论新工科的跨学科品性及其跨学科课程设计

（闽江学院，福建 福州350108）

“日新之谓盛德，生生之谓易。”教育需要传承与创新，日新方能致远。当前，我国高等工程教育在经济社会发展中的作用正在发生着深刻变化，高等工程教育范式面临全新转变。2017年以来，教育部积极推进新工科，引领高等工程教育综合改革，“复旦共识”“天大行动”“北京指南”被誉为“新工科三部曲”，众多高等院校已积极响应并投入新工科的研究和实践。这是为应对新一轮科技革命和产业变革、服务创新驱动发展等一系列国家战略，高等工程教育领域进行的准确识变、积极应变和主动求变。基于此，本文着重从新工科角度，对高等工程教育跨学科教育及其跨学科课程设计进行探讨。

一、跨学科教育是新工科的品性

约翰·亨利·纽曼曾说，“大学要么指学生而言，要么指学科而言。”［1］20大学与学科形影相随，两者在建制化过程中深度融合。从人才培养角度上看，“教育中的学科”是指为培养人才而设立的教与学的科目，并在教学制度中对其进行系统的安排。［2］教育中的学科是学校教学、科研等职能的基本单位。从科学学角度上看，人类知识本身是一个完整的体系，单门学科则是相对独立的知识体系，学科的分化与综合是学科发展的自带品性。许多新兴学科既是学科分化与综合演进逻辑的产物，也是分化和综合这个辩证过程的直观体现。教育中的各类学科形态通常是人类知识、文明日益增长和个体认知能力有限性两者矛盾的产物，具有较强的人为干预性和文化差异性。作为高等教育后发型国家，我国的学科管理制度在经过深度“中国化”实践后，强化了学科管理实体的性质，这客观上加剧了学科与学科、学科与外界的割裂。

新工科坚持立德树人根本宗旨，以应对变化、塑造未来为理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。［3］与传统工程教育相比，新工科的核心内涵之一。就是跨学科教育这不是说传统工程教育不存在交叉与融合，而是指新工科的交叉与融合更为紧迫。这种迫切性，既是源于当前工程领域复杂工程问题和工程创新型人才培养的现实需求，也是源于制约学科交叉与融合的现行壁垒。新工科固然是近年来出现的教育术语，但高等工程教育的革新一直在路上，其范式历经“技术范式”到“科学范式”，再到“工程范式”。新工科既是工程学科发展的内生需要，更是在新形势下工程教育新范式探索的“中国方案”。工程范式具有实践性、综合性和创新性特点，跨学科既是重大工程创新的突破点，也是创新型人才培养的重要途径。《天津大学新工科建设方案2.0》提出要拆除学院与专业之墙、学校与社会之墙、教学与科研之墙。［4］这一系列“砸墙”“破壁”举措，旨在打通新工科的跨学科教育通道。

二、课程整合是“新工科”跨学科教育的着力点

什么是真正的跨学科？在探讨新工科的跨学科课程之前，有必要对大类培养、第二学位、主辅修等常见的课程融合模式进行对比分析。大类培养将相同或相近学科门类按一个大类招生，经过基础培养后再进行专业分流，它主要培养宽口径、厚基础、复合型人才，偏向于通才教育。这种模式将大类培养相关专业基础和专业课汇集起来，但各个专业的系统性、深度不够。第二学位教育是在获得第一学位的基础上，全日制脱产再主修另一学科门类专业，它属于大学本科后教育。这种模式相当于学生系统修习多个专业，虽然基础不似大类培养般宽厚，但在专业领域里更为系统。主辅修教育是在本科学习阶段，学生修读本专业的同时跨学科门类修读另一个专业的学位课程。这种模式下，学生在主修专业内完成了系统学习，但在辅修专业里常常只是习得了一些分散的课程。这些主辅结合的修读方式，有助于拓展学生的知识面，增强其复合能力和适应能力等，学生却难以将多个修读专业（课程）有机地融为一体。上述这些方式，其本质是修读方式的跨界，是将多个学科的知识、技能传授给学生，严格地说只能视为多个学科间的修读。而跨学科教育所涉学科（领域）深度关联，其最关键的特点是突破学科（领域）边界。它以解决复杂问题为主要目标，有意识地整合不同学科的资料、概念、理论和方法。［5］跨学科教育蕴含着跨学科整合思维。

跨学科整合是跨学科课程的重要方法论。正如美国国家科学院所指出的，“真正的跨学科，不仅仅是将两门学科粘在一起创造一个新产品，而是思想和方法的整合、综合。”［6］何为整合？《辞海》给出的解释是，“集结相关的意见或事物，统合成为另一个新的整体。”这种表述体现了目的与方法的统一，其实质是一种整合思维。整合思维是一种创新性思维。整合思维理论先驱罗杰·马丁教授指出，“整合思维是在面对相互冲突甚至对立的模式时，开展建设性思考，创造性地解决冲突并形成包含原有模式的某些成分又优于原有模式的新模式。”［7］由于研究领域的原因，罗杰·马丁教授更多的是从管理学角度诠释整合思维。但是，作为一种思维思维方法，整合思维并不局限于相互冲突或对立的情境，而是已经被广泛运用于社会生产、生活的方方面面。在新工科中运用整合思维，可以帮助我们跳出以学科看学科、以教育看教育的局限，在跨学科教育以及课程跨学科整合中开辟新模式。

课程资源是高校人才培养的核心资源，高校人才培养本质上是运用课程资源有目标、有计划地进行多样化组合，以便完成不同人才培养目标下的知识、能力及素养结构的培养任务。从这个意义上说，新工科既是对原有工程教育的学科规训的突破，也是课程体系的新模式再造。正如戴安娜·罗顿、马克·秦等人所指出的，“跨学科教育是一种课程设计与教学模式，由教师对多门学科理论和方法进行辨识、评价与整合，提高学生理解、处理、创造性地使用多学科的新方法解决问题的能力。”［8］新工科的人才培养，是新模式下的人才培养。新工科人才培养的“新”，主要体现在新素养、新结构、新方法上，它们之间是密切关联的三位一体。要达到“新素养”，就离不开新结构，新结构的主要着眼点在于专业和课程的边界再设计、课程重构等，要落地在“关联”、非正式学习、去中心化等“新”教学方法上。［9］

三、新工科跨学科课程设计的基本框架

新工科跨学科课程重构应强化设计思维，综合分析现行高校教育教学制度、教育学理与现实可行等改革攸关因素，贯穿整合思维，超越“分化”与“整合”二元对立，寻求学科课程与跨学科课程融合的布局，以综合课程、项目课程等为重要突破口，对课程体系进行系统性重构，将跨学科课程有机融入新工科人才培养体系。

（一）一体两翼：融合学科与跨学科的课程布局

跨学科课程如此重要，那么是否意味着可以否认分科课程的价值？非也。学科教育不扎实，跨学科教育也很难达成。艾伦·雷普克教授也认为，跨学科研究以整合见解、构建全面认识为目的，靠单门学科难以解决，需要以学科为依托。［10］况且，在我国现行高等教育教学管理体制下，学科与学者是“命运共同体”，科研、教学资源调配以学科平台为重要指标，人才培养以学科（专业）为基本单元，教学建设与改革带有明显的管理色彩，学科（专业）往往发挥着规范性功能，完全脱离学科“另起炉灶”的颠覆性改革实非理性的道路。新工科的跨学科教育，是着眼于解决复杂工程问题的教育，跨学科教育不是不要学习单门学科，学科学习是基础，过度强调跨学科教育，甚至将跨学科的价值凌驾于学科之上，是不切实际且有害的。正如雅克布斯所言，“学生只有在掌握各个学科的基础上，然后在跨学科课程中把它们建立起联系，才能从跨学科课程中受益。”［11］跨学科教育的目的是培养学生跨学科意识和创新思维，运用多种学科（领域）知识、方法、技能等解决问题的能力。

因此，我们在课程体系构建时，应超越“分科课程”与“跨学科课程”的二元对立。学科课程与跨学科课程在新工科课程体系中是一体两翼的支撑关系，课程设计者应根据具体工程领域的人才培养，谋划和设计两者相辅相成的课程布局。当前非常关键的是，在课程体系上要改变传统课程设计范式的单一学科内难度递进的课程设计逻辑，不仅关注“跨”，而且更注重“融”，重构学科课程与跨学科两者融合、层次递进的工程教育课程体系。尤其是在通识课程部分，我国通识教育起步较晚，往往将其作为专业教育的先期阶段，其课程呈现名称、方式不一，如强调“文理融通”的文化素质教育课程、“公共课”“基础课”等，在课程设置、构成比例及教学内容等方面的跨学科教育比较欠缺。“通识”包括“通”和“识”以及两者的辩证关系。通识教育之“通”，代表一种整合，“识”代表一种专门；通识是“由识而通”，再“由通而识”。［12］612已有高校朝这个方向进行改革，如2018年，西南交通大学开设了30门跨学科通识课程，这些课程打破专业界限，其内容涵盖哲学智慧、自然科学、艺术体验、生态环境等领域，采用全新的教学模式和评价方法，通过师生共同参与，培养学生创造性解决问题的能力。［13］这些改革为新工科的跨学科课程整合提供了有益的先行探索和实践回应。

（二）双向整合：纵横统整的综合课程

综合课程的思想基础，是赫尔巴特的教材联络说。它起源于20世纪初德国的“合科课程”，但其内涵早已超越“合科课程”。根据综合性程度，综合课程可划分为相关课程、融合课程、广域课程、核心课程等具体类型。课程综合化在教育发展史上引起过争议，这种争议的核心在于综合化课程本身的综合“度”及其在整个课程体系中占比的问题。近年来，综合课程再次引起了课程改革研究者的极大关注。这既是对以往我国高校课程过度分化的设置模式的纠偏，也映衬了当前“大工程观”下高等工程教育实践性、综合性及创新性的题中之意。新工科的课程综合化不是对以往综合课程模式的简单复制，而是现代工程教育在更高程度上的“集成”。那么它与课程整合有什么内在联系呢？课程整合是课程开发的一种方法，而课程的综合与分化则是课程发展的基本形态，综合课程与分科课程则是两种形态的具体表现形式。两者既有紧密联系，也存在明显区别。整合对象既可以是课程体系，也可以是具体的课程。课程的整合本身不是目的，它是一种思维方式、一种手段、一个连续的过程，而不是一个客观存在的实体。不同的整合方式及整合程度，产出不同的课程形态。综合课程是整合的一种结果，整合未必产生综合课程，但跨学科整合产生的往往就是综合课程。因为跨学科整合“就是将超过一个学科的方法论和语言有意识地应用于对一个中心主题、议题、问题、话题或经历的调查之中”。［14］

课程整合的方式多样，但就整合的方向上看，主要包括纵向整合和横向整合。具体而言，涉及综合课程的横向联系和纵向衔接。课程整合过程往往是纵向与横向双向思维相结合的过程。综合课程整合不好，容易出现深而不广、广而不深、衔接不顺等问题，课程内容容易沦为拼盘式的“大杂烩”，达不到设置初衷。只有与学生学习进阶高度契合的综合课程，才是具有良好整合度的综合课程。长期以来，我国工程教育课程观受科学范式的影响，侧重课程内部学科性及学科体系性，学科之间的关联性不强，课程结构较松散；课程设置方式停留在“增”“减”等局部调整，小容量课程偏多，课程整合度不高，综合课程在课程体系中的占比较低；课程的实践性不强，没有及时回应工程实践共同体的需求。这种课程构建模式既不能快速响应工程领域产业升级和技术革新趋势，也无法彻底解决新工科催生的课程内容与有限的教学课时矛盾，已表现出明显的不适应。课程综合化有助于将相关课程内容整合成深度融合的综合体，避免重复内容和碎片化学习，培养学生系统思维和整体思维以及解决复杂问题的综合能力，将理论与实践相结合探究复杂工程问题的解决。［15］工程领域新技术、新业态、新模式需要工程教育树立系统化、综合化的“大工程观”，构建综合课程体系是当前我国高等工程教育课程改革的迫切任务。

（三）三维立体：逐级提升的项目课程

工程师的工作情境直面真实世界，解决的是实际工程问题。许多工程问题本身就具有“项目”的特征。项目课程以联系论、结构论、综合论和结果论等理论为基础，不同于学科课程，不同于技能训练课程，也有别于任务本位课程，它是以项目为参照点贯穿整个课程内容，让个体在以项目为载体所设计的综合化情境中学习完成完整工作过程，并获得相关知识和技能的课程。［16］项目课程深受威廉·赫德·克伯屈的“设计教学法”的影响，已被应用于基础教育、职业教育以及普通高等教育。项目课程契合了新工科的工程范式，完全可以作为新工科实施跨学科教育的课程改革切入点，有助于新工科跨越学科与学科的边界、学科与社会的边界以及学科与学生的边界。新工科中的项目课程，不是一个个分散的课题，而应是一种经过严密整合的聚合式课程。不是对传统课程的项目式教学法改造，而是基于真实工程情境，其设计和实施以项目为中心，学生通过“做中学”完成项目达成课程目标，培养专业兴趣、工程意识、团队领导、管理能力及创造力。

项目内容选择是项目课程设计成功与否的关键，项目需与培养目标紧密结合，源于工程实践，课程设计者要挖掘产学关联的资源，开发项目课程内容。此外，要将项目课程的结构性设计纳入新工科课程体系整体设计中。美国普渡大学以“不分专业统一进入”（FYE）项目为跨学科教育基础，以工程教育系作为跨学科工程教育孵化器，再以需求端导向的项目作为整个体系的骨架。［17］这种多维度跨学科项目制为我们新工科项目课程的结构设计提供了启示。新工科项目课程要以系统性的、结构性的形式有机融入新工科课程体系。这种系统性、结构性包含两层意涵，一是项目课程由单一到综合有序安排；二是由简单到复杂逐级提升。根据上述两层意涵，项目课程结构总体呈现为低阶、中阶、高阶的三个维度，三个维度环环相扣、逐层提升，增强学生多维度的工程体验。初阶项目课程主要集中在一、二学年，整合应用多门学科方法解决问题，旨在强化基本技能训练。中阶项目主要在第三学年，与专业核心阶段衔接，指向中等、高等复杂工程问题，培养综合运用知识解决问题能力。高阶项目的综合性程度最高，融合跨学科意识、综合性和探究性等为一体。通过三个维度的项目学习体验，提升学生工程意识、实践能力、跨界融合及创新能力。

四、“新工科”跨学科课程教学的瓶颈与对策

上述在学理层面探讨了新工科跨学科课程设计，但跨学科课程的教学实施并非易事，分析研究跨学科教学实施的难点和解决对策，有助于促进跨学科课程理论的实践转化并在教学实践中促进跨学科课程理论创新。

（一）跨学科课程教学的瓶颈

影响新工科跨学科教学实施的因素很多，除了跨学科课程设计问题外，当前主要有如下几点亟待解决的问题。

一是根深蒂固的专业实体化的教学管理模式。本科教育的专业性是中西方高等教育的共同特征，这本身不构成问题。问题的关键在于专业管理模式及其衍生的教学管理模式。我国的专业生成一般沿着“行业-专业-课程”逻辑，一个专业一旦形成并列入“专业目录”，就具备了很强的实体管理性质，专业边界森严，管理上分属于高校院系，教师、科研人员有清晰的学科领域边界，学科间深度交流困难。我国专业管理虽然经过多次改革，但“目录式”管理的痕迹依然明显。这种专业设置方式更多的是在学科内部分割，不利于学科交叉融合。教学资源按照专业或院系调配，不同专业、不同院系之间的课程等教学资源之间的界限非常明显，缺乏共享机制。

二是高校教师的跨学科教学能力普遍欠缺。师生是构成教学活动的最基本元素，跨学科教学对教师的知识、能力及素养结构提出了全新的要求。在分科治学下，高校教师一般都要经过严格的学科精细化、专业化培养，他们追求知识专精，崇尚学科专家，而对其他学科知识涉猎不广。在这种学科规训下，他们擅于窄而深的学术研究，对社会生成、生活的现实问题关注不足，跨学科研究能力培养不足。跨学科教学使得师生之间的教学关系发生转变，需要教师激发学生自主学习兴趣，这对教师的协作能力、组织能力、整合能力及教学创新能力提出更高要求。

三是跨学科教学评价面临挑战。由于跨学科教学的融合与交叉特点，其教学评价有别于传统学科教学评价。跨学科教学应该是围绕核心问题的求解，整合不同的知识模块，求解路径不同，相关学科在问题解决中的重要性也不同，其考核准则应该放在跨学科问题的解决上。同时，由于跨学科教学的跨学科性，现行的基于学科的同行评价并不完全适用于跨学科教学评价。囿于学科教学评价传统，跨学科教学成果存在不被职称晋升、奖励机制等认可的问题，甚至费力不讨好。跨学科教学的学习过程和学习结果具有开放性，跨学科学习的表现性评价——如学生合作的作品，对其评价存在较大难度。

（二）促进跨学科教学的对策思考

一是构建开放、融合的高等工程教学模式。专业设置与管理要淡化将传统工程专业作为管理实体的观念，转变对专业生成逻辑的传统认知，将专业视为“课程的组合模式”，转向以课程为重心的专业治理，以开放而非封闭的理念、选择而非控制的思维，组合课程和设计教学进度。新工科的重要特点，就是打破高校与社会分割的藩篱，贴近工程教育的服务端。在教学模式上需重塑师生关系，发挥学生的主体性、主动性，增进教师支持和服务，以小步快走方式扭转传统课堂主导局面，开展互动式、研讨式、案例式及融合现代教学手段的综合式等教学模式，强化问题导向，让学生深度融入教学并成为主动学习者。重塑教学组织形态，实行开放性教学组织形式，突破教室、班级等空间局限，探索团队式学习、综合实验室等教学组织形式，提升教学过程的开放性。创新教学资源共享体制机制，打破学科建设与人才培养培养“各自为政”。因为工程问题大都是复合型的，特别是随着社会产业科技发展的多样化和综合化趋势的加强，亟待文理渗透和理工交融的新型课程与教学组织模式的回应，探索工程教学组织新模式、新体系、新方案。

二是提升工科类教师跨学科教学能力。现有高校教师大多是在分科治学的模式下培养而成，他们的学科知识专精，但综合能力不强。欧内斯特·博耶曾在《学术的反思：教授工作的重点领域》报告中提出“多维学术观”——即探究的学术、整合的学术、应用的学术、教学的学术四位一体学术观。这一理念对当前我国高校教师发展具有重要启示。我们应借鉴多维学术观内涵，提升高校教师综合能力和素养。高校教师发展中心、教师工作部等部门在观念上要将探究、整合、应用和教学视为多维一体，在“大工程观”下加强教师培训，通过继续教育拓展所在领域知识体系和掌握学术前沿，通过跨学科交流平台和跨学科项目等增强跨学科整合能力，通过产教合作提高解决复杂工程问题的应用能力，通过教学交流、教学研究促进教学创新。通过引进跨学科的人才，或吸引企业、行业工程师兼职，增强教师队伍的跨学科教学能力。

三是创新新工科质量评价体系。威廉·爱德华兹·戴明曾说，质量不是检验出来的，而是设计、生产出来的。“新工科”质量管理要夯实质量文化，落实在关键环节上，转向过程管理和流程优化，转向“新工科”教育系统环境的持续优化。结合工程教育认证，研究制订具有中国特色、国际实质等效质量标准，开展多维度的教学质量评价。建立适应工程教育跨学科教学特征的质量评价机制，基于跨学科教育利益攸关者，确立多元评价主体。借鉴学科评价有益方面，从培养目标、毕业要求、教学资源等培养过程要素入手，研究制订体现跨学科教学特征的“新工科”质量评价标准和评价方式，实现对学生综合、全面的评价。改革学术评价体系，使跨学科教学、研究成果得到公平、公正对待，甚至在成果认可、岗位晋升等方面向跨学科教学成效突出的教师倾斜，完善跨学科教学制度基础和改革动力机制，鼓励教师从事跨学科教学和研究工作。

本文论述了新工科的跨学科品性、课程整合以及新工科跨学科课程改革等问题，特别是对学科与跨学科的课程布局、综合课程以及项目课程进行了探讨。“路漫漫其修远兮”，新工科跨学科课程改革涉及结构重组、内容体系开发、教学模式变革等方方面面，每一项工作都非易事，不仅关系教育学理、实践操作，还涉及工程认证、质量标准等政策的融合。文中论述的问题也不是独立的，而是相互交叉关联。正如雅克布斯所言，跨学科整合是一个连续体过程，需要传承与创新的过程。美国学术界曾批评美国的高等教育研究和改革为“不结果的树”，我国高等教育研究和改革也存类似质疑。在新工科的研究与实践道路上，我们应做坚定的行动者，而不能总想着弯道超车。