（一般为2至4门）整合成为一个有机的整体。课程集群以项目与实践为载体，应用传统课程中所学的理论，使学生在理解学科基本知识和应用知识解决问题之间达到合理的平衡。课程集群可以综合多门技术类课程，也可综合多门技术类课程和非技术类课程。例如，“生物學”与“人文与社会科学”结合组成课程集群，通过关于克隆研究的项目，研究生物学与克隆技术涉及的伦理问题；“材料科学”与“人文与社会科学”结合组成的课程集群研究重建保罗·瑞维尔的铁匠铺；“信号与系统科学”与“商业基本原理”结合组成的课程集群研究电路板的产品设计。与欧林工学院类似，马里兰大学的“世界课程”将自然科学与人文、社会科学领域的知识整合在一起，其主题包括：微生物、土木工程、管理和政治专业教师讲授的“阻碍进程：尼罗河、科技、政治和环境”；数学、音乐和建筑学专业教师讲授的“创造性的动力：音乐、建筑学和科学中的创造力”等。

二、学科交叉要做到多学科有机融合

为什么学科交叉能够显著地提升人才培养质量？学科交叉教学的内在机理是什么？

从历史的角度来看，学科制度有助于科学与教育事业的发展。但是，学科制度过分强调学科分化，将必然地导致人类认知活动的孤立性、封闭性、片面性。学科交叉活动的广泛开展，使科教活动从孤立、封闭、片面走向了协同。麻省理工学院、欧林工学院等的学科交叉教学就是要最大程度地消除学科制度的弊端。课程和培养方案的设计，应基于一种基本的假设：最优秀的学生不是在某一特定领域掌握精深知识，而是基础牢固、善于同他人共同工作、善于学习新事物并形成新能力的学生。跨院系的学科交叉项目、课程集群等为本科学生提供了合作创新的平台。

学科交叉的教育意义不在于学科之多，而在于多学科的有机融合。目前，各国大学教育一般都分为通识教育和专业教育两个阶段。无论哪个阶段，学生都会学习很多学科。因此，每个学生在本科教育阶段会接受很多学科的教育。但这种多学科的教育并不等同于学科交叉教学。

学科交叉教学与多学科教学之间既有联系，又有区别。二者的相同之处在于都要求相对广博的学科基础。二者的区别在于，学科交叉教学强调综合能力和解决问题能力的培养，其涉及到的多个学科应该是有机相融的。多学科教学则强调学科知识面的完备性，其各个学科之间的有机相融程度远不如学科交叉教学。当然，一份合理的本科培养方案会围绕着人才培养目标来设计多学科之间的前后连贯性和整体协调性。但是，如果没有高水平教师引导学生将其所学到的知识体系差异很大的各个学科进行横向或纵向的联系，那么学生并不会将多个学科融会贯通。因此，很多学生虽然储存了大量知识，但是并不能应用这些知识去解决复杂问题。这一缺陷在以知识灌输为主的教学活动中表现得尤其明显。随着社会的发展，社会生活与专业工作中所出现的真实问题越来越复杂，必须依赖于多学科协同解决。因此，具备学科交叉能力的人才更善于创新，更善于创造性地解决复杂问题。以复杂问题（其中很多问题是真实问题）来牵引多学科的有机融合，这就是学科交叉教学之所以富有成效的教育学机理。

从学校管理的角度来看，推进学科交叉教学需要一定的环境条件。其中，最关键的因素是教师。世界一流大学的经验表明，无论是在科研方面还是在教学方面，教师因素是推进学科交叉的决定性因素。教师在教学活动中起着主导者的作用，在学科交叉教学中更是如此。根据哈肯的协同学理论，在一定的环境条件下，科技创新活动本质上是一个协同过程，科学家有合作的天性。这种协同与合作是有利于多学科交叉融合的。因此，现代大学要推进学科交叉融合，必须首先研究其具体的办学环境是否鼓励教师协同合作。

三、系统推进学科交叉的本科教学改革

北京化工大学是一所教育部直属的以工程科学为特色的多科性大学，是“211工程”和“优势学科创新平台”建设高校。2013年以来，北京化工大学以学科交叉班为龙头，启动了学科交叉人才培养计划，系统地在本科教学中推进学科交叉能力建设。

1.师生构成的多学科化

实现学科交叉人才培养，需要教师团队成员来自不同的学科背景，具备跨学科研究、教学的经验和能力。我校学科交叉班的教师队伍建设依托重点实验室或高水平科研团队，由院士、长江学者、杰青等领衔，跨学院、跨学科组建了学科交叉班教师指导小组。教师指导小组不仅向学生传授学科交叉研究的经验和成果，还指导学生参与实际的科研实践。每个学科交叉班由10～20名本科生组成，学生在全校范围内选拔，这些学生至少来自3个不同学院且不同学科专业。学科交叉班学生的本科阶段学籍保留在原学院和原专业，确保学生在打牢专业基础的前提下开展多学科研究和学习。

2.课程体系的跨專业化

学科交叉班学生在学习主修专业课程之余，在指导小组教师的指导下，根据学生专业因材施教，建立个性化的学科交叉课程学习计划。学生通过“跨专业选课计划”，选修其他相关学科的专业课程，获得基本的跨学科知识，打下学科交叉学习和研究的基础。

学科交叉班每学期至少开设一门研讨课，实施研究性教学方法改革。研讨课的教学模式趋于多样化，授课采用案例、项目等形式，教学内容围绕科研团队研究课题所涉及的学科交叉领域设计研讨课主题，师生就学科交叉领域的前沿问题、关键问题和疑难问题开展充分的交流和研讨。

3.学术交流的常态化

学科交叉班建立了“学术交流计划”，组织学生参加某一交叉领域的最前沿科研学术交流。同时，学科交叉班教师指导小组在课程中邀请本领域前沿的科学家主持讲座或研讨。比如，在“高分子材料先进制造专题”研讨课中，除了由长江学者担任主讲教师之外，还邀请了来自奥克兰大学、北京大学、中国科学院、中国氯碱工业协会的学者和专家，就不同的主题开展了研讨和讲座，激发了学生对高分子材料制造的浓厚兴趣。

4.科研实践的优质化

学科交叉班建立了“科研课题研究计划”，组织并指导学生参与真实的科研项目，依托科研团队为学生提供科研实践的平台。学科交叉班所有学生都能参与真实项目的研究，绝大多数学生都能参与到国家自然科学基金项目和“973项目”等高水平国家级项目的科研实践中。学校还组织学科交叉班学生参加大学生创新创业训练计划、大学生学科竞赛等活动，鼓励学生撰写会议报告、科技论文。

5.评价方式的多样化

针对学科交叉班学生跨专业选课、课程研讨、学术交流、科研课题研究等活动，学校建立了相应的人才培养过程质量评价体系，以过程考核为主，以能力考核为重，对学生和教师进行科学合理的绩效考核。一是研讨课教学质量的主要评价重点放在课程内容的前沿性、教学模式的创新性和成绩考核评定的灵活性上；成绩考核加大平时成绩占总成绩的比例，主要采取文献查阅、小论文、大作业、交流报告等形式。二是注重研究和学习效果，将其与科研体验与课题研究成效挂钩，由科研团队对学科交叉班学生给予定期能力考核，提出持续改进意见。三是建立科学的考核指标，将参与科研体验和课题研究成果转换成学生的创新学分或者毕业设计（论文）学分。四是学科交叉班实施整体年度考核制度，依据注重实际效果的考核原则，强化学科交叉人才培养过程的质量评价和管理监督。

随着人类文明的进步，学科交叉协同已经发展为科教活动的一个重要本质属性。推进学科交叉，不仅是研究生教育的一个基本经验，也应当是本科教育改革的一个基本方向。北京化工大学学科交叉人才培养计划是目前国内少有的、较早正式建立的一个以“学科交叉班”冠名的本科教育计划。由于人才培养工作的长周期性特征，目前还无法从人才培养成果来评判学科交叉班的办学成功与否，但在培养过程中很多学生的成长已经体现出学科交叉的作用。我们相信，经过不断的努力和探索，我校学科交叉人才培养计划会得到进一步完善和拓展，学科交叉教学水平会得到进一步提升。