构建多学科交叉融合创新实践平台的探索与实践

摘要：通过分析卓越工程师培养中提升大学生创新实践能力的需求，结合特色高水平研究型大学人才培养现状，提出运用多学科交叉融合方法，依托学校优势学科，打通教学科研实验室壁垒，整合校内外实践教学资源，构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的创新实践平台的思路，并结合实际开展了相关的探索，提出了实施建议。

关键词：多学科；交叉融合；卓越工程师；实践；平台；项目课程；校企合作

我国的工程教育与西方发达国家相比规模非常大，面临的情况更为复杂，这直接决定了我国的工程教育不能完全照搬其他国家的培养模式，应该积极探索适合自己现状的工程教育新模式，走有中国特色的工程教育之路。本文以特色高水平研究型大学为例，通过运用多学科交叉融合方法，构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的创新实践平台，探索提高工程人才创新实践能力的新机制。

一、运用多学科交叉融合方法构建创新实践平台框架

20世纪90年代，美国工程教育掀起了“回归工程”的浪潮，提出建立大工程观，工程不仅仅是狭窄的科学与技术的含义，而是建立在科学与技术之上的包括社会、经济、文化、道德、环境等因素的大工程含义。“回归工程”的本质要求工程教育更加重视工程的系统性、完整性和创新性。这种“回归”乃是“否定之否定”，是更高意义上的“回归”，是学科的综合与方法的综合[1]。

工程创新具有复杂、综合、交叉的特征，这意味着以培养创新人才为本的工程教育必然具有复合性。特色高水平研究型大学工程教育的目标应该定位在培养具有复合性的知识背景和在工程创新实践中能够引领行业发展的工程精英人才。在这一目标下培养的工程创新人才应具有较强的工程实践能力，具有多学科背景及整体性思维方式，具有职业道德和强烈的社会责任感，等等。

近年来，人们对学科交叉问题越来越关注。学科交叉点是科学新的生长点、新的科学前沿，重大的科学突破往往在这里产生。交叉科学是自然科学、社会科学、人文科学等大门类科学之间发生的外部交叉以及本门类科学内部众多学科之间发生的内部交叉所形成的综合性、系统性的知识体系，因而有利于有效地解决人类社会面临的重大问题，尤其是全球性的复杂问题。学科交叉、思维路线的交叉是创新的动力和源泉[2]。现在的工程教育更多地运用学科交叉、思维路线的交叉方法，也必将促进工程创新人才的培养。工程创新实践平台作为高等工程教育的重要实践基地，其建设应充分考虑多学科交叉，合理规划。

从方法论的定义可以看出，方法论主要解决“怎么办”的问题[3]。工程创新实践平台的建设主要是解决培养学生创新实践能力这一核心问题。而创新实践能力的培养需要通过大量复杂的、综合性的实际问题的解决慢慢积累，所以平台的构建必须要考虑给大学生提供足够数量的复杂问题训练环境。多学科交叉融合形成的综合性、复杂性问题非常多，大大超出一般课程学习的范畴，这些问题的合理解决对大学生创新实践能力培养具有非常重要的价值。本文将高等工程教育中应用学科交叉、思维路线的交叉培养大学生创新实践能力的方法定义为“多学科交叉融合方法”。

根据多学科交叉融合方法，卓越工程师培养创新实践平台的建设要依托特色研究型大学优势学科群，打破教学和科研实验室的壁垒，突破现有管理体制的纵横界限，建立一套有利于大学生工程创新能力提升的新体系。新体系首先应该整合优化资源配置，建立实践教学与学科、科研的联系，推进科研反哺教学，围绕项目开展工程实践教学，提升训练水平；其次，应该创造条件，加强创新实践平台与国内外企业合作，建立校企合作共赢机制，保证工程训练项目贴近实际，真题真做，拓宽训练范围；再次，要加强服务保障，围绕项目课程组建跨学科跨单位教师指导、管理团队，提升多学科交叉融合项目的实践训练效果，保证训练质量。

二、实施项目课程教学模式，提升创新实践平台建设内涵

特色高水平研究型大学培养的工程创新人才不仅是某一工程领域的优秀专业技术人才，还应该是在国际化背景下，适应市场激烈竞争和社会高速发展的高素质综合型人才。工程创新人才除了具有某一工程领域的知识和专业能力（实践能力、设计能力、创新能力等）外，还必须具有协调、沟通、团队合作和领导能力，具有处理好工程和生态环境、经济发展以及社会进步等关系的综合素质。创新实践平台的建设就是为了实现这一培养目标，提升工程人才培养质量。创新实践平台建设与培养目标实现之间需要依托合适的载体。

高等教育中课程是实现人才培养目标的基本载体。工程创新人才的培养过程中，开发符合现代工程实际的工程实践课程是实现培养目标的关键。顺应当前国际高等工程教育发展趋势，结合特色高水平研究型大学自身的特点，将工程项目研发过程融入创新实践平台课程开发计划，可以有效提升大学生创新实践能力，可以作为创新实践平台实现培养目标所依托的载体。依托创新实践平台开发的这类课程我们称之为“工程创新合作项目课程”，它具有两个显著特征：一是联合企业参与，校企导师团队合作开发；二是以项目为纽带，跨专业学生团队合作学习、研究。

工程创新合作项目课程的开发和建设是以提高大学生工程创新实践能力为核心的，是卓越工程师培养创新实践平台建设的核心。为了做好这一建设工作，学校层面上需要做好体制机制的调整。

1.调整创新实践平台管理机制，优化资源配置

特色高水平研究型大学应该在学校层面上建立有效机制，打破壁垒，开展实验室资源整合。将分散建设、分散管理的实验室和实验教学资源，建设成面向多学科、专业的创新实践平台。平台建立相对独立的管理机构，在学校教学、科研、实验室等行政管理部门的指导下，协调多方共同参与实验室建设与资源管理，探索合适的管理、运作机制，实现对教学实验室、学科科研平台和省部级重点实验室乃至教师科研实验室的统一规划、统一建设和统一管理。平台管理机构在实验室建设、硬件管理与维修、后勤服务等方面为教学与科研提供全方位服务，保证参与共享的硬件资源向教学与科研全面开放。

通过这些机制，将学校专业的实验设备、顶级的学术大师、前沿的科学研究成果等最优质的教育资源整合在一起，构建功能集约、资源优化、开放充分、运作高效的创新实践平台，建立适合创新人才培养的实践体系，为学生自主学习、自主实践和创新活动创造条件。同时，这些条件的建立也为工程创新合作项目课程的开发提供了资源保障和人力保障。

2.制订激励机制，鼓励科研反哺教学

特色高水平研究型大学的教学和科研工作是相辅相成的，都是学校的核心利益。协调好教学科研关系，建立教学支持科研、科研反哺教学的激励机制，可以更好地提升学校整体水平。创新实践平台的建设更要发挥学校科研的优势，这是提升工程创新实践教学水平的关键。科研反哺教学主要体现在三个方面：把科研成果转化为教学内容，将科研方法融入教学活动，将科研设备提供给学生开展创新实践活动。

创新实践平台将科研成果转化为教学内容主要包括研究成果固化成教学内容和转化为创新实践项目。创新实践平台通过支持该类创新实践项目的开发和实施，构建以教师特色研究成果为实验内容、以研究室为实验场所的学生研究性实验项目。

创新实践平台的实践项目设计要注重将科研方法融入教学活动，具体包括：注重引导学生从实验原理与技术的结合中领悟蕴涵其中的方法，注重引导学生从实践过程的每一个细节培养自身的基本技能，注重引导学生从众多知识与技术节点中培养自己的创新意识和创新精神。通过这些实践项目，使学生学习相关的技能和方法，了解多学科的研究方向和科研方法，感受科研氛围、体悟科研精神。这些实践项目一般都是教师的亲身经历，因而教师对实验过程细节的指导，更具针对性、现实性和生动性，从而使学生提高研究兴趣，提升创新实践能力。

创新实践平台还要充分利用现有科研设备，为学生开展创新实践活动提供服务。依托“国家大学生创新性实验计划项目”、学校“科研训练计划项目”和开发的“工程创新合作项目课程”等载体，为学生提供参与创新实践活动的机会。

3.建立合作项目课程规范和开发机制，提高培养质量

在学校层面上实施工程创新合作项目课程开发计划，制订项目课程规范，是保证工程人才培养效果的重要手段。在项目课程规范建设上，一是重视凝练工程领域的最新成果和发展，重视多学科交叉融合，将先进的工程思想和理念引入项目课程，在课程中加大富有创新精神的训练项目数量，强化探索性和研究性学习；二是规范项目课程教学方法和手段，积极推动“做中学”，培养学生通过训练项目解决工程实践问题的能力；三是推动项目课程中的训练项目与工程实践相结合，将企业工程实践中出现的生产、技术、管理等方面的新问题提炼出来作为训练项目，提高学生解决实际工程问题的能力。

在项目课程开发机制上，一是充分发挥特色高水平研究型大学学科发展的优势，采取有效的措施吸引教学水平高、学术造诣深的优秀教师进入课程开发队伍，组建开发团队负责设计课程内容，优化教学方法与手段，按照规范开发合作项目课程；二是通过建立校企合作、校际合作、国际产学研合作、跨学科跨专业合作等多元合作开发新机制，集成、拓展、嫁接资源，促进高水平项目课程的开发；三是建立项目课程开发质量监控机制，成立项目课程开发管理工作组，由部门领导和相关学科专业的专家共同组成，负责对合作项目课程建设进行协调实施、进程控制和质量保障。

三、完善校企合作共赢机制，拓展创新实践平台外延

西方发达国家的工程教育都与企业界有着密切合作，通过校企合作开展工程人才培养，可以使毕业生更好地适应职业需要。近年来，为了有效解决高等学校工程人才培养与企业需求脱节的问题，我国部分学校试点实施了卓越工程师教育培养计划，开展了工程人才培养改革。特色高水平研究型大学的工程创新人才培养在这一改革浪潮中应该积极参考发达国家的工程教育经验，极力推动工程人才培养模式改革。

根据我国高等工程教育现状，目前高等学校应立足自身特色，积极联系合作企业，在两个层面上推进校企合作培养工程人才。其一是高校配合企业共同建立各级工程实践教育中心，构建以企业为基地的工程人才培养现场实习平台；其二是拓展校内创新实践平台外延，吸引企业共同建设工程人才培养模拟实践环境，有效解决工程人才培养的规模问题。校内创新实践平台的外延拓展主要有两方面的工作：一是沟通建立校企共赢机制；二是共同建设模拟实践环境，开发合作项目课程。

建立互利共赢的新型校企合作模式的基础是找到双方的利益共同点。企业与高校在工程人才培养上的利益共同点不应该是经济利益，而应该是更高层次的人才培养和科研创新成果产出。在合作中，企业可以将预期收益定位在未来需求的人才和得到学生在合作课题研究中可能产生的创新思维上；高校应该将预期收益定位在高水平工程人才培养成果上。以此为基础的校企合作模式，将有效提高创新实践平台的外部资源利用。

创新实践平台与企业密切合作，建立专业技能培养与实践体验相结合的实践教学模式，打造贴近实际的模拟、虚拟、仿真实践环境，将有效解决大规模的学生实践问题。另外，建立企业定期向学校产品设计开发、工艺流程改进等课题的机制，通过校内教师和企业专家共同调整课题难度和规模，达到适合合作项目课程的要求，使学生的学习环节“真题真做”，将有效提高学生解决工程实际问题的能力。

创新实践平台的体制机制建设和提升内涵、拓展外延是非常重要的环节，但建设中也要特别关注和加强适应工程创新人才培养任务的教学管理队伍建设。现代工程学科的交叉性、综合性和复杂性及现代工程项目的开放性和社会性，都要求从事工程教育的教师、管理人员不仅要拓宽自身的知识面、提高自己的能力水平，还要加强与不同学科专业背景的教师的合作与配合。

参考文献：

[1] 周玲等. 回归工程 服务社会：美国大学工程教育的案例分析与思考[J]. 清华大学教育研究，2011（6）：119-124.

[2] 张文范. 学科交叉是创新的动力和源泉[J]. 自然辩证法研究，2008（3）：10.

[3] 郑庆林. 马克思主义哲学原理[M]. 南京：南京大学出版社，1989.

[资助项目：江苏省教育厅重中之重教改课题“改革工程训练教学内容，提高大学生工程素质”（课题编号：2009-2-15）；江苏省教育厅教改课题“卓越工程师企业培养环节的校企合作培养机制研究与实践”（课题编号：2011JSJG189）]