倪妍婷

交叉學(xué)科是在學(xué)術(shù)研究交叉的大背景下，近些年逐漸形成的熱門研究課題。如計(jì)算機(jī)與物理的交叉，形成了計(jì)算機(jī)物理?；瘜W(xué)與物理的交叉，形成了化學(xué)物理和物理化學(xué)學(xué)科。尤其是在現(xiàn)代科技革命大背景下，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)等新興學(xué)科的迅速發(fā)展，多學(xué)科間自然演化成多學(xué)科交叉百花齊放的局面。比如生物研究的遺傳基因問題，由于其與計(jì)算機(jī)理論上的部分契合性研究，開發(fā)出了基因算法。其模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過程的計(jì)算模型，是一種通過模擬自然進(jìn)化過程搜索最優(yōu)解的方法。而該算法雖然形式上體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)與生物的學(xué)科交叉，但是由于其算法的優(yōu)越性，又被廣泛地應(yīng)用在機(jī)械工程學(xué)科的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)學(xué)線性規(guī)劃，快速尋找最優(yōu)解。交叉學(xué)科的應(yīng)用，在國外十分廣泛，而國內(nèi)在該方面的研究與教學(xué)，起步的較晚。主要原因是對傳統(tǒng)學(xué)科在現(xiàn)在科技發(fā)展趨勢，尤其是計(jì)算機(jī)發(fā)展背景的認(rèn)識不充分下產(chǎn)生的?？茖W(xué)研究的起點(diǎn)是本科生的教學(xué)，如何在本科的教學(xué)中，在不影響本學(xué)科基礎(chǔ)知識的方向上，盡可能多滲透交叉學(xué)的知識和內(nèi)容，在教學(xué)的過程中，對學(xué)生進(jìn)行多學(xué)科的講解。無論是在拓展本科生的知識面，提高本科生的就業(yè)率，以及在進(jìn)一步的科研深造過程中的快速切入，都是大有裨益的。

由于交叉學(xué)科所特有的多學(xué)科特性，在教學(xué)和科研當(dāng)中，所體現(xiàn)出來的問題和解決辦法與傳統(tǒng)的學(xué)科呈現(xiàn)出較大的區(qū)別和特點(diǎn)。在教學(xué)中，交叉學(xué)科由于其多學(xué)科特性，在教學(xué)課程和教學(xué)大綱制定中，存在多課程，跨領(lǐng)域的教學(xué)，尤其對于新申請的交叉學(xué)科專業(yè)，其任課教師自身的教育背景，決定了教學(xué)存在較大的難度。而在科研中，尤其是研究生教學(xué)，由于交叉學(xué)科大部分是新興學(xué)科，研究生在本科生領(lǐng)域所學(xué)課程相對狹窄，因?yàn)樵谘芯可蒲须A段初期，需要再學(xué)習(xí)的過程，而如何在有限的時間內(nèi)對科研成果進(jìn)行交付，存在較大的困難和問題。本文針對交叉學(xué)科的特點(diǎn)，對教學(xué)和科研中所表現(xiàn)的特點(diǎn)，闡述了存在的問題，并提出了相應(yīng)地解決方案。以及對教學(xué)和科研相結(jié)合問題進(jìn)行了一定的討論。

一、交叉學(xué)科教學(xué)問題

1.交叉學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)。由于交叉學(xué)科所特有的多學(xué)科特性，在教學(xué)當(dāng)中，所體現(xiàn)出來的問題和解決辦法與傳統(tǒng)的學(xué)科呈現(xiàn)出較大的區(qū)別和特點(diǎn)。交叉學(xué)科涉及到多學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，在本科生教學(xué)過程中，需要多領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科的學(xué)習(xí)和教學(xué)課程安排。以機(jī)械工程學(xué)科下的工業(yè)工程專業(yè)為例，機(jī)械工程學(xué)科是一個非常古老的學(xué)科，早在16世紀(jì)，就已經(jīng)從歐洲開始展開該學(xué)科的研究和教學(xué)，比如傳統(tǒng)的鏜床理念，早在1757年就已經(jīng)進(jìn)入人類的視線了，而鏜刀如今依然活躍在機(jī)械加工領(lǐng)域。隨著第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命對人類生活的大幅度改變，機(jī)械工程早已多方面滲透到人們的生產(chǎn)生活中。機(jī)械工程學(xué)科下，主要包括機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化等傳統(tǒng)學(xué)科，在90年代，工業(yè)工程專業(yè)從歐美傳入中國，清華和西安交大首先開始進(jìn)行該專業(yè)課程的開設(shè)，而工業(yè)工程專業(yè)就是典型的交叉學(xué)科滲透的典范。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)學(xué)科的快速發(fā)展、滲透，機(jī)械工程學(xué)科早已不是傳統(tǒng)的“齒輪、機(jī)床”，而是多學(xué)科并行發(fā)展的復(fù)合學(xué)科的代表。因?yàn)闄C(jī)械工程基礎(chǔ)理論早在幾百年前就已形成，所以對機(jī)床、齒輪、蝸桿這些傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)科的開拓和優(yōu)化變得緩慢。與此同時，管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)與機(jī)械工程進(jìn)行了多方面的交叉，在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等領(lǐng)域展開了多方面的研究和教學(xué)工作。

2.交叉學(xué)課教學(xué)中存在的問題。在交叉學(xué)科的教學(xué)中，交叉學(xué)科由于其多學(xué)科特性，在教學(xué)課程和教學(xué)大綱制定中，存在多課程，跨領(lǐng)域的教學(xué)，尤其對于新申請的交叉學(xué)科專業(yè)，其任課教師自身的教育背景一般存在單學(xué)科特性，因此，在教學(xué)的過程中，對任課教師和教學(xué)大綱的編寫者存在較大的挑戰(zhàn)，需要大量的自學(xué)甚至需要進(jìn)行一定的專業(yè)學(xué)習(xí)和深造的過程。很多學(xué)校在機(jī)械工程本科教學(xué)的過程中，依然秉承著傳統(tǒng)的機(jī)械教學(xué)模式，很少涉及先進(jìn)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造、柔性制造、敏捷制造以及云制造等先進(jìn)的制造理念，在教學(xué)的安排上，存在一定的不足。而本科生在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)科課程的同時，在進(jìn)一步的企業(yè)實(shí)習(xí)或者科研過程中，難免會發(fā)現(xiàn)知識上的斷層問題，對進(jìn)一步的學(xué)習(xí)帶來了較大的困難，急需解決。因?yàn)?，對交叉學(xué)科的建立，決定了教學(xué)存在較大的難度，需要在所涉及領(lǐng)域的深度和廣度上進(jìn)行大膽的開拓。

3.解決辦法。針對以上存在的問題，在長期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中，總結(jié)出以下幾點(diǎn)解決辦法。首先，需要結(jié)合不同專業(yè)的特點(diǎn)，對涉及到的學(xué)科進(jìn)行不同的選擇，比如工業(yè)工程專業(yè)，就需要對計(jì)算機(jī)技術(shù)、管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)進(jìn)行交叉教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。對機(jī)械加工專業(yè)，需要對電子信息、材料科學(xué)進(jìn)行交叉教學(xué)。在這方面，可以參考外國優(yōu)秀大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，再結(jié)果我國教學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步完善。其次，在交叉學(xué)科選擇之后，需要對所選的機(jī)械工程不同專業(yè)進(jìn)一步確定交叉學(xué)科的分配比例。比如工業(yè)工程專業(yè)，在教學(xué)計(jì)劃的制定過程中，需要在保證機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制造等專業(yè)必修課的基礎(chǔ)上，如何制定管理學(xué)、計(jì)算機(jī)集成制造、運(yùn)籌學(xué)等課程的學(xué)時安排。

二、交叉學(xué)科科研問題

1.交叉學(xué)科的科研特點(diǎn)。交叉學(xué)科在科研領(lǐng)域，由于其跨學(xué)科，多領(lǐng)域，且緊跟科學(xué)技術(shù)的前沿領(lǐng)域，已成為近些年的科研熱題，在申請橫向和縱向基金，申報(bào)項(xiàng)目上，具有較大的優(yōu)勢。而且，由于其大多數(shù)緊跟計(jì)算機(jī)最近技術(shù)，能夠快速解決企業(yè)和科研院所所急迫的問題，具有較快的投入產(chǎn)出率，較大的投入產(chǎn)出比，受到廣大企業(yè)和科研單位的接納。

2.交叉學(xué)課科研中存在的問題。在科研中，尤其是研究生教學(xué)，由于交叉學(xué)科大部分是新興學(xué)科，研究生在本科生領(lǐng)域所學(xué)課程相對狹窄，因?yàn)樵谘芯可蒲须A段初期，需要再學(xué)習(xí)的過程，而如何在有限的時間內(nèi)對科研成果進(jìn)行交付，存在較大的困難和問題。在研究生，尤其是本科教育存在的斷層問題上，如果快遞進(jìn)行知識補(bǔ)充。并較快地進(jìn)行到科研的實(shí)質(zhì)階段，對碩士生導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師具有較大的挑戰(zhàn)。

3.解決辦法。針對以上問題，提出兩點(diǎn)解決方案，一是在研究生入學(xué)初階段，培養(yǎng)“一對一”輔導(dǎo)方式，即老帶初，在知識的補(bǔ)充上，科研心得上，以高年級研究生帶初級研究生的方法，盡早幫助低年級研究生走出困惑。二是教學(xué)與科研相結(jié)合的方式，在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中，以梯度方式構(gòu)建科研團(tuán)隊(duì)，在科研中進(jìn)行學(xué)習(xí)。根據(jù)長期的實(shí)踐總結(jié)，能夠讓初級研究生快速進(jìn)行角色，并對所學(xué)知識進(jìn)行充分的吸收和掌握。

三、教學(xué)與科研相結(jié)合問題在交叉學(xué)科中的討論

為了更好地進(jìn)行交叉學(xué)科領(lǐng)域中的教學(xué)和科研問題，在長期的交叉學(xué)科學(xué)習(xí)和科研背景下，本文提出了關(guān)于交叉學(xué)科教學(xué)和科研一體化相結(jié)合的方案。如圖一所示，由于交叉學(xué)科多位科研前沿學(xué)科，在教學(xué)的過程中，需要授課教師對最新的所在交叉學(xué)科進(jìn)行不斷地學(xué)習(xí)和探索，了解最新的科技知識。同時，可以對課堂教學(xué)模式進(jìn)行更好地探索，邀請企業(yè)和科研院所的科研人員，一起在授課的過程中對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)和知識授予。而為了更好地進(jìn)行交叉學(xué)科的科研，在橫縱向項(xiàng)目的科研過程中，由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，在科研的同時，結(jié)合所授予的課程，對本科生和研究生進(jìn)行現(xiàn)場的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)，加快所授予知識的理解和掌握，靈活地將所學(xué)知識結(jié)合到科研之中。

交叉學(xué)科的迅猛發(fā)展，已經(jīng)引起多數(shù)高校的關(guān)注，在很多學(xué)校，已經(jīng)開展了交叉學(xué)科研究中心的申報(bào)及其科研工作的開展。而由于與傳統(tǒng)學(xué)科的區(qū)別，對交叉學(xué)科的探索，是一個長期、不斷探索和實(shí)踐的過程，在教學(xué)方面，對教師團(tuán)隊(duì)提出較大的挑戰(zhàn)，需要新老學(xué)科不斷地轉(zhuǎn)換，學(xué)習(xí)的過程，在科研方面，亦應(yīng)教學(xué)和科研相結(jié)合，更好地拓展科研團(tuán)隊(duì)的軟實(shí)力，同時加強(qiáng)本科生和研究生的科研能力，將所學(xué)的理論知識進(jìn)行融會貫通，與實(shí)際科研進(jìn)行很好的融合。

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