交叉復(fù)合型仿生科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

任麗麗 張志輝 鄒猛 韓志武 任露泉

[摘 要] 吉林大學(xué)仿生科學(xué)與工程專業(yè)2019年通過教育部新增目錄外專業(yè)審批。新工科背景下，以吉林大學(xué)仿生科學(xué)與工程專業(yè)為研究對象，瞄準(zhǔn)仿生工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和未來技術(shù)，探索交叉復(fù)合型仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)人才的培養(yǎng)方案、課程體系、教學(xué)體系、培養(yǎng)模式和師資隊(duì)伍建設(shè)等核心內(nèi)容，構(gòu)建仿生新工科與機(jī)械、材料等傳統(tǒng)工科交叉融合的學(xué)科專業(yè)新結(jié)構(gòu)及人才培養(yǎng)的新模式，以期培養(yǎng)出國際化的仿生專業(yè)人才，同時(shí)為仿生學(xué)科高端人才培養(yǎng)提供優(yōu)質(zhì)生源，為先進(jìn)制造、生物醫(yī)藥、大健康工程、國防軍事等與仿生工程緊密聯(lián)系的產(chǎn)業(yè)集群提供強(qiáng)大的人才支撐。

[關(guān)鍵詞] 仿生科學(xué)與工程;新工科;交叉復(fù)合型;多維度人才培養(yǎng)

[基金項(xiàng)目] 2019年度吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目“交叉復(fù)合型‘仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)培養(yǎng)模式研究”（2019XYB132）;2018年度教育部首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目“交叉復(fù)合型‘仿生工程與裝備新工科專業(yè)的創(chuàng)建與培養(yǎng)模式改革研究”

[作者簡介] 任麗麗（1984—），女，遼寧海城人，工學(xué)博士，吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授（通信作者），主要從事仿生科學(xué)工程研究。

[中圖分類號] G642.0? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）34-0164-04? ? [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

仿生科學(xué)與工程學(xué)科是機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)等多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，它搭建了工程技術(shù)和生物之間的橋梁，不僅是前沿技術(shù)的創(chuàng)新之道，更是新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)業(yè)之道。作為有望解決更多重大科技與社會問題的未來技術(shù)，仿生技術(shù)將在全球第六次科技革命和第四次產(chǎn)業(yè)革命中發(fā)揮重要作用。

目前，我國在仿生工程領(lǐng)域的突破已產(chǎn)生了重大影響，但距引領(lǐng)全球的目標(biāo)仍有不小的差距。長期以來，仿生學(xué)科專業(yè)人才的培養(yǎng)僅限于極少高校的研究生群體，2019年以前的仿生本科專業(yè)空白導(dǎo)致高端人才生源嚴(yán)重不足，并成為制約該領(lǐng)域科技發(fā)展的瓶頸。特別是在仿生技術(shù)催生的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，如仿生機(jī)器人、仿生材料、仿生裝備、仿生醫(yī)藥和仿生健康工程等，專業(yè)人才短缺已成為行業(yè)短板。而在國防軍事領(lǐng)域，仿生技術(shù)人才作為推動新一輪軍事變革的重要力量受到密切關(guān)注。因此，加強(qiáng)仿生工程緊缺專業(yè)和優(yōu)勢學(xué)科的謀篇布局，培養(yǎng)面向新產(chǎn)業(yè)體系和國家急需的本科人才，已成為新一輪工科教育的迫切需要。

二、仿生科學(xué)與工程專業(yè)解讀

2019年3月25日，教育部公布了2018年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，吉林大學(xué)仿生科學(xué)與工程（080215T）專業(yè)（首批）通過了教育部新增目錄外專業(yè)審批。交叉復(fù)合型仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)培養(yǎng)模式研究，是立足吉林大學(xué)仿生科學(xué)與工程一級學(xué)科，依托農(nóng)業(yè)工程一級學(xué)科，面向仿生工程領(lǐng)域新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展、未來趨勢、人才急需及一流學(xué)科建設(shè)，按照仿生科學(xué)與工程新工科教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系要求而提出的新工科專業(yè)教育改革新構(gòu)想。

三、吉林大學(xué)復(fù)合交叉型仿生科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式

（一）提出仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和要求

緊密圍繞仿生科學(xué)與工程領(lǐng)域新技術(shù)（如仿生機(jī)械工程、仿生材料工程、仿生行走工程、仿生表面工程、仿生健康工程、仿生信息工程等）、新產(chǎn)業(yè)（大健康、仿生機(jī)器人、增材制造、極端載運(yùn)、智能裝備、軍事國防等）和未來技術(shù)（仿生4D制造、仿生再制造、仿生能源轉(zhuǎn)化、仿生辨識技術(shù)等），面向未來國家仿生科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，結(jié)合吉林大學(xué)的優(yōu)勢和特色，確定仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)的辦學(xué)指導(dǎo)思想和人才培養(yǎng)目標(biāo)（見圖1），提出人才培養(yǎng)的畢業(yè)合格標(biāo)準(zhǔn)及要求。

（二）制定交叉復(fù)合型仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案

將家國情懷、愛國情操、國際視野和歷史責(zé)任感培養(yǎng)作為新工科人才素質(zhì)培養(yǎng)的首要目標(biāo)，完善立德樹人的德育體系。在學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外高等工程教育成功經(jīng)驗(yàn)和辦學(xué)思想的基礎(chǔ)上，依據(jù)仿生科學(xué)與工程新工科對人才知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求，以多學(xué)科綜合為依托，制定以創(chuàng)新精神和“工匠精神”為核心、以新知識體系為主體、以質(zhì)量監(jiān)督與評價(jià)為保障的“仿生科學(xué)與工程”新工科人才培養(yǎng)方案。瞄準(zhǔn)科技發(fā)展前沿和人類社會發(fā)展所需，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨門類的學(xué)科交叉融合，積極培育新的交叉學(xué)科生長點(diǎn)，以此促進(jìn)文、理、工、醫(yī)、農(nóng)等學(xué)科的彼此支撐、相互促進(jìn)和協(xié)調(diào)發(fā)展[1，2]。

（三）建立仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)的理論課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

課程體系及工程教育體系的構(gòu)建，重點(diǎn)突出仿生思維的培養(yǎng)和交叉學(xué)科的特色，將仿生學(xué)科、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展，行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求引入教學(xué)過程，動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系（見圖2），建成滿足仿生科學(xué)與工程行業(yè)發(fā)展需要的課程和教材資源，制定符合“仿生科學(xué)與工程”新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的課程教學(xué)大綱[3]。教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化本著培養(yǎng)高素養(yǎng)、能對社會做出貢獻(xiàn)、有獨(dú)創(chuàng)性仿生人才的原則，將新經(jīng)濟(jì)時(shí)代急劇發(fā)展的新知識等轉(zhuǎn)化為學(xué)生所能接受的課程體系、結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展、適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展和適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展的三適應(yīng)原則，將知識的單一性轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的交叉融合，將知識量的增加轉(zhuǎn)變?yōu)橹R結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化還要兼顧學(xué)生的多樣性和個(gè)體性，以及知識結(jié)構(gòu)的科學(xué)性[4]。

（四）創(chuàng)建多維度仿生科學(xué)與工程新工科專業(yè)人才培養(yǎng)新模式

1.理工復(fù)合。充分利用綜合大學(xué)的文理科優(yōu)勢與工程技術(shù)集成，強(qiáng)化學(xué)科交叉和跨界整合，創(chuàng)新工程教育發(fā)展之路。借助跨學(xué)科策略，充分發(fā)揮仿生交叉學(xué)科和吉林大學(xué)學(xué)科門類齊全的優(yōu)勢，利用全校優(yōu)秀師資資源，開設(shè)多學(xué)科交叉課程，建立校內(nèi)協(xié)同育人組織模式，推動科學(xué)前沿和工程技術(shù)的相互延伸，強(qiáng)化學(xué)科交叉和跨界整合，為跨院系、跨學(xué)科、跨專業(yè)交叉學(xué)習(xí)提供組織保障。