在北大,每个人都跨学科

1、在北大 ,每个人都跨学科2017 年诺贝尔化学奖颁给了研究生物课题的物理学 家，经济学奖获奖者研究的是心理学和经济分析相结合的 “行为经济学”新的学术发展和突破，往往出现在学科 交错的边界，跨学科已成为必然之势。为了培养“引领未来 的人”，北京大学设立了多层次的跨学科本科教育项目。人人都跨学科 事实上，北大的每位同学都在享受着跨学科教育。 北大分为六个学部理学部、信息与工程学部、人文 学部、社会科学学部、经济与管理学部和医学部， 120 个专 业，学科实力强劲，其中， 41 个学科被评为一流建设学科。 跨学科教育形成“强强联手”的效果，而不是概念式的“蜻 蜓点水”。那么在北大，可以怎样跨学科呢

2、？ 最基本的是课程层面，每位同学都要修 12 学分的“通 识课”，在“限选课”和“自主选修课”部分，则可以自由 选修其他院系课程。 2016 年教学改革之后， 北大开放了全校 性跨院系自由选课。根据兴趣自由选修其他院系的课程，容易只学到知识 点。正在建设的课程模块正要改变这种知识“单打独斗”的 情况。若对某个方向感兴趣， 则可以选择该方向的课程模块， 里面有一组相关的课程，让知识“成团” 。比如生命科学学 院“遗传与发育”模块课程，包括数据结构与算法 生 物显微摄影 生物信息学基础和组织学 。除了对另一个方向兴趣浓厚，还有辅修 /双学位。2017 年，北大 23 个院系开设了 57 个辅修专业

3、， 28 个 院系开设了 35 个双学位， 2017 年招收双学位 1136 人，超过 1/3 本科生修读了双学位。此外，更具融合性的是交叉的跨学科项目，比如“古典 语文学”项目和“思想与社会”项目。 “古典语文学”跨学 科项目分中国古典学和西方古典学两大方向，涉及的院系包 括中文、历史、哲学、外院、考古、艺术和元培。 “思想与 社会”项目融合北大人文学科和社会学科的优势，涵盖了社 会学、哲学、政治学等方向的课程。当更符合学科结合优势和社会需要的前沿方向出现并 成熟时，北大便将其设立为跨学科专业。为了用更新更专业 的技术保护文物，文物保护技术专业（化学基础方向）应运 而生。研究他国历史必懂他国

4、语言，外国语言与外国历史专 业本身就有天然的关联。整合科学专业促进生命科学和其他 定量科学之间的融合。还有古生物学、政治经济哲学、数据 科学与大数据技术未来，可能有更多的跨学科的项目， 有更多的项目变成跨学科专业。用美食打比方，跨院系选课就像是吃一种主菜，再加一 个小菜调剂口味；辅修或双学位相当于吃一套西餐再吃一套 中餐，而跨学科项目或专业更像是创造了一个新菜，比如西 式菜的中式做法。整科，科学之科学王彬整合科学 14 级学生在大洋彼岸的 MIT（麻 省理工学院）度过了他大三的暑假，他跟随 Jeremy England 教授，用物理和化学的概念和模型，研究自我复制这一生命 系统的现象。 而在

5、MIT 两公里外的 Harvard ，王彬的两位 “战 友”同是整科 14 级的姜家隆和朱吴东，也奋战在不同 的实验室。那个夏天，整科 14 级半数的学生进入了世界知 名的实验室做暑研。二十一世纪，生命科学与数、理、化、工程、信息等定 量科学广泛交叉融合，引发的“第三次生命科学革命”正拉 开帷幕。北大在 2014 年开始在元培学院设立“整合科学实 验班”，旨在打破传统学科之间的藩篱，实现数、理、化、 生的整合，培养新一代的跨学科创新型人才。汤超教授是北大整科最核心的定量生物学研究领域的 领头羊之一，谈到整科的构建，他认为把各个学科的课程整 合起来，对渗透学科交叉思维的科学前沿有更大的帮助。从

6、前北大强调分开，较少强调整合，现在整科的发展恰好填充 了这块空白，同时也适应北大本科教学改革多样化的要求。整科提供了有别于传统学科的另一种可能性。谈及“整 合”二字，他以“微积分与力学及常微分方程”这门课程为 例，溯源了“牛顿发明微积分，给他的力学系统找一个数学 语言”的学科历史，认为数学和物理的整合“更自然，更接 近于这个学科的本质” 。数院的数学分析比整科的数学更严 格更体系化，但整科从问题本身出发的思路，则更适合于纯 数学以外的其他自然学科的数学应用。整科的第一版培养方案是一批不同专业的教授讨论了 很多次才确定的，之后在行进中根据遇到的问题进行调整， 四年来一直都在更新。整科其实“学生物

7、” 。 教授定量分子生物学的齐志老师陪伴整科走过了四年， 但他仍然记得走上岗位之初，他曾问一位老教授，真的把一 门课上好要花多长时间； 老教授说， 十年。 四年讲同一门课， 内容已经滚瓜烂熟，但他依然不敢懈怠。每一年开课前，他 都拿实验室的研究生当小白鼠试讲，根据反馈调整，再给本 科生上课；讲义也不是一成不变的，要把最前沿的研究渗透 进去；听讲的人也是一茬一茬地换，每一年都要重新掌握学 生的情况，比如有些竞赛生知识储存丰富，但要针对他们的 薄弱点进行训练，如专业名词的英文学习。学生时代的齐志老师，深信二十一世纪是生物的世纪； 但真正进入二十一世纪，齐志老师发现，二十一世纪确实是 生物的世纪，但

8、生物研究已经从定性转到定量。整合科学的 定量分子生物学区别于传统的分子生物学就在于用定 量的技术手段描述生物。北大整科目前的课程设置围绕生物自然体系，最对口的 研究方向是定量生物学。但是整科前两年的课程是专门设置 的，后两年有很大的自由度，有志于数学、物理、化学、信 息与生物的交叉研究，高年级时可以自由选择相关的课程。整科 14 级朱宇森有志于工科与生物的交叉，后两年自 主选择了相关的课程，跟随黄岩谊老师做了微流相关的实 验，目前在中科院半导体所做脑电实验。他和许多整科同学 一样，脚踏实地从整科的构架出发，在后两年却走向比狭义 的生物定量学更宽阔的研究道路。除了整合课程，多达 26 学分的实验

9、课 -构成了培养方案 另一大部分。 整科第一年的 ?C 合实验课程是专门设计的， 都 是些以问题为导向、颇有趣味的小实验。第二年则挑了三十 多个与课程相关的实验室，学生从中选八个实验，跟着不同 的老师，到不同的实验室，感受不同学科甚至跨学科的真正 科研性质的实验。 实验课教师黄岩谊强调，虽然北 大的传统就很重视本科实验的训练，但整科更注重的是不同 学科实验的整合，它的实验手段和思维方式，是多个学科的 整合。有一次他把基础的光学的基本知识穿插在实验里全部 讲完几个小时消化掉大学本科最重要的光学内容，然后 做一个小实验利用手机的摄像头，少数零件、工具和器 材，做一个放大倍数尽量高的显微镜。不同于传

10、统实验，整科实验把真正的科研思维融入到本 科实验教学中，每个实验会有明确的主题，但是没有按部就 班的实验大纲，要求学生快速学习、快速应用、快速检验， 像真正的科研那样，提出一个想法，解决一个问题。比如制 作测量振荡的化学反应的实验装置时，需要化学基础，需要 设置电路，需要学会编程，与繁重的任务相对的却是极短的 时间。每周一次的实验课，整科的学生早晨八点钟来到实验 室，往往下午五点钟才走出实验室。整科是一个传说中学术大神扎堆出没的地方，就如 14 级的 20 余名学生里，有奥赛奖牌得主、有自招高分考生、 还有省市状元，这些是他们辉煌的过去。而选择做第一个吃 螃蟹的人，伴随着整合科学一起成长的四年

11、里，也流传着各 种各样的传奇号称彬神的王彬大时帮全体整科同学补习 群论知识：林咏婕同学大一下学期开始旁听整科的课程，最 终成功从工学院转入数据科学：北大这个学科竟然教“炼丹”？ 双十一全天交易额再创新高；微信音视频日成功通话次 数较去年增长 106% ；人工智能在 IQ 测试中超越人类；人类 棋手不敌 AlphaGo ； AlphaGo Zero 3 天击败 AlphaGo ；2017 年，一股有关人工智能、大数据的风潮席卷而来。对于北京大学数据科学与大数据方向（以下简称数据科学方 向或数科）的同学来说，数据科学成为全社会瞩目的焦点， 在情理之中，当然也给他们带来了一些小小的自豪感。数据科学是

12、什么？能吃吗？北大数据科学方向 15 级本科生、北大前数据科学学会 会长、现元培学院学生学术协会主席伍维晨就谈到，目前对 “大数据”“数据科学”这些概念存在“滥用和误解” 。数据 科学强调的是对数据进行深入分析，并不必然要求大量的数 据。现在的研究主要面向大数据，是为了适应数据爆炸的背 景。同时，“大数据”研究也不单指研究数据量的庞大，如 果只是采取简单的描述性统计，那么再大的数据量也不能称 作“大数据”研究。数科领域现在最火的“深度学习” ，大 众看来神乎其神，却被业内的人戏称为“炼丹”只知道 炼出来是个丹，但是不知道炼丹炉内究竟发生什么了化学反 应。唯一比古代的“炼丹术”好的一点，可能是古

13、代炼丹炼 不出长生不老药，而深度学习能“炼”出可应用的东西。另一方面，由研究到从业，社会对“大数据”人才的需 求量都非常大。社会需要这样的人才：不仅要有数学、计算 机、统计的坚实基础，也要能懂模型算法、解决实际问题。 这些，在单纯的数学或者说统计、计算机的专业难以达到； 数据科学便应运而生。北大的数据科学本科方向在数院、信 科两院都开设，元培数据科学则进行了培养方案的进一步优 化整合。数院、信科的数据科学方向的培养方案强调数学科 学和计算机科学的专业性，站在数据科学的角度讲，就包括 了一些与数科不直接相关的课程，比如在纯数学领域非常重 要的“解析几何” 、号称信科“第一大神课”的计算机系统 导

14、论（ ICS）。伍维晨曾提到的数据科学两大面向，是元培数 据科学的培养方案的根据之一： “第一是统计的面向，例如 概率论，数据统计；第二是计算的面向，例如数据结构与算 法，算法设计与分析，优化算法。 ”基于这点，数科展现了 以数据为核心的学科交叉融合。鄂维南教授曾经将中国大学生和西方大学生作比较，认 为中国大学生往往给人留下勤奋用功、大量刷题，却缺乏学 习的主动性和独立思考能力的刻板印象。作为数科专业的建 制人之一，他希望改变这种现状，而必要的一个手段，就是 用足够的自由解放学生的自我驱动力。数据科学 15 级的张宏毅对“数理逻辑”课堂上的“形 式化”论题记忆犹新。通俗来讲，形式化过程就是把想

15、要表 达的意义用符号表示出来。 “数学就是要研究，我们怎样去 形式化以使得自然语言最严格” 、“我现在说了一句话，如何 用符号最能表达我的意思？我把所有的话都写成符号，是不 是能表达世间所有的意思？” ，从数学符号问题，张宏毅展 开丰富的联想。他甚至想到“可计算性” ，想到计算机的计 算能力和人脑的计算能力的区别界限。虽然这些问题目前可 能没有答案，但这些思考，使他不仅将数科作为他生命里的 一个职业，更试图为之奠基。张宏毅选修的数理逻辑，在北大的信科和数院都有开 设，但是难度有差异。在数科，同学有较大的选择权。因 ? 槎哉夥矫娓行巳 ?张宏毅选了数学学院开设的稍难的一门。 事实上， 数据科学方向的培养方案十分自由， 2016 年的培养 方案是学生自己参与制定的。数科毕业的硬性学分要求是 130 分，比普通院系少十几分，目的就是精简课程、突出核 心，同时让大家在选修课上有更多自由发挥的空间。自由的 空间让他们将兴趣的触角伸向了各个方向，以数据科学为 根，盛放出绚烂夺目的花。数据科学是一门理论性和实践性并重的学科，它有着非 常理论性的面向， 比如统计学理论： 也有非常实践性的面向， 比如数据科学在医