新工科人才的跨学科培养模式研究

摘要：跨学科作为一种创新的人才培养模式，为新工科人才的培养提供了新的思路和方法，成为当前高等教育改革所面临的重要课题。基于此文章主要探讨了新工科人才的跨学科培养体系，本体系由培养思路、综合教学改革方案两方面构成，从育人理念的革新、培养方案的优化、跨学科课程资源的整合与开发、教学模式的革新和学生的国际化培养五个方面协同推进教学方案的改革。

关键词：跨学科教育；学科交叉融合；新工科建设；培养模式；人才培养

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）02-0130-04 开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

0 引言

在21世纪的背景之下，面对气候、经济、环境等全球复杂性问题的出现，许多研究工作者都相继提出需要采取跨学科的观点进行回应，任一单独学科都无法解决这些复杂的问题。因此，跨学科的理念和方法成了当前高等教育改革的重要方向，旨在培养具备创新实践能力和国际竞争力的高素质工程人才。

“跨学科”并非等同于“多学科”，如图1所示。如在某一工程需同时解决学科A、B、C方面的问题时，若将这些方面的技能人才组成团队来共同解决，工作结束之后不加改变得分开，就是“多学科”方法，即经“多学科”方法的实施后，其实并未产生新的概念。而若使用“跨学科”的方法，即打破学科界限，交叉融合，科学合理地在各学科间通过分析建立起新的联系，协同推进，用之来解决现实复杂问题，甚至可以诞生出超越于本学科更具有价值意义的新学科领域[1]，即产生的是“化学反应”。

新工科不是传统工科的替代，而是将传统工科的精华与时代需求相结合[2]，以立德树人为引领，更加关注学生的国际视野与家国情怀，倡导与产业互通互融，与学科交叉相融，与创业互建体系[3]，最终形成符合当前社会需求的“新工科”。

1 跨学科培养新工科人才的意义

自2017年起，教育部就开始推进新工科建设工程，陆续发布《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等相关文件，旨在培养具有创新实践能力和国际竞争力的高素质工程人才。而跨学科培养能破除学科界限，深度促进学科知识的融合与创新，提高学生处理复杂问题的能力，是新工科人才培养的重要途径，接下来将对其意义进行阐述。

1.1 顺应时代发展

当前新兴技术不断涌现，部分新兴行业所涉及学科如表 1所示，这些技术的发展和应用都需要将多个学科的专业知识进行交叉融合、融会贯通。面对国际经济与制造业环境的变化、新高考模式“3+1+2”的变化，尤其是工业4.0的到来，跨学科培养新工科人才不是一种选择，而是社会历史发展必然走向，是符合社会发展需求的。因此，我国工科教育需要转变培养理念，培养具有创新性跨界整合能力的工科人才，而跨学科培养模式能使学生具备更为灵活、全面的思维方式，更好地适应科技发展和产业变革的挑战。

1.2 提高新工科人才的创新能力

拥有良好的创新能力是新工科人才必备的核心素质之一。跨学科的思维碰撞和知识融合有助于激发学生的创新创造思维，培养学生从不同角度思考和解决问题的能力，从而提高学生的创新能力和实践能力。例如，医疗机器人的研发需要机械工程的精密设计、计算机科学的算法支持以及医学领域的专业知识，只有将学科知识相互交流融合，最终才能创造出能够为我国医疗行业带来变革的、符合社会需求的创新产品。

1.3 提高新工科人才的国际竞争力

随着全球产业结构的深度调整，使得工程领域的创新和突破不再局限于单一学科和地域。国际市场对复杂工程问题的解决能力提出了更高的要求，只有具备国际竞争力的新工科人才才有可能在跨学科、跨领域的工程项目中起开拓引领作用，进而推动技术发展和产业的升级。新工科人才予以跨学科培养模式的转变，为学生的国际化视野提供了拓展可能性，便于促进跨文化交流的能力，从而更优地契合国际市场的需求。

2 跨学科培养体系

为了顺应当前新一轮科学技术革命和产业革命、我国新高考的发展方向，必须意识到教育需要与之同步进行相应的转变。接下来主要从培养思路和综合教学改革方案两方面来展开叙述。

2.1 培养思路

如图 2 所示，是跨学科的新工科人才培养思路。

学校培养目标主要参考对应工科行业未来宏观的发展方向、相关部门提出的培养标准，也可以充分结合所在地域优势，将地方优秀文化融入学校培养目标；专业培养目标主要在学校培养目标的基础之上结合相关专家的“新工科人才的跨学科培养模式”意见建议、行业实时发展趋势、相似或相近工程教育认证标准等多维度地进行制定，并根据后期师生评价反馈等进行科学调整；专业培养标准经分解形成毕业要求，毕业要求可根据实际情况进行调整，如针对个别要求之一提出符合培养标准的补救措施。同时，毕业要求也对培养标准起着支撑的作用，不断完善着专业人才的培养标准；具体的课程主要经毕业要求分解后制定，可根据各级指导要求、行业专家意见，或参考国内外该专业知名高校课程体系及反馈信息等进行科学合理地制定，后期通过课程目标达成度与师生反馈进行不断完善优化[4]。

2.2 综合教学改革方案

跨学科的新工科人才培养思路中所指定的综合教改方案应需从育人理念的革新、培养方案的优化、跨学科课程资源的整合与开发、教学模式的革新、学生的国际化培养五个方面协同推进。

1） 育人理念的革新。以创新型人才培养为宗旨，建立三个转变：“知识传授”转向“能力培养”“以教师为中心”转向“以学生为中心，注重个性化发展”“单一评价”转向“多元评价”。“以学生为中心，注重个性化发展”的培养理念需贯穿始终，强调围绕学生兴趣和潜力来开展教学工作，学生通过掌握本专业基础知识、专业技能和跨学科知识，着重培养“T”型人才所具有的在应对复杂工程问题中所表现的自身领导力、决断力、创新力和解决问题的能力，建立多元评价体系对学生进行客观全面的评价，培养出“有个性、有潜力、能创新、能动态适应”的卓越“T”型工程人才[5]。

2） 培养方案的优化。跨学科的新工科人才培养的实现需要科学合理的人才培养方案作为指导。培养学生跨学科交叉融合能力至少要经过3个阶段的培养[6]，如表 2所示。

① 前期大类招生与通识培养。新高考背景下，实施大类招生是明显趋势。在前期培养中，应坚持通识教育的培养，包括人文科学和自然科学，着重培养学生的人文素养和夯实数理化的基础，为后期学生方向选择做好铺垫。

② 中期专业分流与专业教育培养。通识教育的培养完成后，应综合各自学校教学情况和学生反馈在合适的时机进行专业分流，其要有明确的专业准入和专业准出，加以“以学生为中心”的分流方法，将选择权交由学生。多学科专业基础类课程和专业核心课程的设计中，除学校方案规定外，可以增设让学生自主选择学科领域课程的选课方案，即可以跨专业（大类） 进行选课。以学生自身兴趣为驱动，让其自发地将兴趣学科进行融合，自主挖掘学科间潜在的联系。

每门学科课程的学生可分为两种生源：一是必修，二是选修。在满足必修人数的前提之下，再根据实际情况增加选修人数，从而较好地避免了传统选修课因人数过少而无法开课的情况。选课期间可根据选课情况来动态调整课程人数，可以在选课系统中增设候补功能，以此来更好地排课。当然也需要考虑对选课比较迷茫或者学科结合能力薄弱的学生，学校可以为此举办选课攻略讲座，教师在教学过程当中也要善于引导学生。若后期各方反响良好，则可适当再调整必修学分与选修学分间各自占比，这也正好体现了大类培养的宗旨。

③后期贯通体系与多元发展培养。跨学科的新工科人才培养方案中，学生的多元发展方向与人才培养类型可总结为3大类如表 3所示，此外还应明确其相应的贯通体系与课程要求的侧重点。

在就业创业型人才队伍的建设中，产学结合已成为大势所趋。需要学校、企业、社会和科研机构共同发挥协同效应，避免流于形式的合作关系，贯彻从技术共研转向人才共育的深度融合，各方要着重加强学生在创新创造能力方面的培训，培养自主创新意识，增强实践动手能力，培养应用型人才。高校通过加强与企业合作，共享资源，共同开展科研项目，将最新相关行业讯息动态纳入教学内容。交叉复合型人才培养的实现，通常由学生自身兴趣研修第二学位课程；或者研修其他选修类的课程，即完成了人才培养多元化的横向扩展。而学术引领型人才培养的实现，则是纵向延伸，实现学生本硕或本硕博的贯通培养，课程的开发设计要更加偏向于科研研究训练，引导关注相关学术领域的最新前沿，做好本硕或本硕博结点间的衔接工作。

3） 跨学科课程资源的整合与开发。课程群的建设是课程体系建构的重要基础，能有效体现知识结构体系的整体性能，使学生逐渐形成多元、广阔的学科视野。课程群应在所涉及的相关学科中确定核心课程，注重学科交叉，建立跨学科教学内容体系，围绕核心课程从学科内和学科间两个维度建设具有联系的课程群[7]，学科内从学科专业培养要求出发，合理安排教学重心和学科教学顺序；根据现实需求进行学科课程交叉建设，适当减少传统课程中的复杂内容，增加具有前沿性、创新性的课程，使课程内容与时俱进，紧跟科技发展前沿。

如表 4所示为无机非金属材料工程专业所构建的“先进陶瓷与智能制造”课程群的组成[8]，所有类型的课程以先进陶瓷的智能制造为背景，各类课程都具有与之相互联系的“材料+”交叉学科的特色，贯穿了先进陶瓷材料的理论知识和制备知识，课程内容联系紧密，逻辑清晰，完成了从学科内和学科间两个维度来建设具有紧密联系的课程群。

4） 教学模式的革新。传统的教学模式已暴露出了诸如教学方法单一、评价方式局限等问题，因此构建如图 3所示的教学模式。

四维教学模式包含了线上线下混合教学、合作学习教学、实践探究教学和多元化的全过程评价体系4 个主要模块。教学研究团队要定期开展教学总结研讨会议，总结出好的经验，不断改进完善教学模式。

① 线上线下混合教学。充分利用在线教育平台，积极开展线上线下混合式教学，使学生将理论知识牢牢掌握。线上教学应充分利用网络资源的丰富性为学生提供丰富的教学资源，如课程视频、学习课件、巩固习题等，让学生自主学习，提高自学能力。线下教学可以组织课堂讨论、疑难解答等活动，加强师生交流互动，促进师生友谊。

② 合作学习教学。组织学生进行合理分组，建立有效的小组评价机制，激励学生积极参与合作学习，着重培养学生的团队协作精神和沟通能力。

③ 实践探究教学。教师针对下发的任务引领学生自主探究问题，培养学生的创新思维和解决问题的能力。对此，学校可加强实验室建设和开放管理，为学生提供良好实验环境，鼓励学生自主开展实验研究；可通过校企合作形式，建立校外实践实习基地，鼓励学生积极走向企业，让学生亲身体验企业的生产流程和管理模式，提高学生实践能力和职业素养。

④ 多元化的全过程评价体系。建立多元化的全过程评价体系，课程的考核评价方式应积极转向全程考核，将学习过程划分阶段，各阶段实施相应考核评价，更多注重学生各方面能力的培养成效。考核方式向多元化转变，有助于激发学生探索积极性，提升学习过程趣味性。

5） 注重学生的国际化培养。学生的国际化培养究其根本是课程的国际化。可通过教学语言、培养过程、教学内容三方面着手来达到国际化培养的目的。

① 教学语言的国际化。除了传统的中文授课形式，还可适当增加使用其他语言授课的形式，如英文、中英结合等，提供多语种课程，培养学生多元语言能力。

② 培养过程的国际化。积极开展国际学术竞赛和合作研究项目，定期组织学生参与国际游学、交换生项目，使学生能亲身体验不同国家的教学环境和文化氛围；开展合作办学，与国外学校建立合作关系，共享教学教育资源，促进教育理念和教育方法的交流。

③ 教学内容的国际化。引入与学科专业相关联的国际认可的课程体系，开设跨文化课程，帮助学生了解不同国家地域的文化、价值观和社会制度；在教学中融入国际时事、全球问题等内容，引导学生关注世界动态；鼓励教师参与国际课程培训或国际学术会议，提升教师教学水平。

3 结束语

跨学科培养新工科人才是新工科建设的重要内容，本文从育人理念、培养方案优化、学科课程资源整合与开发、教学模式革新、学生的国际化培养五个方面探讨了跨学科培养体系的构建，旨在为新工科人才培养提供切实可行的思路和方法。未来，高校作为新工科人才培养的重要阵地，应积极响应国家教育政策，不断探索和完善跨学科培养模式，以培养出更符合社会需求的高素质工程人才。

参考文献：

[1] 徐立辉，王孙禺.跨学科合作的工科人才培养新模式：工程教育的探索性多案例研究[J].清华大学教育研究，2020，41（5）：107-117.

[2] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3] 何利华，倪敬“. 智能制造” 背景下新工科人才的跨学科培养方法探索[J].科技风，2021（10）：5-6.

[4] 沈建成，严慧萍，刘立美，等“. 机械制造基础” 课程改革的实践与探索[J].南方农机，2023，54（12）：178-180.

[5] 林健.新工科建设：强势打造“卓越计划” 升级版[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-14.

[6] 张海生，张瑜.多学科交叉融合新工科人才培养的现实问题与发展策略[J].重庆高教研究，2019，7（6）：81-93.

[7] 何贵萍，贾利蓉，吕远平，等.跨学科—多元化课程在“ 新工科” 人才培养中的探讨[J].广东化工，2019，46（3）：205-206.

[8] 刘鹏，毛卫国，杨现锋.新工科背景下“ 先进陶瓷与智能制造” 跨学科课程群构建[J].科技风，2024（16）：94-96.

【通联编辑：王 力】

基金项目：浙江省教育科学规划2024 年度一般规划课题：基于“三层递进、三线融合”的新工科人才跨学科培养方法研究——以新兴智造专业群为例（编号：2024SCG026） ；浙江省高等教育学会2024 年度高等教育研究课题：基于能力本位的新工科人才培养模式改革与实践（编号：KT2024170） ；2024 年度杭州师范大学教学建设和改革项目：基于数字孪生的智慧教学改革研究