多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)的現(xiàn)實問題與發(fā)展策略

張海生，張 瑜

(1.重慶文理學院 期刊社， 重慶 402160； 2.中國人民大學 教育學院， 北京 100872；3.重慶醫(yī)科大學附屬永川醫(yī)院 全科醫(yī)學科， 重慶 402160)

一、問題提出

跨學科性和跨專業(yè)性是高等教育領域越來越關注的話題之一[1]，高等教育跨學科的各種教學方法已在全球范圍內實施[2]。面對氣候變化、貧窮、環(huán)境等全球性復雜問題的出現(xiàn)，許多研究人員和教育工作者明確要采用跨學科的觀點應對之。生物醫(yī)學工程(Biomedical Engineering, BME)作為一個大跨度、多學科、深交叉的學科領域，是生命科學、醫(yī)學與現(xiàn)代工程科學的有機結合，以推進醫(yī)療保健治療，包括診斷、監(jiān)測和治療[3]。作為教育項目，生物醫(yī)學工程大約起源于20世紀60年代，且以研究生教育為主[4]。20世紀70年代初，生物醫(yī)學工程本科項目/課程(undergraduate program)開始發(fā)展，并迅速被學生接受[5]。我國生物醫(yī)學工程教育始于20世紀70年代末，東南大學、浙江大學、上海交通大學、西安交通大學、清華大學和中國科學技術大學是我國首批建立該專業(yè)的大學[6]。經(jīng)過40年的建設和發(fā)展，目前我國開設生物醫(yī)學工程本科專業(yè)的高校已達116所[7]，規(guī)模擴大迅速。

事實上，生物醫(yī)學工程作為多學科交叉融合的典型領域，早就成為我國高等工程教育進行跨學科教育的試點領域，其倡導的多學科交叉融合思想與2017年教育部提出的新工科理念不謀而合，但也在一定程度上反映出我國工程教育人才培養(yǎng)理念滯后于實踐[8]。研究顯示，我國高等工程教育界雖然已經(jīng)注意到多學科交叉融合發(fā)展的不可逆性，積極開展對跨學科人才培養(yǎng)的相關研究，并取得了一系列成果，但仔細研讀這些文獻可以發(fā)現(xiàn)，研究成果多集中在宏觀或中觀層面，如跨學科教育的國際比較和個案分析[9-14]，真正具體到微觀層面(如人才培養(yǎng)、教學改革、課程建設、實踐探索)的研究卻鮮見,尤其是作為高等學校人才培養(yǎng)質量的核心元素和基礎性工程的課程[15]，在很大程度上最終決定了一所大學的發(fā)展?jié)摿涂赡芨叨取?/p>

順應新一輪科學技術革命和產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展趨勢，以及新一輪高考改革不分文理、強調學生的綜合能力和素養(yǎng)的要求，要想樹立具有中國特色的多學科交叉融合人才培養(yǎng)的理論體系和實踐典范，必須轉變傳統(tǒng)單一學科專業(yè)“單兵作戰(zhàn)”的發(fā)展模式，從學科情境轉向應用情境和適應性情境[16]，堅持問題導向和需求導向[17]，注重跨學科課程資源的開發(fā)與整合，走開放、融合、自適應的新工科建設之路[18]。因此，當下深入探討我國高校多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)和課程建設問題，不僅必要，而且緊迫。

二、研究設計

根據(jù)中國學位與研究生教育信息網(wǎng)公布的全國第四輪學科評估結果，生物醫(yī)學工程一級學科(0831)評估結果為A類(包括A+、A和A-)的高校有7所，分別是東南大學、華中科技大學、上海交通大學、清華大學、北京航空航天大學、浙江大學和四川大學[19]。鑒于文獻的可獲得性，本研究以東南大學、華中科技大學、上海交通大學、清華大學、北京航空航天大學、浙江大學、北京大學、復旦大學、深圳大學、南方醫(yī)科大學、天津醫(yī)科大學和南京大學12所案例高校生物醫(yī)學工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案文本為研究對象和內容(見表1)，著重分析新時代我國高校多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)與課程建設的實施現(xiàn)狀以及存在問題，并提出相應的改進策略。

表1 研究對象的基本情況

三、多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)的現(xiàn)實問題

基于12所案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的文本分析，我們發(fā)現(xiàn)以下幾點共性問題。

(一)人才培養(yǎng)目標定位趨同化

人才培養(yǎng)目標是高校本科教育的工作方針，是對大學的“人才培養(yǎng)類型、規(guī)格、層次和所要達到標準的總體設計和規(guī)劃”[20]。人才培養(yǎng)目標的設定實際上解決的是“培養(yǎng)什么樣的人才”的問題。就案例高校而言，其人才培養(yǎng)目標定位可以總結為應用型、復合型、創(chuàng)新型、管理型、引領型、卓越型和研究型6類，且不同高校人才培養(yǎng)方案文本的表述存在一定的趨同化(見表2)。

(二)學科專業(yè)培養(yǎng)特色凝練不足

人才培養(yǎng)特色是高校辦學特色的集中體現(xiàn)。從學校辦學層面來看，人才培養(yǎng)特色的形成主要得益于人才培養(yǎng)目標與學校的歷史積淀、學科優(yōu)勢、校園文化的協(xié)同發(fā)展與融合[21]。生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)特色的確立應充分考慮學校辦學條件、學科基礎與研究領域/方向、師資隊伍等條件而有所差異?？傮w而言，案例高校在人才培養(yǎng)方案中明確提出培養(yǎng)特色的僅有華中科技大學、上海交通大學和北京航空航天大學，其他高校的培養(yǎng)特色并未能有效凸顯或尚需凝練。事實上，人才培養(yǎng)特色的形成是一個漸進的系統(tǒng)工程，需要學科團隊找準方向，長期跟蹤、深耕和凝練(見表3)。

表2 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位比較

注：表內所有文字均摘錄自各高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，下同

(三)學制彈性不足，授予學位單一

學制與學位的復雜程度以及多樣化程度，是衡量一國高等教育發(fā)達程度的重要指標。無獨有偶，我國高校生物醫(yī)學工程本科專業(yè)授予的學位單一，均為工學學士學位?？上驳氖牵恍└咝Ｒ呀?jīng)在學制方面進行了有益嘗試，積極推行學分制改革，探索彈性學制，施行更具人性化和自由度的教學管理制度[22]，如東南大學、上海交通大學、清華大學等(見表4)。需要注意的是，彈性學制在我國的施行似乎有些“水土不服”，建立完善的彈性學制仍有很長的路要走。

表3 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)特色比較

表4 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的學制與學位情況

(四)招生方式急需優(yōu)化，中期分流機制不完善

生物醫(yī)學工程作為21世紀最具發(fā)展?jié)摿徒?jīng)濟價值的跨學科專業(yè)之一，其人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)得益于科學合理的招生方式和分流機制。總體而言，案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)大都實行大類招生方式，在學分制和本科生導師制的指引下，堅持精英化培養(yǎng)和小班教學模式，并輔之以本科生科研訓練項目、創(chuàng)新實踐與企業(yè)實習以及國際化培養(yǎng)。在第一學年末或第二學年末，根據(jù)學生個人興趣和學業(yè)表現(xiàn)，結合導師建議，進行橫縱雙向分流：橫向分流主要基于課程模塊選擇進行專業(yè)方向分流(一般3～8個方向)、主輔研修和雙學位培養(yǎng)；縱向分流主要是實現(xiàn)學生的本-碩或本-碩-博貫通培養(yǎng)(見表5)。需要注意的是，盡管案例高校大類招生已經(jīng)明確，但招生過后如何進行科學合理的中期分流，眾多高校依然在試點和探索，尚未形成科學、合理、明確、系統(tǒng)的政策文本。

表5 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的招生方式與分流政策

(五)課程結構不盡合理，專業(yè)特色課程資源的整合與開發(fā)不足

課程設置及其結構關系是學生為達到培養(yǎng)目標所應當學習的基本內容的體現(xiàn)[23]。案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程體系主要包括通識(素質)教育基礎課程、學科大類基礎課程、專業(yè)基礎課程和方向(核心)課程、實踐類課程(包括實習、實驗和畢業(yè)設計)和其他開放課程(包括個性課程、自由選修課程、特色課程、研究型課程、創(chuàng)新課程等)。整體而言，案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)已經(jīng)構筑各富特色和各有側重的課程體系。此外，案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)畢業(yè)的最低學分要求介于145～171學分之間(見表6)。

表6 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程體系構成及畢業(yè)最低學分要求

表7 案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程結構及其學分分布

課程結構即課程內部各要素、各成分的內在聯(lián)系和相互組合的組織形式[24]。課程結構內部要素及其成分間的比例直接影響課程的結構和課程的實施，間接影響高校教育教學質量和人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)[25]。案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系按照設置的層次劃分，大致包括通識教育課程、學科基礎課程、專業(yè)課程、實踐課程和其他課程。其中，通識教育課程平均學分為52.5/53.5，平均占比為31.7%/32.4%；學科基礎課程平均學分為45.8，平均占比為26.8%；專業(yè)課程平均學分為48.8，平均占比為28.4%；實踐課程平均學分為17.7，平均占比為10.6%；其他課程平均占比為1.7%(見表7)?？梢?，案例高校的課程結構體系仍需調整與優(yōu)化，通識教育課程和實踐課程的比例還普遍偏低，而專業(yè)課程的比例普遍略高，依然存在重理論輕實踐的問題。

四、多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)的發(fā)展策略

基于上文的分析，我們認為多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)需要從人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化、跨學科課程的整合、過程的精細化和多元化培養(yǎng)、學科特色的凝練等方面協(xié)同推進。

(一)明確人才培養(yǎng)方案的階段性目標及其主要教育內容

多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)的實現(xiàn)需要精細化的人才培養(yǎng)方案作指導。就案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案文本的構成而言，人才培養(yǎng)的分階段目標及其主要教育內容不明確。因此，明確人才培養(yǎng)方案的階段性目標及其主要教育內容尤為緊迫。需要注意的是，多學科交叉融合不是學科專業(yè)的機械堆砌與簡單疊加，也不是增設幾門新型課程或前沿課程，而是強調學科專業(yè)之間的交叉與融合。一般而言，多學科交叉融合包括文理的交融、理工的交融、基礎知識與前沿動態(tài)的交融等多個維度?？偟膩碚f，學生多學科交叉融合能力的實現(xiàn)至少要經(jīng)過3個階段的培養(yǎng)(見表8)。

表8 多學科交叉融合人才培養(yǎng)的三個階段及其主要教育內容

1.前期大類招生與通識教育培養(yǎng)

多學科交叉融合強調人才培養(yǎng)的寬口徑、厚基礎、綜合化和復合型，這要求在人才培養(yǎng)的準入階段即招生準入時就要進行綜合設計和全盤考慮。在新高考不分文理的背景下，實施大類招生是大勢所趨，但大類招生的方式是可以選擇和優(yōu)化的——實驗班模式/學科大類招生模式/院系大類招生模式。就前期階段的教育內容而言，應堅持通識教育培養(yǎng)，課程設置應以人文社會科學類課程(包括哲學、經(jīng)濟學、法學、管理學、文學、藝術、寫作和語言等模塊)和自然科學基礎類課程(包括數(shù)學、物理、化學、生物學、計算機等模塊)為主，主要目的在于拓寬學生的人文素養(yǎng)，著重培養(yǎng)學生的辯證思維、邏輯思維、倫理思維、生態(tài)思維和法治思維，夯實學生的數(shù)理基礎，增強學生的管理能力、領導能力和價值判斷能力，為學生中后期的全面發(fā)展和方向選擇奠定基礎[26]。

2.中期專業(yè)分流與專業(yè)教育培養(yǎng)

在經(jīng)過大類招生、通識教育培養(yǎng)后，如何設計科學合理的專業(yè)分流機制就成為多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)的關鍵議題。這里的專業(yè)分流不是專業(yè)方向的細化，而是通識教育基礎上的專業(yè)選擇。那么，專業(yè)分流的時間如何安排？應采用怎樣的方法？堅持什么原則？首先，專業(yè)分流的時間不應過早，也不應過遲——過早不利于學生基礎的夯實，過晚則不利于專業(yè)基礎知識和專業(yè)方向知識的系統(tǒng)學習，建議在第一學年課程結束時實施專業(yè)分流。其次，專業(yè)分流應有其內在的實踐邏輯——有明確的專業(yè)準入和專業(yè)準出，專業(yè)準入即要求學生具備相應的通識教育基礎，同時也要為其他院系的學生進入多學科交叉融合領域建立考核準入方案；專業(yè)準出強調學生進入多學科交叉融合領域后，應明確規(guī)定學生學習的系統(tǒng)專業(yè)課程以及學分要求。再次，還應明確專業(yè)分流的方法和原則，即專業(yè)分流是堅持成績導向還是興趣導向。我們認為，專業(yè)分流應堅持以學生為中心的分流方法，給予學生更多的自由選擇權，原則上可以在導師的引導下根據(jù)學生志愿、興趣和學業(yè)表現(xiàn)，加以組織考核和綜合考慮，以保障學校學科專業(yè)的協(xié)調發(fā)展。

3.后期貫通體系與多元發(fā)展培養(yǎng)

多學科交叉融合的多學科屬性給予學生更為多元的選擇空間，得益于專業(yè)方向特色課程模塊的打造以及學科特色的凝練。在多學科交叉融合新工科人才培養(yǎng)方案中，應明確規(guī)定學生的多元發(fā)展方向以及各種人才培養(yǎng)的類型：應用型、復合型、創(chuàng)新型、管理型、引領型、卓越型或研究型。事實上，這6種人才培養(yǎng)的類型可總結為三大類：就業(yè)創(chuàng)業(yè)型、交叉復合型和學術引領型，但不同類型人才培養(yǎng)需要不同的貫通體系，其特色課程模塊的側重點不同(見表9)。

就業(yè)創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，需要高校、行業(yè)企業(yè)等相關主體的協(xié)同合作，積極探索將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程融入校企合作和產(chǎn)教融合的創(chuàng)新發(fā)展模式——建立雙導師制，注重實習實踐類課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程的設計與開發(fā)，積極引導學生參與實習實訓或開展課外實踐活動，優(yōu)化學生的畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，允許學生的畢業(yè)設計在企業(yè)完成，切實提升學生的工程實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和解決復雜現(xiàn)實問題的能力。交叉復合型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，需要貫通主輔雙學位研修體系，學生既可根據(jù)個人興趣研修第二學位課程，實現(xiàn)主輔雙學位培養(yǎng)；也可以在學有余力的前提下，研修學校開設的其他高級課程或定制個性化課程，但這種交叉復合型人才的培養(yǎng)在很大程度上對學校的選修課程和第二學位課程的開發(fā)提出了現(xiàn)實挑戰(zhàn)。如果說主輔貫通體系是人才培養(yǎng)多元化的橫向擴展，那么本碩貫通和本碩博貫通就是人才培養(yǎng)多元化的縱向延伸?？v向延伸著重培養(yǎng)的是學術引領型人才，強調科研項目訓練、研究型課程的設計與開發(fā)，旨在通過本科課程與碩士課程的有效銜接，提高人才培養(yǎng)的效率。

表9 多學科交叉融合人才培養(yǎng)貫通體系的構建及其課程要求

(二)注重跨學科課程資源的整合與開發(fā)

人才培養(yǎng)目標得以實現(xiàn)的核心在于課程體系的科學設計與合理安排。就多學科交叉融合人才培養(yǎng)而言，跨學科課程資源的整合與開發(fā)是關鍵，具體可以從校級、院系和研究方向3個層面構建多學科交叉融合的課程體系。

1.校級層面：重新組合學校課程結構

多學科交叉融合人才培養(yǎng)要求課程結構的調整與優(yōu)化。一方面，學校應注重跨學科課程資源的整合與開發(fā)，強調不同學科專業(yè)領域課程之間的交叉融合，包括文理交融、理工交叉、傳統(tǒng)工科之間的交叉復合以及傳統(tǒng)理科延伸至工科教育等，真正打破學科隔閡與專業(yè)壁壘，以“大工程觀”統(tǒng)領多學科交叉融合人才培養(yǎng)全過程[27]。另一方面，學校還應注重課程結構的優(yōu)化和模塊化課程的開發(fā)，構筑兼容“通識教育課程模塊+學科基礎課程模塊+專業(yè)核心課程模塊+實習實踐課程模塊+個性化課程模塊”的課程體系[28]，并促使各個培養(yǎng)階段課程的集群化發(fā)展，以模塊化課程結構促進不同學科專業(yè)領域課程的有效鏈接和交叉融合。

2.院系層面：注重專業(yè)課程模塊化設計

學科交叉融合水平的提升得益于學科群課程的模塊化設計和綜合化發(fā)展。模塊化是現(xiàn)代課程體系建設的基本要求，它因每個課程模塊的目標明確、容易實現(xiàn)而具有很強的適應性、開放性和實用性[29]。模塊化課程設計要求院系在跨學科人才培養(yǎng)目標的設計過程中，將人才培養(yǎng)的整體目標分解為若干相互連接的分目標，以模塊化課程的科學設計，打破學科的專業(yè)實體性界限，將不同學科專業(yè)的課程以一定的邏輯重組在同一模塊內，以促進不同階段培養(yǎng)目標的達成以及不同學科專業(yè)課程的綜合化發(fā)展。此外，院系還應擴大模塊化課程的容納范圍和覆蓋面，減少專業(yè)必修課程比例，擴大專業(yè)選修課程、限選課程和任選課程的選擇范圍，為學生提供多種可能的興趣愛好和職業(yè)發(fā)展選擇，滿足學生個性化發(fā)展需求[30]。

3.方向層面：打造專業(yè)特色課程(群)

多學科交叉融合的開放、融合、多元、實用的特性，決定了其研究方向或研究領域的多元化。就案例高校生物醫(yī)學工程專業(yè)的研究方向而言，一般3～8個，雖然研究方向存在一定的同質化傾向，但已有不少學校的專業(yè)特色已經(jīng)顯現(xiàn)。如北京航空航天大學根據(jù)學校航天航空的辦學傳統(tǒng)和學科優(yōu)勢，主動將生物醫(yī)學工程專業(yè)的研究方向面向醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)以及航空航天醫(yī)學工程。這一方面說明案例高校多學科交叉融合特色凝練不足；另一方面也說明學科專業(yè)特色的打造并非一朝一夕之事，需要不斷探索與整合。同時，學科專業(yè)特色不足，也表明學科團隊的研究領域不夠集中、聚焦，這在很大程度上限制了研究領域特色課程(群)的開發(fā)廣度和深度。因此，在研究方向的科學定位和特色凝練上，應根據(jù)學校辦學傳統(tǒng)和師資隊伍研究方向，集中力量在3～4個領域內進行深耕，并在研究的過程中不斷探索與整合，將最新的研究成果和研究前沿動態(tài)轉化成課程(群)，并使之服務于人才培養(yǎng)。

(三)注重學生的國際化和精細化培養(yǎng)

多學科交叉融合還十分強調學生的國際化培養(yǎng)和精細化培養(yǎng)。國際化培養(yǎng)的落腳點在于課程的綜合化與國際化，精細化培養(yǎng)則強調對人才培養(yǎng)全過程的精準把控。

1.注重學生的國際化培養(yǎng)

學生的國際化培養(yǎng)本質上要求課程的國際化。事實上，國際高等教育多學科交叉融合人才培養(yǎng)的實現(xiàn)，均是基于課程設置的調整與優(yōu)化。這主要體現(xiàn)在兩個方面：一是課程的綜合化。發(fā)達國家普遍設置跨人文與自然科學、人文與社會科學等綜合性課程[31]，如哈佛大學的“核心課程”模式改革、康奈爾大學的“通用課程”模式改革等。二是課程的國際化。包括教學語言的多樣化，如全英文教學、雙語種教學乃至多語種課程開發(fā)；人才培養(yǎng)過程的國際化，如國外研修計劃、學生交流互換等；教學內容的國際化，如多種形式的國際性課程設置為學生提供國際知識、比較文化和跨文化課程等。

2.強調學生的精細化培養(yǎng)

多學科交叉融合的繁復性決定了其人才培養(yǎng)過程的精細化。一是精英化教育。此處的精英化教育不是傳統(tǒng)意義上的純粹的精英化教育，它雖然也控制招生規(guī)模，但是控制規(guī)模的節(jié)點后移了，即通過專業(yè)準入控制規(guī)模。事實上，在高等教育后大眾化階段，高校實施大類招生、中期根據(jù)學生志愿進行分流就是精英教育的一種推進模式[31]。精英化教育的重要特征是實施小班教學、分組討論和研究性學習，通過精設課程門類和課程模塊，構筑交互開放的“本-碩-博”學習共同體，從而實現(xiàn)培養(yǎng)學術引領型人才的目標。二是本科生導師制。本科生導師制濫觴于14世紀的牛津大學，是一種有效培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的制度。多學科交叉融合人才的培養(yǎng)需要從入學開始就實行導師制，對學生的學習提供全方位的指導與服務，并根據(jù)學生的個性特征進行針對性的引導。由此，就易于在師生之間建立起良性的互動溝通機制，形成親切、平等、自由的師生關系[32]。三是個性化定制。要堅持以生為本的教育理念，通過不斷整合和優(yōu)化多學科交叉融合的人才培養(yǎng)課程體系，組建課程模塊、課程組或開發(fā)個性化課程，滿足不同學生的個體需要，提升學生學習的自由度和靈活性[9]。四是貫通培養(yǎng)。通過科研訓練與本碩博貫通相結合，校企合作、產(chǎn)教融合與就業(yè)創(chuàng)業(yè)相結合，主輔研修與雙學位培養(yǎng)相結合，提升學生的學術研究能力、應用實踐能力和交叉復合能力，實現(xiàn)學生的縱橫貫通培養(yǎng)和多元化發(fā)展。