《未来技术人才培养:挑战与体系重构——基于中国科学院大学未来技术学院的案例研究》
2021-03-05 高等工程教育研究 刘继安等

  作者简介:刘继安,中国科学院大学公共政策与管理学院副教授;李岳璟,北京理工大学人文与社会科学学院硕士研究生;丁黎,中国科学院理化技术研究所教育处副处长、中国科学院大学科教融合办公室主任、高级工程师。通讯作者:丁黎。

  基金项目:全国教育科学“十三五”规划国家一般项目“研究生我科研资助在创新人才培养中的作用机理与制度构建”(BIA170171);中国科学院“中长期规划研制—科教融合人才体系专题”;国家自然科学基金面上项目(71974012);国家自然科学基金面上项目(71774015)

  原文刊载于《高等工程教育研究》2021年第二期22-31页。

  摘  要:国科大未来技术学院在新一轮科技革命到来之际应时而生。对其近5年的发展进行系统研究发现,学院以孕育未来技术、培养交叉学科背景人才为目标,通过组织制度创新建设跨学科组织和未来技术研发平台;通过人才培养体系重构,初步建立了以学生为中心的培养模式,在课程体系、教学组织、个性化培养、创新实践等方面都进行了有益探索;通过科教融合、产教融合凝聚高水平师资队伍、打造开放协同的产学研综合平台,统筹多方资源支撑学院可持续发展。国科大未来技术学院的建设模式,对于我国“新工科”建设和未来技术学院试点具有重要启示意义。

  关键词:未来技术  交叉学科  人才培养模式  科教融合

    一、引言

  人类每一次产业革命都是由技术的重大突破与广泛应用所引起,进而深刻影响世界经济和政治格局的变化。当前,重大创新技术不断涌现,新一轮科技革命汹涌而来,如果能准确把握与预测能够引发产业革命的未来技术方向,就能在新一轮产业革命中抢占战略制高点。因而,预测和提前布局能够在未来产生颠覆性变革的技术、培养未来技术人才,成为占领先机的关键。凭借着对未来技术和未来技术人才培养的前瞻性认识,中国科学院大学(以下简称国科大)于2016年率先成立了未来技术学院,旨在通过学科交叉、科教融合和产教结合,打造一个孕育未来技术和培养交叉学科背景人才的平台。

  当前,面对世界百年未有之大变局,世界主要国家进一步加强了在关键技术与人才上的竞争与投入。孕育未来技术、培养未来技术人才,是中国高等教育必须承担的历史使命。为此,教育部在2020年5月20日发布了《未来技术学院建设指南(试行)》,旨在推动我国高校未来技术学院的建设。

  国科大未来技术学院至今已经历了近5年的探索。学院发展如何,能否为其他高校提供参加借鉴?为此,笔者通过访谈学院负责人和教师、参加学院建设研讨会、搜集分析相关文本资料,对国科大未来技术学院的案例进行了研究。

    

    

    二、未来技术与未来技术人才培养

  (一)什么是未来技术。

  “未来技术主要是对未来经济社会具有颠覆性影响、但是当前尚未实现的技术。未来技术不是‘卡脖子’技术,‘卡脖子’是核心关键但主动权不掌握在我们手里的已有技术。‘原创性、交叉性、颠覆性’是未来技术的基本特征,既包括原始性创新技术,也包括对已有先进技术的创造性集成”。这是国科大未来技术学院院长、创始人之一江雷院士给出的定义。他举例说,如果历史回溯到20世纪30年代,人类发现核磁共振现象,随后核磁共振技术结合数学、物理、化学、生物、医学、信息等多学科进展,被广泛应用于医学诊断、材料检测、石油勘探等众多行业诸多领域,从根本上改变了传统测量模式,相继获得六次诺贝尔奖。再例如iPhone,是将不同领域的先进技术创造性集成起来,彻底改变了人类通信和生活方式。

  在未来技术这三个特性之中,“原创性”和“交叉性”是基础,“颠覆性”是技术广泛应用后的结果。因此,产出“原创性”“交叉性”的科研成果,并将成果成功转化应用在广泛领域,是形成未来技术的关键。“交叉性”是“原创性”的重要动力之源[1],现代科学和工程技术正在呈现出高度综合的趋势,不同学科的知识、理论、方法、技术、手段的交叉渗透正发生在广泛的学科领域。[2] 从实验室的创新技术到得到广泛应用、变现成为引领产业变革的颠覆性技术,需要产学研密切合作。

  (二)未来技术人才的主要特征。

  未来技术人才是能够产出原创性、交叉性和颠覆性成果的人才。对诺贝尔奖获得者和中国两院院士素质能力的研究[3,4],对未来技术人才应该具备的特征有很强启示:在智能维度,具有好奇心,强逻辑思维和理论抽象能力,以及用新颖独特思路解决问题的能力;强知识迁移能力,能够突破学科范式学习借鉴其他学科方法;具有直觉、灵感、顿悟的非逻辑思维能力。在人际认知维度,有清晰的自我认知和效能感,能承受原创性探索中的挑战与失败风险;与他人有良好的交流沟通和搭建合作网络的能力。在价值与态度维度,有使命感,勤奋、自律,严谨求实、不惧权威,把科学探索作为获取自我经验和提升个人价值的特殊娱乐。在江雷院士看来,自信、坚忍不拔、能够在探索中发现科学之美,对于未来技术人才尤为重要。另外,由于知识更新和技术迭代周期越来越短,现在每两天创造的信息量相当于人类有文明史以来至2003年全部信息的总和[5],技术发展不确定性和互联时代多极化世界体系的不确定性加大,意味着未来技术人才需要自主学习、自主发展和强适应能力。

  (三)未来技术人才培养面临的挑战。

  要培养具备能够产出原创性成果并将之广泛应用的未来技术人才,首先要有适宜的土壤——有效运行的跨学科组织。为适应新知识越来越多产生于学科交叉领域的现实,大学中跨学科组织逐渐发展起来[6]。由于跨学科组织与传统学科规制存在多重冲突,其有效运行仍是一个世界性课题[7]。这些冲突既包括跨学科组织与传统学科组织在管理、资源配置和评价机制上的,也包括在跨学科组织内部不同学科的范式、文化与价值之间的,以及团队结构与需求的冲突[8]。我国目前实行的国家学科制度(包括学科分类制度和学科审批制度),资源匹配以学科建制化为前提,而大学学科体系与外部国家学科制度体系高度同构。此外,学科制度与我国特有的“单位制”结合,产生了将学科嵌入“单位制”的学科建设与管理体制,更加强化了院系设置、学科建设和资源匹配的强关联性,跨学科组织与刚性的学科制度存在着冲突[8]。因此,必须要对传统学科组织的组织运行方式、资源配置和学科文化进行重塑。

  传统高校人才培养模式也面临着严峻的挑战。由于知识的几何级数增长、知识生产和传播模式的颠覆性变革,学习变得更加非正式化、个人化和无处不在,多样化知识内容供给丰富,使得自主学习能力成为个体发展的必备素质[9],因而培养目标需要从“以知识为中心”向“以能力中心”转变,培养过程需要从以教师、教材、课堂为中心向以学生学习和发展为中心转变[10]。虽然这些理念已经逐渐成为我国高等教育深层次改革发展的普遍共识,局部改革也在不断推进,但各种阻力仍然很大,改革效果不明显,隅于单一专业界限、与社会需求和产业实践脱节、课程内容陈旧、整齐划一的大工业化量产培养模式等,依然占据主导地位,缺乏从教学、管理、政策、制度到高校环境全领域的系统改革构划。因而,要从宏观系统、院校管理到课程教学层面创新组织模式,打破以教师为中心的学院模式,强化多学科融合的科学探索。[11]

    

    三、国科大未来技术学院的实践探索

    

  (一)缘起。

  为使我国科技和产业发展能够“弯道超车”,实现从跟跑到领跑,迫切需要探索未来技术,提前布局培养具有前瞻性交叉性思维的复合型科技人才。“要培养这样的人才,现有的专业人才培养模式显然不适用,必须进行改革。成立未来技术学院就是要开辟一块能适应未来技术人才培养需求的试验田。”自身即为交叉复合型人才的江雷院士一直在思考着如何破题。

  作为中国战略科技力量的主力,中国科学院的杰出科学家们早就在谋划怎样培养未来技术人才。2015年3月,时任中科院院长的白春礼院士在理化所调研时,江雷院士就提出创建培养多学科交叉背景本科人才学院的初步设想。这个设想一经提出,就得到白院长的肯定和多位杰出科学家的响应,时任中科院副院长和国科大校长的丁仲礼院士,就学院名称、定位、师资、培养模式、经费及生源等方面提出了建设性的意见。10月,来自中科院11个研究院所的30多位专家对学院的学科组织方式和人才培养模式进行了深入研讨,并于11月邀请国家自然科学基金委、中科院前沿局等单位的28位专家提供宝贵建议。2016年1月底召开“未来技术论坛”,确定了未来技术学院的7个首批试点方向。2016年6月26日,国科大未来技术学院正式揭牌成立。

  (二)组织与制度设计。

  孕育未来技术和培养培养未来人才,需要建立与之适应的组织与制度体系。国科大未来技术学院为此进行了一系列的探索。

  1.科教融合学院的组织架构。

  国科大未来技术学院是由中科院理化技术研究所为主承办单位,自动化所、北京基因组所、上海神经所、西安光机所等二十个覆盖多个不同研究领域的研究所共同协办的科教融合学院,其建制形式与国科大其他科教融合学院一样。

  其实,依托中科院建制化科研力量而建设的国科大,本身就是高等教育体系的一个创新组织形式。除少量负责基础课教学的基础学院外,国科大主要由科教融合学院组成。这些科教融合学院是由一个高水平研究所承办,多个相关研究所协办的组织架构。牵头承办研究所作为学院建设的第一责任单位,全面负责学院学科建设和人才培养工作,教研室建在科研实力最强的实验室,学院院长由承办研究所法人代表兼任。[12]

  在这样的制度设计中,国科大的学科体系是以知识逻辑链接而非由科层规制的灵活体系。由于某一个研究所可能既是某个一级学科的牵头单位,也是多个学科的协办单位,整个学校的学术组织结构就是一个以学科建设为主线联系起来的复杂网状结构,节点是各学科和学科群。以物理研究所为例,既是国科大物理科学学院的主承办研究所,同时也是材料科学与技术、纳米科学与技术两个学科的协办单位。这是一个整合型的灵活体系,可以通过对研究所下属的教学基本单元——教研室的整合,快速形成新的学科方向。这在交叉领域不断涌现和演化的时代,具有极大的科技创新和人才培养优势[13]。

  参与未来技术学院建设的主承办和协办研究所,基本上都是以解决某一重大问题而组织起来的科研项目中的合作伙伴,彼此有着共同的科研目标,相对熟悉与之合作的其他学科的研究范式与思维模式,在合作的过程中,通过磨合建立起了对彼此的信任,同时以院士为主的学术带头人在跨学科组织中发挥了强有力的凝聚引领作用。这些都是未来技术学院这个跨学科组织的学术资本和社会资本,为其有效运行起到了保障支撑作用。而持续推进的前沿攻关项目、学校的支持和吸纳外部资源的能力,为未来技术学院提供了资源保障。

  2.交叉学科方向的确定与动态调整机制。

  遵循科技发展方向与路径,结合各参建研究所的学科优势,经过多轮深入的内外部专家研讨,未来技术学院在建院初期,围绕脑科学与智能技术、光子与量子芯片技术、光物质科学与能源技术、仿生智能材料科学与技术、生物芯片技术、液态金属物质科学与技术、基因组健康技术,建立了七个集科研和教学功能为一体的教研室。在后续建设过程中,通过加强对未来技术发展趋势的研判,不断凝练和瞄准未来可能出现的颠覆性技术方向,对现有的方向持续优化,先后增加了未来交通技术、绿色能源技术、未来健康技术三个新方向。这些领域主要依托的专业或学科包括数学、物理学、化学、材料科学与工程、生物学、电子科学与技术、计算机科学与技术等,而这些都是国科大的优势学科,在国内领先,部分达到世界前列。众多高水平学科为交叉学科的发展奠定了坚实的基础。

  3.多元协同的学院治理体系。

  国科大对未来技术学院的建设发展非常重视,成立了由校长任组长、相关副校长和理化所党委书记和所长任副组长,协办研究所所长为成员的学院建设领导小组,从制度层面提供政策与资源支持。学院还成立了专家咨询委员会,主任是全国人大常委会副委员长丁仲礼院士,委员中不仅有包括多位院士在内的杰出科学家,还有华大基因的董事长、华为公司董事局成员、高校资深教育专家以及中国科学院前沿科学与教育局负责人等,形成了政产学研多元参与谋划学院建设发展的格局。

  学院成立有学术委员会、教学委员会和教学督导工作组,各组成员均来自主承办和协办研究院所,形成了全员共同参与、各司其职的育人责任体系。学术委员会负责确立学院的研究方向,对学院聘请的专任教师和导师进行严格把关,从宏观层面对学院发展的全过程进行指导监督。教学委员会以研究员为主,对课程教学任务进行深入探讨,对人才培养成效实时跟进,在课程设置、人才培养环节和教学评价体系方面把关。由多学科经验丰富的教师组成的教学督导工作组,对教师教学进行督导,对学生学习状况进行评估,通过及时反馈,帮助教师及时改进,确保课程教学质量。每年督导工作组督导的课程比例超过85%,有力促进了学院的教育质量文化建设。

  (三)人才培养体系的建构。

  围绕单一学科专业进行人才培养的传统模式,无疑不能适应培养未来技术人才的要求,因此需要对传统模式改革。国科大未来技术学院基于人才培养目标,反向设计重构了人才培养模式。

  1.花篮模型与贯通式培养。

  基于对未来技术人才应具备的知识、能力与素养的分析,未来技术学院确定了自己的人才培养理念:聚焦未来前沿性、交叉性、颠覆性技术人才需求,打破学科壁垒,搭建多学科交叉融合平台,整合产学研多方优质资源,为学生创造自由宽松成长的学术环境。在人才培养中以学生为中心,以立德树人为根本任务,坚持兴趣激励、问题导向和创新驱动的原则,培养学生服务国家、造福人类的使命感,最大限度地激发学生的主动性、创造性,锤炼他们勇攀高峰、勇闯无人区、坚忍不拔的意志,使他们具备坚实的专业基础、优秀的综合素质、广阔的国际视野和丰富的人文情怀,以及发现问题、解决问题的自信心和能力,成为能够引领未来技术发展的创新领军人才。

  为把培养未来技术领军人才的目标落到实处,学院设计了人才培养的花篮模型(图1)。花篮的培养基是理想信念、思想道德和伦理责任,这是育人的底色和引领,贯穿培养的全方位、全过程。 

  图1  未来技术人才培养的花篮模型。

  注:第一阶段重点强调数理基础及”文史哲艺经美“等宽厚的人文素养训练,第二阶段重点学习本专业基础性课程知识,第三阶段以未来技术需求为导向,定向选拔培养具有多学科背景的本科人才。依托北京仿生界面科学与未来技术研究院为载体,搭建应用技术平台,通过应用技术平台与产业界对接,实行产教协同育人,实现用现有的高新技术领军人才去培养未来高新技术领军人才。

  第一层是通识教育,对专业教育起着基础和支撑作用,主要依托国科大其他基础学院完善的核心课程体系,鼓励学生打好基础,以支持后续多学科交叉融合的专业教育。在这个阶段,主要帮助学生形成家国情怀、人本观念、批判性思维,提升审美悟道、沟通表达能力;鉴于数理的深度决定了未来科技成就的高度,强调夯实数理基础,着力培养逻辑推理、分析认知能力;鉴于大数据、人工智能对其他学科革命性重塑作用,数据思维和信息能力也纳入专业基础训练的范畴。

  第二层是专业基础教育,注重将最前沿的知识融入专业教育课程体系,侧重学科思维、专业知识和技能训练。同时,学校提供大量跨学科选修课,学生可以根据自身兴趣,在学业导师指导下选修。

  第三层是跨学科融通教育与创新训练,通过体现多学科交叉融合的新专业课程,培养学生跨学科思维和跨界整合能力。具体路径包括国际访学(修读课程+参与科研)、顶峰课程、研讨班、科研实践等,强调培养学生多元认知能力,培养探索发现、创新思维、科学家精神、团队合作能力等,与经济与管理学院合作培养学生经营管理和推广融资能力。与此同时,以未来技术发展需求为导向,依托北京仿生界面科学与未来技术研究院的产教融合平台,培养学生系统思维、集成设计、应用创造、决策判断能力和工程领导力。 

  花篮模型每一层界面上的学科都处于交叉互联的网状体系中。学院不仅促进学科门类内部的交叉融合,还鼓励人文社会科学与自然科学、工程技术、医学等不同门类学科之间的交叉融合,形成“文理交叉”“理工交叉”“医工交叉”等跨学科建设思路。

  通过统筹规划,实行本硕博贯通培养。从第三阶段(本科四年级,对应花篮的第三层)开始,根据未来技术方向探索需求,选拔对未来技术有兴趣的优秀学生提前进入研究生培养计划,可提前选定导师,提前选修研究生课程,本科毕业设计选题或直接面对学科领域前沿挑战,或从事关键技术研发,或解决行业卡脖子难题,实现与研究生阶段自然衔接。进入研究生阶段后继续跟着导师从事未来技术探索。

  2.多学科交叉的柔性课程体系。

  课程是人才培养的关键环节。构建有利于培养交叉学科人才的课程体系主要有两种路径:一是通过实行学分制和提供丰富的选修课,让学生自主选择学习不同学科的知识和研究范式,国科大学校层面的选课政策保证了第一条路径的通畅;二是通过建设问题导向的多学科整合型课程。跨学科研究团队在研究一个问题时,不同学科背景的研究人员有不同的视角和方法,通过彼此思维碰撞与融合,研究者学习相互借鉴,形成新见解、新思考,实现多学科融会贯通。未来技术学院把这个思路应用到整合型课程设计上,围绕真实技术问题来组织实施课程。

  由涉及核心关键问题的教研室来统筹规划相关交叉领域的学生培养模式以及配套的课程体系,制定教学大纲和教学计划,组织优秀教师团队集体备课和完成教学任务,确定对学生的考核内容。在专业课程中,由来自不同学科的教师组成授课团队,从多学科交叉的视角解读研究问题,让学生体会到多学科研究的魅力,理解多学科思维方式。以该学院开设的《类脑智能导论》课程为例(图2),便是在融合人工智能、脑与神经科学、认知心理学、发育与演化生物学等近十个学科相关知识的基础上,从不同类型的神经元、突触建模、认知功能建模、自组织涌现与演化,并在机器人、无人机等平台实现智能应用,通过多学科对脑与智能的认识计算建模,揭示智能本质,展望智能的未来。再如开设的《仿生智能纳米材料》课程,对仿生智能纳米材料进行了精细化分层,从分子结构到纳米结构再到微观结构、宏观结构的层层递进,最终达成8个以上产业的功能型运用,实现了认识自然、模仿自然、超越自然的跨越性研究。

  图2  类脑智能导论课程内容

  3.多样化的教学组织形式。

  培养未来技术人才的一个关键,是要有效激发学生探究的内生动力,培养其自主学习和发展的能力。为此,未来技术学院进行了多样化的探索,根据兴趣激励、问题导向和创新驱动的原则,构建起包含普及课、研讨课、案例课和实验课的研究型课程教学体系。

  依托重大科研项目、重大平台,探索基于项目的动态教学组织。在教研室内部或跨教研室的某个研究方向、某个重大科研项目或平台开设专门的讨论、案例分析或科研实践课程。鼓励学生提出新的科学猜想,在学生尝试解决科研问题的过程中,激发他们的探索欲,训练创新性思维和方法,将所学运用到科研实践中。鼓励不同专业背景的学生组成研究小组,产生思想碰撞,培养学生良好的沟通表达和合作能力。配备来自不同学科的教师指导团队,对学生的实践活动进行指导,及时提供评价反馈,提高学生的学习效果。

  同时,学院层面设置“前沿交叉科学与未来技术系列讲座”、“未来技术大讲坛”等,作为研究型课程体系的补充。“前沿交叉与未来技术系列讲座”是未来技术学院的专业必修课,面向全校学生开放。该讲座邀请不同学科的专家,他们从自己的研究出发,着重展示科研中怎样实现多学科交叉融合,让学生了解前沿交叉学科的最新成果与动态,开拓视野、体会思路方法,学习用各学科的公共语言进行讨论交流。“未来技术大讲坛”(图3)则邀请国内外顶尖科学家、科技领袖和优秀企业家走上讲台,从未来技术、商业模式和资源整合等方面拓展学生视野,为国科大所有学生创建一个全校性的跨学科开放交流平台。

  图3  部分“未来技术大讲坛”内容

  此外,学院还推动将互联网、大数据、人工智能、混合现实等新兴技术融入教育全过程,利用慕课(MOOC)平台,为学生创设自主学习探索的信息化空间,全面提升师生信息素养和个性化学习能力。同时,鉴于数据科学、人工智能等正在深刻地改变部分学科的科研范式并成为研究的基础工具,学院正在探索加强学生相关知识的学习和思维训练。

  4.个性化的培养路径。

  对应花篮模型的三层,未来技术学院实施“三段式”本科人才培养:第一阶段(时长一年半)为通识教育阶段,本科生在国科大各学院学习,入学时通过师生双向选择,学校为每一位本科生配一位学业导师。结束通识教育阶段学习后,学生可以根据个人兴趣和学业表现,重新选择最感兴趣的专业并调整学业导师。第二阶段(时长一年半)为专业基础教育阶段,仍在各院系学习,但可以自由选择其他专业的课程。结束时由未来技术学院导师对希望转入学院学习的学生提出专业背景要求,学生根据自己的兴趣自主选择具体的专业方向并确定专业导师。第三阶段(时长一年)以未来技术需求为导向,定向选拔培养来自不同学科背景的本科生。通过选拔进入未来技术学院的学生,在确定专业方向和专业导师后,前往国外高水平大学或研究机构进行一学期的研修。访学后回到导师所在的研究团队和实验室,一边参与研讨班学习,一边做本科毕业论文研究。

  下面以材料学科为例(图4)说明学院对学生选拔的办法。传统材料学只关注材料学领域本身人才培养,而未来技术学院从能源材料、信息材料、生物材料和环境材料等各前沿技术领域出发,在完成通识教育的前提下,从数学、物理、化学、生物和医学等学院成比例选拔对未来材料技术有研究志趣的优秀本科生,进入学院进行交叉学科的培养。

  图4  材料科学学科本科人才培养过程与学生来源构成

  注:根据未来技术探索的需要,从各专业学院定向选拔人才。该学科人才总需求数M等于来自各基础学院的具有数学背景人数m、物理学背景人数n、化学背景人数x、生物学背景人数y和医学背景人数z之和。

  未来技术学院对学生培养的各环节进行监测考核,每学期和学年均采用学业成绩、导师评估和潜能测试等方式对学生进行综合评价,如发现学生确实存在学业困难,在学期末学院会发出学业预警,经预警后仍没有改善者,本着对学生负责的理念,将动员学生分流至其他学院继续学习。每学年结束,学生也可以根据自身学业水平和兴趣,自主选择是否继续在未来技术学院学习。在实行分流退出机制的同时,学院通过综合评价按学年进行二次选拔选新学生,将有志于从事未来技术研究、综合能力突出的学生,通过选拔补充到未来技术人才培养中来,实现人才培养的动态调整。

  5.全员全程的本科生导师制。

  国科大科教融合的办学模式为培养高质量人才提供了强有力的保障。依托国科大庞大的导师库,学校精心遴选一支以两院院士和其他杰出科学家为主的高水平本科生学业导师队伍,对学生实施个性化培养。考生一旦被正式录取,就可以根据学生和导师双向选择的结果,为每一位大一新生确定一位学业指导老师,使学生在课程选择、学习方法、科研实践、学风道德、学术志趣、未来发展与职业规划等方面,得到导师的关心、指导和帮助。在本科高年级和研究生阶段则建立跨专业的双导师制或导师团队指导制。

  从大一起,学生就可以进入导师的课题组,开始基础科研训练,通过导师言传身教的浸润式教育,逐渐培养学生对科研的兴趣和敏锐观察力、科研能力、学术品味、科学精神和坚韧毅力,为其日后的研究生阶段学习打下良好的科研基础。

  (四)开放协同的育人平台。

  秉持“科教融合、协同育人”的理念,未来技术学院依托中科院拥有一流平台、承担重大项目、高水平科研人员聚焦的优势,充分发挥研究所在学院和学科建设上的积极性,本着“优势互补、合作共赢”的宗旨,积极探索与地方政府、行业领军企业、投资机构等多方共赢的合作发展模式,打造开放、多元主体协同的育人平台。

  1.科教融合的办学机制。

  科教融合学院的制度设计将学院“教育单元”与多个协办研究所的“创新单元”的优质科教资源整合,通过实施包括岗位教师评聘、长聘体系建设等激励机制,吸引研究所中有教育热情、学术水平高的科研人员参与教育教学工作,通过完善包括学科建设经费、招生指标、人才项目申报指标等教育资源分配机制,调动研究所和科研人员参与学院和学科建设的积极性,以优势互补形成合力,将研究所丰富的科研资源转化成学院的教育资源。

  2.产教协同的育人机制。

  引入行业领军企业的优质资源,面向未来技术发展需求,将前沿科技有机融入人才培养全过程。以实践为导向,依托政府的指导、行业企业的转化力量和学院既有的科教优势,建立起适应多方面、多层次融合发展共赢的育人新模式。着重发挥行业领军企业的实践优势,引入华为、华大基因等企业全程参与教育教学,包括人才培养目标和培养方案的制定、课程内容选择与教学实施方式、学生研究选题等,以真实需求为导向、以实际问题为研究焦点,形成多方协同育人体系。依托北京仿生界面科学与未来技术研究院为载体搭建应用技术研发转化和师生实习实践一体化平台,与产业界实现对接,以现有高新技术领军人才培养未来高新技术领军人才。

  3.背景多元的高水平师资队伍。

  具有多学科研究背景、富于创新活力的师资队伍,是未来技术人才培养的关键要素。未来技术学院师资队伍建设最大的优势,就是可以在国科大一万多名导师范围内,遴选聘任符合学院发展定位、对科学技术前沿具有高度敏锐性、教学水平高并且能够潜心在未来技术领域专心做研究,愿意与学生共同成长的优秀科研人员担任授课教师和导师。学院目前师资队伍98人,其中包括院士7名、其他杰出科学家77名。学院以科研项目领航,对有学术发展潜力的中青年教师提供优越科研条件,给他们压担子。在学院大力支持和培育下,一批中青年骨干教师脱颖而出。2016年至今,已有4名岗位教师新入选国家级人才计划。

  学院还着力加强“双师型”教师队伍建设,聘用行业领军企业最前端研发工程师与管理专家到学院兼职任教、开办讲座,遴选优秀研发工程师作为学生的第二导师,共同指导培养学生。

  4.多学科交叉的学术共同体。

  以建设集科研与教学为一体的多学科交叉组织单元,未来技术学院试图打造一个多学科交叉学术共同体,营造自由探索、有利于激发创新想法的氛围。除了建设多学科背景的师资队伍、注重鼓励师生互动交流外,学院还着力推进跨学科朋辈学习模式,提升学生学习的主人翁意识和自豪感,让学生在合作学习的过程中,学习其他学科的基本语言,以实现不同学科专业知识和思维方式的领会与融合,学习从不同学科的视角出发解决问题。同时,以整个学院和各个班级为单位搭建朋辈学习交流平台,邀请一批思想政治坚定、学习成绩优秀、科研能力强、综合素质高且有热情、有责任感和亲和力的高年级学生担任低年级学生的“小导师”,通过传帮带形成榜样效应。

  5.多维度的国际交流与合作。

  依托中科院优质国际科研合作资源,学院积极发展深层次、宽领域、多维度的国际合作与交流,营造一流的国际化育人环境。学院下属的各教研室都与世界知名大学、科研机构和高新技术企业建立了密切合作关系,同时注重将科技合作转化为教育资源,将“引进来”和“走出去”相结合。利用中科院引智计划支持,设置国际学术导师,成立联合教学课题组,吸引高水平合作专家深度参与学院的科研和人才培养工作。借助“卢嘉锡国际团队项目”支持,与海外相关领域高水平团队建立合作关系。将青年教师和学生“送出去”,通过访学、参加高端国际学术会议等,近距离接触科研最前沿和先进的学术理念、与相关学科国际同行广泛交流、帮助他们融入全球化科技创新体系。例如,绿色能源技术教研室与国外一流研发机构以及三菱、福特等国际企业建立了长期密切合作,成立CAS-TWAS绿色技术卓越中心,推动与发展中国家的科教合作和技术成果转化。光物质能源科学与技术教研室与美国科学院院士Gregory Fu在研究和教学方面都有深入合作,接收阿姆斯特丹大学等大学的访学师生。脑科学与智能技术教研室实施研究生联合培养等合作机制,举办IBRO-ICPBR 灵长类动物神经生物学暑期学校,定期召开国际智能科学与技术交叉学科研讨会。未来交通教研室与NSF研究成就奖获得者、ASME Fellow等杰出科学家联合培养学生等。

  6.经费资源的持续投入机制。

  学院成立四年以来,通过整合地方政府、行业领军企业、投资机构等多方资源,设立未来技术产业基金,不断完善持续性投入机制,着力推动科技成果转化及其产业化,为师生潜心研究前沿技术提供有力保障。在硬件设施等外部条件方面,基于学院核心承建所驻扎地的分散性,为推动学院更好搭建产学研实践平台,国科大将支持学院“十四五”期间在雁栖湖校区建设“未来技术大楼”,用于教学办公、工程实验实践、科研开发等。在与企业合作方面,与河北省定州市人民政府、北京国科新城科技有限公司达成合作,共建“国科定州未来技术研究院”,与深圳华大生命科学研究院达成战略合作协议,共同探索生命科学领域中可能性的变革技术、培养该领域拔尖创新人才。

    四、国科大未来技术学院建设的启示

  十九届五中全会提出,“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”,强调“加强基础研究、注重原始创新,优化学科布局和研发布局,推进学科交叉融合,完善共性基础技术供给体系”。新时代、新格局下,高等教育要主动思考未来、设计未来、探索未来、塑造未来。[14] 依托中国科学院以科教融合模式办学的国科大,响应党和国家关切,率先成立未来技术学院,体现了创新型研究型大学的使命担当。未来技术学院作为新型科教组织形式,在世界上也很鲜见,没有成熟经验可供借鉴,既需要突破传统科研和教育范式的大胆设想与创新,也需要系统谋划和扎实推进。国科大未来技术学院在目标定位、组织制度建设、人才培养模式创新、产学研合作协同等方面进行了有益探索,为未来技术学院和“新工科”建设提供了有益启示。

  1.以前瞻性原始创新引领未来。

  面临世界百年未有之大变局,准确识变、科学应变、主动求变才能占领先机。以前瞻性思维率先成立未来技术学院,是主动求变的探索,其关注的重点不是“卡脖子”问题,而是瞄准未来10—15年技术发展的方向,对科技发展趋势进行研判,以原始创新开创未来,以创造性集成塑造未来。正如华为创始人任正非在C9高校校长一行来访座谈会上指出的,国内顶尖大学不要过度关注眼前工程与应用技术方面的困难,要专注在基础科学研究突破上,“向上捅破天、向下扎下根”,努力在让国家与产业在未来不困难[15]。未来技术学院要充分发挥一流研究型大学独具的重大科研项目与自由探索相互补充、杰出科学家与充满创新活力的青年学子聚集互动的优势,在从0到1的原始创新和应用基础创新的关键环节发挥独特作用,以理念创新、模式创新、制度创新,实现孕育未来技术、培养未来人才的目标。

  2.以融合性动态性制度机制再造学科组织。

  单一学科学院难以适应未来人才培养需求,而跨学科组织与传统学科规制存在多重冲突。国科大科教融合的办学模式,有效降低了未来技术学院与学校管理架构和其他学院的冲突,这是其他高校跨学科组织很难具备的条件,但是其他高校可以通过学科特区政策、加强领导与统筹协调、多渠道筹措经费等,克服横向冲突;通过重大项目集聚跨学科队伍,从目标、资源层面化解组织内部多学科冲突;通过合作攻关实现学科间范式融通、形成共同语言和新学科文化;以强有力的学术领导力凝聚跨学科团队。鉴于未来技术发展的不确定性,必须建立动态调整机制。国科大未来技术学院软硬结合的机制设计,包括领导小组的行政权威,由杰出科学家、企业高管、资深教育专家、政府官员组成的专家咨询委员会的专业权威,以及定期召开的未来技术论坛,是确保动态调整得以顺利实施的制度基础。

  在国家政策层面,国务院学位委员会、教育部在2018年开始分批授权部分高水平研究型大学拥有学位授权自主审核权,在2021年设置“交叉学科门类”,目前下设“集成电路科学与工程”和“国家安全学”两个一级学科,从国家学位审批制度和学科分类制度层面,为跨学科组织发展创造了有利的宏观制度环境。

  3.以”以学生为中心“理念重构人才培养体系。

  脑科学、认知科学和心理学的最新进展揭示了以学生为中心之于教育的重要性。围绕立德树人根本任务,以学生为中心,基于培养目标反向设计人才培养体系,是国科大未来技术学院又一启示。打破学科和组织机构壁垒,搭建多学科交叉、集创新实践人才培养于一体的融合平台,为跨学科人才培养提供了支撑保障。按照价值引领,知识、能力、素质一体化的人才培养要求统筹设计,实现通识教育阶段夯实数理基础,专业基础教育阶段加强学科思维训练,高年级培养多学科融通的创新实践能力,形成本硕博贯通培养模式;以学分制加丰富课程供给、探索多学科整合型课程等途径,建设多学科交叉柔性课程体系;根据兴趣激励、问题导向和创新驱动的原则,构建研究型课程教学体系;实行全员全程本科生导师制,在科研实践中以导师的言传身教浸润式育人。

  4.以开放性协同性原则打造产学研一体化平台。

  秉承“科教融合、协同育人”的办学指导思想,未来技术学院汇聚整合科研机构、大学、政府、行业企业等多方面资源,通过平台融合、人才聚集、资源汇聚,建立开放性、多元参与的协同育人体系,实现各方优势互补、合作共赢的发展格局。通过科教融合和产教融合,打造产学研一体化集成平台,建立一支多学科交叉、创新与实践融通、产教结合的高水平师资队伍;形成多学科交叉的学术共同体,注重师生互动,促进朋辈合作学习,营造自由探索的宽松氛围;与世界知名大学和科研机构、领先企业、著名科学家建立起多层次、宽领域、多维度的国际交流与合作,营造一流的国际化育人环境;以服务贡献和支撑引领吸引多方资源,探索资源持续投入机制,形成未来技术学院可持续发展模式。

    参考文献

  [1]刘仲林,赵晓春.跨学科研究:科学原创性成果的动力之源[J].科学技术与辩证法,2005(12):107.

  [2]林健.多学科交叉融合的新生工科专业建设[J].高等工程教育研究,2018(1):32-45.

  [3]郑琳琳,戴顺治,卢忠鸣,等.原始性创新人才人格特质实证研究[J].科学学研究,2015(5):758-766.

  [4]徐飞,卜晓勇.诺贝尔奖获得者与中国科学家群体比较研究[J].自然辩证法通讯, 2006(2):52-59.

  [5]Thomson Reuters. The future is open: 2015 State of Innovation[EB/OL].[2020-08-22].http://thomsonreuters.com/en/articles/2015/opening-up-the-future-of-innovation.html.

  [6]焦磊,谢安邦.美国研究型大学跨学科学术组织的建制基础及样态创新[J].中国高教研究,2019(1):60-65.

  [7]申超.供给不足与制度冲突——我国大学中跨学科组织发展的新制度主义解析[J].高等教育研究,2016(10):31-36.

  [8]张洋磊,张应强. 大学跨学科学术组织发展的冲突及其治理[J].教育研究,2017(9):55-60+131.

  [9]张应强,张洋磊.从科技发展新趋势看培养大学生核心素养[J].高等教育研究,2017(12):73-80.

  [10]赵炬明,高筱卉.关于实施“以学生为中心”的本科教学改革的思考[J].中国高教研究,2017(8):36-40.

  [11]吴岩.勇立潮头,赋能未来——以新工科建设领跑高等教育变革[J].高等工程教育研究,2020(2):1-5.

  [12]刘继安,盛晓光. 科教融合的动力机制、治理困境与突破路径——基于中国科学院大学案例的分析[J].中国高教研究,2020(11):26-30.

  [13]李树深,王艳芬. 科教融合培养新时代创新创业人才[J].大学与学科,2020(1):128-137.

  [14]吴爱华,杨秋波,郝杰.以“新工科”建设引领高等教育创新变革[J].高等工程教育研究,2019(1):1-7+61.

  [15]任正非.任正非在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话[EB/OL]. [2020-08-22].https://www.sohu.com/a/431073976_661663.

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