交叉复合型仿生科学与工程专业人才培养模式探索

任丽丽 张志辉 邹猛 韩志武 任露泉

[摘 要] 吉林大学仿生科学与工程专业2019年通过教育部新增目录外专业审批。新工科背景下，以吉林大学仿生科学与工程专业为研究对象，瞄准仿生工程领域的新技术、新产业和未来技术，探索交叉复合型仿生科学与工程新工科专业人才的培养方案、课程体系、教学体系、培养模式和师资队伍建设等核心内容，构建仿生新工科与机械、材料等传统工科交叉融合的学科专业新结构及人才培养的新模式，以期培养出国际化的仿生专业人才，同时为仿生学科高端人才培养提供优质生源，为先进制造、生物医药、大健康工程、国防军事等与仿生工程紧密联系的产业集群提供强大的人才支撑。

[关键词] 仿生科学与工程;新工科;交叉复合型;多维度人才培养

[基金项目] 2019年度吉林大学本科教学改革研究项目“交叉复合型‘仿生科学与工程新工科专业培养模式研究”（2019XYB132）;2018年度教育部首批“新工科”研究与实践项目“交叉复合型‘仿生工程与装备新工科专业的创建与培养模式改革研究”

[作者简介] 任丽丽（1984—），女，辽宁海城人，工学博士，吉林大学工程仿生教育部重点实验室副教授（通信作者），主要从事仿生科学工程研究。

[中图分类号] G642.0     [文献标识码] A     [文章编号] 1674-9324（2021）34-0164-04    [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

仿生科学与工程学科是机械学、材料学、生命科学、医学、物理、化学等多学科交叉的新兴学科，它搭建了工程技术和生物之间的桥梁，不仅是前沿技术的创新之道，更是新兴产业的创业之道。作为有望解决更多重大科技与社会问题的未来技术，仿生技术将在全球第六次科技革命和第四次产业革命中发挥重要作用。

目前，我国在仿生工程领域的突破已产生了重大影响，但距引领全球的目标仍有不小的差距。長期以来，仿生学科专业人才的培养仅限于极少高校的研究生群体，2019年以前的仿生本科专业空白导致高端人才生源严重不足，并成为制约该领域科技发展的瓶颈。特别是在仿生技术催生的新兴产业领域，如仿生机器人、仿生材料、仿生装备、仿生医药和仿生健康工程等，专业人才短缺已成为行业短板。而在国防军事领域，仿生技术人才作为推动新一轮军事变革的重要力量受到密切关注。因此，加强仿生工程紧缺专业和优势学科的谋篇布局，培养面向新产业体系和国家急需的本科人才，已成为新一轮工科教育的迫切需要。

二、仿生科学与工程专业解读

2019年3月25日，教育部公布了2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果，吉林大学仿生科学与工程（080215T）专业（首批）通过了教育部新增目录外专业审批。交叉复合型仿生科学与工程新工科专业培养模式研究，是立足吉林大学仿生科学与工程一级学科，依托农业工程一级学科，面向仿生工程领域新技术和新产业发展、未来趋势、人才急需及一流学科建设，按照仿生科学与工程新工科教育的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系要求而提出的新工科专业教育改革新构想。

三、吉林大学复合交叉型仿生科学与工程专业人才培养新模式

（一）提出仿生科学与工程新工科专业人才培养目标和要求

紧密围绕仿生科学与工程领域新技术（如仿生机械工程、仿生材料工程、仿生行走工程、仿生表面工程、仿生健康工程、仿生信息工程等）、新产业（大健康、仿生机器人、增材制造、极端载运、智能装备、军事国防等）和未来技术（仿生4D制造、仿生再制造、仿生能源转化、仿生辨识技术等），面向未来国家仿生科技和产业发展需要，结合吉林大学的优势和特色，确定仿生科学与工程新工科专业的办学指导思想和人才培养目标（见图1），提出人才培养的毕业合格标准及要求。

（二）制定交叉复合型仿生科学与工程新工科专业人才培养方案

将家国情怀、爱国情操、国际视野和历史责任感培养作为新工科人才素质培养的首要目标，完善立德树人的德育体系。在学习借鉴国内外高等工程教育成功经验和办学思想的基础上，依据仿生科学与工程新工科对人才知识结构、能力结构和素质结构的要求，以多学科综合为依托，制定以创新精神和“工匠精神”为核心、以新知识体系为主体、以质量监督与评价为保障的“仿生科学与工程”新工科人才培养方案。瞄准科技发展前沿和人类社会发展所需，实现跨领域、跨门类的学科交叉融合，积极培育新的交叉学科生长点，以此促进文、理、工、医、农等学科的彼此支撑、相互促进和协调发展[1，2]。

（三）建立仿生科学与工程新工科专业的理论课程体系，优化教学内容

课程体系及工程教育体系的构建，重点突出仿生思维的培养和交叉学科的特色，将仿生学科、产业和技术的最新发展，行业对人才培养的最新要求引入教学过程，动态更新教学内容和课程体系（见图2），建成满足仿生科学与工程行业发展需要的课程和教材资源，制定符合“仿生科学与工程”新工科专业人才培养的课程教学大纲[3]。教学内容优化本着培养高素养、能对社会做出贡献、有独创性仿生人才的原则，将新经济时代急剧发展的新知识等转化为学生所能接受的课程体系、结构和教学内容。根据适应现代社会发展、适应科学技术发展和适应新产业市场发展的三适应原则，将知识的单一性转变为知识的交叉融合，将知识量的增加转变为知识结构的优化。同时，教学内容优化还要兼顾学生的多样性和个体性，以及知识结构的科学性[4]。

（四）创建多维度仿生科学与工程新工科专业人才培养新模式

1.理工复合。充分利用综合大学的文理科优势与工程技术集成，强化学科交叉和跨界整合，创新工程教育发展之路。借助跨学科策略，充分发挥仿生交叉学科和吉林大学学科门类齐全的优势，利用全校优秀师资资源，开设多学科交叉课程，建立校内协同育人组织模式，推动科学前沿和工程技术的相互延伸，强化学科交叉和跨界整合，为跨院系、跨学科、跨专业交叉学习提供组织保障。