作者簡介:劉繼安,中國科學院大學公共政策與管理學院副教授;李岳璟,北京理工大學人文與社會科學學院碩士研究生;丁黎,中國科學院理化技術研究所教育處副處長、中國科學院大學科教融合辦公室主任、高級工程師。通訊作者:丁黎。
基金項目:全國教育科學“十三五”規(guī)劃國家一般項目“研究生我科研資助在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用機理與制度構建”(BIA170171);中國科學院“中長期規(guī)劃研制—科教融合人才體系專題”;國家自然科學基金面上項目(71974012);國家自然科學基金面上項目(71774015)
原文刊載于《高等工程教育研究》2021年第二期22-31頁。
摘 要:國科大未來技術學院在新一輪科技革命到來之際應時而生。對其近5年的發(fā)展進行系統(tǒng)研究發(fā)現,學院以孕育未來技術、培養(yǎng)交叉學科背景人才為目標,通過組織制度創(chuàng)新建設跨學科組織和未來技術研發(fā)平臺;通過人才培養(yǎng)體系重構,初步建立了以學生為中心的培養(yǎng)模式,在課程體系、教學組織、個性化培養(yǎng)、創(chuàng)新實踐等方面都進行了有益探索;通過科教融合、產教融合凝聚高水平師資隊伍、打造開放協(xié)同的產學研綜合平臺,統(tǒng)籌多方資源支撐學院可持續(xù)發(fā)展。國科大未來技術學院的建設模式,對于我國“新工科”建設和未來技術學院試點具有重要啟示意義。
關鍵詞:未來技術 交叉學科 人才培養(yǎng)模式 科教融合
一、引言
人類每一次產業(yè)革命都是由技術的重大突破與廣泛應用所引起,進而深刻影響世界經濟和政治格局的變化。當前,重大創(chuàng)新技術不斷涌現,新一輪科技革命洶涌而來,如果能準確把握與預測能夠引發(fā)產業(yè)革命的未來技術方向,就能在新一輪產業(yè)革命中搶占戰(zhàn)略制高點。因而,預測和提前布局能夠在未來產生顛覆性變革的技術、培養(yǎng)未來技術人才,成為占領先機的關鍵。憑借著對未來技術和未來技術人才培養(yǎng)的前瞻性認識,中國科學院大學(以下簡稱國科大)于2016年率先成立了未來技術學院,旨在通過學科交叉、科教融合和產教結合,打造一個孕育未來技術和培養(yǎng)交叉學科背景人才的平臺。
當前,面對世界百年未有之大變局,世界主要國家進一步加強了在關鍵技術與人才上的競爭與投入。孕育未來技術、培養(yǎng)未來技術人才,是中國高等教育必須承擔的歷史使命。為此,教育部在2020年5月20日發(fā)布了《未來技術學院建設指南(試行)》,旨在推動我國高校未來技術學院的建設。
國科大未來技術學院至今已經歷了近5年的探索。學院發(fā)展如何,能否為其他高校提供參加借鑒?為此,筆者通過訪談學院負責人和教師、參加學院建設研討會、搜集分析相關文本資料,對國科大未來技術學院的案例進行了研究。
二、未來技術與未來技術人才培養(yǎng)
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“未來技術主要是對未來經濟社會具有顛覆性影響、但是當前尚未實現的技術。未來技術不是‘卡脖子’技術,‘卡脖子’是核心關鍵但主動權不掌握在我們手里的已有技術?!瓌?chuàng)性、交叉性、顛覆性’是未來技術的基本特征,既包括原始性創(chuàng)新技術,也包括對已有先進技術的創(chuàng)造性集成”。這是國科大未來技術學院院長、創(chuàng)始人之一江雷院士給出的定義。他舉例說,如果歷史回溯到20世紀30年代,人類發(fā)現核磁共振現象,隨后核磁共振技術結合數學、物理、化學、生物、醫(yī)學、信息等多學科進展,被廣泛應用于醫(yī)學診斷、材料檢測、石油勘探等眾多行業(yè)諸多領域,從根本上改變了傳統(tǒng)測量模式,相繼獲得六次諾貝爾獎。再例如iPhone,是將不同領域的先進技術創(chuàng)造性集成起來,徹底改變了人類通信和生活方式。
在未來技術這三個特性之中,“原創(chuàng)性”和“交叉性”是基礎,“顛覆性”是技術廣泛應用后的結果。因此,產出“原創(chuàng)性”“交叉性”的科研成果,并將成果成功轉化應用在廣泛領域,是形成未來技術的關鍵。“交叉性”是“原創(chuàng)性”的重要動力之源[1],現代科學和工程技術正在呈現出高度綜合的趨勢,不同學科的知識、理論、方法、技術、手段的交叉滲透正發(fā)生在廣泛的學科領域。[2] 從實驗室的創(chuàng)新技術到得到廣泛應用、變現成為引領產業(yè)變革的顛覆性技術,需要產學研密切合作。
(二)未來技術人才的主要特征。
未來技術人才是能夠產出原創(chuàng)性、交叉性和顛覆性成果的人才。對諾貝爾獎獲得者和中國兩院院士素質能力的研究[3,4],對未來技術人才應該具備的特征有很強啟示:在智能維度,具有好奇心,強邏輯思維和理論抽象能力,以及用新穎獨特思路解決問題的能力;強知識遷移能力,能夠突破學科范式學習借鑒其他學科方法;具有直覺、靈感、頓悟的非邏輯思維能力。在人際認知維度,有清晰的自我認知和效能感,能承受原創(chuàng)性探索中的挑戰(zhàn)與失敗風險;與他人有良好的交流溝通和搭建合作網絡的能力。在價值與態(tài)度維度,有使命感,勤奮、自律,嚴謹求實、不懼權威,把科學探索作為獲取自我經驗和提升個人價值的特殊娛樂。在江雷院士看來,自信、堅忍不拔、能夠在探索中發(fā)現科學之美,對于未來技術人才尤為重要。另外,由于知識更新和技術迭代周期越來越短,現在每兩天創(chuàng)造的信息量相當于人類有文明史以來至2003年全部信息的總和[5],技術發(fā)展不確定性和互聯時代多極化世界體系的不確定性加大,意味著未來技術人才需要自主學習、自主發(fā)展和強適應能力。
(三)未來技術人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)。
要培養(yǎng)具備能夠產出原創(chuàng)性成果并將之廣泛應用的未來技術人才,首先要有適宜的土壤——有效運行的跨學科組織。為適應新知識越來越多產生于學科交叉領域的現實,大學中跨學科組織逐漸發(fā)展起來[6]。由于跨學科組織與傳統(tǒng)學科規(guī)制存在多重沖突,其有效運行仍是一個世界性課題[7]。這些沖突既包括跨學科組織與傳統(tǒng)學科組織在管理、資源配置和評價機制上的,也包括在跨學科組織內部不同學科的范式、文化與價值之間的,以及團隊結構與需求的沖突[8]。我國目前實行的國家學科制度(包括學科分類制度和學科審批制度),資源匹配以學科建制化為前提,而大學學科體系與外部國家學科制度體系高度同構。此外,學科制度與我國特有的“單位制”結合,產生了將學科嵌入“單位制”的學科建設與管理體制,更加強化了院系設置、學科建設和資源匹配的強關聯性,跨學科組織與剛性的學科制度存在著沖突[8]。因此,必須要對傳統(tǒng)學科組織的組織運行方式、資源配置和學科文化進行重塑。
傳統(tǒng)高校人才培養(yǎng)模式也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。由于知識的幾何級數增長、知識生產和傳播模式的顛覆性變革,學習變得更加非正式化、個人化和無處不在,多樣化知識內容供給豐富,使得自主學習能力成為個體發(fā)展的必備素質[9],因而培養(yǎng)目標需要從“以知識為中心”向“以能力中心”轉變,培養(yǎng)過程需要從以教師、教材、課堂為中心向以學生學習和發(fā)展為中心轉變[10]。雖然這些理念已經逐漸成為我國高等教育深層次改革發(fā)展的普遍共識,局部改革也在不斷推進,但各種阻力仍然很大,改革效果不明顯,隅于單一專業(yè)界限、與社會需求和產業(yè)實踐脫節(jié)、課程內容陳舊、整齊劃一的大工業(yè)化量產培養(yǎng)模式等,依然占據主導地位,缺乏從教學、管理、政策、制度到高校環(huán)境全領域的系統(tǒng)改革構劃。因而,要從宏觀系統(tǒng)、院校管理到課程教學層面創(chuàng)新組織模式,打破以教師為中心的學院模式,強化多學科融合的科學探索。[11]
三、國科大未來技術學院的實踐探索
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為使我國科技和產業(yè)發(fā)展能夠“彎道超車”,實現從跟跑到領跑,迫切需要探索未來技術,提前布局培養(yǎng)具有前瞻性交叉性思維的復合型科技人才?!耙囵B(yǎng)這樣的人才,現有的專業(yè)人才培養(yǎng)模式顯然不適用,必須進行改革。成立未來技術學院就是要開辟一塊能適應未來技術人才培養(yǎng)需求的試驗田。”自身即為交叉復合型人才的江雷院士一直在思考著如何破題。
作為中國戰(zhàn)略科技力量的主力,中國科學院的杰出科學家們早就在謀劃怎樣培養(yǎng)未來技術人才。2015年3月,時任中科院院長的白春禮院士在理化所調研時,江雷院士就提出創(chuàng)建培養(yǎng)多學科交叉背景本科人才學院的初步設想。這個設想一經提出,就得到白院長的肯定和多位杰出科學家的響應,時任中科院副院長和國科大校長的丁仲禮院士,就學院名稱、定位、師資、培養(yǎng)模式、經費及生源等方面提出了建設性的意見。10月,來自中科院11個研究院所的30多位專家對學院的學科組織方式和人才培養(yǎng)模式進行了深入研討,并于11月邀請國家自然科學基金委、中科院前沿局等單位的28位專家提供寶貴建議。2016年1月底召開“未來技術論壇”,確定了未來技術學院的7個首批試點方向。2016年6月26日,國科大未來技術學院正式揭牌成立。
(二)組織與制度設計。
孕育未來技術和培養(yǎng)培養(yǎng)未來人才,需要建立與之適應的組織與制度體系。國科大未來技術學院為此進行了一系列的探索。
1.科教融合學院的組織架構。
國科大未來技術學院是由中科院理化技術研究所為主承辦單位,自動化所、北京基因組所、上海神經所、西安光機所等二十個覆蓋多個不同研究領域的研究所共同協(xié)辦的科教融合學院,其建制形式與國科大其他科教融合學院一樣。
其實,依托中科院建制化科研力量而建設的國科大,本身就是高等教育體系的一個創(chuàng)新組織形式。除少量負責基礎課教學的基礎學院外,國科大主要由科教融合學院組成。這些科教融合學院是由一個高水平研究所承辦,多個相關研究所協(xié)辦的組織架構。牽頭承辦研究所作為學院建設的第一責任單位,全面負責學院學科建設和人才培養(yǎng)工作,教研室建在科研實力最強的實驗室,學院院長由承辦研究所法人代表兼任。[12]
在這樣的制度設計中,國科大的學科體系是以知識邏輯鏈接而非由科層規(guī)制的靈活體系。由于某一個研究所可能既是某個一級學科的牽頭單位,也是多個學科的協(xié)辦單位,整個學校的學術組織結構就是一個以學科建設為主線聯系起來的復雜網狀結構,節(jié)點是各學科和學科群。以物理研究所為例,既是國科大物理科學學院的主承辦研究所,同時也是材料科學與技術、納米科學與技術兩個學科的協(xié)辦單位。這是一個整合型的靈活體系,可以通過對研究所下屬的教學基本單元——教研室的整合,快速形成新的學科方向。這在交叉領域不斷涌現和演化的時代,具有極大的科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)優(yōu)勢[13]。
參與未來技術學院建設的主承辦和協(xié)辦研究所,基本上都是以解決某一重大問題而組織起來的科研項目中的合作伙伴,彼此有著共同的科研目標,相對熟悉與之合作的其他學科的研究范式與思維模式,在合作的過程中,通過磨合建立起了對彼此的信任,同時以院士為主的學術帶頭人在跨學科組織中發(fā)揮了強有力的凝聚引領作用。這些都是未來技術學院這個跨學科組織的學術資本和社會資本,為其有效運行起到了保障支撐作用。而持續(xù)推進的前沿攻關項目、學校的支持和吸納外部資源的能力,為未來技術學院提供了資源保障。
2.交叉學科方向的確定與動態(tài)調整機制。
遵循科技發(fā)展方向與路徑,結合各參建研究所的學科優(yōu)勢,經過多輪深入的內外部專家研討,未來技術學院在建院初期,圍繞腦科學與智能技術、光子與量子芯片技術、光物質科學與能源技術、仿生智能材料科學與技術、生物芯片技術、液態(tài)金屬物質科學與技術、基因組健康技術,建立了七個集科研和教學功能為一體的教研室。在后續(xù)建設過程中,通過加強對未來技術發(fā)展趨勢的研判,不斷凝練和瞄準未來可能出現的顛覆性技術方向,對現有的方向持續(xù)優(yōu)化,先后增加了未來交通技術、綠色能源技術、未來健康技術三個新方向。這些領域主要依托的專業(yè)或學科包括數學、物理學、化學、材料科學與工程、生物學、電子科學與技術、計算機科學與技術等,而這些都是國科大的優(yōu)勢學科,在國內領先,部分達到世界前列。眾多高水平學科為交叉學科的發(fā)展奠定了堅實的基礎。
3.多元協(xié)同的學院治理體系。
國科大對未來技術學院的建設發(fā)展非常重視,成立了由校長任組長、相關副校長和理化所黨委書記和所長任副組長,協(xié)辦研究所所長為成員的學院建設領導小組,從制度層面提供政策與資源支持。學院還成立了專家咨詢委員會,主任是全國人大常委會副委員長丁仲禮院士,委員中不僅有包括多位院士在內的杰出科學家,還有華大基因的董事長、華為公司董事局成員、高校資深教育專家以及中國科學院前沿科學與教育局負責人等,形成了政產學研多元參與謀劃學院建設發(fā)展的格局。
學院成立有學術委員會、教學委員會和教學督導工作組,各組成員均來自主承辦和協(xié)辦研究院所,形成了全員共同參與、各司其職的育人責任體系。學術委員會負責確立學院的研究方向,對學院聘請的專任教師和導師進行嚴格把關,從宏觀層面對學院發(fā)展的全過程進行指導監(jiān)督。教學委員會以研究員為主,對課程教學任務進行深入探討,對人才培養(yǎng)成效實時跟進,在課程設置、人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)和教學評價體系方面把關。由多學科經驗豐富的教師組成的教學督導工作組,對教師教學進行督導,對學生學習狀況進行評估,通過及時反饋,幫助教師及時改進,確保課程教學質量。每年督導工作組督導的課程比例超過85%,有力促進了學院的教育質量文化建設。
?。ㄈ┤瞬排囵B(yǎng)體系的建構。
圍繞單一學科專業(yè)進行人才培養(yǎng)的傳統(tǒng)模式,無疑不能適應培養(yǎng)未來技術人才的要求,因此需要對傳統(tǒng)模式改革。國科大未來技術學院基于人才培養(yǎng)目標,反向設計重構了人才培養(yǎng)模式。
1.花籃模型與貫通式培養(yǎng)。
基于對未來技術人才應具備的知識、能力與素養(yǎng)的分析,未來技術學院確定了自己的人才培養(yǎng)理念:聚焦未來前沿性、交叉性、顛覆性技術人才需求,打破學科壁壘,搭建多學科交叉融合平臺,整合產學研多方優(yōu)質資源,為學生創(chuàng)造自由寬松成長的學術環(huán)境。在人才培養(yǎng)中以學生為中心,以立德樹人為根本任務,堅持興趣激勵、問題導向和創(chuàng)新驅動的原則,培養(yǎng)學生服務國家、造福人類的使命感,最大限度地激發(fā)學生的主動性、創(chuàng)造性,錘煉他們勇攀高峰、勇闖無人區(qū)、堅忍不拔的意志,使他們具備堅實的專業(yè)基礎、優(yōu)秀的綜合素質、廣闊的國際視野和豐富的人文情懷,以及發(fā)現問題、解決問題的自信心和能力,成為能夠引領未來技術發(fā)展的創(chuàng)新領軍人才。
為把培養(yǎng)未來技術領軍人才的目標落到實處,學院設計了人才培養(yǎng)的花籃模型(圖1)?;ɑ@的培養(yǎng)基是理想信念、思想道德和倫理責任,這是育人的底色和引領,貫穿培養(yǎng)的全方位、全過程。
注:第一階段重點強調數理基礎及”文史哲藝經美“等寬厚的人文素養(yǎng)訓練,第二階段重點學習本專業(yè)基礎性課程知識,第三階段以未來技術需求為導向,定向選拔培養(yǎng)具有多學科背景的本科人才。依托北京仿生界面科學與未來技術研究院為載體,搭建應用技術平臺,通過應用技術平臺與產業(yè)界對接,實行產教協(xié)同育人,實現用現有的高新技術領軍人才去培養(yǎng)未來高新技術領軍人才。
第一層是通識教育,對專業(yè)教育起著基礎和支撐作用,主要依托國科大其他基礎學院完善的核心課程體系,鼓勵學生打好基礎,以支持后續(xù)多學科交叉融合的專業(yè)教育。在這個階段,主要幫助學生形成家國情懷、人本觀念、批判性思維,提升審美悟道、溝通表達能力;鑒于數理的深度決定了未來科技成就的高度,強調夯實數理基礎,著力培養(yǎng)邏輯推理、分析認知能力;鑒于大數據、人工智能對其他學科革命性重塑作用,數據思維和信息能力也納入專業(yè)基礎訓練的范疇。
第二層是專業(yè)基礎教育,注重將最前沿的知識融入專業(yè)教育課程體系,側重學科思維、專業(yè)知識和技能訓練。同時,學校提供大量跨學科選修課,學生可以根據自身興趣,在學業(yè)導師指導下選修。
第三層是跨學科融通教育與創(chuàng)新訓練,通過體現多學科交叉融合的新專業(yè)課程,培養(yǎng)學生跨學科思維和跨界整合能力。具體路徑包括國際訪學(修讀課程+參與科研)、頂峰課程、研討班、科研實踐等,強調培養(yǎng)學生多元認知能力,培養(yǎng)探索發(fā)現、創(chuàng)新思維、科學家精神、團隊合作能力等,與經濟與管理學院合作培養(yǎng)學生經營管理和推廣融資能力。與此同時,以未來技術發(fā)展需求為導向,依托北京仿生界面科學與未來技術研究院的產教融合平臺,培養(yǎng)學生系統(tǒng)思維、集成設計、應用創(chuàng)造、決策判斷能力和工程領導力。
花籃模型每一層界面上的學科都處于交叉互聯的網狀體系中。學院不僅促進學科門類內部的交叉融合,還鼓勵人文社會科學與自然科學、工程技術、醫(yī)學等不同門類學科之間的交叉融合,形成“文理交叉”“理工交叉”“醫(yī)工交叉”等跨學科建設思路。
通過統(tǒng)籌規(guī)劃,實行本碩博貫通培養(yǎng)。從第三階段(本科四年級,對應花籃的第三層)開始,根據未來技術方向探索需求,選拔對未來技術有興趣的優(yōu)秀學生提前進入研究生培養(yǎng)計劃,可提前選定導師,提前選修研究生課程,本科畢業(yè)設計選題或直接面對學科領域前沿挑戰(zhàn),或從事關鍵技術研發(fā),或解決行業(yè)卡脖子難題,實現與研究生階段自然銜接。進入研究生階段后繼續(xù)跟著導師從事未來技術探索。
2.多學科交叉的柔性課程體系。
課程是人才培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)。構建有利于培養(yǎng)交叉學科人才的課程體系主要有兩種路徑:一是通過實行學分制和提供豐富的選修課,讓學生自主選擇學習不同學科的知識和研究范式,國科大學校層面的選課政策保證了第一條路徑的通暢;二是通過建設問題導向的多學科整合型課程。跨學科研究團隊在研究一個問題時,不同學科背景的研究人員有不同的視角和方法,通過彼此思維碰撞與融合,研究者學習相互借鑒,形成新見解、新思考,實現多學科融會貫通。未來技術學院把這個思路應用到整合型課程設計上,圍繞真實技術問題來組織實施課程。
由涉及核心關鍵問題的教研室來統(tǒng)籌規(guī)劃相關交叉領域的學生培養(yǎng)模式以及配套的課程體系,制定教學大綱和教學計劃,組織優(yōu)秀教師團隊集體備課和完成教學任務,確定對學生的考核內容。在專業(yè)課程中,由來自不同學科的教師組成授課團隊,從多學科交叉的視角解讀研究問題,讓學生體會到多學科研究的魅力,理解多學科思維方式。以該學院開設的《類腦智能導論》課程為例(圖2),便是在融合人工智能、腦與神經科學、認知心理學、發(fā)育與演化生物學等近十個學科相關知識的基礎上,從不同類型的神經元、突觸建模、認知功能建模、自組織涌現與演化,并在機器人、無人機等平臺實現智能應用,通過多學科對腦與智能的認識計算建模,揭示智能本質,展望智能的未來。再如開設的《仿生智能納米材料》課程,對仿生智能納米材料進行了精細化分層,從分子結構到納米結構再到微觀結構、宏觀結構的層層遞進,最終達成8個以上產業(yè)的功能型運用,實現了認識自然、模仿自然、超越自然的跨越性研究。
3.多樣化的教學組織形式。
培養(yǎng)未來技術人才的一個關鍵,是要有效激發(fā)學生探究的內生動力,培養(yǎng)其自主學習和發(fā)展的能力。為此,未來技術學院進行了多樣化的探索,根據興趣激勵、問題導向和創(chuàng)新驅動的原則,構建起包含普及課、研討課、案例課和實驗課的研究型課程教學體系。
依托重大科研項目、重大平臺,探索基于項目的動態(tài)教學組織。在教研室內部或跨教研室的某個研究方向、某個重大科研項目或平臺開設專門的討論、案例分析或科研實踐課程。鼓勵學生提出新的科學猜想,在學生嘗試解決科研問題的過程中,激發(fā)他們的探索欲,訓練創(chuàng)新性思維和方法,將所學運用到科研實踐中。鼓勵不同專業(yè)背景的學生組成研究小組,產生思想碰撞,培養(yǎng)學生良好的溝通表達和合作能力。配備來自不同學科的教師指導團隊,對學生的實踐活動進行指導,及時提供評價反饋,提高學生的學習效果。
同時,學院層面設置“前沿交叉科學與未來技術系列講座”、“未來技術大講壇”等,作為研究型課程體系的補充?!扒把亟徊媾c未來技術系列講座”是未來技術學院的專業(yè)必修課,面向全校學生開放。該講座邀請不同學科的專家,他們從自己的研究出發(fā),著重展示科研中怎樣實現多學科交叉融合,讓學生了解前沿交叉學科的最新成果與動態(tài),開拓視野、體會思路方法,學習用各學科的公共語言進行討論交流。“未來技術大講壇”(圖3)則邀請國內外頂尖科學家、科技領袖和優(yōu)秀企業(yè)家走上講臺,從未來技術、商業(yè)模式和資源整合等方面拓展學生視野,為國科大所有學生創(chuàng)建一個全校性的跨學科開放交流平臺。
此外,學院還推動將互聯網、大數據、人工智能、混合現實等新興技術融入教育全過程,利用慕課(MOOC)平臺,為學生創(chuàng)設自主學習探索的信息化空間,全面提升師生信息素養(yǎng)和個性化學習能力。同時,鑒于數據科學、人工智能等正在深刻地改變部分學科的科研范式并成為研究的基礎工具,學院正在探索加強學生相關知識的學習和思維訓練。
4.個性化的培養(yǎng)路徑。
對應花籃模型的三層,未來技術學院實施“三段式”本科人才培養(yǎng):第一階段(時長一年半)為通識教育階段,本科生在國科大各學院學習,入學時通過師生雙向選擇,學校為每一位本科生配一位學業(yè)導師。結束通識教育階段學習后,學生可以根據個人興趣和學業(yè)表現,重新選擇最感興趣的專業(yè)并調整學業(yè)導師。第二階段(時長一年半)為專業(yè)基礎教育階段,仍在各院系學習,但可以自由選擇其他專業(yè)的課程。結束時由未來技術學院導師對希望轉入學院學習的學生提出專業(yè)背景要求,學生根據自己的興趣自主選擇具體的專業(yè)方向并確定專業(yè)導師。第三階段(時長一年)以未來技術需求為導向,定向選拔培養(yǎng)來自不同學科背景的本科生。通過選拔進入未來技術學院的學生,在確定專業(yè)方向和專業(yè)導師后,前往國外高水平大學或研究機構進行一學期的研修。訪學后回到導師所在的研究團隊和實驗室,一邊參與研討班學習,一邊做本科畢業(yè)論文研究。
下面以材料學科為例(圖4)說明學院對學生選拔的辦法。傳統(tǒng)材料學只關注材料學領域本身人才培養(yǎng),而未來技術學院從能源材料、信息材料、生物材料和環(huán)境材料等各前沿技術領域出發(fā),在完成通識教育的前提下,從數學、物理、化學、生物和醫(yī)學等學院成比例選拔對未來材料技術有研究志趣的優(yōu)秀本科生,進入學院進行交叉學科的培養(yǎng)。
圖4 材料科學學科本科人才培養(yǎng)過程與學生來源構成
注:根據未來技術探索的需要,從各專業(yè)學院定向選拔人才。該學科人才總需求數M等于來自各基礎學院的具有數學背景人數m、物理學背景人數n、化學背景人數x、生物學背景人數y和醫(yī)學背景人數z之和。
未來技術學院對學生培養(yǎng)的各環(huán)節(jié)進行監(jiān)測考核,每學期和學年均采用學業(yè)成績、導師評估和潛能測試等方式對學生進行綜合評價,如發(fā)現學生確實存在學業(yè)困難,在學期末學院會發(fā)出學業(yè)預警,經預警后仍沒有改善者,本著對學生負責的理念,將動員學生分流至其他學院繼續(xù)學習。每學年結束,學生也可以根據自身學業(yè)水平和興趣,自主選擇是否繼續(xù)在未來技術學院學習。在實行分流退出機制的同時,學院通過綜合評價按學年進行二次選拔選新學生,將有志于從事未來技術研究、綜合能力突出的學生,通過選拔補充到未來技術人才培養(yǎng)中來,實現人才培養(yǎng)的動態(tài)調整。
5.全員全程的本科生導師制。
國科大科教融合的辦學模式為培養(yǎng)高質量人才提供了強有力的保障。依托國科大龐大的導師庫,學校精心遴選一支以兩院院士和其他杰出科學家為主的高水平本科生學業(yè)導師隊伍,對學生實施個性化培養(yǎng)??忌坏┍徽戒浫?,就可以根據學生和導師雙向選擇的結果,為每一位大一新生確定一位學業(yè)指導老師,使學生在課程選擇、學習方法、科研實踐、學風道德、學術志趣、未來發(fā)展與職業(yè)規(guī)劃等方面,得到導師的關心、指導和幫助。在本科高年級和研究生階段則建立跨專業(yè)的雙導師制或導師團隊指導制。
從大一起,學生就可以進入導師的課題組,開始基礎科研訓練,通過導師言傳身教的浸潤式教育,逐漸培養(yǎng)學生對科研的興趣和敏銳觀察力、科研能力、學術品味、科學精神和堅韌毅力,為其日后的研究生階段學習打下良好的科研基礎。
(四)開放協(xié)同的育人平臺。
秉持“科教融合、協(xié)同育人”的理念,未來技術學院依托中科院擁有一流平臺、承擔重大項目、高水平科研人員聚焦的優(yōu)勢,充分發(fā)揮研究所在學院和學科建設上的積極性,本著“優(yōu)勢互補、合作共贏”的宗旨,積極探索與地方政府、行業(yè)領軍企業(yè)、投資機構等多方共贏的合作發(fā)展模式,打造開放、多元主體協(xié)同的育人平臺。
1.科教融合的辦學機制。
科教融合學院的制度設計將學院“教育單元”與多個協(xié)辦研究所的“創(chuàng)新單元”的優(yōu)質科教資源整合,通過實施包括崗位教師評聘、長聘體系建設等激勵機制,吸引研究所中有教育熱情、學術水平高的科研人員參與教育教學工作,通過完善包括學科建設經費、招生指標、人才項目申報指標等教育資源分配機制,調動研究所和科研人員參與學院和學科建設的積極性,以優(yōu)勢互補形成合力,將研究所豐富的科研資源轉化成學院的教育資源。
2.產教協(xié)同的育人機制。
引入行業(yè)領軍企業(yè)的優(yōu)質資源,面向未來技術發(fā)展需求,將前沿科技有機融入人才培養(yǎng)全過程。以實踐為導向,依托政府的指導、行業(yè)企業(yè)的轉化力量和學院既有的科教優(yōu)勢,建立起適應多方面、多層次融合發(fā)展共贏的育人新模式。著重發(fā)揮行業(yè)領軍企業(yè)的實踐優(yōu)勢,引入華為、華大基因等企業(yè)全程參與教育教學,包括人才培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案的制定、課程內容選擇與教學實施方式、學生研究選題等,以真實需求為導向、以實際問題為研究焦點,形成多方協(xié)同育人體系。依托北京仿生界面科學與未來技術研究院為載體搭建應用技術研發(fā)轉化和師生實習實踐一體化平臺,與產業(yè)界實現對接,以現有高新技術領軍人才培養(yǎng)未來高新技術領軍人才。
3.背景多元的高水平師資隊伍。
具有多學科研究背景、富于創(chuàng)新活力的師資隊伍,是未來技術人才培養(yǎng)的關鍵要素。未來技術學院師資隊伍建設最大的優(yōu)勢,就是可以在國科大一萬多名導師范圍內,遴選聘任符合學院發(fā)展定位、對科學技術前沿具有高度敏銳性、教學水平高并且能夠潛心在未來技術領域專心做研究,愿意與學生共同成長的優(yōu)秀科研人員擔任授課教師和導師。學院目前師資隊伍98人,其中包括院士7名、其他杰出科學家77名。學院以科研項目領航,對有學術發(fā)展?jié)摿Φ闹星嗄杲處熖峁﹥?yōu)越科研條件,給他們壓擔子。在學院大力支持和培育下,一批中青年骨干教師脫穎而出。2016年至今,已有4名崗位教師新入選國家級人才計劃。
學院還著力加強“雙師型”教師隊伍建設,聘用行業(yè)領軍企業(yè)最前端研發(fā)工程師與管理專家到學院兼職任教、開辦講座,遴選優(yōu)秀研發(fā)工程師作為學生的第二導師,共同指導培養(yǎng)學生。
4.多學科交叉的學術共同體。
以建設集科研與教學為一體的多學科交叉組織單元,未來技術學院試圖打造一個多學科交叉學術共同體,營造自由探索、有利于激發(fā)創(chuàng)新想法的氛圍。除了建設多學科背景的師資隊伍、注重鼓勵師生互動交流外,學院還著力推進跨學科朋輩學習模式,提升學生學習的主人翁意識和自豪感,讓學生在合作學習的過程中,學習其他學科的基本語言,以實現不同學科專業(yè)知識和思維方式的領會與融合,學習從不同學科的視角出發(fā)解決問題。同時,以整個學院和各個班級為單位搭建朋輩學習交流平臺,邀請一批思想政治堅定、學習成績優(yōu)秀、科研能力強、綜合素質高且有熱情、有責任感和親和力的高年級學生擔任低年級學生的“小導師”,通過傳幫帶形成榜樣效應。
5.多維度的國際交流與合作。
依托中科院優(yōu)質國際科研合作資源,學院積極發(fā)展深層次、寬領域、多維度的國際合作與交流,營造一流的國際化育人環(huán)境。學院下屬的各教研室都與世界知名大學、科研機構和高新技術企業(yè)建立了密切合作關系,同時注重將科技合作轉化為教育資源,將“引進來”和“走出去”相結合。利用中科院引智計劃支持,設置國際學術導師,成立聯合教學課題組,吸引高水平合作專家深度參與學院的科研和人才培養(yǎng)工作。借助“盧嘉錫國際團隊項目”支持,與海外相關領域高水平團隊建立合作關系。將青年教師和學生“送出去”,通過訪學、參加高端國際學術會議等,近距離接觸科研最前沿和先進的學術理念、與相關學科國際同行廣泛交流、幫助他們融入全球化科技創(chuàng)新體系。例如,綠色能源技術教研室與國外一流研發(fā)機構以及三菱、福特等國際企業(yè)建立了長期密切合作,成立CAS-TWAS綠色技術卓越中心,推動與發(fā)展中國家的科教合作和技術成果轉化。光物質能源科學與技術教研室與美國科學院院士Gregory Fu在研究和教學方面都有深入合作,接收阿姆斯特丹大學等大學的訪學師生。腦科學與智能技術教研室實施研究生聯合培養(yǎng)等合作機制,舉辦IBRO-ICPBR 靈長類動物神經生物學暑期學校,定期召開國際智能科學與技術交叉學科研討會。未來交通教研室與NSF研究成就獎獲得者、ASME Fellow等杰出科學家聯合培養(yǎng)學生等。
6.經費資源的持續(xù)投入機制。
學院成立四年以來,通過整合地方政府、行業(yè)領軍企業(yè)、投資機構等多方資源,設立未來技術產業(yè)基金,不斷完善持續(xù)性投入機制,著力推動科技成果轉化及其產業(yè)化,為師生潛心研究前沿技術提供有力保障。在硬件設施等外部條件方面,基于學院核心承建所駐扎地的分散性,為推動學院更好搭建產學研實踐平臺,國科大將支持學院“十四五”期間在雁棲湖校區(qū)建設“未來技術大樓”,用于教學辦公、工程實驗實踐、科研開發(fā)等。在與企業(yè)合作方面,與河北省定州市人民政府、北京國科新城科技有限公司達成合作,共建“國科定州未來技術研究院”,與深圳華大生命科學研究院達成戰(zhàn)略合作協(xié)議,共同探索生命科學領域中可能性的變革技術、培養(yǎng)該領域拔尖創(chuàng)新人才。
四、國科大未來技術學院建設的啟示
十九屆五中全會提出,“堅持創(chuàng)新在我國現代化建設全局中的核心地位,把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐”,強調“加強基礎研究、注重原始創(chuàng)新,優(yōu)化學科布局和研發(fā)布局,推進學科交叉融合,完善共性基礎技術供給體系”。新時代、新格局下,高等教育要主動思考未來、設計未來、探索未來、塑造未來。[14] 依托中國科學院以科教融合模式辦學的國科大,響應黨和國家關切,率先成立未來技術學院,體現了創(chuàng)新型研究型大學的使命擔當。未來技術學院作為新型科教組織形式,在世界上也很鮮見,沒有成熟經驗可供借鑒,既需要突破傳統(tǒng)科研和教育范式的大膽設想與創(chuàng)新,也需要系統(tǒng)謀劃和扎實推進。國科大未來技術學院在目標定位、組織制度建設、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新、產學研合作協(xié)同等方面進行了有益探索,為未來技術學院和“新工科”建設提供了有益啟示。
1.以前瞻性原始創(chuàng)新引領未來。
面臨世界百年未有之大變局,準確識變、科學應變、主動求變才能占領先機。以前瞻性思維率先成立未來技術學院,是主動求變的探索,其關注的重點不是“卡脖子”問題,而是瞄準未來10—15年技術發(fā)展的方向,對科技發(fā)展趨勢進行研判,以原始創(chuàng)新開創(chuàng)未來,以創(chuàng)造性集成塑造未來。正如華為創(chuàng)始人任正非在C9高校校長一行來訪座談會上指出的,國內頂尖大學不要過度關注眼前工程與應用技術方面的困難,要專注在基礎科學研究突破上,“向上捅破天、向下扎下根”,努力在讓國家與產業(yè)在未來不困難[15]。未來技術學院要充分發(fā)揮一流研究型大學獨具的重大科研項目與自由探索相互補充、杰出科學家與充滿創(chuàng)新活力的青年學子聚集互動的優(yōu)勢,在從0到1的原始創(chuàng)新和應用基礎創(chuàng)新的關鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮獨特作用,以理念創(chuàng)新、模式創(chuàng)新、制度創(chuàng)新,實現孕育未來技術、培養(yǎng)未來人才的目標。
2.以融合性動態(tài)性制度機制再造學科組織。
單一學科學院難以適應未來人才培養(yǎng)需求,而跨學科組織與傳統(tǒng)學科規(guī)制存在多重沖突。國科大科教融合的辦學模式,有效降低了未來技術學院與學校管理架構和其他學院的沖突,這是其他高校跨學科組織很難具備的條件,但是其他高??梢酝ㄟ^學科特區(qū)政策、加強領導與統(tǒng)籌協(xié)調、多渠道籌措經費等,克服橫向沖突;通過重大項目集聚跨學科隊伍,從目標、資源層面化解組織內部多學科沖突;通過合作攻關實現學科間范式融通、形成共同語言和新學科文化;以強有力的學術領導力凝聚跨學科團隊。鑒于未來技術發(fā)展的不確定性,必須建立動態(tài)調整機制。國科大未來技術學院軟硬結合的機制設計,包括領導小組的行政權威,由杰出科學家、企業(yè)高管、資深教育專家、政府官員組成的專家咨詢委員會的專業(yè)權威,以及定期召開的未來技術論壇,是確保動態(tài)調整得以順利實施的制度基礎。
在國家政策層面,國務院學位委員會、教育部在2018年開始分批授權部分高水平研究型大學擁有學位授權自主審核權,在2021年設置“交叉學科門類”,目前下設“集成電路科學與工程”和“國家安全學”兩個一級學科,從國家學位審批制度和學科分類制度層面,為跨學科組織發(fā)展創(chuàng)造了有利的宏觀制度環(huán)境。
3.以”以學生為中心“理念重構人才培養(yǎng)體系。
腦科學、認知科學和心理學的最新進展揭示了以學生為中心之于教育的重要性。圍繞立德樹人根本任務,以學生為中心,基于培養(yǎng)目標反向設計人才培養(yǎng)體系,是國科大未來技術學院又一啟示。打破學科和組織機構壁壘,搭建多學科交叉、集創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)于一體的融合平臺,為跨學科人才培養(yǎng)提供了支撐保障。按照價值引領,知識、能力、素質一體化的人才培養(yǎng)要求統(tǒng)籌設計,實現通識教育階段夯實數理基礎,專業(yè)基礎教育階段加強學科思維訓練,高年級培養(yǎng)多學科融通的創(chuàng)新實踐能力,形成本碩博貫通培養(yǎng)模式;以學分制加豐富課程供給、探索多學科整合型課程等途徑,建設多學科交叉柔性課程體系;根據興趣激勵、問題導向和創(chuàng)新驅動的原則,構建研究型課程教學體系;實行全員全程本科生導師制,在科研實踐中以導師的言傳身教浸潤式育人。
4.以開放性協(xié)同性原則打造產學研一體化平臺。
秉承“科教融合、協(xié)同育人”的辦學指導思想,未來技術學院匯聚整合科研機構、大學、政府、行業(yè)企業(yè)等多方面資源,通過平臺融合、人才聚集、資源匯聚,建立開放性、多元參與的協(xié)同育人體系,實現各方優(yōu)勢互補、合作共贏的發(fā)展格局。通過科教融合和產教融合,打造產學研一體化集成平臺,建立一支多學科交叉、創(chuàng)新與實踐融通、產教結合的高水平師資隊伍;形成多學科交叉的學術共同體,注重師生互動,促進朋輩合作學習,營造自由探索的寬松氛圍;與世界知名大學和科研機構、領先企業(yè)、著名科學家建立起多層次、寬領域、多維度的國際交流與合作,營造一流的國際化育人環(huán)境;以服務貢獻和支撐引領吸引多方資源,探索資源持續(xù)投入機制,形成未來技術學院可持續(xù)發(fā)展模式。
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