學科交叉融合驅(qū)動下的水路交通領域研究生培養(yǎng)實踐

劉克中，劉敬賢，方力，陳默子，張金奮，嚴新平

(武漢理工大學 a.航運學院 b.智能交通系統(tǒng)研究中心，武漢 430063)

一、引言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命迫切需要多學科交叉融合的新工科高素質(zhì)人才做支撐，需要高校面向未來新趨勢創(chuàng)新發(fā)展高等工程教育[1]。當前，學科交叉知識融合成為推動學科創(chuàng)新發(fā)展的重要手段，新工科建設以及2019年頒布的《中國教育現(xiàn)代化2035》為未來教育改革指明了方向。高等教育改革在理念上更加注重融合發(fā)展、共建共享，進一步推動了交叉融合新型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新發(fā)展[2]。

交通強國、海運強國等國家戰(zhàn)略的實施對交通運輸領域的科技創(chuàng)新能力與科技創(chuàng)新水平提出了更高要求。水路交通是綜合交通運輸體系的重要組成部分，經(jīng)過多年發(fā)展取得了巨大成就，同時，水路交通科技仍面臨基礎性、前瞻性研究儲備不足，面向全生命周期、數(shù)字化、物聯(lián)化、智能化、綠色化的核心技術自主掌握不足等問題，部分關鍵技術“卡脖子”的問題仍然存在[3-4]。

科技創(chuàng)新能力和水平提升的根本在人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平。我國水路交通領域高層次人才培養(yǎng)以傳統(tǒng)航海院校為主，擁有博士學位授予權的單位有武漢理工大學、大連海事大學、上海海事大學等三所高校。綜觀水路交通領域科技創(chuàng)新與發(fā)展，信息技術是水路交通科技與產(chǎn)業(yè)領域核心驅(qū)動力，典型如船舶交通管理系統(tǒng)(Vessel Traffic Service, VTS)、船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System, AIS)、全球海上遇險與安全系統(tǒng)(Global Maritime Distress and Safety System, GMDSS)等[5]。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)等技術的迅猛發(fā)展，水路交通領域前沿科技更加鮮明地呈現(xiàn)出學科交叉融合特征[6]，探索學科交叉融合驅(qū)動下的水路交通領域研究生培養(yǎng)模式改革具有重要意義。本文以武漢理工大學航運學院(以下簡稱航運學院)為例，結(jié)合實踐探討學科交叉融合驅(qū)動下的水路交通領域研究生培養(yǎng)的有效途徑。

二、水路交通領域研究生學科交叉融合培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

當前，我國擁有交通運輸工程學科碩博士學位授予權的單位共計71家，其中水路交通領域研究生培養(yǎng)單位共6家,武漢理工大學和大連海事大學在第四輪學科評估中居于“B+”檔。航運學院主要圍繞水路交通領域開展研究生培養(yǎng)，擁有航海技術、海事管理、導航工程等三個本科專業(yè)(導航工程本科專業(yè)為2020年新增本科專業(yè)，首屆學生55人)，近5年共招收全日制研究生485人，畢業(yè)研究生344人?；诮暄芯可嚓P數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以看出，水路交通領域知識復合型高層次人才培養(yǎng)主要存在以下三方面問題。

1.傳統(tǒng)學科工程性、前沿性不強，研究生培養(yǎng)學科交叉融合不足

我國水路交通領域研究范疇主要以海上交通工程為基礎，主要涉及海上交通要素、交通調(diào)查、交通事故、避讓操作、航路計劃和海上交通管理，研究方法主要以調(diào)查和統(tǒng)計分析為主[7]。傳統(tǒng)水路交通領域知識范疇具有較強的管理科學特點，主要圍繞“人—船—環(huán)境—管理”展開研究，學科工程性和前沿性不強。從航運學院近5年研究生學位論文選題來看(見表1)，風險評價與事故分析、船舶航行與交通組織、航道錨地與操縱模擬、海事監(jiān)管與污染應急方面相關論文占70%左右，其中2016年占比76%，2020年下降到65%；信息感知與無人航行器方面選題呈現(xiàn)上升趨勢，由2016年占比19%增加到2020年的33%。這說明水路交通領域傳統(tǒng)選題具有較強的主導性，隨著無線通信、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的迅猛發(fā)展，信息感知與數(shù)據(jù)挖掘、無人航行器技術等成為研究熱點?？傮w來講，交通運輸工程學科是一個交叉性和應用性非常強的學科，水路交通領域研究生學位論文的工程性不強，實測數(shù)據(jù)、工程實驗等發(fā)揮作用有限，相關科技領域前沿技術與水路交通專業(yè)交叉融合的深度還不夠，這也導致本學科領域研究生選題的創(chuàng)新性、學科交叉融合性還有較大提升空間。

表1 2016—2020年武漢理工大學航運學院水路交通領域研究生畢業(yè)論文選題分類

2.產(chǎn)學研結(jié)合深度有待加強，學科交叉融合的培養(yǎng)條件亟須完善

水路交通領域傳統(tǒng)研究方法主要為“調(diào)查—分析—應用—再調(diào)查”[7]，研究生培養(yǎng)更多采用風險建模、數(shù)據(jù)分析、方案優(yōu)化及模擬仿真等手段。根據(jù)近5年畢業(yè)研究生論文選題方向也可以看出，超過80%的論文所解決的問題并非來自于一線生產(chǎn)實踐。實際上，研究生到企事業(yè)單位參加生產(chǎn)實踐的比例不高，到海事管理機構(gòu)的居多，深入到水路交通領域設備或系統(tǒng)開發(fā)廠商實踐鍛煉的機會更少。由于研究生培養(yǎng)過程中所要解決的問題不是來自于生產(chǎn)實踐，很難形成以問題為導向的持續(xù)性研究思路，這也導致研究生對學科交叉融合認識相對膚淺，需求不夠強烈，研究成果的創(chuàng)新性和應用性有待提升。從另一方面來看，從管理層面多層次、多維度建設更多產(chǎn)學研合作基地和平臺對推動高水平研究生培養(yǎng)至關重要，可以為高質(zhì)量學科交叉融合提供驅(qū)動和土壤。

3.生源專業(yè)面較窄、理論深度不足，學科交叉融合培養(yǎng)難度增大

隨著移動通信、人工智能、大數(shù)據(jù)等對水路交通領域的影響加大，多學科、多技術領域相互滲透、交叉融合、群體突破將是未來工程科技發(fā)展的普遍規(guī)律，同時也是水路交通領域可持續(xù)發(fā)展的必然要求。學科交叉融合是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的有效途徑。水路交通領域研究生培養(yǎng)主要以傳統(tǒng)航海院校為主，其中擁有交通運輸工程一級學科博士點的單位分別是武漢理工大學、大連海事大學和上海海事大學等三所大學。整體而言，水路交通領域研究生生源主要以航海技術、海事管理專業(yè)本科學生為主，占第一志愿報考生源的80%以上，其中2016年的占比為90%。實際上，當前我國航海技術專業(yè)本科院校較少，航海技術專業(yè)本科階段課程主要以交通運輸部海事局二、三副考試科目為主要課程，課程內(nèi)容涉及面較廣，整體理論深度有限，課程之間內(nèi)容關聯(lián)性相對較弱，基礎理論知識深度和其他通用專業(yè)相比具有一定差距，學生在計算機、數(shù)學等方面的基礎相對薄弱。因此，一方面更需要通過學科交叉融合完善知識結(jié)構(gòu)，拓展學術視野，提高創(chuàng)新能力；另一方面在學科交叉融合培養(yǎng)過程中要結(jié)合生源實際，采取多種有效的培養(yǎng)方式，克服生源先天不足帶來的困難。

三、水路交通領域研究生學科交叉融合培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實踐

近年來，水路運輸領域前沿科技呈現(xiàn)出明顯的學科交叉融合特征[6]，移動無線網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、人工智能、綠色能源、區(qū)塊鏈等技術在水路交通領域展現(xiàn)出巨大的應用前景。航運學院研究生交叉知識型學位論文選題數(shù)量由2016年的9篇增加到2020年的27篇，充分說明了水路交通領域?qū)W科交叉融合拓展的趨勢?；趯W科交叉融合促進知識創(chuàng)新的學科發(fā)展背景，航運學院緊跟水路交通領域科技發(fā)展需求，通過以學科內(nèi)涵拓展為牽引、師資建設及課程模塊改革為驅(qū)動、多元化實踐平臺與科研團隊構(gòu)建為保障，積極探索研究生培養(yǎng)模式創(chuàng)新，并取得積極成效。

1.推動“交通+信息”學科專業(yè)交叉融合，牽引培育交叉方向

水路交通運輸發(fā)展起源于航海技術發(fā)展，航海技術領域核心技術主要有船舶避碰、船舶導航及船岸交互等。顯然，人工智能、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星導航、無線通信等技術為傳統(tǒng)水路交通科技發(fā)展賦予新的內(nèi)涵，傳統(tǒng)水路交通知識領域亟須與導航信息領域知識深度融合。針對行業(yè)企事業(yè)單位用人崗位以及科研攻關需求，航運學院持續(xù)推進交通運輸工程學科與通信導航學科的交叉與融合，經(jīng)過“探索學科交叉”—“構(gòu)建交叉學科”—“推動深度融合”三階段的建設與發(fā)展，構(gòu)建多學科融合發(fā)展的學科專業(yè)體系，形成了由交通運輸工程、信息與通信工程等傳統(tǒng)學科與導航與信息工程交叉學科構(gòu)成的具有較寬跨度、較深延展、系統(tǒng)性強的學科結(jié)構(gòu)和知識架構(gòu)體系，有力牽引培育交叉學科知識領域與交叉學科知識研究方向。

2015年初，航運學院啟動“導航與信息工程”自設二級學科論證工作，2016年通過專家評審，2017年招收首屆“導航與信息工程”專業(yè)碩士研究生。2017年在“航海技術”本科專業(yè)設置智能航海方向，招收2個自然班級。2019年初，啟動“導航工程”本科專業(yè)申報工作，2019年6月經(jīng)學校評選審核后上報教育部審批，2020年4月教育部正式下文同意設置“導航工程”本科專業(yè)，同年招收“導航工程”本科專業(yè)首屆學生55人。

2.實施導師隊伍建設與模塊化課程改革，驅(qū)動學科交叉知識融合

傳統(tǒng)的水路交通領域研究生培養(yǎng)主要依托航海技術本科專業(yè)，教師學歷背景也通常以航海技術本科和交通運輸工程碩士研究生為主。實際上，學科知識拓展融合及高水平研究生培養(yǎng)均依賴于一流師資隊伍，特別是多元化學科知識背景的指導教師對高水平研究生培養(yǎng)至關重要。以航運學院為例，近10年來共引進35名專任教師。其中第一學歷為航海技術或海事管理的專業(yè)教師18人，含具有多學科教育背景的教師11人；第一學歷非航海技術或海事管理專業(yè)教師17人，其中信息類本科背景教師9人，交通船海及航運相關專業(yè)本科教育背景3人。引進的35名教師中具有或后續(xù)完成海外留學經(jīng)歷的27人。

面向水路交通學科發(fā)展趨勢，圍繞交通強國建設對水路交通領域人才知識、能力和素質(zhì)的需求變化，充分發(fā)揮研究生培養(yǎng)參與主體的積極性，構(gòu)建包括公共基礎課、專業(yè)學位課、跨學科通識課、工具類課程、實驗類課程在內(nèi)的課程體系，打破學科專業(yè)壁壘效應，按照“厚實專業(yè)基礎、強化學科交叉融合、注重體系銜接、彰顯特色優(yōu)勢”的指導思想，構(gòu)建知識跨度大、系統(tǒng)性強、模塊化的課程體系，并進一步探索與課程體系相適應的學科專業(yè)優(yōu)化調(diào)整方案，支持面向交通運輸行業(yè)交叉學科領域需求知識結(jié)構(gòu)完備的模塊化課程體系的構(gòu)建。

3.構(gòu)建多元化實習實踐平臺與研究團隊，保障培養(yǎng)目標實現(xiàn)

實習實踐與創(chuàng)新訓練平臺是研究生培養(yǎng)的重要載體，是研究生尋找問題與需求的重要來源，也是支撐研究生開展創(chuàng)新研究的重要平臺，為高水平研究生培養(yǎng)目標達成提供重要保障。

通過積極挖掘校內(nèi)資源，借助利用“國家水運安全工程技術研究中心”“內(nèi)河航運技術湖北省重點實驗室”等現(xiàn)有基地平臺開展研究生創(chuàng)新實踐及實訓，形成了開展研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的“校內(nèi)平臺”。借力地方研究院校企政協(xié)同合作基礎，以區(qū)域科技服務和合作科研項目為依托，以校內(nèi)導師團隊為主導，地方行業(yè)企業(yè)專家協(xié)同參與并聘請擔任副導師，組織研究生團隊進駐開展技術服務和創(chuàng)新實踐，現(xiàn)已拓展涵蓋了“青島研究院”“海南研究院”，成為研究生培養(yǎng)的“地方研究院平臺”。通過深化行業(yè)合作，依托長期、重大科研項目合作建設校企協(xié)同研究生工作站，實現(xiàn)了多類型研究生“學術—實踐”一體化貫通式培養(yǎng)路徑，形成能滿足差異化、精細化、多路徑需求的研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式。研究生工作站以企業(yè)重大科研課題為依托，以企業(yè)科研團隊為主導，學校導師團隊協(xié)同參與，具備支持研究生長期進駐條件。上述四類實踐創(chuàng)新平臺的功能比較如圖1。

圖1 四類實踐創(chuàng)新平臺功能差異比較

積極面向國家重大工程和行業(yè)重大課題，深化行業(yè)協(xié)同，構(gòu)建具有“多學科知識結(jié)構(gòu)”“校內(nèi)導師與企業(yè)導師”“多層次類別研究生”的“三融合”研究團隊，運用三種實施組織模式，實行“項目牽引、任務驅(qū)動”的運行機制，將科研任務與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標相結(jié)合，實現(xiàn)科研攻關與實踐能力一體化開展。團隊研究生實行雙導師指導，校內(nèi)導師由老中青結(jié)構(gòu)合理的高水平科研人員組成，充分發(fā)揮學術帶頭人的領軍作用和管理能力，發(fā)揮青年學術骨干的知識結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，充分調(diào)動企業(yè)導師參與研究生培養(yǎng)的積極性和主動性，發(fā)揮企業(yè)導師實際工作經(jīng)驗豐富的指導作用，有效發(fā)揮博士研究生協(xié)助指導及組織管理能力。在研究團隊邀請協(xié)同單位行業(yè)專家開展經(jīng)驗交流和課程教學等活動，為研究生舉辦以打造職業(yè)精神、工匠精神為主題的專題報告或講座，將思政教育、實踐訓練、職業(yè)化能力提升等三者有機結(jié)合。

四、結(jié)語

多技術領域的學科交叉與融合,深刻驅(qū)動著新一輪科技與產(chǎn)業(yè)變革。圍繞我國水路交通領域高層次人才培養(yǎng)需求，立足當今世界科技發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，通過學科交叉融合驅(qū)動水路交通領域研究生培養(yǎng)模式探索創(chuàng)新，以學科內(nèi)涵拓展為牽引、師資建設及課程模塊改革為驅(qū)動、多元化實踐平臺與科研團隊構(gòu)建為保障，有力推動水路交通領域高層次人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提升。近年來，航運學院在研究生培養(yǎng)方面取得顯著成效，研究生發(fā)表高水平期刊論文能力明顯增強。2020年在國際重要期刊發(fā)表學術論文數(shù)量較2016年增加了6～8倍，近兩年優(yōu)秀博士論文比例及學位論文抽檢質(zhì)量均處于學校二級單位前列。2020年航運學院在國家自然科學基金重點項目、國家自然科學優(yōu)秀青年基金項目等方面也取得重要突破。

在新科技革命和國家重大戰(zhàn)略需求的驅(qū)動下，多學科交叉會聚與多技術跨界融合將成為常態(tài)，并不斷催生新學科前沿、新科技領域和新創(chuàng)新形態(tài)。[8]面向未來，高校要以前瞻視角和超前思維推進學科交叉、知識融合，制定學科交叉融合發(fā)展規(guī)劃，構(gòu)建學科、人才、科研、實踐一體化的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，加快培養(yǎng)適應社會需要的具有深厚理論基礎,掌握多門學科知識,精通多種技能,善于運用創(chuàng)新科學思維的高層次復合型人才。