直面学科交叉困境：以创新竞赛促创新型人才培养

刘旭红　张时权

2005年，钱学森曾发问“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才”，成为中国教育事业亟待改善的现象；[1]2006年年初，胡锦涛总书记在全国科技大会上，首次提出走中国特色创新之路、建设创新型国家的目标；时隔11年，习近平总书记在党的十九大报告中再次强调，加快创新型国家建设是建设现代化经济体系的重要战略举措。

创新型国家建设依托教育创新体系，高校輸送创新型人才的质量关乎国家创新体系的发展。重视创新型人才培养及素质教育进程的深度与广度，是高等教育必须承担的重要历史使命。如何培养创新型人才也成为高校教育改革进程中着重关注的问题。

一、学科交叉对创新型人才培养的意义

创新型人才具备合理的知识架构，较高的创新意识和创新能力，更为重要的是具有跨学科学术意识，这有助于突破自身知识架构的限制，寻求独特的解决综合复杂问题的方法。创新型人才的特征决定其培养离不开多学科交叉融合的环境。

纵观百年来诺贝尔自然科学奖的300多项成果，有近半数是多学科交叉取得的。“科学整体化趋势意味着门类繁多的各门学科日益渗透，紧密联系在一起，形成了统一完整的科学体系；一门学科所取得的成果可以迅速转移到其他学科中，促进和带动其他学科的发展，每一门学科都是在整个科学体系的紧密联系中向前发展的，这正是学科交叉的韵味所在”。[2]在科学研究高度分化又高度综合的时代背景下，应当充分认识到学科交叉是创新的动力和源泉。学科交叉与创新有着本质上的联系，无疑成为培养创新型人才行之有效的手段。然而国内高校学科交叉存在种种困境，迫切需要寻找合适的发展载体。

二、创新竞赛是高校学科交叉发展的重要载体

创新竞赛不同于一般的学科竞赛，一般学科竞赛往往靠单一相关专业便可处理赛题任务，创新竞赛则更强调参赛者有宽阔的学术视野。始于1993年的创新竞赛包括电子设计、数学建模、机械设计和结构设计。可以说：“创新竞赛是由政府行政主管部门组织委托相关的教学指导委员会、行业协会，为了培养、锻炼和发现创新型人才而举办的各种竞赛活动”。[3]

我们正亲身经历着知识社会的转变，一方面科技飞速发展，学科从分化走向融合，学科交叉业已成为影响创新的强有力因素；另一方面知识性质与生产方式发生变革，以学科为基础的知识生产模式走向应用问题模式，时代背景下的创新竞赛也逐渐呈现综合性应用问题，成为高校学科交叉发展的重要载体。

三、直面学科交叉困境：以创新竞赛促创新型人才培养

1.以创新竞赛营造学科交叉的氛围

事物的产生和发展离不开相适应的环境条件，创新亦然。诚如贝弗里奇所言“成功的科学家往往是兴趣广泛的人。他们的独创精神可能来自他们的博学。多样化会使人的观点新鲜，而过于长时间钻研一个狭窄的领域，则容易使人愚蠢”。[4]独创来源于多样化和学科间的广泛联系，创新型人才的培养离不开学科交叉的氛围。学生在学科交叉氛围中借助多方面的知识来源，使个人知识得以快速增长，并构建相互联系的知识体系。

国内高校相关学科群体内在学科交叉上无法形成共识——广大学生、教学科研人员及管理人员缺乏思想层面上的统一认识。一方面源于对学科交叉内涵认知的误差；另一方面则是缺乏完善制度的引导。学科交叉沦为高校领导、少数学科带头人、学术骨干和部分管理人员的主观意志和行为。换言之，国内高校普遍缺乏学科交叉的氛围。

创新竞赛为拥有不同专业背景、不同思维模式的学生与老师搭建通力协作的平台，营造从学生、教学科研人员到管理人员自下而上的学科交叉氛围，学生主动沐浴在学科交叉氛围中，学科交叉不再只是少数领导群体的主观意志。

对学生而言，创新竞赛的综合性要求学生对自身学习的领域内先进技术、先进知识充分了解，还应当涉猎其他领域的相关知识。

学生在大学阶段普遍存在对所学专业定位模糊的情况。笔者认为学习知识的过程存在酝酿期，即获得某一领域知识的第一时间无法明了知识的本质，原因在于其尚未洞悉完整的知识体系，犹如管中窥豹，可见一斑。在后续的学习过程中，其他知识源源不断地补充进来，与先前印象叠加并反复验证，学生才能准确地明白知识的内涵及其所在知识体系的层次结构。

创新竞赛使他们有机会从更宽阔的视野看待单一学科的局限性以及学科与学科之间的联系。

对教学科研人员而言，创新竞赛要求指导老师在指导学生的过程中密切关注学科前沿动态，关注学生发现和解决问题的能力，培养其创新思维和实践能力。老师通过竞赛改进平时教学的不足，同时将竞赛中涉足的新兴科技、理念、产品等适当融入到日后的课程中，有利于教学内容更新与扩充，以灵活的教学方法和手段培养人才。

对学校管理人员而言，学生能够在参与竞赛过程与外校学生进行学术比拼与交流，在开阔眼界的同时也扩大了学校自身的影响力。在组织参赛取得出色成果后，能带动课堂改革，并引导其他学生踊跃参加创新竞赛，实现走出去带回来的良性循环。

2.以创新竞赛带动跨学科的团队合作

创新型人才的培养应重视跨学科的队伍建设。创新需要多知识、多技能的共同作用才能完成，每个人的精力、时间和才能有限，团队的合作变得尤为重要。不同专业知识背景，不同思维方式的学生与导师间的合作，能对综合性复杂问题有较为全面的认识，或提出独特的解决方案。

由于知识体系庞杂，人才培养效率低下的原因，高校理所当然划分学科专业，并以各大院系进行组织，其在强化教学资源配置的同时，却也导致学科专业间交叉频率的大幅度下降。学科及不同学科学者间各自为战，壁垒森严。无形的学科边界尚且如此，更不谈因有形的地理界限——校区的不同所造成的学院间老死不相往来的情况。学生犹如井底之蛙般受困于狭窄的学科专业范围里，忽略领域外其他学科发展的情况，无法汲取跨学科的知识，其创新性思维大大受限。[5]在当今知识社会背景下，已经“没有某一门专门学科的研究仅以本专门学科单科独进的方式可以深入下去”，[6]因此，跨学科协同作战显得尤为关键。

创新竞赛恰恰提供了跨学科协同作战的契机。创新竞赛赛题的综合性凭单人单科之力难以应对，因此跨学科的团队协作成为普遍的参赛形式。学生参与创新竞赛离不开老师的指导，创新竞赛日趋强调多学科交叉后的创新设计和创新思想，这就要求指导老师具备学科交叉意识，寻求与其他院系老师的合作。在关注自身领域前沿科技、前卫思想的同时，反思比赛过程中单学科的限制，共同助力创新型人才的培养。

拥有多专业背景的导师组联合指导从不同专业汇集而成的学生团队。在合理配置的队伍中，各队员根据自身优势分工协作，互相促进，互相激励，工作效率往往高于孤军奋战，成为培养创新型人才的有力手段。

3.以创新竞赛培养多学科联系的创新思维

创新型人才的培养看重跨学科学术意识和创新思维。创新型人才在培养标准上与一般人才大为不同，一般人才要求具备严密的逻辑思维和行事能力；拔尖创新人才更注重有较为宽阔的知识领域和多学科联系的创新思维。

目前，学科专业各自为战的现象束缚了原始创新的产生，不利于创新型人才的培养。知识体系本是完整，随学科的分化而分离，加之学科间联系纽带断裂，知识更为碎片化。零散的知识片段无法凝成直击问题的尖刃，而现实问题则往往趋向多学科性、综合化，这样不可调和的矛盾愈演愈烈。

创新竞赛引导学生从大学科视角思考问题，挖掘事物间的联系而生发启迪，正如贝弗里奇所言“独创常常在于发现两个或两个以上研究对象或设想之间的联系或相似之点”。

老子《道德经》有云：“道生一，一生二，二生三，三生万物”，蕴含认知世界的三个关键“本质”“联系”“发展”。事物其本质同者，必有联系，然其外化有不同者，是谓发展。创新型人才坚信世界万事万物之间存在着一定的联系，不囿于表象而能深究其本质内涵，并以发展的眼光看待事物后续的变化。

四、创新实践——以2017年全国高校大学生钢结构设计创新竞赛为例

全国高校大学生钢结构设计创新竞赛（以下简称“钢结构创新竞赛”）是由全国钢结构协会主办的，以发掘、引导和锤炼创新型人才为目的的赛事活动。首届大赛于2015年举办，吸引来自全国各高校参赛队伍。2017年度钢结构创新竞赛首次以“钢结构和组合结构的城市过街天桥”为题，要求方案在达标基本工程建设条件的前提下，能结合低碳环保、智慧城市、可持续建筑等新兴理念，考虑与城市及场地周围的建筑风格协调统一等问题，设计出满足功能、文化、艺术等需求的桥梁整体性解决方案。

1.学科交叉特性的赛题

从历年赛题来看，首届钢结构创新竞赛于2015年举办，赛题为“钢结构住宅创新体系”；2016年举办的第二届钢结构创新竞赛中以“全装配式钢结构和装配式维护体系的医院或学校”为题；2017年第三届钢结构创新竞赛则以“钢结构和组合结构城市过街天桥”为题。从中可以看出赛题的综合性逐年增强，就赛题核心而言，由单纯的钢结构向装配式以及钢结构的组合结构方向发展，不再局限于钢结构的创新，而是综合利用其它结构体系优势挖掘钢结构更多的可能性；就关注点而言，从住宅到医院、学校，再到城市过街天桥，从建筑单体發展到城市设计层面，其所需考虑的文化、科技和社会影响等因素也是不断在增加。

从2017年度赛题“城市过街天桥”看，其不单是要求结构上的创新，希望参赛者能充分考虑赛题所提出的背景和意图，综合多方面因素提出合理有效的创新方案。过街天桥不仅具有交通功能，还是城市立体步行系统的一部分，是提倡绿色出行、改善城市居民步行质量的举措，其形态设计也影响着城市面貌。这样的要求涉及从城市设计-建筑设计-结构设计-施工管理-后期运维维护等各个方面，是一个复杂而综合的问题，要求参赛者提出的应是桥梁的整体性创新方案。单一学科受制于知识面的狭窄往往无法全面地考虑问题，这时多学科的交叉更能发挥其优势。

2.学科交叉实践的成果

竞赛最终提交成果以“明粤桥”为题，从建筑方案、结构方案、可持续设计方案以及、施工模拟方案充分展现作品的创作思路。

在城市设计层面，该方案选址广州市主轴东侧天河路与体育东路交叉处，天桥采用圆环的形式，与主轴西侧天河路-体育西路交叉处原有的地下方形过街地道遥想呼应，一圆一方，暗合古代天圆地方的世界观。天桥作为地面突出物在城市景观设计上起到点缀的一笔，其简约的圆形，轻盈、富有现代感，灵巧地与周边建筑群形成统一的整体。

在人文内涵层面，广州素有以和为贵、包容兼并的人文特色，外来文化的集聚总能在这块土地上找到各自的落脚点，并与本土文化相互碰撞，相得益彰。天桥以纯粹的圆形形成一定的向心性，象征广州广聚四方文化的姿态，共同促进广州经济蓬勃发展的愿景。

在造型设计层面，方案最初的灵感源于“钢圈串起来的衣夹子”，经过搜集相关的理论，反复的论证与修改。设计最终确定以斜拉桥为原型，将之发展为连续斜拉体系；将主塔设置在桥梁外侧，扩大通行面积；将传统直线桥梁在水平方向弯曲以提供足够的承载力，利用钢环梁及环索，使天桥显得轻盈，与天河区时尚创新的人文精神相呼应。可见，在发散型思维引导下，最初的创新灵感并不复杂，它似乎来源于领域之外的事物，但细细深究便知道两者间存在千丝万缕的联系，足以感叹世界的奇妙。

图3设计概念与可持续设计

设计充分考虑天桥后期运营与维护的实际情况，沿天桥环形顶棚设置光伏板，利用主体构件的凹槽及开孔合理布置电力网络；在节水的问题上，利用天桥的箱形结构合理布置管道，利用雨棚在雨季组织排水，输送至地下蓄水池，用于桥体绿化的灌溉及夏季桥面的降温。方案最终呈现出多方位思考创作，造型、结构和功能相互协调的亮点。

赛后学院举办了分享会及班会，分享参赛成果及与外校交流的经验，激起了学生参与创新竞赛的热情与信心。创新竞赛所带来的，不仅是创新意识和创新经验的提高，也强调了合作精神与沟通交流协调能力，是以培养综合性创新型人才为最终目的。

[基金项目：广东省大学生科技创新培育专项资金项目（项目编号：pdjh2017b0162），广东工业大学大学生创新训练项目（xj201711845106）联合资助。]

参考文献：

[1]侯蕾蕾.从钱学森之问看我国高校创新人才培养模式[J].湖南工业职业技术学院学报，2014，14（02）：99-100.

[2]张春美，郝凤霞，闫宏秀.学科交叉研究的神韵——百年诺贝尔自然科学奖探析[J].科学技术与辩证法，2001（06）：63-67.

[3]谭坤元.创新竞赛与大学生创新能力形成相关关系研究——以江西赛区为例[D].南昌大学硕士研究生学位论文.

[4]贝弗里奇.科学研究的艺术[M].北京：科学出版社，1979.

[5]胡瑞，陈新忠，薛珊.高等学校促进学科交叉融合的实现策略——以麻省理工学院为例[J].华中农业大学学报（社会科学版），2012（03）：105-110.

[6]路甬祥.学科交叉与交叉科学的意义[J].中国科学院院刊，2005（01）：58-60.

[7]李佳敏.学科交叉视域下的高等教育转型[J].江海学刊，2012（06）：228-233，239.

责任编辑魏家坚