交叉学科建设与创新人才的培养

交叉学科建设与创新人才的培养

[摘要] 阐述了交叉学科与创新人才培养的重要性与意义以及二者之间的关系，提出交叉学科是培养创新人才的必要条件。指出了与轻化工程相关的交叉学科，对创新性交叉学科课题的生成要素、课题实施过程及具备条件进行了论述，并以教学与实验过程中的实例对创新性交叉学科研究型课题的构建进行了具体描述。

[关键词] 交叉学科创新能力人才培养

高等学校的根本任务即培养高素质的专门人才。为了适应社会发展复合型人才的需要，高等学校应该将学生培养成为一专多能的创新性人才，推动社会的进步与发展。此外，当今我们正处在现代科学计数飞速发展以及知识迅猛发展而引起的各学科体系的巨大融合。多学科的一体化是科学中心转移的大趋势[1]。在各学科之间融会贯通的同时，激发高校学生的创造力与创新力，是培养服务社会的高素质复合型人才的重要途径。如何将交叉学科引入轻化工程专业学生的教学与实验中，培养具有多学科知识的创造性人才，已经引起了相关专业教育系统的高度重视。

1.交叉学科与创新能力培养

1.1 交叉学科的概念及其重要性

对于交叉学科，国内许多学者均对其给出过定义。钱学森提出，所谓交叉学科是指自然科学和社会科学相互交叉地带生长出来的一系列新生学科[2]；乌家培指出，交叉学科是与单一学科相对应的综合性科学[3]；刘仲林认为，交叉学科是两门或两门以上的学科相互结合、彼此渗透交叉而形成的新学科[4]；姜振寰指出，交叉学科实质上指的是一个学科群，即交叉性的科学，“交叉”二字是对学科性质的形象化描述，宜作广义理解[5]；钱伟长认为，自然界、人类社会和人类思维是非常复杂的，实际上可以看做普遍联系的，每一个学科在整个连续认识过程中占一个具体的位置，发展交叉学科正是为了填补人类认识上的空白，使这个科学认识过程更加完善[6]。我国的交叉学科研究始于1950年代，而后蓬勃发展，随着时代的进步日趋成熟。对于高等学校教育，交叉学科的发展有着重要的意义。交叉学科是培养高素质高层次创新人才的摇篮，因此探索与发展交叉学科是高校发展的重要任务。众多研究成果与实践经验表明，交叉学科的研究与实施，可以有效地改善学生的知识架构与思维体系，提高学生的学习与动手能力，培养学生的创新意识与创造力，符合当今社会经济与科技发展所需的高度分化同时又高度集合的总体趋势。事实证明，人类文明发展的许多重要成果都出现在多学科交叉的层面之中，原因在于复杂的问题往往需要多种理论、技术与方法协同解决。因此，为了培养适应社会发展的高素质人才，高等学校必须大力发展交叉学科的建设。

1.2 创新性的概念及其重要性

《现代汉语词典》对于“创新”的解释为：“抛开旧的，创造新的；指创造性；新意”；《辞海》对于“创造”的定义为：“做出前所未有的事情”，认为“创造力”是“对已积累的知识和经验进行科学的加工和创造，产生新概念，新知识、新思想的能力”[7]。创新可以被通俗解释为在解决问题的过程中，使用新方法，探索新规律，得到新成果或新发明。创新人才指对社会物质文明、精神文明和制度文明的发展具有创造性贡献的人[8]。创新人才必须具有创新素质与创造力。因此高等学校对学生的教育应该注重创新能力的培养。

1.3 交叉学科建设与培养学生创新能力的关系

学科交叉是创新能力与创新思想产生并发展的催化剂[7]。围绕创新人才的培养方式，引发了相关学术领域的广泛论述。通过研究证明，高等学校多学科交叉是创新性人才塑造与培养的有效途径[8]。多种且广泛的学科知识结构系统是科技创新的理想摇篮。积极改革高校本科生与研究生课程设计，在以本学科为主线的前提条件下，充分引入与本学科有关的高新技术性学科（包括基础学科与应用学科），构建本学科为主线的相关学科为辅助的多学科交叉的知识网络体系，增加学术前沿知识介绍、高新技术实验设计与实施、创新能力培养等模块课程的开发。通过具有创新性的多学科交叉的课程的开设，进一步开阔学生的视野，提高学生的理论修养与实验技能，最重要的是激发学生的创新热情，培养学生的创新与创造能力。

2.交叉学科培养学生创新能力在轻化工程专业实践教学中的应用

轻化工程专业建设历史悠久，教育与教学经验深厚，是纺织科研领域中的特色专业。作者所在天津工业大学纺织学院轻化工程专业，2009年被批准为国家级特色专业建设单位。轻化工程专业是基于化学化工及纺织科学基础上衍生出来的学科，本身就具有一定的学科交叉性；同时该学科又属于应用型学科，具有实践性强的特点，而在实践中更需要引入化学科学、化学工程、材料科学、生物工程与技术、计算化学等前沿科学，完善专业课程的开设及实验技能的拓展，激发学生的创新热情，培养学生的创新能力。

2.1 创新性交叉学科课题的生成

如何创建轻化工程专业的多学科交叉课题呢？课题的生成是多学科交叉研究的关键环节。生成好的课题可以使包括教学与实验在内的课程的开设与进展成功实施，事半功倍；相反如果课题设计失当，将会使整个课程的开展举步维艰，且事倍功半。

在上述前提环境下，要保证创新性交叉学科课程的顺利开展，教师起到了关键的作用。要保证课程的构筑，教师首先要对本学科及相关学科做好全面的理解，构架出交叉学科知识体系的网络框架，并找到其中的重点环节，以备在授课或辅导中对学生进行重点点播；其次，教师要具备预测前沿科学问题的能力，做到提前进行相关可交叉学科的文献检索，对交叉知识网络体系进行补充与完善，同时

找到具有创新价值的关键环节，在教学与实验过程中，启发学生的创新思维，激发学生的创新能力；第三，教师在课程进行过程中，应该兼为管理者与引导者，以积极的态度，引导学生借鉴多学科交叉知识，广泛激发发散性思维，要鼓励学生突破常规思想方式的束缚，胆大心细，以创新性的思维与方式解决课题中的存在的问题，充分发挥学生的创新思维与创造能力。

2.2 课题的实施

教师在创新型多学科交叉课题的开设过程中，要把握好“度”。在课程进行中，教师始终要扮演引导学生、启发学生、鼓励学生的角色，不能过度指导，即教授学生每一件应该完成的事项，使学生过分依赖教师，违背了创新学习的初衷；相反，如果指导过于“轻度”，是学生的思维过于驰骋，远离交叉学科知识网络体系太远，则起不到有针对性的学习效果。

在理论教学课程中，教师应该向学生介绍相关交叉学科的基础知识及于本专业的交叉点，使学生切实明白引入交叉学科知识的必要性；同时，教师应以具体实例向学生简述交叉知识网络体系所涉及的当今学术与科技领域的前沿热点科学及存在的问题，充分调动学生学习与研究的积极性，从而启发学生的创新思维，培养学生的创新能力；此外，教师应针对某一特定问题，让学生独立或分组讨论，提出多种解决问题的方法，并鼓励学生提出创造性的新方法；最后，教师应对学生对课题的掌握程度及解决问题方法的创新性进行总结与评价，并让学生记录有益的要点，写出自己的收获与心得。

2.3 课题实施所具备的条件

作者所在天津工业大学纺织学院拥有国家重点学科，同时也是天津市“重中之重”学科，师资力量雄厚，拥有一批具有丰富教学与实践经验的老教师及掌握前沿高新技术的青年骨干教师，为多学科交叉的创新性课程的设计与完成提供了强大的保障；学院具有纺织工程及轻化工程实验所需的大型仪器设备，包括微波等离子处理机、二氧化碳染色实验机、多功能涂层实验机、红外线染色实验机、电脑测配色仪、纺织品物理机械测试仪器、纺织品DP等级检测系统等先进测试仪器，可供学生完成本专业所涉及的实验课程；此外，学院具有大型仪器测试中心，拥有包括高效液相色谱、核磁共振仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等在内的多种先进测试仪器，为学生完成与本专业关系密切的化学、化工、材料化学、生物工程等多个交叉学科的创新性科研工作提供有力支持。

3.创新性交叉学科课题开设与实践

与传统教育相比，当今高等学校立足于培养一专多能、全面发展、富有创新热情与创造能力的人才，这样才能适应日新月异的社会发展。实验实践教育，是引入多学科交叉的新知识体系，激发学生的创新精神与创造力的过程。在创新型交叉学科课题开展过程中，教师应先查阅大量最新文献资料，确定当前相关学术界发展的前沿课题，进而在教学过程中为学生介绍相关知识，引发学生的学习兴趣，启发学生确立研究立题；在学生完成科研实验研究中，帮助学生把握研究的