直面學(xué)科交叉困境：以創(chuàng)新競賽促創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

劉旭紅　張時權(quán)

2005年，錢學(xué)森曾發(fā)問“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出的人才”，成為中國教育事業(yè)亟待改善的現(xiàn)象；[1]2006年年初，胡錦濤總書記在全國科技大會上，首次提出走中國特色創(chuàng)新之路、建設(shè)創(chuàng)新型國家的目標；時隔11年，習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中再次強調(diào)，加快創(chuàng)新型國家建設(shè)是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的重要戰(zhàn)略舉措。

創(chuàng)新型國家建設(shè)依托教育創(chuàng)新體系，高校輸送創(chuàng)新型人才的質(zhì)量關(guān)乎國家創(chuàng)新體系的發(fā)展。重視創(chuàng)新型人才培養(yǎng)及素質(zhì)教育進程的深度與廣度，是高等教育必須承擔(dān)的重要歷史使命。如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才也成為高校教育改革進程中著重關(guān)注的問題。

一、學(xué)科交叉對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的意義

創(chuàng)新型人才具備合理的知識架構(gòu)，較高的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，更為重要的是具有跨學(xué)科學(xué)術(shù)意識，這有助于突破自身知識架構(gòu)的限制，尋求獨特的解決綜合復(fù)雜問題的方法。創(chuàng)新型人才的特征決定其培養(yǎng)離不開多學(xué)科交叉融合的環(huán)境。

縱觀百年來諾貝爾自然科學(xué)獎的300多項成果，有近半數(shù)是多學(xué)科交叉取得的?！翱茖W(xué)整體化趨勢意味著門類繁多的各門學(xué)科日益滲透，緊密聯(lián)系在一起，形成了統(tǒng)一完整的科學(xué)體系；一門學(xué)科所取得的成果可以迅速轉(zhuǎn)移到其他學(xué)科中，促進和帶動其他學(xué)科的發(fā)展，每一門學(xué)科都是在整個科學(xué)體系的緊密聯(lián)系中向前發(fā)展的，這正是學(xué)科交叉的韻味所在”。[2]在科學(xué)研究高度分化又高度綜合的時代背景下，應(yīng)當充分認識到學(xué)科交叉是創(chuàng)新的動力和源泉。學(xué)科交叉與創(chuàng)新有著本質(zhì)上的聯(lián)系，無疑成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才行之有效的手段。然而國內(nèi)高校學(xué)科交叉存在種種困境，迫切需要尋找合適的發(fā)展載體。

二、創(chuàng)新競賽是高校學(xué)科交叉發(fā)展的重要載體

創(chuàng)新競賽不同于一般的學(xué)科競賽，一般學(xué)科競賽往往靠單一相關(guān)專業(yè)便可處理賽題任務(wù)，創(chuàng)新競賽則更強調(diào)參賽者有寬闊的學(xué)術(shù)視野。始于1993年的創(chuàng)新競賽包括電子設(shè)計、數(shù)學(xué)建模、機械設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計?？梢哉f：“創(chuàng)新競賽是由政府行政主管部門組織委托相關(guān)的教學(xué)指導(dǎo)委員會、行業(yè)協(xié)會，為了培養(yǎng)、鍛煉和發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型人才而舉辦的各種競賽活動”。[3]

我們正親身經(jīng)歷著知識社會的轉(zhuǎn)變，一方面科技飛速發(fā)展，學(xué)科從分化走向融合，學(xué)科交叉業(yè)已成為影響創(chuàng)新的強有力因素；另一方面知識性質(zhì)與生產(chǎn)方式發(fā)生變革，以學(xué)科為基礎(chǔ)的知識生產(chǎn)模式走向應(yīng)用問題模式，時代背景下的創(chuàng)新競賽也逐漸呈現(xiàn)綜合性應(yīng)用問題，成為高校學(xué)科交叉發(fā)展的重要載體。

三、直面學(xué)科交叉困境：以創(chuàng)新競賽促創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

1.以創(chuàng)新競賽營造學(xué)科交叉的氛圍

事物的產(chǎn)生和發(fā)展離不開相適應(yīng)的環(huán)境條件，創(chuàng)新亦然。誠如貝弗里奇所言“成功的科學(xué)家往往是興趣廣泛的人。他們的獨創(chuàng)精神可能來自他們的博學(xué)。多樣化會使人的觀點新鮮，而過于長時間鉆研一個狹窄的領(lǐng)域，則容易使人愚蠢”。[4]獨創(chuàng)來源于多樣化和學(xué)科間的廣泛聯(lián)系，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)離不開學(xué)科交叉的氛圍。學(xué)生在學(xué)科交叉氛圍中借助多方面的知識來源，使個人知識得以快速增長，并構(gòu)建相互聯(lián)系的知識體系。

國內(nèi)高校相關(guān)學(xué)科群體內(nèi)在學(xué)科交叉上無法形成共識——廣大學(xué)生、教學(xué)科研人員及管理人員缺乏思想層面上的統(tǒng)一認識。一方面源于對學(xué)科交叉內(nèi)涵認知的誤差；另一方面則是缺乏完善制度的引導(dǎo)。學(xué)科交叉淪為高校領(lǐng)導(dǎo)、少數(shù)學(xué)科帶頭人、學(xué)術(shù)骨干和部分管理人員的主觀意志和行為。換言之，國內(nèi)高校普遍缺乏學(xué)科交叉的氛圍。

創(chuàng)新競賽為擁有不同專業(yè)背景、不同思維模式的學(xué)生與老師搭建通力協(xié)作的平臺，營造從學(xué)生、教學(xué)科研人員到管理人員自下而上的學(xué)科交叉氛圍，學(xué)生主動沐浴在學(xué)科交叉氛圍中，學(xué)科交叉不再只是少數(shù)領(lǐng)導(dǎo)群體的主觀意志。

對學(xué)生而言，創(chuàng)新競賽的綜合性要求學(xué)生對自身學(xué)習(xí)的領(lǐng)域內(nèi)先進技術(shù)、先進知識充分了解，還應(yīng)當涉獵其他領(lǐng)域的相關(guān)知識。

學(xué)生在大學(xué)階段普遍存在對所學(xué)專業(yè)定位模糊的情況。筆者認為學(xué)習(xí)知識的過程存在醞釀期，即獲得某一領(lǐng)域知識的第一時間無法明了知識的本質(zhì)，原因在于其尚未洞悉完整的知識體系，猶如管中窺豹，可見一斑。在后續(xù)的學(xué)習(xí)過程中，其他知識源源不斷地補充進來，與先前印象疊加并反復(fù)驗證，學(xué)生才能準確地明白知識的內(nèi)涵及其所在知識體系的層次結(jié)構(gòu)。

創(chuàng)新競賽使他們有機會從更寬闊的視野看待單一學(xué)科的局限性以及學(xué)科與學(xué)科之間的聯(lián)系。

對教學(xué)科研人員而言，創(chuàng)新競賽要求指導(dǎo)老師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中密切關(guān)注學(xué)科前沿動態(tài)，關(guān)注學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和實踐能力。老師通過競賽改進平時教學(xué)的不足，同時將競賽中涉足的新興科技、理念、產(chǎn)品等適當融入到日后的課程中，有利于教學(xué)內(nèi)容更新與擴充，以靈活的教學(xué)方法和手段培養(yǎng)人才。

對學(xué)校管理人員而言，學(xué)生能夠在參與競賽過程與外校學(xué)生進行學(xué)術(shù)比拼與交流，在開闊眼界的同時也擴大了學(xué)校自身的影響力。在組織參賽取得出色成果后，能帶動課堂改革，并引導(dǎo)其他學(xué)生踴躍參加創(chuàng)新競賽，實現(xiàn)走出去帶回來的良性循環(huán)。

2.以創(chuàng)新競賽帶動跨學(xué)科的團隊合作

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)應(yīng)重視跨學(xué)科的隊伍建設(shè)。創(chuàng)新需要多知識、多技能的共同作用才能完成，每個人的精力、時間和才能有限，團隊的合作變得尤為重要。不同專業(yè)知識背景，不同思維方式的學(xué)生與導(dǎo)師間的合作，能對綜合性復(fù)雜問題有較為全面的認識，或提出獨特的解決方案。

由于知識體系龐雜，人才培養(yǎng)效率低下的原因，高校理所當然劃分學(xué)科專業(yè)，并以各大院系進行組織，其在強化教學(xué)資源配置的同時，卻也導(dǎo)致學(xué)科專業(yè)間交叉頻率的大幅度下降。學(xué)科及不同學(xué)科學(xué)者間各自為戰(zhàn)，壁壘森嚴。無形的學(xué)科邊界尚且如此，更不談因有形的地理界限——校區(qū)的不同所造成的學(xué)院間老死不相往來的情況。學(xué)生猶如井底之蛙般受困于狹窄的學(xué)科專業(yè)范圍里，忽略領(lǐng)域外其他學(xué)科發(fā)展的情況，無法汲取跨學(xué)科的知識，其創(chuàng)新性思維大大受限。[5]在當今知識社會背景下，已經(jīng)“沒有某一門專門學(xué)科的研究僅以本專門學(xué)科單科獨進的方式可以深入下去”，[6]因此，跨學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)顯得尤為關(guān)鍵。

創(chuàng)新競賽恰恰提供了跨學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)的契機。創(chuàng)新競賽賽題的綜合性憑單人單科之力難以應(yīng)對，因此跨學(xué)科的團隊協(xié)作成為普遍的參賽形式。學(xué)生參與創(chuàng)新競賽離不開老師的指導(dǎo)，創(chuàng)新競賽日趨強調(diào)多學(xué)科交叉后的創(chuàng)新設(shè)計和創(chuàng)新思想，這就要求指導(dǎo)老師具備學(xué)科交叉意識，尋求與其他院系老師的合作。在關(guān)注自身領(lǐng)域前沿科技、前衛(wèi)思想的同時，反思比賽過程中單學(xué)科的限制，共同助力創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

擁有多專業(yè)背景的導(dǎo)師組聯(lián)合指導(dǎo)從不同專業(yè)匯集而成的學(xué)生團隊。在合理配置的隊伍中，各隊員根據(jù)自身優(yōu)勢分工協(xié)作，互相促進，互相激勵，工作效率往往高于孤軍奮戰(zhàn)，成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有力手段。

3.以創(chuàng)新競賽培養(yǎng)多學(xué)科聯(lián)系的創(chuàng)新思維

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)看重跨學(xué)科學(xué)術(shù)意識和創(chuàng)新思維。創(chuàng)新型人才在培養(yǎng)標準上與一般人才大為不同，一般人才要求具備嚴密的邏輯思維和行事能力；拔尖創(chuàng)新人才更注重有較為寬闊的知識領(lǐng)域和多學(xué)科聯(lián)系的創(chuàng)新思維。

目前，學(xué)科專業(yè)各自為戰(zhàn)的現(xiàn)象束縛了原始創(chuàng)新的產(chǎn)生，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。知識體系本是完整，隨學(xué)科的分化而分離，加之學(xué)科間聯(lián)系紐帶斷裂，知識更為碎片化。零散的知識片段無法凝成直擊問題的尖刃，而現(xiàn)實問題則往往趨向多學(xué)科性、綜合化，這樣不可調(diào)和的矛盾愈演愈烈。

創(chuàng)新競賽引導(dǎo)學(xué)生從大學(xué)科視角思考問題，挖掘事物間的聯(lián)系而生發(fā)啟迪，正如貝弗里奇所言“獨創(chuàng)常常在于發(fā)現(xiàn)兩個或兩個以上研究對象或設(shè)想之間的聯(lián)系或相似之點”。

老子《道德經(jīng)》有云：“道生一，一生二，二生三，三生萬物”，蘊含認知世界的三個關(guān)鍵“本質(zhì)”“聯(lián)系”“發(fā)展”。事物其本質(zhì)同者，必有聯(lián)系，然其外化有不同者，是謂發(fā)展。創(chuàng)新型人才堅信世界萬事萬物之間存在著一定的聯(lián)系，不囿于表象而能深究其本質(zhì)內(nèi)涵，并以發(fā)展的眼光看待事物后續(xù)的變化。

四、創(chuàng)新實踐——以2017年全國高校大學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新競賽為例

全國高校大學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新競賽（以下簡稱“鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽”）是由全國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會主辦的，以發(fā)掘、引導(dǎo)和錘煉創(chuàng)新型人才為目的的賽事活動。首屆大賽于2015年舉辦，吸引來自全國各高校參賽隊伍。2017年度鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽首次以“鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)的城市過街天橋”為題，要求方案在達標基本工程建設(shè)條件的前提下，能結(jié)合低碳環(huán)保、智慧城市、可持續(xù)建筑等新興理念，考慮與城市及場地周圍的建筑風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一等問題，設(shè)計出滿足功能、文化、藝術(shù)等需求的橋梁整體性解決方案。

1.學(xué)科交叉特性的賽題

從歷年賽題來看，首屆鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽于2015年舉辦，賽題為“鋼結(jié)構(gòu)住宅創(chuàng)新體系”；2016年舉辦的第二屆鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽中以“全裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式維護體系的醫(yī)院或?qū)W校”為題；2017年第三屆鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽則以“鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)城市過街天橋”為題。從中可以看出賽題的綜合性逐年增強，就賽題核心而言，由單純的鋼結(jié)構(gòu)向裝配式以及鋼結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，不再局限于鋼結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，而是綜合利用其它結(jié)構(gòu)體系優(yōu)勢挖掘鋼結(jié)構(gòu)更多的可能性；就關(guān)注點而言，從住宅到醫(yī)院、學(xué)校，再到城市過街天橋，從建筑單體發(fā)展到城市設(shè)計層面，其所需考慮的文化、科技和社會影響等因素也是不斷在增加。

從2017年度賽題“城市過街天橋”看，其不單是要求結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，希望參賽者能充分考慮賽題所提出的背景和意圖，綜合多方面因素提出合理有效的創(chuàng)新方案。過街天橋不僅具有交通功能，還是城市立體步行系統(tǒng)的一部分，是提倡綠色出行、改善城市居民步行質(zhì)量的舉措，其形態(tài)設(shè)計也影響著城市面貌。這樣的要求涉及從城市設(shè)計-建筑設(shè)計-結(jié)構(gòu)設(shè)計-施工管理-后期運維維護等各個方面，是一個復(fù)雜而綜合的問題，要求參賽者提出的應(yīng)是橋梁的整體性創(chuàng)新方案。單一學(xué)科受制于知識面的狹窄往往無法全面地考慮問題，這時多學(xué)科的交叉更能發(fā)揮其優(yōu)勢。

2.學(xué)科交叉實踐的成果

競賽最終提交成果以“明粵橋”為題，從建筑方案、結(jié)構(gòu)方案、可持續(xù)設(shè)計方案以及、施工模擬方案充分展現(xiàn)作品的創(chuàng)作思路。

在城市設(shè)計層面，該方案選址廣州市主軸東側(cè)天河路與體育東路交叉處，天橋采用圓環(huán)的形式，與主軸西側(cè)天河路-體育西路交叉處原有的地下方形過街地道遙想呼應(yīng)，一圓一方，暗合古代天圓地方的世界觀。天橋作為地面突出物在城市景觀設(shè)計上起到點綴的一筆，其簡約的圓形，輕盈、富有現(xiàn)代感，靈巧地與周邊建筑群形成統(tǒng)一的整體。

在人文內(nèi)涵層面，廣州素有以和為貴、包容兼并的人文特色，外來文化的集聚總能在這塊土地上找到各自的落腳點，并與本土文化相互碰撞，相得益彰。天橋以純粹的圓形形成一定的向心性，象征廣州廣聚四方文化的姿態(tài)，共同促進廣州經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的愿景。

在造型設(shè)計層面，方案最初的靈感源于“鋼圈串起來的衣夾子”，經(jīng)過搜集相關(guān)的理論，反復(fù)的論證與修改。設(shè)計最終確定以斜拉橋為原型，將之發(fā)展為連續(xù)斜拉體系；將主塔設(shè)置在橋梁外側(cè)，擴大通行面積；將傳統(tǒng)直線橋梁在水平方向彎曲以提供足夠的承載力，利用鋼環(huán)梁及環(huán)索，使天橋顯得輕盈，與天河區(qū)時尚創(chuàng)新的人文精神相呼應(yīng)?？梢?，在發(fā)散型思維引導(dǎo)下，最初的創(chuàng)新靈感并不復(fù)雜，它似乎來源于領(lǐng)域之外的事物，但細細深究便知道兩者間存在千絲萬縷的聯(lián)系，足以感嘆世界的奇妙。

圖3設(shè)計概念與可持續(xù)設(shè)計

設(shè)計充分考慮天橋后期運營與維護的實際情況，沿天橋環(huán)形頂棚設(shè)置光伏板，利用主體構(gòu)件的凹槽及開孔合理布置電力網(wǎng)絡(luò)；在節(jié)水的問題上，利用天橋的箱形結(jié)構(gòu)合理布置管道，利用雨棚在雨季組織排水，輸送至地下蓄水池，用于橋體綠化的灌溉及夏季橋面的降溫。方案最終呈現(xiàn)出多方位思考創(chuàng)作，造型、結(jié)構(gòu)和功能相互協(xié)調(diào)的亮點。

賽后學(xué)院舉辦了分享會及班會，分享參賽成果及與外校交流的經(jīng)驗，激起了學(xué)生參與創(chuàng)新競賽的熱情與信心。創(chuàng)新競賽所帶來的，不僅是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新經(jīng)驗的提高，也強調(diào)了合作精神與溝通交流協(xié)調(diào)能力，是以培養(yǎng)綜合性創(chuàng)新型人才為最終目的。

[基金項目：廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項資金項目（項目編號：pdjh2017b0162），廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目（xj201711845106）聯(lián)合資助。]

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責(zé)任編輯魏家堅