学科交叉融合驱动下的水路交通领域研究生培养实践

刘克中，刘敬贤，方力，陈默子，张金奋，严新平

(武汉理工大学 a.航运学院 b.智能交通系统研究中心，武汉 430063)

一、引言

新一轮科技革命和产业革命迫切需要多学科交叉融合的新工科高素质人才做支撑，需要高校面向未来新趋势创新发展高等工程教育[1]。当前，学科交叉知识融合成为推动学科创新发展的重要手段，新工科建设以及2019年颁布的《中国教育现代化2035》为未来教育改革指明了方向。高等教育改革在理念上更加注重融合发展、共建共享，进一步推动了交叉融合新型人才培养的创新发展[2]。

交通强国、海运强国等国家战略的实施对交通运输领域的科技创新能力与科技创新水平提出了更高要求。水路交通是综合交通运输体系的重要组成部分，经过多年发展取得了巨大成就，同时，水路交通科技仍面临基础性、前瞻性研究储备不足，面向全生命周期、数字化、物联化、智能化、绿色化的核心技术自主掌握不足等问题，部分关键技术“卡脖子”的问题仍然存在[3-4]。

科技创新能力和水平提升的根本在人才培养质量和水平。我国水路交通领域高层次人才培养以传统航海院校为主，拥有博士学位授予权的单位有武汉理工大学、大连海事大学、上海海事大学等三所高校。综观水路交通领域科技创新与发展，信息技术是水路交通科技与产业领域核心驱动力，典型如船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service, VTS)、船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)、全球海上遇险与安全系统(Global Maritime Distress and Safety System, GMDSS)等[5]。随着人工智能、大数据和移动互联网等技术的迅猛发展，水路交通领域前沿科技更加鲜明地呈现出学科交叉融合特征[6]，探索学科交叉融合驱动下的水路交通领域研究生培养模式改革具有重要意义。本文以武汉理工大学航运学院(以下简称航运学院)为例，结合实践探讨学科交叉融合驱动下的水路交通领域研究生培养的有效途径。

二、水路交通领域研究生学科交叉融合培养现状分析

当前，我国拥有交通运输工程学科硕博士学位授予权的单位共计71家，其中水路交通领域研究生培养单位共6家,武汉理工大学和大连海事大学在第四轮学科评估中居于“B+”档。航运学院主要围绕水路交通领域开展研究生培养，拥有航海技术、海事管理、导航工程等三个本科专业(导航工程本科专业为2020年新增本科专业，首届学生55人)，近5年共招收全日制研究生485人，毕业研究生344人。基于近年研究生相关数据统计分析可以看出，水路交通领域知识复合型高层次人才培养主要存在以下三方面问题。

1.传统学科工程性、前沿性不强，研究生培养学科交叉融合不足

我国水路交通领域研究范畴主要以海上交通工程为基础，主要涉及海上交通要素、交通调查、交通事故、避让操作、航路计划和海上交通管理，研究方法主要以调查和统计分析为主[7]。传统水路交通领域知识范畴具有较强的管理科学特点，主要围绕“人—船—环境—管理”展开研究，学科工程性和前沿性不强。从航运学院近5年研究生学位论文选题来看(见表1)，风险评价与事故分析、船舶航行与交通组织、航道锚地与操纵模拟、海事监管与污染应急方面相关论文占70%左右，其中2016年占比76%，2020年下降到65%；信息感知与无人航行器方面选题呈现上升趋势，由2016年占比19%增加到2020年的33%。这说明水路交通领域传统选题具有较强的主导性，随着无线通信、大数据、人工智能等技术的迅猛发展，信息感知与数据挖掘、无人航行器技术等成为研究热点。总体来讲，交通运输工程学科是一个交叉性和应用性非常强的学科，水路交通领域研究生学位论文的工程性不强，实测数据、工程实验等发挥作用有限，相关科技领域前沿技术与水路交通专业交叉融合的深度还不够，这也导致本学科领域研究生选题的创新性、学科交叉融合性还有较大提升空间。

表1 2016—2020年武汉理工大学航运学院水路交通领域研究生毕业论文选题分类

2.产学研结合深度有待加强，学科交叉融合的培养条件亟须完善

水路交通领域传统研究方法主要为“调查—分析—应用—再调查”[7]，研究生培养更多采用风险建模、数据分析、方案优化及模拟仿真等手段。根据近5年毕业研究生论文选题方向也可以看出，超过80%的论文所解决的问题并非来自于一线生产实践。实际上，研究生到企事业单位参加生产实践的比例不高，到海事管理机构的居多，深入到水路交通领域设备或系统开发厂商实践锻炼的机会更少。由于研究生培养过程中所要解决的问题不是来自于生产实践，很难形成以问题为导向的持续性研究思路，这也导致研究生对学科交叉融合认识相对肤浅，需求不够强烈，研究成果的创新性和应用性有待提升。从另一方面来看，从管理层面多层次、多维度建设更多产学研合作基地和平台对推动高水平研究生培养至关重要，可以为高质量学科交叉融合提供驱动和土壤。

3.生源专业面较窄、理论深度不足，学科交叉融合培养难度增大

随着移动通信、人工智能、大数据等对水路交通领域的影响加大，多学科、多技术领域相互渗透、交叉融合、群体突破将是未来工程科技发展的普遍规律，同时也是水路交通领域可持续发展的必然要求。学科交叉融合是培养拔尖创新人才的有效途径。水路交通领域研究生培养主要以传统航海院校为主，其中拥有交通运输工程一级学科博士点的单位分别是武汉理工大学、大连海事大学和上海海事大学等三所大学。整体而言，水路交通领域研究生生源主要以航海技术、海事管理专业本科学生为主，占第一志愿报考生源的80%以上，其中2016年的占比为90%。实际上，当前我国航海技术专业本科院校较少，航海技术专业本科阶段课程主要以交通运输部海事局二、三副考试科目为主要课程，课程内容涉及面较广，整体理论深度有限，课程之间内容关联性相对较弱，基础理论知识深度和其他通用专业相比具有一定差距，学生在计算机、数学等方面的基础相对薄弱。因此，一方面更需要通过学科交叉融合完善知识结构，拓展学术视野，提高创新能力；另一方面在学科交叉融合培养过程中要结合生源实际，采取多种有效的培养方式，克服生源先天不足带来的困难。

三、水路交通领域研究生学科交叉融合培养模式创新与实践

近年来，水路运输领域前沿科技呈现出明显的学科交叉融合特征[6]，移动无线网络、大数据、人工智能、绿色能源、区块链等技术在水路交通领域展现出巨大的应用前景。航运学院研究生交叉知识型学位论文选题数量由2016年的9篇增加到2020年的27篇，充分说明了水路交通领域学科交叉融合拓展的趋势。基于学科交叉融合促进知识创新的学科发展背景，航运学院紧跟水路交通领域科技发展需求，通过以学科内涵拓展为牵引、师资建设及课程模块改革为驱动、多元化实践平台与科研团队构建为保障，积极探索研究生培养模式创新，并取得积极成效。

1.推动“交通+信息”学科专业交叉融合，牵引培育交叉方向

水路交通运输发展起源于航海技术发展，航海技术领域核心技术主要有船舶避碰、船舶导航及船岸交互等。显然，人工智能、大数据、卫星导航、无线通信等技术为传统水路交通科技发展赋予新的内涵，传统水路交通知识领域亟须与导航信息领域知识深度融合。针对行业企事业单位用人岗位以及科研攻关需求，航运学院持续推进交通运输工程学科与通信导航学科的交叉与融合，经过“探索学科交叉”—“构建交叉学科”—“推动深度融合”三阶段的建设与发展，构建多学科融合发展的学科专业体系，形成了由交通运输工程、信息与通信工程等传统学科与导航与信息工程交叉学科构成的具有较宽跨度、较深延展、系统性强的学科结构和知识架构体系，有力牵引培育交叉学科知识领域与交叉学科知识研究方向。

2015年初，航运学院启动“导航与信息工程”自设二级学科论证工作，2016年通过专家评审，2017年招收首届“导航与信息工程”专业硕士研究生。2017年在“航海技术”本科专业设置智能航海方向，招收2个自然班级。2019年初，启动“导航工程”本科专业申报工作，2019年6月经学校评选审核后上报教育部审批，2020年4月教育部正式下文同意设置“导航工程”本科专业，同年招收“导航工程”本科专业首届学生55人。

2.实施导师队伍建设与模块化课程改革，驱动学科交叉知识融合

传统的水路交通领域研究生培养主要依托航海技术本科专业，教师学历背景也通常以航海技术本科和交通运输工程硕士研究生为主。实际上，学科知识拓展融合及高水平研究生培养均依赖于一流师资队伍，特别是多元化学科知识背景的指导教师对高水平研究生培养至关重要。以航运学院为例，近10年来共引进35名专任教师。其中第一学历为航海技术或海事管理的专业教师18人，含具有多学科教育背景的教师11人；第一学历非航海技术或海事管理专业教师17人，其中信息类本科背景教师9人，交通船海及航运相关专业本科教育背景3人。引进的35名教师中具有或后续完成海外留学经历的27人。

面向水路交通学科发展趋势，围绕交通强国建设对水路交通领域人才知识、能力和素质的需求变化，充分发挥研究生培养参与主体的积极性，构建包括公共基础课、专业学位课、跨学科通识课、工具类课程、实验类课程在内的课程体系，打破学科专业壁垒效应，按照“厚实专业基础、强化学科交叉融合、注重体系衔接、彰显特色优势”的指导思想，构建知识跨度大、系统性强、模块化的课程体系，并进一步探索与课程体系相适应的学科专业优化调整方案，支持面向交通运输行业交叉学科领域需求知识结构完备的模块化课程体系的构建。

3.构建多元化实习实践平台与研究团队，保障培养目标实现

实习实践与创新训练平台是研究生培养的重要载体，是研究生寻找问题与需求的重要来源，也是支撑研究生开展创新研究的重要平台，为高水平研究生培养目标达成提供重要保障。

通过积极挖掘校内资源，借助利用“国家水运安全工程技术研究中心”“内河航运技术湖北省重点实验室”等现有基地平台开展研究生创新实践及实训，形成了开展研究生创新实践能力培养的“校内平台”。借力地方研究院校企政协同合作基础，以区域科技服务和合作科研项目为依托，以校内导师团队为主导，地方行业企业专家协同参与并聘请担任副导师，组织研究生团队进驻开展技术服务和创新实践，现已拓展涵盖了“青岛研究院”“海南研究院”，成为研究生培养的“地方研究院平台”。通过深化行业合作，依托长期、重大科研项目合作建设校企协同研究生工作站，实现了多类型研究生“学术—实践”一体化贯通式培养路径，形成能满足差异化、精细化、多路径需求的研究生创新实践能力培养模式。研究生工作站以企业重大科研课题为依托，以企业科研团队为主导，学校导师团队协同参与，具备支持研究生长期进驻条件。上述四类实践创新平台的功能比较如图1。

图1 四类实践创新平台功能差异比较

积极面向国家重大工程和行业重大课题，深化行业协同，构建具有“多学科知识结构”“校内导师与企业导师”“多层次类别研究生”的“三融合”研究团队，运用三种实施组织模式，实行“项目牵引、任务驱动”的运行机制，将科研任务与研究生创新能力培养目标相结合，实现科研攻关与实践能力一体化开展。团队研究生实行双导师指导，校内导师由老中青结构合理的高水平科研人员组成，充分发挥学术带头人的领军作用和管理能力，发挥青年学术骨干的知识结构优势，充分调动企业导师参与研究生培养的积极性和主动性，发挥企业导师实际工作经验丰富的指导作用，有效发挥博士研究生协助指导及组织管理能力。在研究团队邀请协同单位行业专家开展经验交流和课程教学等活动，为研究生举办以打造职业精神、工匠精神为主题的专题报告或讲座，将思政教育、实践训练、职业化能力提升等三者有机结合。

四、结语

多技术领域的学科交叉与融合,深刻驱动着新一轮科技与产业变革。围绕我国水路交通领域高层次人才培养需求，立足当今世界科技发展现状和趋势，通过学科交叉融合驱动水路交通领域研究生培养模式探索创新，以学科内涵拓展为牵引、师资建设及课程模块改革为驱动、多元化实践平台与科研团队构建为保障，有力推动水路交通领域高层次人才培养质量持续提升。近年来，航运学院在研究生培养方面取得显著成效，研究生发表高水平期刊论文能力明显增强。2020年在国际重要期刊发表学术论文数量较2016年增加了6～8倍，近两年优秀博士论文比例及学位论文抽检质量均处于学校二级单位前列。2020年航运学院在国家自然科学基金重点项目、国家自然科学优秀青年基金项目等方面也取得重要突破。

在新科技革命和国家重大战略需求的驱动下，多学科交叉会聚与多技术跨界融合将成为常态，并不断催生新学科前沿、新科技领域和新创新形态。[8]面向未来，高校要以前瞻视角和超前思维推进学科交叉、知识融合，制定学科交叉融合发展规划，构建学科、人才、科研、实践一体化的创新生态系统，创新人才培养模式，加快培养适应社会需要的具有深厚理论基础,掌握多门学科知识,精通多种技能,善于运用创新科学思维的高层次复合型人才。