多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的探索与实践

1、    多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的探索与实践    胡朝斌 梁昌平 易风 王林摘  要：随着工业4.0及全世界大范围内的又一轮科技改革发展、产业改革发展、经济最新发展、人类即将面临问题的复杂程度不断升级改变，迫切需要学科与学科之间的交叉复合，从而产生新兴的工科专业。针对这些情况，文章分析了多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的特点、必要性及面临的主要问题，探讨了建设多学科交叉复合的新兴工科专业建设和创新人才培养的新举措，鼓励培养勇于探索和创新，培养具有独到见解的创新人才，并推动经济社会和科技发展需求的创新和突破。文章最后

2、以机械电子工程专业为例，探索了新兴工科专业建设的多个重要环节之间是如何有效地进行交叉与融合的，以期为相关的新兴工科学科、专业的建设提供一定的参考和借鉴。关键词：多学科交叉;新兴工科专业;创新人才;融合中图分类号：g640        文献标志码：a          文章编号：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德國学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统-信息物理系统（cyber-physical system）相结合的手段，将制造业向智能化转型。德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其核心目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。工业4.0（industry 4.0）是德国政府高技术战略2

8、020确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，图1为未来机械电子工程专业发展趋势。从字面意思理解，学科交叉就是指两个或两个以上的学科之间相互融合，在相同的目标驱动下所进行的学术科研活动1。多学科交叉、融合，是指由两门及以上的学科通过相互渗透、融合而形成的一种新的综合学科体系。“中国制造2025”，也就是“工业4.0”，是国家由制造业大国向制造业强国迈进的重要发展战略规划。因此，在此背景下，对学生的思维素质、创新能力以及在工作中解决实际问题能力的培养提出了更高的要求。所谓复合型人才，其实就是在各个层面都具备一定的能力，并且在某个具体的层面具备出类

9、拔萃能力的人，也可以将其理解为t型人才（如图2所示）。复合型人才在当今社会的重大特征是学科交叉、知识融合和技术集成2。新兴工科专业建设是一项极具挑战性、高难度、全校性的系统性工作，需要深入探究学科与学科之间的相关性和相互之间的作用，找到学科与学科之间交叉、融合的契合点，也要服从未来科技发展和经济社会发展的需求，能够应对各种不确定性，形成多学科之间交叉、融合的放大效果。二、多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养所面临的问题目前，我国高校现行的学科专业还没有设置专门的交叉学科专业，这对高校学生将来的发展及创新将会产生严重的制约，被固化的学科专业设置障碍将影响学生参与交叉学科或跨学科课题的积极性

10、。由于学科交叉复合是众多学科之间相互渗透、融合的结果，各个学科专业间的距离较大，而学生所具备的知识背景具有明显的单一性和局限性，因此高校无法按照多学科交叉复合人才培养目标去合理安排复合型人才的培养课程，很难完成对学生的及时辅导和有针对性的训练，这就在很大程度上制约了各个学科之间的交叉复合以及新兴工科专业建设与创新人才培养的广泛推进。在学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的过程中，为了减少学生选择专业、课程以及授课时间及授课方式的盲从性，需要相应的管理制度及高校专业教师与之配合。目前，尽管一些高校已经出台了一些相关制度，但由于高校的相关政策扶持不到位，措施落实不具体以及相关的管理体制不规范等

11、，对于学科交叉地带的新构想、新知识、新方法等不容易被广泛接受，这样就打击了教师及学生的积极性，阻碍了学生的创造性，造成了教师队伍组织难以获得支持、难以成长壮大，导致许多政策、制度流于形式，限制了各个学科交叉复合。三、多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的必要性高校开展学科、专业建设的第一要务就是学科交叉和融合3。科学技术的发展逐渐呈现出细分、交叉的变化趋势，国家及地方政府的许多重点项目都急需多学科之间协作攻关，因此对复合型创新人才的需求也逐步增大，而学科与学科的交叉有利于复合型、创新型人才的培养。因此，学科之间的交叉、融合能够孕育出科研创新的良机。选择学科交叉、融合，进行学科与学科之间的

12、交叉复合，进行新兴工科专业的建设与创新人才的培养。此外，学科交叉、融合也是深化教育教学改革、提高人才培养质量的根本需要。四、多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的举措在众多高校的内部管理层及管理制度上，一般都设置了院、系、教研科室三级导向结构。这一三级导向制模式导致的第一个问题就是管理不高效、信息容易失真。要改变这种三级导向制的管理旧模式，把教学、科研吸纳到学科建设的新体系，打破旧有的教学、科研与学科建设分离的状态，通过学科交叉融合、统筹兼顾教学队伍和科研队伍。高校应当设立以学科发展方向、承担学科项目组、专业课程群建设为基本单位的教学组织体系。要逐渐将各个系的概念淡化，强化课程和学科方向

13、，学科内设两个组：一个课程组，一个科研组，明确学科交叉研究在学校工作中的重要地位，最终形成具有“五新”特点的新兴工科，即新结构、新质量、新理念、新体系及新模式（如图3所示）。要探索、建立有利于学科交叉、融合的学科团队组建新模式，建立起“学科带头人+学科创新团队+平台资源+实际项目+考核机制”的运作模式、投入模式和考核模式。摒弃“知识本位核心”的传统教学思想，突出“教、学、做一体化”的教学理念，不但注重知识的传授，也要满足学生的未来发展需要，注重学生的创新能力、实践能力、团结协作能力、创业意识等的培养。与当地企业开展深度合作，以高校和企业双方作为彼此合作的主体，建设能够为当地地方经济建设、科技发

14、展起到推进作用的新兴工科专业建设体系及人才培养体系。在高校与当地企业深度合作的基础上，发挥校企产学研合作的积极作用，企业同学校共建高校大学生众创空间，通过互联网平台搭建大学生创新创业工作室，辅助、指导校内大学生进行创新、创业。五、机械电子工程专业建设举措互联网+模式下课程的教学模式创新改革：在互联网及在线学习平台时代背景下，任课教师需要将信息技术与教育教学、线上线下教育模式进行深度融合（如图4所示），以学生为中心提升教学质量，教学改革不仅需要关注教师如何教和学生如何学的问题，更要关注教学效果和学习效果。针对液压与气压传动教学特点探索新的教学方法，创新教学模式，注重培养学生的创新思维和实践能力。

15、课程采用项目、案例驱动教学模式，介绍项目、案例的应用背景、功能、实现方式及要求;结合课程，介绍相关领域及课程;分析案例所用的软件，最后介绍项目、案例的整体工作原理，搭建典型案例液压回路。项目、案例为导向的驱动式教学方法作为一种构建在建构主义教学理论基础上的方法，强调以培养学生动手能力和创新能力为核心。在整个液压课程的教学过程中，由液压任课教师充当组织者、指导者、帮助者和促进者的角色，利用理论、项目案例、实践操作等三大要素充分发挥学生的主观能动性、积极性、创新性，最终达到使学生有效地实现对所学知识重新进行运用和建构的目的。工程应用是液压与气压传动理论教学的根本目的，充分体现液压与气压传动产学结合

16、、工学结合的特色，按照应用型人才培养方案和课程教学大纲培养目标，学生具备学科交叉融合的学习能力，构建全面的专业知识体系，掌握该课程必要的学习工具及软件。课程实践教学平台是高校人才培养实践教学环节中的一个重要组成部分，建设课程实践教学平台旨在培养和增强学生的动手实践能力和操作技能。为保证实践教学环节的质量，要及时更新及使用实验设备和实验平台，在搭建液压试验平台的基础上，完善虚拟仿真实验、液压与气动实验、机电一体化实验等实践教学环节，实施模块化液压项目教学。在这种新的教学模式中，学生是知识的主动建构者和吸收者;高校老师是学校教学的第一组织指导者;教材里所呈现的内容将不是教师传授知识的唯一路径，而是

17、学生获取知识的对象之一。与传统的教学方法相比，“项目、案例驱动法”能够更大地激發、培养学生的学习兴趣和求知欲望。锻炼和培养学生创新设计液压与气压传动元件和系统以及解决工程实际问题的综合应用能力。教材建设也是专业建设不可缺少的内容。在课程教材的选用上，鼓励选用国家“十二五”规划教材，面向21世纪教材，省部级以上获奖教材以及原版外文教材等优秀教材。同时，组织教师立项编写或参编高质量应用型教材，如普通高等教育国家规划教材或精品教材，将行业领域中的新理论、新思想、新技术、新方法反映到教材中，提高教材的新颖性、实用性、针对性;积极开发具有专业特色的课件和网站资源。以纸质教材为主导，教材内容包含基本理论、

18、基本方法和系统理论，引入部分最新、最实用的液压与气压传动技术，编写过程贯彻少而精、理论联系实际、学以致用的原则，突出“教、学、做、思一体化”的教学理念（如图5所示），使学生最终掌握液压系统分析、设计的方法。考虑学生将来所从事的岗位涉及、运用到的液压与气压传动理论知识，体现“学为所用，学有所用”的教学目标，在保证基本内容不变的前提下，摒弃繁琐的文字叙述、理论性很强的公式推导，以典型液压项目、案例为导向，通过简明的文字叙述、结论性公式、清晰的液压回路简图等，提高学生理论联系实际的能力。通过校企合作的方式，结合课程标准，加入企业的部分典型项目任务。在教材的重点原理、典型液压元件及系统中穿插二维码资源，发挥二维码直观、立体、形象的教学辅助功能，将传统教材赋予可移动性、交互性和分享性等新特性，从传统的平面、静态图书向立体、动态图书发展（如图6所示）。以培养学生的实际操作能力为培养目标，重新构建机械电子工程专业的构架，结合高校人才培养的既定目标，破除传统、老套的教学模式、内容及课程体系，课程的教学内容应该直接对应到学生未来可能从事的工作岗位和岗位所需要的专业知识技能，摒除重复的课程内容和陈旧的思路，适当添加目前行业内的最新科研成果和最为先进的专业知识及技术。六、结束语新经济对人才培养提出了新要求，本论文通过研