多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的探索與實踐

1、    多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的探索與實踐    胡朝斌 梁昌平 易風(fēng) 王林摘  要：隨著工業(yè)4.0及全世界大范圍內(nèi)的又一輪科技改革發(fā)展、產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展、經(jīng)濟最新發(fā)展、人類即將面臨問題的復(fù)雜程度不斷升級改變，迫切需要學(xué)科與學(xué)科之間的交叉復(fù)合，從而產(chǎn)生新興的工科專業(yè)。針對這些情況，文章分析了多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的特點、必要性及面臨的主要問題，探討了建設(shè)多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新舉措，鼓勵培養(yǎng)勇于探索和創(chuàng)新，培養(yǎng)具有獨到見解的創(chuàng)新人才，并推動經(jīng)濟社會和科技發(fā)展需求的創(chuàng)新和突破。文章最后

2、以機械電子工程專業(yè)為例，探索了新興工科專業(yè)建設(shè)的多個重要環(huán)節(jié)之間是如何有效地進(jìn)行交叉與融合的，以期為相關(guān)的新興工科學(xué)科、專業(yè)的建設(shè)提供一定的參考和借鑒。關(guān)鍵詞：多學(xué)科交叉;新興工科專業(yè);創(chuàng)新人才;融合中圖分類號：g640        文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a          文章編號：2096-000x（2021）21-0023-04abstract： with industry 4.0 and a new round of scientific and technological revolution， in

3、dustrial transformation， new economic development， and the increasing complexity of the problems facing human society in the future， it requires the intersection of multiple different disciplines， resulting in emerging of engineering majors. in response to these situations， this paper analyzes the c

4、haracteristics， necessity and main problems of the construction of emerging engineering majors and talent training in a multidisciplinary cross-combination， and discusses new measures for the construction of emerging engineering majors in a multidisciplinary cross-combination and the cultivation of

5、innovative talents. the paper is to  encourage the cultivation of talents who have the courage to explore and innovate， who are unique to science， so as to promote innovation and breakthroughs in technological and social development. this paper also explores the ways， methods and measures of ho

6、w to effectively carry out the basic crossover to deep integration between the relevant disciplines and majors in the main links of the construction of emerging engineering majors， in order to provide a certain reference and reference for the construction of relevant new majors.keywords： multidiscip

7、linary cross; new engineering discipline; innovative talents; integration德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)-信息物理系統(tǒng)（cyber-physical system）相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。德國政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其核心目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機。工業(yè)4.0（industry 4.0）是德國政府高技術(shù)戰(zhàn)略2

8、020確定的十大未來項目之一，并已上升為國家戰(zhàn)略，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，圖1為未來機械電子工程專業(yè)發(fā)展趨勢。從字面意思理解，學(xué)科交叉就是指兩個或兩個以上的學(xué)科之間相互融合，在相同的目標(biāo)驅(qū)動下所進(jìn)行的學(xué)術(shù)科研活動1。多學(xué)科交叉、融合，是指由兩門及以上的學(xué)科通過相互滲透、融合而形成的一種新的綜合學(xué)科體系。“中國制造2025”，也就是“工業(yè)4.0”，是國家由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國邁進(jìn)的重要發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，在此背景下，對學(xué)生的思維素質(zhì)、創(chuàng)新能力以及在工作中解決實際問題能力的培養(yǎng)提出了更高的要求。所謂復(fù)合型人才，其實就是在各個層面都具備一定的能力，并且在某個具體的層面具備出類

9、拔萃能力的人，也可以將其理解為t型人才（如圖2所示）。復(fù)合型人才在當(dāng)今社會的重大特征是學(xué)科交叉、知識融合和技術(shù)集成2。新興工科專業(yè)建設(shè)是一項極具挑戰(zhàn)性、高難度、全校性的系統(tǒng)性工作，需要深入探究學(xué)科與學(xué)科之間的相關(guān)性和相互之間的作用，找到學(xué)科與學(xué)科之間交叉、融合的契合點，也要服從未來科技發(fā)展和經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，能夠應(yīng)對各種不確定性，形成多學(xué)科之間交叉、融合的放大效果。二、多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)所面臨的問題目前，我國高校現(xiàn)行的學(xué)科專業(yè)還沒有設(shè)置專門的交叉學(xué)科專業(yè)，這對高校學(xué)生將來的發(fā)展及創(chuàng)新將會產(chǎn)生嚴(yán)重的制約，被固化的學(xué)科專業(yè)設(shè)置障礙將影響學(xué)生參與交叉學(xué)科或跨學(xué)科課題的積極性

10、。由于學(xué)科交叉復(fù)合是眾多學(xué)科之間相互滲透、融合的結(jié)果，各個學(xué)科專業(yè)間的距離較大，而學(xué)生所具備的知識背景具有明顯的單一性和局限性，因此高校無法按照多學(xué)科交叉復(fù)合人才培養(yǎng)目標(biāo)去合理安排復(fù)合型人才的培養(yǎng)課程，很難完成對學(xué)生的及時輔導(dǎo)和有針對性的訓(xùn)練，這就在很大程度上制約了各個學(xué)科之間的交叉復(fù)合以及新興工科專業(yè)建設(shè)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的廣泛推進(jìn)。在學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的過程中，為了減少學(xué)生選擇專業(yè)、課程以及授課時間及授課方式的盲從性，需要相應(yīng)的管理制度及高校專業(yè)教師與之配合。目前，盡管一些高校已經(jīng)出臺了一些相關(guān)制度，但由于高校的相關(guān)政策扶持不到位，措施落實不具體以及相關(guān)的管理體制不規(guī)范等

11、，對于學(xué)科交叉地帶的新構(gòu)想、新知識、新方法等不容易被廣泛接受，這樣就打擊了教師及學(xué)生的積極性，阻礙了學(xué)生的創(chuàng)造性，造成了教師隊伍組織難以獲得支持、難以成長壯大，導(dǎo)致許多政策、制度流于形式，限制了各個學(xué)科交叉復(fù)合。三、多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的必要性高校開展學(xué)科、專業(yè)建設(shè)的第一要務(wù)就是學(xué)科交叉和融合3。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出細(xì)分、交叉的變化趨勢，國家及地方政府的許多重點項目都急需多學(xué)科之間協(xié)作攻關(guān)，因此對復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求也逐步增大，而學(xué)科與學(xué)科的交叉有利于復(fù)合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，學(xué)科之間的交叉、融合能夠孕育出科研創(chuàng)新的良機。選擇學(xué)科交叉、融合，進(jìn)行學(xué)科與學(xué)科之間的

12、交叉復(fù)合，進(jìn)行新興工科專業(yè)的建設(shè)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。此外，學(xué)科交叉、融合也是深化教育教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本需要。四、多學(xué)科交叉復(fù)合的新興工科專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)的舉措在眾多高校的內(nèi)部管理層及管理制度上，一般都設(shè)置了院、系、教研科室三級導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。這一三級導(dǎo)向制模式導(dǎo)致的第一個問題就是管理不高效、信息容易失真。要改變這種三級導(dǎo)向制的管理舊模式，把教學(xué)、科研吸納到學(xué)科建設(shè)的新體系，打破舊有的教學(xué)、科研與學(xué)科建設(shè)分離的狀態(tài)，通過學(xué)科交叉融合、統(tǒng)籌兼顧教學(xué)隊伍和科研隊伍。高校應(yīng)當(dāng)設(shè)立以學(xué)科發(fā)展方向、承擔(dān)學(xué)科項目組、專業(yè)課程群建設(shè)為基本單位的教學(xué)組織體系。要逐漸將各個系的概念淡化，強化課程和學(xué)科方向

13、，學(xué)科內(nèi)設(shè)兩個組：一個課程組，一個科研組，明確學(xué)科交叉研究在學(xué)校工作中的重要地位，最終形成具有“五新”特點的新興工科，即新結(jié)構(gòu)、新質(zhì)量、新理念、新體系及新模式（如圖3所示）。要探索、建立有利于學(xué)科交叉、融合的學(xué)科團隊組建新模式，建立起“學(xué)科帶頭人+學(xué)科創(chuàng)新團隊+平臺資源+實際項目+考核機制”的運作模式、投入模式和考核模式。摒棄“知識本位核心”的傳統(tǒng)教學(xué)思想，突出“教、學(xué)、做一體化”的教學(xué)理念，不但注重知識的傳授，也要滿足學(xué)生的未來發(fā)展需要，注重學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、團結(jié)協(xié)作能力、創(chuàng)業(yè)意識等的培養(yǎng)。與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)開展深度合作，以高校和企業(yè)雙方作為彼此合作的主體，建設(shè)能夠為當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)濟建設(shè)、科技發(fā)

14、展起到推進(jìn)作用的新興工科專業(yè)建設(shè)體系及人才培養(yǎng)體系。在高校與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)深度合作的基礎(chǔ)上，發(fā)揮校企產(chǎn)學(xué)研合作的積極作用，企業(yè)同學(xué)校共建高校大學(xué)生眾創(chuàng)空間，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作室，輔助、指導(dǎo)校內(nèi)大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)。五、機械電子工程專業(yè)建設(shè)舉措互聯(lián)網(wǎng)+模式下課程的教學(xué)模式創(chuàng)新改革：在互聯(lián)網(wǎng)及在線學(xué)習(xí)平臺時代背景下，任課教師需要將信息技術(shù)與教育教學(xué)、線上線下教育模式進(jìn)行深度融合（如圖4所示），以學(xué)生為中心提升教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)改革不僅需要關(guān)注教師如何教和學(xué)生如何學(xué)的問題，更要關(guān)注教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果。針對液壓與氣壓傳動教學(xué)特點探索新的教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

15、課程采用項目、案例驅(qū)動教學(xué)模式，介紹項目、案例的應(yīng)用背景、功能、實現(xiàn)方式及要求;結(jié)合課程，介紹相關(guān)領(lǐng)域及課程;分析案例所用的軟件，最后介紹項目、案例的整體工作原理，搭建典型案例液壓回路。項目、案例為導(dǎo)向的驅(qū)動式教學(xué)方法作為一種構(gòu)建在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的方法，強調(diào)以培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力為核心。在整個液壓課程的教學(xué)過程中，由液壓任課教師充當(dāng)組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的角色，利用理論、項目案例、實踐操作等三大要素充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、積極性、創(chuàng)新性，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實現(xiàn)對所學(xué)知識重新進(jìn)行運用和建構(gòu)的目的。工程應(yīng)用是液壓與氣壓傳動理論教學(xué)的根本目的，充分體現(xiàn)液壓與氣壓傳動產(chǎn)學(xué)結(jié)合

16、、工學(xué)結(jié)合的特色，按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生具備學(xué)科交叉融合的學(xué)習(xí)能力，構(gòu)建全面的專業(yè)知識體系，掌握該課程必要的學(xué)習(xí)工具及軟件。課程實踐教學(xué)平臺是高校人才培養(yǎng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的一個重要組成部分，建設(shè)課程實踐教學(xué)平臺旨在培養(yǎng)和增強學(xué)生的動手實踐能力和操作技能。為保證實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，要及時更新及使用實驗設(shè)備和實驗平臺，在搭建液壓試驗平臺的基礎(chǔ)上，完善虛擬仿真實驗、液壓與氣動實驗、機電一體化實驗等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實施模塊化液壓項目教學(xué)。在這種新的教學(xué)模式中，學(xué)生是知識的主動建構(gòu)者和吸收者;高校老師是學(xué)校教學(xué)的第一組織指導(dǎo)者;教材里所呈現(xiàn)的內(nèi)容將不是教師傳授知識的唯一路徑，而是

17、學(xué)生獲取知識的對象之一。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，“項目、案例驅(qū)動法”能夠更大地激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計液壓與氣壓傳動元件和系統(tǒng)以及解決工程實際問題的綜合應(yīng)用能力。教材建設(shè)也是專業(yè)建設(shè)不可缺少的內(nèi)容。在課程教材的選用上，鼓勵選用國家“十二五”規(guī)劃教材，面向21世紀(jì)教材，省部級以上獲獎教材以及原版外文教材等優(yōu)秀教材。同時，組織教師立項編寫或參編高質(zhì)量應(yīng)用型教材，如普通高等教育國家規(guī)劃教材或精品教材，將行業(yè)領(lǐng)域中的新理論、新思想、新技術(shù)、新方法反映到教材中，提高教材的新穎性、實用性、針對性;積極開發(fā)具有專業(yè)特色的課件和網(wǎng)站資源。以紙質(zhì)教材為主導(dǎo)，教材內(nèi)容包含基本理論、

18、基本方法和系統(tǒng)理論，引入部分最新、最實用的液壓與氣壓傳動技術(shù)，編寫過程貫徹少而精、理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的原則，突出“教、學(xué)、做、思一體化”的教學(xué)理念（如圖5所示），使學(xué)生最終掌握液壓系統(tǒng)分析、設(shè)計的方法?？紤]學(xué)生將來所從事的崗位涉及、運用到的液壓與氣壓傳動理論知識，體現(xiàn)“學(xué)為所用，學(xué)有所用”的教學(xué)目標(biāo)，在保證基本內(nèi)容不變的前提下，摒棄繁瑣的文字?jǐn)⑹?、理論性很強的公式推?dǎo)，以典型液壓項目、案例為導(dǎo)向，通過簡明的文字?jǐn)⑹?、結(jié)論性公式、清晰的液壓回路簡圖等，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。通過校企合作的方式，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，加入企業(yè)的部分典型項目任務(wù)。在教材的重點原理、典型液壓元件及系統(tǒng)中穿插二維碼資源，發(fā)揮二維碼直觀、立體、形象的教學(xué)輔助功能，將傳統(tǒng)教材賦予可移動性、交互性和分享性等新特性，從傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)圖書向立體、動態(tài)圖書發(fā)展（如圖6所示）。以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力為培養(yǎng)目標(biāo)，重新構(gòu)建機械電子工程專業(yè)的構(gòu)架，結(jié)合高校人才培養(yǎng)的既定目標(biāo)，破除傳統(tǒng)、老套的教學(xué)模式、內(nèi)容及課程體系，課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該直接對應(yīng)到學(xué)生未來可能從事的工作崗位和崗位所需要的專業(yè)知識技能，摒除重復(fù)的課程內(nèi)容和陳舊的思路，適當(dāng)添加目前行業(yè)內(nèi)的最新科研成果和最為先進(jìn)的專業(yè)知識及技術(shù)。六、結(jié)束語新經(jīng)濟對人才培養(yǎng)提出了新要求，本論文通過研