交叉学科拔尖创新人才培养实践

元 英，郝晓冉，朱旭东，陈金波，商 旋

（北京师范大学a.中国基础教育质量监测协同创新中心；b.生命科学学院，北京 100875）

0 引言

建设世界一流大学和一流学科（简称“双一流”建设），是党中央、国务院作出的重大战略决策，也是我国高等教育领域继“211”“985”之后的又一国家战略，有利于提升我国高等教育综合实力和国际竞争力，为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑。如何实现和推进“双一流”建设，是新时代高校迫切需要研究和解决的问题［1］。结合国内外高等教育发展经验和我国“双一流”建设面临的形势与任务可以发现，积极开展交叉学科教育与研究，培养交叉学科拔尖创新人才是我国“双一流”建设的重要环节［2］。本文以我校为例提出了推动交叉学科拔尖创新人才培养的措施，并探讨交叉学科培养拔尖创新人才的实践。

1 学校交叉学科创新人才培养的背景

在全球知识融合的浪潮中，交叉学科由于符合学科发展的新趋势，能够满足科技发展和社会进步的新需求而得到了蓬勃发展。从全球范围内的科技创新与学科关系来看，影响社会发展的重大原创性成果大都是学科前沿和学科交叉融合的结果［3］。据统计，在近百年来的诺贝尔奖中，有近半成果属于交叉学科研究［4］。随着交叉学科的飞速发展，国外一流大学逐渐发现交叉学科具有跨学科性、创新性和应用性的特点，有利于拓宽学生的知识视野，培养学生的创新精神，提升学生的实践能力，契合新时代培养复合型人才的迫切需要，是培养拔尖创新人才的关键之路。近年来，国外一流大学持续增加交叉学科领域的教育投入，形成了较为成熟的交叉学科人才培养模式，已经成为培养拔尖创新人才的主渠道［5-6］。

相比而言，我国高校交叉学科人才培养进展缓慢［7］。为了解决这一问题，近年来，我国政府颁布了多项政策促进交叉学科的发展与人才培养。例如，2016 年，教育部提出要“鼓励高校自主开展高水平交叉学科研究”［8］；2017 年，《统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法（暂行）》指出要“突出学科交叉融合和协同创新”“鼓励新兴学科、交叉学科”［9］。在此背景下，我国许多高校结合自身特点，尝试在交叉学科研究与创新人才培养方面做了一些工作，例如，开设跨院系跨专业课程、设置交叉学科研究机构或组织等［10］，但仍存在很多问题，例如，如何打破学科壁垒实施交叉学科人才培养项目；如何统筹协调相关院系有效实施交叉学科人才培养方案［5］。这些问题都使我国交叉学科人才培养举步维艰。

基于我国高校交叉学科拔尖人才培养的现实情况，我校积极尝试探索培养交叉学科拔尖创新人才之路。近年来，学校进一步明确了建设“综合性、研究型、教师教育领先的中国特色世界一流大学”的办学定位，提出了“三步走”的战略构想，明确到本世纪中叶进入世界一流大学前列［11］。当前，学校正着力构建“高原支撑、高峰引领”的学科发展体系和“一体两翼”的办学格局，不断深化综合改革，推进各项事业发展。2017 年，学校公布了《北京师范大学一流大学建设高校建设方案》，指出要“实施高原计划，着力构筑六大学科群”，重点建设数理化、天地生、文史哲等组成的基础学科群，初步形成科教融合、文理协同的特色创新体系［12］。2018 年，学校还启动了学科交叉基金项目申报工作，以期促进跨学科合作，营造多学科交叉融合的氛围。在此背景下，借助学校自身的多学科优势，借助国际遗传工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine Competition，iGEM），尝试探索交叉学科创新人才培养的发展道路。

2 学校的创新探索与实践

iGEM是我校交叉学科拔尖创新人才培养的一种尝试。之所以选择iGEM，是因为：①iGEM 是以合成生物学为核心的多学科交叉国际级赛事，目前已成为最具影响力的世界级大学生学术竞赛之一，吸引了全球五大洲30 多个国家和地区的300 多支队伍踊跃参赛，包括哈佛大学、牛津大学、普林斯顿大学、加州大学伯克利分校、剑桥大学等多所世界知名高校。②iGEM竞赛要求每支团队利用标准的可替换部件（standard biological parts，也称为BioBricks）来构建基因回路和人工生命系统，建立有效的数学模型，实现对精致复杂人工生物系统（artificial biosystem）的预测、操纵和测量。项目分为生物学湿实验、数据建模、human

practices、美工和Wiki等4 个模块，要求多个学科背景的学生从多个角度协同完成。③iGEM提倡“诚信”的竞技精神，弘扬“尊重、诚实、颂扬、协作、努力、优秀”的价值理念，与我国创新人才培养的核心理念不谋而合［13-14］。因此，我校借助于iGEM 竞赛学科交叉的优势，在依托多学科解决合成生物问题的同时，尝试推动学科的交叉和融合，进行了一系列的改革与创新，激发和释放学科发展的内在动力和活力。具体的探索性实践主要体现在以下几个方面：

2.1 建立科学的团队运行模式

为了更好地选拔iGEM 团队成员，学校建立了科学、透明的选拔机制。比如，学生需要填写信息采集表，包括自身专长、时间投入等信息。经过初步筛选，学校会采取小组面试的方式进一步选拔，面试内容围绕学生提交的项目规划书和个人论文展开。首先学生要对项目规划书进行简单讲解，内容包括项目意义、拟解决的问题、项目设计等方面，之后评委会针对项目规划书、个人论文及iGEM 相关知识对学生进行提问。综合学生的综合表现，评委确定最终入选团队成员的名单。

团队成员确定以后，学校以兴趣小组的形式创新团队运行模式，保障团队发展的延续性和稳定性。在队伍管理方面，学校制定了BNU-China iGEM 队伍管理办法、BNU-China iGEM Handbook、创新实验室日常行为规范、队员评价标准等一系列规章制度，对团队架构、常务管理、考核评价、设备使用与维护等方面进行了详细规定，并实行队员流动性淘汰机制。在人员配备方面，针对iGEM项目模块，团队配备1 名队长负责项目总体监督与管理，1～3 名副队长分别负责各个模块的工作安排及协调沟通。每个模块都有模块负责人及3 或4 名成员。在会议制度方面，团队实施每周召开例会，每两周召开一次大组会，成员向指导教师汇报工作进展并讨论下一步工作重点，以保证课题的顺利进展，同时项目管理导师对例会与项目进展情况进行动态管理，随时关注团队成员的状态，保障团队的活力。

2.2 纳入学分认证体系

2013 年，学校发布了人才培养质量提升计划，规定“强化专业实践与社会服务、加强创新创业教育和就业指导服务”，要将社会实践、志愿服务、科研竞赛等纳入实践教学学分。在此背景下，生命科学学院着力建设iGEM学术科技课程，并将其纳入科研训练与创新创业这一必修学分认证体系中，以课程为载体进行竞赛的介绍、讲解、选聘、训练与指导，完整参与该课程的学生可获得1 个学分，同时根据学生的参与程度、对项目的贡献程度以及项目成果的获奖结果，学生最高可获得5 分的保研加分。

随着iGEM项目影响力的逐渐扩大，团队成员日益多元化，囊括了生命科学、数学、计算机、物理、化学、地理和心理学等多个部、院、系，并且出现了“同辈效应”，即学生参加完之后，会介绍师弟师妹加入的现象。针对这一现象，经过多次沟通，目前已经有化学学院、信息科学与技术学院、物理学系等院系也将学生参与iGEM项目作为保研加分项。因此，每年报名参加iGEM项目的学生数量越来越多，保证了团队成员的可持续发展。

2.3 搭建“六位一体”指导团队

生命科学学院作为iGEM 项目的主要负责单位，积极协调与融合不同学科的师资力量，建立了科学、规范、灵活的交叉学科研究团队。在充分尊重学生主体地位的基础上，学院创新组织架构，搭建“教学管理—学生工作—导师—实验教师—研究生—校外专家”六位一体的项目指导团队，形成了多方联动、分工明确、结构合理的支撑体系。其中，教学副院长担任项目总协调，负责项目整体的运行；学院分党委副书记担任项目管理导师，负责团队培育、文化建设等；聘请两名专任教师担任项目学术导师，负责专业指导；聘请实验教师担任项目管理员，负责技术支持；招募博士研究生作为项目助理，负责日常辅导；聘请校外专家作为项目顾问，提供技术与政策咨询。项目指导团队教师的工作量纳入绩效考核，极大地激发了教师的工作积极性。此外，注重对学生进行多专业、多学科的引导，积极开展院际、校际和国际交流与合作。

2.4 提供保障性条件支撑项目发展

为保障iGEM 项目的持久发展，自2015 年起，生命科学学院提供了相应的保障性条件作为支撑。学院设立了专门的科研创新实验室，占地92 m2，拥有60 台中小型仪器设备，总价值约130 万元，以及40 多种前沿科研书籍，总价值约24 万元；建立了创新实验室菌种库、技术手册和培训资料库，整合教学资源实现信息化管理服务平台；积极打造iGEM网站、创新思维科研训练平台、虚拟仿真实验等新媒体组成的科研创新网络信息化平台，以期实现在线报名、预约仪器、在线查询（菌种、仪器、耗材、培训资料等资源）、在线交流（包括和往届队员交流）、实验记录、思维训练等功能，适应信息化社会对教育发展的新要求，实时更新教学信息、简化办事程序，为iGEM 项目发展提供更好的服务。此外，学院每年从中央教改项目“基础学科拔尖学生培养试验计划”中拨出一大部分专项经费用于iGEM项目实验运行及学术交流，积极资助学生参加一年一度的国际比赛交流，为学生提供在国际科研社区中展示其学术活动的平台和机会，使学生能够了解其他国家同辈的学习和研究情况，开拓国际视野。

2.5 iGEM项目的延伸和扩展—“能动计划”

鉴于iGEM项目的成效及对交叉学科人才培养所起到的重要作用，自2018 年开始，生命科学学院借鉴iGEM竞赛的组织方式和管理经验，以塑造拔尖创新人才创新素质为目标，以研究性教学和教学科研互动为理念，借助学校拔尖创新人才培养特殊政策，依托国家、教育部和北京市重点实验室和国家重点学科等丰富的科研资源和院士、长江学者、杰出青年基金获得者、教学名师等高水平的“首席导师＋指导团队”师资及其研究项目与实验室平台，以生物学励耘班为主体，尊重学生的能力差异和兴趣取向，激发引导学生自主探索和学习，采取一种最大程度发挥学生自主能动性的科研训练教学方法，取名为“能动计划”（Self-Guided

Project），旨在让学生相对自主地、系统地参与并在规定时间内完成一个自主选题的研究课题（包括基础实验课程自主设计部分、科研训练与创新创业项目、毕业论文设计、北京市生物竞赛、全国大学生生命科学创新创业大赛、国际遗传机器工程大赛等）的全部过程。课题实施主要包括：通过前期调研，确定选题方向；学生自主组成跨年级、跨学科的研究团队；自主选题并在规定时间内相对独立地完成一个具体研究课题；交流与成果的国内国际化展示。整个过程中指导教师不直接参与具体课题确定、实验设计，所起的作用在于方向引导、可行性的把握、错误排除、技术方法指导、和疑难解答等辅佐工作，从而建设一套以学生为主体的培养方式。

3 总结与思考

2014 年至今，我校借助iGEM 项目在交叉学科拔尖创新人才培养方面已初步形成独具特色的人才培养模式，并取得了一定成绩。学校获得了2 金2 银1 铜的好成绩，同时充分调动起了学生学习的自主性和能动性，不仅激发了学生对科学研究的兴趣，使学生学习到新的实验技能，而且增强了学生的团队合作意识和能力，提高了学生乐于分享、乐于助人的能力，最重要的是使学生将课本知识与实际应用相结合，有助于学生创新创业技能的发展。近5 年来，团队成员经过交叉学科创新人才培养体系，已经展现出科技创新的潜质。87.5%的团队成员先后进入耶鲁大学、南加利福尼亚州大学、英国帝国理工学院、多伦多大学、伦敦大学等国外著名学府及中国科学院、清华大学、北京大学等国内顶尖高校继续深造。

在实践过程中，也发现了一些亟待改进的问题，例如在项目进程中，学生容易产生为了比赛而比赛的心理，目的性较强，很难将项目与国家发展需求进行持续、有效地对接。如果想要使学生在整个竞赛准备过程中始终保持很高的积极性，将学术科研项目与社会需求紧密结合，将项目转化成解决社会难题、对社会非常有意义可能是值得探索的路径之一。具体来说，就是应该思考如何使Human Practices 模块执行起来更加有条理、有意义，使学生能够通过这些活动真正地了解社会现状，发现社会需求，从而更好地从问题出发设计项目。在此过程中，学校一方面可以通过加强团队文化建设，将学术科研项目与社会需求紧密结合，让学生与新时代共同前进，在学术科研中释放青春激情，求真学问，练真本领，不辱时代使命，不负人民期望；另一方面，考虑到项目所涉及的伦理学、环境影响、相关法律、安全性、风险评估等各方面内容，需要采用问卷调查、访谈等方式来获取信息，那么后续可以聘请相关专业教师对学生进行相关技能培训，使项目执行更加规范有效，获得的数据也更加客观真实，为科研项目与社会需求紧密结合奠定基础。另外，随着项目的不断推进，还发现建立合理、有效的评价机制是保证交叉学科人才培养项目永葆活力的关键。由于交叉学科涉及跨院系，在研究成果署名、科研经费支出、知识产权归属等问题，学校应建立合理的评价机制，积极探索交叉学科研究人员的绩效评价及流动机制，保障交叉学科协同创新和交叉学科人才培养的顺利进行。