德国高校跨学科科研平台建设研究——以3D制造集群为例

包艳华， 唐 倩， Barbara M.KEHM

(1. 北京航空航天大学 人文社会科学学院，北京 100083；2. 汉诺威大学 莱布尼茨科学与社会研究中心，下萨克森 汉诺威 30159)

一、问题的提出

跨学科研究是当前高等教育领域的重要热点之一，发展跨学科研究不仅是高校自身科研实力提升的必要手段，也是解决重大理论和现实问题的重要途径。因此，跨学科科研平台建设也成为高校发展高水平跨学科研究、培养高质量跨学科人才所面临的一大难题。对此，世界各国的一流高校相继展开了探索。自2005年德国实施“卓越计划”以来，便设立了“卓越集群”这一资助路线，专门用于支持跨学科研究的发展，此后集群便成为了德国卓越高校里跨学科科研平台不可或缺的组织载体。

在既有的相关研究中，已有诸多学者对跨学科实践以及跨学科学术组织进行了探讨[1]。有学者指出，在跨学科研究所受关注度不断提高的背景下，如何突破学科组织藩篱，创新跨学科研究组织形态是研究型高校开展跨学科研究首先应考虑的问题[2]。目前，中国跨学科学术组织一般增设在科层化的大学学术组织架构基础上，因其难以与传统的系科组织兼容，所以往往无力改变跨学科学术组织发展受阻的局面[3]。这些问题的存在也进一步导致中国跨学科科研建设难见丰硕成果。而德国高校依托集群这一形式的跨学科科研平台，找到了一条助力跨学科科研的道路，其建设经验值得借鉴。为了更深入地了解集群的建设路线与特点，笔者拟选取德国“卓越计划”重点资助的3D制造集群作为跨学科科研平台案例来进行研究[4]。

3D制造集群由德国著名高校海德堡大学与卡尔斯鲁厄理工学院共同组织建设。在德国著名研究型高校中，海德堡大学是当之无愧的佼佼者，有着悠久的学科建设和科研探索历史，在各高校排名中也有着亮眼的表现；而卡尔斯鲁厄理工学院则在理工高校中享有盛名，在工程领域和自然科学领域取得了卓越的成就。

自“卓越计划”实施以来，海德堡大学与卡尔斯鲁厄理工学院均数次入选“卓越大学”项目，因此这两所大学都在近15年的探索过程中积累了丰富的集群建设的经验，为参考所关注的3D制造集群的建设提供了诸多参考和借鉴。因此，笔者拟着力探究3D制造集群作为高校跨学科科研平台的建设特点，以期为中国高校跨学科科研平台的建设以及跨学科人才的培养提供借鉴。

二、建设背景

(一)德国“卓越计划”的重点支持

2005年，德国在高等教育领域正式实施旨在促进顶级研究、提升国际竞争力的“卓越计划”。在“卓越计划”第一期(2005—2011年)和第二期(2012—2017年)的建设中，重点建设了三条资助路线，分别是研究生院、卓越集群以及机构战略[5]。其中，卓越集群项目汇集了各高校的研究优势与潜力，是提升科研水平和竞争力的重要形式，其核心原则是以跨学科的方式在具有广阔发展前景的前沿研究领域开展科学研究合作，且这类合作不仅面向各高校，同时也面向非高校研究机构和企业伙伴[6]。值得注意的是，卓越集群项目是“卓越计划”中最有分量的一环，尤其是在第三期“卓越计划”的建设中，研究生院被取消，而卓越集群相应地接受了更多的资助，并将部分研究生院纳入集群范畴。有数据显示，德国联邦政府和各州每年为“卓越计划”提供约5.33亿欧元的资金支持，其中卓越集群可获3.85亿欧元左右，占比约为72%。“卓越计划”的大力资助为该集群中来自不同学科和机构的研究人员提供了关注其研究目标、培训年轻科学家和招募高素质国际研究人员的机会[7]。这一政策上的重视与扶持也彰显了德国政府对于跨学科研究的高度重视，以及对跨学科科研平台的长期支持。

(二)基于制造业发展的时代需求

3D制造集群作为跨学科科研平台的组织载体，是在全面产业升级背景下对传统制造业的创新与突破。自20世纪80年代3D打印概念被提出之后很长一段时间，其发展仍然是有限且不成熟的，传统加工制造的模式尚未得到改变。随着时代的发展，医疗、军工、航空、交通等领域急切呼唤3D制造的研发与普及。因为3D制造技术将大大缩短产品的上市周期，且无需额外成本即可按需定制，克服了传统加工制造的限制，可以将有关材料、设备的生产从少数工厂所有者的手中直接放入具有3D打印制造功能的桌面仪器之中。

为了回应工业制造与时代发展的需要，一些德国高校对3D技术的发展给予了极大重视。在前期充分准备的基础上，第三期“卓越计划”正式将3D制造集群纳入重点建设范围，为其平台运营和科研工作提供了资金保障。3D制造集群追求“更精、更快、更多”的技术水准，旨在更为迅捷地将数字信息转换为“按订单”制作的材料和设备。为了实现这一愿景，海德堡大学与卡尔斯鲁厄理工学院开展了深度的合作，结合双方在自然、工程和社会科学方面的优势，采用跨学科的方法探索从分子到宏观尺度的3D制造技术。

三、建设特点

德国跨学科科研平台建设涉及诸多前沿研究领域，通过发挥机构合作的巨大优势，着力于对重大研究问题进行研究与突破。其中，3D制造集群作为一个关注分子材料与技术的科研平台，始终坚持回应时代需求、发挥跨学科优势展开科研工作，其平台建设主要展示出如下特点：

(一)聚集优势的机构合作

3D制造集群是由海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院共同建设的一个跨学科科研平台，充分吸收了两所高校的互补优势，追求自然科学和工程科学相结合的跨学科方法。这意味着来自两所高校的34名调查员可以融合广泛学科的科学背景，包括生物学、化学、物理学、工程学和材料科学等。

此外，3D制造集群的主要合作伙伴还包括：海德堡-卡尔斯鲁厄战略伙伴关系机构，卡尔斯鲁厄理工学院国际部，以及海德堡大学理论研究所、技术评估和系统分析研究所。海德堡-卡尔斯鲁厄战略伙伴关系机构成立于2011年，这一牢固的机构纽带是在“卓越计划”框架内形成的，其目标是通过发挥协同增效作用，提升两所高校的国际知名度。该机构所支持的高级成像平台、合成生物设备、有机电子设备是3D制造集群的核心设施。卡尔斯鲁厄理工学院国际部负责协调英语学位课程，并为国际学生提供高水平的服务。海德堡大学理论研究所通过处理大量复杂的数据，在自然科学、数学和计算机科学方面进行基础研究，其研究课题涵盖分子生物学、天体物理学等多个方面。海德堡大学技术评估和系统分析研究所的主要目标是为研究和技术政策等有关方面提供咨询意见，并关注有争议的技术政策问题。

(二)科学有序的科研管理

3D制造集群采用“研究领域”的形式管理平台中各方向的研究项目，设有分子材料研究、技术研究和应用三个领域。分子材料研究领域专注于设计新型分子“油墨”和“电阻”，从而提供基本的构建基块。技术研究领域涉及在空间分辨率、速度、可扩展性和多材料打印方面推进 3D制造技术。分子材料研究和技术研究的联合开展将创造“技术推动”。基于这一推动，应用领域将着力探索材料和生命科学领域中推广新应用的可能性。

研究数据管理是3D制造集群科研管理工作中的重要部分。完整且清晰的研究数据是保障研究客观性和可靠性的关键因素之一。3D制造集群因自身的跨学科属性，所涉及的研究数据复杂而庞大，因此，该集群设立了专门的研究数据管理委员会，并充分利用了海德堡大学与卡尔斯鲁厄理工学院的数据基础设施(包括大规模数据设备和既有的研究数据能力中心)。强大的基础设施与人员支持为该集群的研究数据管理提供了保障，使其研究数据能够实现在该集群内跨学科、跨机构地被查找、访问、相互操作和重复使用。

在科研项目的国际交流方面，3D制造集群设有“国际来宾计划”，旨在通过建立国际合作以及不同学科的先进水平交流，促进集群的国际化。来到该集群开展研究的科学家由集群组织住宿，报销住宿期间的旅费、生活费以及住宿费用，且集群组织可支持其在海德堡大学或卡尔斯鲁厄理工学院停留1～6个月。

(三)权责分明的组织结构

3D制造集群具有强大的差异化结构基础，可确保内部程序的质量和完整性。该集群内部有三大执行与决策机构，分别是执行委员会、协调委员会和集群办公室。此外，还有科学咨询委员会、工业咨询委员会为相关工作提出建议；多样性专员、青年科学家代表、研究数据管理委员会等人员和组织向协调委员会提供意见，具体组织架构如图1所示。

图1 3D制造集群组织架构

执行委员会由2名3D制造集群发言人和2名副手组成，他们分别来自海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院这两所高校。执行委员会的首要工作是确定集群的人事工作相关事项，包括制定博士和博士后人员的录取条件。其次是监测和记录集群内部资源的使用。其中，集群发言人对外代表着集群的利益。协调委员会中的委员共10人(来自海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院的各5人)。协调委员会对集群的所有战略决定负责，其工作内容包括系统地评估集群的所有项目、成员、事务等，目的是促进集群科学稳定的发展，不断实现其卓越性。集群办公室主要负责集群日常管理、研究生院管理、机会均等项目和公众参与等事务。

集群的科学咨询委员会由11名国际知名科学家组成。通过评估项目进展和审查战略发展情况，在确保集群研究质量方面发挥核心作用。工业咨询委员会由来自相关机构的11家国际运营公司的行业代表组成，这是一个加深和培养与工业界联系的平台，旨在促进就研究项目进行的交流。科学咨询委员会和工业咨询委员会每年轮流召开会议。研究数据管理委员会负责收集集群科学家们的研究需求，并交流有关研究数据管理的最佳做法，使该集群的科学家能够利用现有的数据基础设施取得有效的科研成果，并确保生成的数据的可访问性和可再使用性，在研究数据管理的背景下，帮助和支持协调委员会的工作。多样性专员的工作包括工作与家庭生活的调节、跨文化及代际管理。青年科学家代表则是作为嘉宾参加协调委员会会议，并代表集群的博士和博士后研究人员发声。

(四)跨学科研究人才储备

在3D制造集群中，为培养年轻一代的研究人员，设立了专门培养博士生的功能材料研究生院(Graduate School on Functional Materials)。这并不同于中国一般意义上的研究生院，德国高校中的研究生院一般是负责博士生培养的基层单位，且有着不同的专业之分。该研究生院的博士研究生拥有共同参与科研项目的机会，与杰出的科学家在一个受支持的环境中跨越学科边界进行科学研究，同时还可以学习和使用该集群中的仪器、技术和方法，从而扩展视野和技能。该研究生院的目标是吸引最优秀的国际人才，并为他们进入一个高度跨学科的研究领域以及满足行业和学术界的需求和挑战做好准备。因为3D制造不仅是一个引人入胜的学术研究领域，更涉及工业应用。

申请入学的博士研究生候选人需要提供硕士学位证书、成绩单、介绍信和博士研究计划。功能材料研究生院对候选人的前期专业背景并无硬性要求，而更关注其与研究生院的研究项目是否契合。在经过筛选后，一部分候选人将接受3D制造集群中首席研究员的面试，研究生院结合其既有的专业、研究背景以及研究计划等内容，在充分考虑后决定功能材料方向博士生研究人员的人选。

研究生院为每位博士生研究人员配备一个指导委员会，博士生研究人员可以和导师一起选择委员会，以确保专家的意见和指导具有适用性。指导委员会由1名首席研究员、2名左右的研究员和1名博士后研究人员组成，他们可能来自不同的专业和机构。指导委员会每年都会与博士生研究人员讨论研究进展，并规划下一步课程。

博士生研究人员必须接受三个模块的教育，分别是科学模块、科学交流模块、管理模块。科学模块的课程涉及生物学、化学、计算机、物理学等专业的理论与实验课程，旨在帮助博士生研究人员在高度跨学科的环境中解决其所遇到的理论或实验工作方面的问题。科学交流模块则主要以学术会议的形式进行，帮助博士生研究人员在国际会议和3D制造集群公开活动等场合展示自己的研究成果。管理模块则教授有价值的管理技能，合格的博士生研究人员应能将自己目前的研究与先进的管理专业知识相结合，以面对更多的现实挑战。除上述三大模块外，3D制造集群还为博士生研究人员提供补充培训计划，以支持这些年轻科学家的专业发展。

四、启示与借鉴

德国的跨学科科研平台以集群的形式得到了稳步的发展，这无疑也给同样面临着跨学科科研平台建设任务的中国高校提供了一些启示与借鉴。

(一)发挥高校区域优势，组建跨学科研究集群

德国的卓越集群是对跨学科科研平台建设的创造性探索，它是以重大跨学科问题为导向，且呈现出利用一流高校的学科优势与当地的其他高校共同建设的趋势，从而高效地保障了其展开科研工作的人力和物力资源充足。可见，集群关注的是学科、地域、高校等的多重集中。而中国的“双一流”建设对各门类的一流学科给予了广泛的关注，进一步增强了高校的学科实力。另外，中国高校分布呈现一定的区域集中态势，这为发挥区域优势提供了更多的便利。因此，对中国而言，建设集群形式的跨学科科研平台是一个值得借鉴的思路。正如在经济建设中常常强调“区域发展”和“打造经济带”，在跨学科的科研平台建设中也需要重视“区域”的概念。各省市，尤其是高校数量多、水平高的地区，应当鼓励当地高校探索进行资源共享和科研合作，在时间和空间上双向提高效率，发挥各自的优势，共同建设跨学科科研平台。集群建设将有利于进一步优化高校的资源分配，大力弘扬学科特色，从而更深入地激发科研潜力。

(二)探索高校共建，拓展机构合作渠道

跨学科科研平台所研究的问题往往涉及多个知识领域，要求有充足且多样的资源储备，单就某一所高校而言，可能难以满足其科研条件需求。德国的卓越集群内部一般聚集了来自多所高校与科研机构的研究人员，汇集了多方的宝贵研究资源，以发挥各自所长来共同解决集群所关注的重大问题。首先，跨学科平台可由两所或多所高校合作共建，当这些高校对集群负有相同的建设责任时，就会促使这些高校间开展更深入的合作，这不仅体现在物质设施和研究人员的流动共享上，也体现在互通管理建设经验等方面。此外，高校与科研机构等校外机构的密切合作将为跨学科研究注入更多新鲜血液，且校外机构往往能够提出更加贴近实际生产需要的建议，并共享其实践经验和先进设备。跨学科研究因其问题的宏大性和学科的交叉性往往需要更多人力、物力的投入，而开展机构合作正是解决这一问题的必要手段。高校的机构合作伙伴应不局限于某一行业，而是充分拓展产业界、科研界的相关机构，以资源共享、合作研究、经验互通等形式不断推动跨学科科研平台机构合作的深入开展。

(三)利用平台优势，培养跨学科人才

随着跨学科研究的现实需求不断增长，传统高等教育的人才培养方式逐渐暴露出了知识体系单一、难以解决重大复杂问题的弊端，跨学科人才培养成为了高等教育领域的新趋势。中国高校尽管已经逐渐认识到这一问题的重要性，并进行了一定的实践探索，但在跨学科发展和人才培养中依然存在一些较为固化的问题，所以跨学科人才培养还有着很大的发展空间[8]。德国卓越高校探索出在跨学科集群内部开展跨学科博士生研究人员培养的途径不失为一种值得借鉴的形式。由于集群汇集了来自多个学科门类的优秀研究员与教师，还有最佳的科研资源和设备，为博士生研究人员的学习和科研锻炼提供了绝佳的场所。这些博士生研究人员自通过遴选开始学习时起，就确定了自身在相关跨学科领域深耕的发展路线，集群为他们提供了科学高效的学习模块、紧跟研究热点的科研培训、专业稳定的科研指导以及参与前沿跨学科研究的机会。另外，外部的科研机构和企业也会为集群中的博士生研究人员提供专业的指导，强调其人才创新性的培养[9]。这在中国高校内部可演变为在跨学科研究平台或组织中培养高层次的跨学科人才，以应对跨学科研究发展的需要，进而满足不断变化升级的社会发展的需求。首先，相关高校和组织应积极申请组建跨学科培养项目，并进行充分的讨论和评估，为后续人才培养做好初步准备。其次，要落实和明确相应的师资队伍、课程设置、科研指导、研究方向，为学生提供良好的跨学科学习和科研训练的内外部环境及条件。

(四)突破院系限制，打造专业管理团队

传统的高校内部组织管理结构呈现从校级到院系的垂直形态，各院系内部组织管理相对独立，互动交流较为缺乏。然而，跨学科研究注定涉及多个专业和院系的人员、资源配合与调动，这就致使传统的组织管理体系难以适应跨学科团队的管理需要。目前，中国一些高校的跨学科组织运行不佳也正与管理制度落后、主体协同困难、资源整合不到位有关[10]。为解决这一问题，德国的卓越集群采取了独立于院系之外的组织管理形式，将集群的地位界定为“大学内部有部分自主领导结构的核心科学机构”[11]。集群受高校的领导管理，同时又有一套独立的组织结构，执行、决策、咨询机构各司其职，共同协调保障集群的运行。对中国高校中的跨学科团队和跨学科研究平台而言，亟须建立专门的组织体系以保障相关工作的顺利、高效进行。相较于传统的院系管理，跨学科平台内部的资源调动、科研工作等需要有针对性的管理和支持，应更加突出直接为科研服务的特点，并保持相对的独立性；管理团队建设中应牢记服务于跨学科研究的管理立场；管理团队中的工作人员，可从各有关学院以及合作机构中选拔聘任，并组织进一步的考核与培训，以提升其管理服务水平。

(五)统筹研究项目，完善科研数据管理

跨学科研究平台应对自身研究方向和领域做出更精细的划分与管理。3D制造集群在其主题下设置了三个重心各异的研究领域，每个领域下又设有三个研究项目，从跨学科研究平台到项目层层递进，不断细化。因此，各参与研究人员可选择加入自身擅长或专业所在的研究项目，充分发挥所长为整体研究目标的实现贡献力量。各研究项目应明确研究问题和研究目标，成立项目研究小组，推动内部成员的相互监督，实现内部管理机制的良性运行。在对外交流事务上，设立发言人或项目代表形式的负责人，为项目的研究情况及相关事务发声。目前，中国高校科研项目的管理受传统管理思维、工作人员素质等因素的影响，还存在缺乏协同机制、工作效率低下等问题[12]。在跨学科研究项目中，这些固有的问题都亟须解决：一方面，要提升项目管理人员的专业性和业务水平；另一方面，要加强与其他科研项目及组织的联系，打破项目间的隔阂，协同推进跨学科项目运行。

此外，对于跨学科研究中产生的大量科研数据，则要建立和完善科研数据管理体系，并提升已有科研数据的可查询性、可利用性、可操作性，为后续相关研究的开展提供数据保障。跨学科研究平台可借助高校已有的设备和在线服务资源，打造专业的科研数据管理团队和设施。从平台内部来看，专业的科研数据管理将改善目前研究数据分散、基于不同项目临时存储的现状；从长期研究来看，这将有利于保障研究数据的完整性和高质量，进而致力于打造全面的数据互联系统。