跨学科教育与拔尖创新人才培养
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作者:郑昱 蔡颖蔚 徐骏
摘 要：跨学科教育是当前世界一流大学培养创新人才的重要手段，本科生课程体系和专业设置更加注重知识的交叉整合性和学生学术能力的个性化发展。跨学科培养模式可供我国高校在实施新一轮基础学科拔尖学生培养方案时借鉴。
关键词：跨学科教育;拔尖创新人才;美国研究型大学
随着《教育部等六部门关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0 的意见》（以下简称《意见》）的正式发布，我国高校基础学科拔尖人才培养的探索与实践迈入新阶段。与10年前启动实施的“拔尖计划”1.0相比较，《意见》明确提出：“把促进交叉作为拔尖创新人才培养的重要途径，建设跨学科课程体系、组建跨学科教学团队、设立交叉学科研究课题，为拔尖学生参与跨学科学习和研究创造条件。”而且，“拔尖计划”2.0由原来的基础理科向人文社会科学、医学等领域拓展，这将为我国高校拔尖创新人才培养提供更加丰沃的学科土壤。
一、跨学科教育是创新人才培养模式发展的趋势
21世纪以来，随着知识生产模式的发展，跨学科教育成为高校人才培养模式发展的必然趋势。据有关研究，从1901年到2000年间，诺贝尔奖在物理、化学、医学与生理学领域共产生334 项成果，其中有137 项成果来自多学科交叉融合领域[1]。另据相关统计，1901—2016年具有不同学科背景的诺贝尔奖合作获奖人数从35%增长至87.6%[2]。显而易见，学科发展日益呈现出分化—综合、再分化—再综合趋势，新的科学发现或重大技术突破往往产生于学科交叉领域或边缘学科，这对创新型人才的知识结构和能力提出了更高要求。仅仅掌握单一领域的专业知识，将无法有效解决复杂问题[3]。
对于拔尖人才培养而言，跨学科教育今后更应成为一种主要途径。心理学研究揭示，创造性人才认知特点主要包括“喜欢提问、善于质疑、想象力丰富、具有独立判断能力、善于新颖地处理问题等”[4]。钱学森先生曾经指出，“科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行，创新的思想往往开始于形象思维，从大跨度的联想中得到启迪，然后再用严密的逻辑加以验证。”[5]在尊重学生个性发展的美国大学里，对于学习兴趣浓厚的最优秀的学生群体，学校会更加重视对学生实施跨学科培养[6]。相较于在单一学科领域内的学习，跨学科教育不仅可以拓宽学生的学术视野和知识结构，而且可以促进批判性思维、发散性思维、聚合性思维的训练，这些能力对于“高精尖”人才而言非常重要。
二、我国高校实施跨学科教育的主要途径
在我国实施“拔尖计划”1.0的十年间，不少试点高校已经有意识地尝试以学科交叉融合的方式培养拔尖学生。以南京大学为例，在通识教育与专业教育相结合的拔尖人才培养模式之下，学校主要通过三种途径来促进拔尖学生的跨学科培养。
第一，推行贯穿本科阶段的通识教育。打破学科专业边界，新建通识教育课程，使学生贯通文理、古今、中西，在开阔学术视野、激发学习兴趣的同时，培养学生的文化素养和科学精神。例如以古今中外学术经典为载体，推行“悦读经典计划”，要求每位学生须通读、精读涉及所有学科领域的若干部经典，拓展自身学科认知和文化认同。通过层层递进的阅读课程和各种亲近书本的阅读体验，增强学生在演绎推理、类比技巧、批判性分析、反思和洞见等方面的思维训练，使他们逐步养成沉浸式学术阅读习性，并在古今中外人类伟大思想中促进理性、良知和美德的完善[7]。
第二，加强专业教学体系的综合性和跨学科特性。例如物理学“拔尖计划”打通了电子、材料、化学、天文等相关学科课程，并且允许学生跨学科选导师、完成毕业论文。天文学“拔尖计划”基于大的研究方向，组建了天体测量及其应用、高能天体物理和宇宙学、太阳物理与空间天气等8个前沿交叉课程群，部分课程甚至達到研究生课程的学术深度。匡亚明学院大理科“拔尖计划”设置了学科覆盖面极广的本科生科研训练体系，包括数学、物理、化学、天文、生物、计算机、电子、药物、材料，以及生物物理、生物化学等交叉学科。本科生的跨学科研究成为常态，如主修物理进入生物、材料领域，主修计算机科学、数学进入金融领域等，学生参与的跨学科研究项目占比达到20%左右。
第三，构建三层次交叉复合型人才培养体系。一是实施“南京大学本科生跨学科学术研修计划”，搭建一系列跨学科学术平台，让来自不同专业的学生结成小组，以“青年研修者”的角色，在高水平导师指导下进行跨学科领域的自由探究。学校先后推出了人文社会科学高级研究院“本科生驻院研修”项目[8]、南海协同创新中心“本科生南海问题学术体验项目”[9]，“拔尖计划”学生参与其中，充分感受到文、理、工、医多种学科思维的碰撞交织和师生深度学术互动。二是不同学院之间联合研发交叉领域新课程，陆续打造了化学与生命、数学与经济等交叉方向的全新课程，供学生修读。三是在深度融合的交叉方向试点实验班，构建整合性的跨学科人才培养方案。目前已开设了“计算机与金融工程”“地球系统科学与环境”“艺术与文化创意”等试点项目，培养周期为二至四年不等，部分参与这些项目的“拔尖计划”学生进一步坚定了未来继续从事交叉研究的志向。此外，南京大学自2009年起向全校本科生开放所有院系的专业课程，满足学生跨专业学习的个性化需求，并且根据跨学科课程修读程度获得相应的第二专业证书[10]。近年来，该校进一步尝试本科生DIY课程项目[11]。学生可不受学科限制，自主设计课程专题，在全校范围内邀约专家学者开设小班研讨课，选课学生主要为来自不同专业背景的高年级本科生，部分课程甚至向研究生开放。
可以说，南京大学的上述探索基本上涵盖了国内高校目前在跨学科教育方面的通常做法，具有一定的代表性。
三、美国顶尖大学的跨学科教育
第一，美国研究型大学在研究与教育方面日益凸现跨学科属性。一方面，大学内部的学科组织体系能够顺应跨学科发展趋势而做动态调整、转型和重构;另一方面，跨学科不仅仅停留于学术层面，而是将交叉研究与人才培养紧密结合。甚至可以说，大学自身的组织架构是围绕跨学科人才培养的需求而发生相应变革[12]。 以麻省理工学院为例，该校目前有5大学院共计30个科系提供本科生学位教育，超过1/3的本科专业是带有明显跨学科性质的，有的甚至在文、理、工、医一级学科领域实现了交叉融合[13]。此外，全校目前有62个跨学科实验室、研究中心和项目来充分支撑本科生的学术发展，从课程到基础原创性研究，提供了丰富的跨学科教育资源。秉承“做中学”的理念，麻省理工学院超过85%的本科生都参与到教师主导的前沿研究中，科研能力得到充分的训练[14]。斯坦福大学为本科生提供了从教学到科研训练直至本科生独立研究资助计划等一系列跨学科体验的机会。学校有39个跨学科学位项目，培养学生全面的专业素养和解决复杂问题的能力。学校还设立了18个跨学科实验室、研究中心和相关机构，一方面整合校内不同学院、学科的学术资源，另一方面将学术界的重要问题整合为五大领域（化学与生物，文化与经济，环境与气候，医学与健康，物理、材料、能源与空间），师生合作探究，以跨界的方式破解“大问题”[15]。
第二，美国顶尖大学的本科生课程体系注重知识整合和跨学科教学协同。中国高校在建设学科交叉类课程时往往出现这样的情形：把相近或相关学科专业领域的课程简单叠加在一起，或者由多位来自不同研究领域的教师合作开设一门拼盘式课程，即构成了所谓的学科交叉课程。又如，允许学生根据自身的兴趣，自由选修不同学科的课程，以此促进学生构建个性化、复合型的知识体系。其实，这些仅仅发生了“物理反应”的课程组合或者碎片化、零散化的学术涉猎，并不是真正意义上的跨学科教育。教师应深入研究如何在来自不同理论体系的知识之间建立其内在关联，通过不同学科相互作用的“化学反应”，形成知识的整合，实现真正的跨学科教育。
美国高水平大学在跨学科课程体系和学生知识能力体系的构建方面，具有非常严谨的顶层设计和非常系统的课程开发模式。跨学科课程“并非随意化与碎片化投放，而是经过筛选、设计与组织的，为学术目标而服务”[16]。以颠覆性的培养模式创新而备受关注的欧林工学院有独具特色的“欧林三角”课程设计框架，坚实的科学和工程类课程、管理类课程、艺术、人文和社会科学类课程共同构成其培养卓越工程师的课程体系，充分体现了对学生跨学科思维的培养。学院的师资配置方式也独辟蹊径，取消终身聘任制，而是根据课程的需要来招募跨学科的团队，5年为一个合同聘期[17]。
再如，密歇根大学在跨学科协同教学模式方面进行了长期的探索，有国内学者总结出4种可供借鉴的类型。一是由相关教师共同设计和讲授的合作课程。二是涵盖多种学科知识的大型课程，课程方案由专门的专家小组进行设计，实际教学则由不同院系分工完成。三是集合了若干门主题相关的独立课程的课程群，每门独立课程对应特定的学科領域或知识模块，课程之间定期进行联合讲授。四是链接式课程，教师团队成员在各自的学科领域独立授课的同时，共同讲授一门能够在教学主题上整合起这些独立课程的链接课程[18]。为了真正推动有兴趣的教师从事跨学科研究和教学，密歇根大学从尝试“交叉学科教师聘用计划”到出台“教师联合聘任制”，初步形成了较为稳定的跨学科师资聘任、考核与资源配置机制。该校以设岗联聘、因人联聘、提议联聘、追加联聘等多种形式，打破教师隶属于单一院系的传统模式，建立了多个院系联合聘任同一位教师的可操作路径[19]。
第三，美国高等教育系统具有较为成熟的跨学科专业体系，且大学里普遍设置了灵活的专业主辅修制度，为学生的跨学科发展提供了教学管理制度保障。跨学科在美国学术界的起源可追溯至20世纪20年代，随后的50年间有关跨学科研究话题逐步达到了一个高峰。1972年，世界经合组织与法国教育部合作出版《跨学科：大学中的教育和研究问题》，系统界定了“跨学科”等相关概念[20]。可以说，跨学科教育在欧美大学中已经种下了非常深厚的文化基因，成为大学从事科学研究与人才培养的共识和自觉实践。根据美国教育统计中心数据显示，1999—2000 年美国共授予27936个跨学科学位，10年后这一数字增长了35%[21]。美国教育统计中心的专业目录里专门设置了多学科/跨学科、人文与科学等类别[22]。相比之下，我国普通高等学校本科专业目录里尚未专门设置跨学科门类和专业。有学者指出，我国高校专业设置具有很强的管理属性，而美国高校专业设置则具有更强的自主性和灵活性，因为归根结底，“专业是课程的一种组织形式，课程之间的不同组合形成了不同的专业。”[23]基于这种专业的功能定位，美国高校的主辅修制度更强调学生知识构成的跨学科性，“主修的目的是为拓展学生的知识及认识、判断能力，辅修是为了拓展并深化主修学术领域。”这种重学生智力发展导向而轻职业发展导向，体现了美国大学主辅修制度的核心理念[24]。
芝加哥大学物理系主修专业和辅修专业在课程体系设计上有明显区分。主修专业课程体系在强调扎实的物理学理论与实验基础之上，鼓励学生选修其他学科领域的课程，覆盖天文、生物、化学、计算机、地球科学、数学、统计学等学科，甚至专门设置了天体物理交叉专业方向，从而能够较好地满足学生个性化的学术拓展需求。物理学辅修专业的课程则专门为来自其他学科领域、对物理学感兴趣的本科生所设计，课程规模精简，主要聚焦在物理学领域[25]。
近年来，本科生自主设计专业在美国的顶尖大学里也不再是新鲜事。斯坦福大学工学院除了提供16个主修专业和9个辅修专业之外，还允许本科生自主设计专业，前提是系科所能提供的既定专业教育无法满足学生的学术兴趣专长和发展规划。学生需要在两名导师指导下，自主设计自己的学习目标和贯穿四年的配套课程计划。课程体系的设计也并非完全自由化，而是须遵照工学院为本科生划定的5类课程模块（数学、自然科学、技术、工程学基础课程和工程学高阶课程）及相应学分要求而进行自主设计。学生毕业时，个性化的专业名称将印在成绩单和学历证书上;学业优秀者还可获得荣誉学位[26]。
四、启示与建议
第一，高校在本科教育阶段的人才培养观念亟待转型。应破除过去所谓“专业对口”的主导思想，打破单科教育主导或独导的模式，提供有效的多学科、跨学科和整合教育模式。随着“大学科时代”的兴起[27]，在本科教育“播种”阶段，大学应给予学生自由而丰富的学术养分滋养，使其具备更大的潜力朝着学术深度和高度持续发展。综合性大学在拔尖创新人才培养方面应进一步拓宽视野，加强文理交融、理工结合，培养面向未来、善于用创造性方式解决综合性、复杂性问题的创新人才。 第二，增强对跨学科教育内涵的理解和把握，合理构建课程体系，完善主辅修管理制度。“跨学科”并不意味着要取代传统学科，而是为了实现不同学科的相互渗透与整合、不同思维方式的相互交融与综合。跨学科课程体系不是简单的课程堆积，而是做课程之间的乘法、做知识与能力体系的除法，对学科主导的知识体系进行重构，建立以问题驱动的知识地图和思维能力导图。与课程体系设计同步，教学团队、教学模式等都需要做相應的改变。此外，高校普遍实行的“学生自主选择、校院毕业审核”的这种主辅修管理模式也要亟待完善。借鉴国外大学的做法，主辅修专业的顶层设计应服务于复合型人才、跨学科人才的培养目标，而不应为“多张证书更好找工作”的观念所驱动，学校和院系应像对待主修专业教学计划一样，审慎制订辅修培养方案，合理界定主修与辅修之间的学科关系、不同课程体系如何相互支撑、学生学业进程如何顺畅有序地进行，等等。并且，还应同步加强导学体系的建设，发挥学业导师、学术导师的作用，为学生跨学科学习提供充分的支持与服务。
第三，为了真正实现因材施教，高校应增强组织变革能力，破除制约创新人才培养的制度藩篱。在内部学科专业布局方面，高校应克服传统学科组织体系的局限性，探索书院制、荣誉学院制、产业学院等新型育人体制和组织方式的可行性与实现路径。在师资队伍方面，传统的教学师资配置方式不仅不能满足跨学科教育的需求，甚至会阻碍跨学科教育目标的达成。高校需要在教师聘任与考核、归口学科管理等方面创新机制，使教师摆脱束缚，真正参与到跨学科人才培养之中。
第四，教育主管部门应优化管理调控方式、资源配置方式和大学评价方式，促进大学办学空间不断拓展、办学活力得到有效释放。一是完善现有本科专业目录体系和功能定位，增设独立的交叉学科门类，使专业设置门类及科目能够更好地与学科快速发展的态势相结合，与经济社会建设对创新型人才的需求相结合。二是淡化国家专业目录的管理属性，鼓励高校合理、自主创办新专业或交叉专业。三是调整、完善学历证书信息注册相关规定，为自主设计专业或者主辅修专业的学生打造更加灵活、宽松的发展路径。
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