新文科背景下理工科院校學科交叉人才培養模式實踐與探索

康苒,呂英波,陳學勝,劉丹丹,徐天河

(山東大學 1.空間科學與物理學院;2.商學院,山東 威海 264200 )

2018年8月,教育部高教司正式提出“新文科”這一概念。隨著“六卓越一拔尖”計劃2.0的正式啟動,新科技革命與文科融合引起了社會的廣泛關注。根據教育部公布的《普通高等學校本科專業目錄》,我國2019—2021年新增文科專業32個,占比為42.1%[1],這一數據充分表明我國正在革故鼎新,積極推動文科專業的深度融合,進一步加快新文科建設。習近平總書記在給《文史哲》編輯部全體編輯人員的回信中強調,在新的時代條件下要推動中華優秀傳統文化創造性轉化、創新性發展[2],這也是全面推進我國新文科建設的重要指導思想。我國對學科交叉關注得相對較晚,1985年召開了首屆交叉科學學術討論會。當時,由于學科制度發展較為深入,學科交叉并沒有成為國家科學發展戰略,在實施的過程中也困難重重,未有力推進,這也導致我國哲學社科領域發展遲緩。然而,不可否認的是,國家學科制度下我國培養了一大批術業有專攻的專項人才,文理科生思維方式也因此有了明顯的差異:文科生習得往更寬廣領域拓展的橫向思維,理科生則習得往縱向延伸發展創造的縱向思維。當今世界,學科前沿的重大突破和重要創新成果,大多是多學科交叉、融合和匯聚的結果。因此,高等院校人才培養模式從單一學科轉向學科交叉已是大勢所趨。學科交叉人才培養主要是通過跨學科教育來培養具有創新精神和實踐能力且具有跨學科知識結構或背景的人才。

山東大學原校長樊麗明指出,新文科育人要勇于打破學科專業壁壘,大力推進人文社會學科內部及人文社會學科專業與理、工、醫專業的交叉融合發展[3]。卞雅婷提出,理工科院校的文科創新發展需要在人才培養方案上創新,將本校的優勢工科元素融入文科,進而形成獨特的學科優勢[4]。蔡勁松等人指出,北京航空航天大學立足人文社會科學學院現有行政管理、經濟學2個國家級一流本科專業建設點,依托學校工科優勢,融合“信息技術+公共管理+情景模擬”打造人文社會科學特色課程[5]。滁州學院李丹等人依據新文科建設內涵,提出建設“兩結構+五支撐”的金融與統計類專業新文科建設特色體系[6]。武昌理工學院蔡賢浩等人對創新法學人才“三維”培養模式進行了探索與實踐[7],長春理工大學結合自身理工科優勢制定了“人工智能+法學”特色培養方案[8],積極推進法學學科與人工智能學科交叉互融,旨在培養新文科復合型人才。

在新文科建設中,理工科起到的作用大致可以分為以下四類:①技術支持作用。例如疫情期間,飛速發展的網絡技術和其他現代科技產品為線上授課、學科討論等提供了技術支持。②理工科的學科產物和工業產品成為文科學科的研究對象,如在宣傳、營銷等領域。③通識教育作用。學校通過開設跨學科的通識課程群來培養學生獨特的跨越學科界限的思維方式,努力拓展其知識視野。④根據自身學科特點,實現文科與理科交叉融合,讓它們成為彼此的一部分,如計算法學、大數據管理與應用、金融科技和商業智能等。長期以來,理工科與文科有一定程度的交叉融合,但主要集中在第①②種類型。近些年來,得益于我國大力實施的通識教育計劃,為文科專業學生開設的自然科學類和工程技術類通識課程也在蓬勃發展中。但如何真正讓理工科融入文科專業,讓它成為人文、社會科學的一部分,從而提升學生專業分析、認知社會的能力和水平,是當前亟待深入研究的課題。

山東大學作為歷史悠久的綜合類大學,見證了改革開放以來我國高等教育不斷深化改革與科學發展的光輝歷程。早在2008年,《山東大學關于跨學科聯合培養研究生的若干意見》中明確指出構建多學科集成與交叉的學術環境是培養創新型人才的必由之路,建議每年自主設置一批新興學科和交叉學科的二級學科博士點和碩士點,并鼓勵研究生和導師從事跨學科研究,設立研究生跨學科研究基金,積極探索跨學科改革之路。山東大學(威海)空間科學與物理學院擁有物理專業和空間科學與技術專業兩個國家級一流專業建設點,2020年入選“基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地”,致力于培養學科交叉復合型拔尖人才。本文以山東大學(威海)空間科學與物理學院、商學院的兩個國家級一流專業建設點為基礎,以理、工、文深度融合為目標,探索建設“遙感+金融”交叉育人平臺,探索由通識教育到專業融合、由理論傳授到實踐創新的跨學科人才培養模式,為我國高等理科教育培養視野寬闊、綜合素質高、技術能力強的交叉復合型人才提供新的思路。

1 “遙感+金融”學科交叉創新課程建設探索

1.1 構建基于理工科通識教育的新文科交叉融合課程

金融領域是指經營金融商品的特殊行業,其所涉及的領域較廣,如銀行業、保險業、信托業、證券業和租賃業等。在市場經濟的金融活動中,信息的獲取至關重要。對經濟主體來講,獲取信息的渠道有很多種,既可以是上市公司、證監會、媒體的公開信息,也可以是特殊渠道非完全公開披露的信息。投資者、企業、政府等主體在對市場活動及其變化趨勢做判斷時,需要準確、全面、及時的信息。但是,很多情況下這些信息的獲取并非易事。也有個別經濟主體披露的信息不透明、失真,甚至捏造虛假信息,使得投資人對相關的金融活動做出誤判,或造成重大損失。因此,發現和利用更為高效、安全、準確、迅速、廉價的大數據和分析工具,已經成為當前金融市場“運籌帷幄,決勝千里”的重要手段。遙感技術是指非接觸式獲取地物信息的對地觀測技術,具有覆蓋面積廣、周期性強、歷史數據可查閱等優點。對銀行、證券公司、投資機構等企業來說,遙感大數據可以用來進行現場調查、輔助貸后風險管理、港口評估和期貨交易預判等工作,是具有廣大應用空間的商業選擇。美國已率先開始利用遙感大數據AI技術服務金融市場的嘗試。受《中華人民共和國數據安全法》和現行監管政策的約束,外資數據分析商在國內市場尚無法順暢地取得相應的經營資質和客戶信任,這為國內自有產業的形成提供了有利的發展契機和政策緩沖期,相關民族企業品牌方興未艾。我國是世界第二大衛星保有國,衛星數量多,但當前我國衛星大數據應用尚處在初級階段,滲透率不足2%。我國的遙感行業應用還主要停留在國土、氣象、海洋、農業、林業等領域。將衛星采集到的海量數據在經濟社會發展中進行落地應用,是未來相關產業發展關注的重中之重。

遙感與金融科技是兩個技術壁壘很高的專業,高校開設的專業課程往往只針對本專業學生,兩者涇渭分明。因此,在學科交叉教學的過程中面臨著諸多問題,如:多學科聯合教學團隊如何進行分工協作?如何選擇合適的課程內容讓學生較為全面地了解遙感、金融及人工智能的專業知識?如何讓學生將上述專業知識融會貫通?教學內容應該如何選擇才能更全面地體現遙感技術在相關金融領域的應用?學科交叉融合是當前科學技術發展的大勢所趨,受到全球廣泛關注,但機遇與挑戰并存。近年來,科學研究要解決的問題,包括前沿科學問題和人類面臨的全球性挑戰,越來越復雜,單一學科的知識、方法、工具等不足以破解這些重大科學難題,學科交叉研究發展趨勢明顯,同時學科自身也在動態演變中。目前,我國金融與遙感的學科交叉尚處于起步階段,學科交叉的深度和廣度極其有限。要想讓這兩個行業進行精準的對接,精通金融與遙感的專業人士至關重要。但是,目前國內高等教育體系中很少開設專門的課程來培養遙感+金融的專業人才,相關行業的人才儲備也遠遠不足。在此重要機遇下,以“攝影測量與遙感”等理工科通識課程為基礎,結合金融系目前已開設的課程,開展遙感與金融學科的產、學、研深層合作研究,建設文理交融、科教一體、課賽結合、校企互動、理論與實踐并重的學科交叉課程,形成培養遙感+金融復合型人才的新范式。

交叉課程的設立主要是基于擬進行學科交叉的學院已有專業方向展開初步探索,重點圍繞學科交叉團隊教師授課課程及科研方向選擇授課內容,在授課過程中融入學科交叉理念及相關案例。目前,山東大學(威海)空間科學與物理學院和商學院、機電與信息學院部分專業方向初步開展了交叉融合課程建設,如“攝影測量與遙感”“空間科學與物理入門”及暑期課程“玩轉遙感數據-賦能金融領域”等。具體交叉融合方向見圖1。

李志義認為傳統課堂始終是由知識主宰,學生要做的僅僅是聆聽、理解和記憶,這種灌溉式教學模式下,老師和學生可以用同樣的標準與節奏完成教學任務,教學效率方面優勢明顯,但其有礙學生高階能力的發展[9]。隨著新時代高等教育教學理念的發展,新課堂教學理念在教學內容、教學方式等方面都進行了大幅改革,教師角色也發生了顯著變化。課堂從“以教師為主體”轉變為“以教師為主導、以學生為主體”,課堂內外的時間得以調整,學習的決定權從教師轉移給學生,“翻轉課堂”也成為新型學習模式的代名詞。

圖1 不同學科的交叉融合方向

1.2 創新學科交叉課程教學模式,打造“圓桌式”對話課堂

交叉課堂是由翻轉課堂發展而來的專業課堂,除了對課程教材高要求外,也強調授課過程中學科知識的交叉融合傳授,對授課教師的知識儲備量要求更為嚴格。當前,新興學科交叉體系尚未健全,傳統授課方式已無法滿足創新型學科交叉課堂的需求?！皥A桌式”對話課堂以兩個或多個不同學科專業教師聯合授課的形式開展,授課教師拋磚引玉,圍繞課程主題案例以師—生、生—生、師—師提問和討論的方式展開全方位、多層次、多元化交流。課前,教師組織學生以小組為單位提前了解本節課程相關內容,準備與自己專業領域相關的匯報內容,引導學生通過問答、交談、辯論等形式共同探索,勇敢發言,有同理心地傾聽,理解不同思想的差異。同時,引導學生向預設教學方向深度思考,在合作中學習和解決問題。這種學生間或師生間的合作學習更為有效,可以激勵學生自由思考和辯論,幫助學生取得更高的成就。

2 “遙感+金融”學科交叉創新教育實踐探索

2.1 拓寬修讀門檻,導師先行,建立優勢互補、長效穩定的學科融合團隊

囿于傳統的認知慣性,強調專業對口、崇尚“術業專攻”的觀念在我國仍然根深蒂固,“雜家”不如“專家”的認識廣泛存在。要打破這一“尷尬”局面,就必須讓更多的人先接受學科交叉的先進理念,明確學科交叉的最終目的是讓學生掌握不同學科的先進技術和思想以解決本專業領域的“疑難雜癥”。目前,我國跨學科專業的報考基本以碩士生、博士生為主,高校普遍認為學生應具有一定研究水平才可以開展跨學科專業的學習。國外高校亦是如此,如美國哈佛大學教育哲學博士(Ph. D)項目,選拔高質量人才為Ph. D項目候選人,進而培養學生成為卓越的學者、研究者、決策者以及能提高美國乃至全世界教育成效的領袖。然而從目前科技發展水平及發展速度來看,社會對跨學科專業人才的需求將越來越大,因此,跨學科專業的修讀不應再斷層式開展。如果學生進入高校后只能先行修讀報考專業,修讀完畢后再進行跨學科專業的修讀,就會導致學生在修讀跨學科專業時陷入迷茫,無法定位自己的專業方向,特別是在交叉專業就業前景尚未清晰時?？鐚W科專業的設置根本上是為了培養“多學科”人才,高校應降低學科交叉修讀門檻,給予學生更多時間進行跨學科學習。因此,設立面向全校開放的本科生學科交叉公選課,使學生進入校園后能夠第一時間接觸學科交叉相關內容,是加快實現新文科背景下復合型人才培養的重要手段。

要想讓遙感與金融這兩個行業進行精準對接,精通金融與遙感的專業人士至關重要。但是,目前國內高等教育體系中幾乎沒有專門的課程來培養“遙感+金融”專業人才,也缺乏相關的教學資料。因此,要建立完善的“遙感+金融”課程體系,必須先由授課團隊進行學科方面的深度融合,以前期的交叉研究資料為基礎,依托空間科學與物理學院和商學院的兩個國家級一流專業建設點,以理、工、文深度融合為目標,建立交叉融合的“遙感+金融”課程。讓傳統文科專業突破原有的知識框架,將跨學科的知識融入已有的知識體系,結合本科生導師制,設立交叉課題,引導學生主動思考,激活學生創新思維。定期召開學科融合討論會,由遙感方向和金融方向的研究人員合作開展相關方面的交叉研究,聚焦科學前沿,形成較為新穎、豐富的研究資料,從而取得關鍵性研究進展。

2.2 開發思政為先、專業為本的“遙感+金融”課程教學案例

跨學科課程通常涉及多門學科知識,而不同的學科適用不同的講授方法。教師不能簡單地將多學科知識疊加起來,而應以問題為導向,將多門學科知識融會貫通,這也對授課教師的課程設計和教學方式提出了新的挑戰。一方面,聯合授課組采取案例教學法,自主開發一系列針對性強、啟發價值大的教學案例;另一方面,在設計“遙感+金融”課程教學時,將思政元素作為重要的授課內容穿插其中,將課程思想政治教育常態化、自然化,做到思政教育“潤物細無聲”。在此基礎上,建立思政為先、專業為本的“六主題、兩實操”案例教學庫。

例如,在《霧霾治理與綠色金融》教學案例中,授課教師結合《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,讓學生了解:我們國家在明知要承擔巨大碳減排成本、碳中和壓力與挑戰的情況下,依然選擇以提升自主貢獻力度的方式實現碳中和,承諾在時間上與發達國家大體同步地達成碳中和目標,這體現了中國作為世界大國的歷史責任與擔當。在尚有巨大“自有”碳空間余額的情況下,中國自主推進碳中和進程,將為全球氣候治理作出發達國家無可比擬的巨大貢獻。教學中,教師應引導學生建立四個自信,增強其民族自豪感,點燃其科技報國的熱情。要讓學生明白一個強國的發展離不開強大科學技術的支撐,關鍵核心技術永遠是要不來、買不來的,從而實現愛國教育與學科前沿的緊密結合,引導學生樹立緊跟國家發展戰略、解決國家急需科技問題的決心和底氣。在《基于遙感技術的藍碳評估》案例中,授課教師聚焦科學技術對海洋“雙碳”的支撐引領作用,介紹藍碳資源信用市場、藍碳交易項目等的發展現狀,引出當前國家對藍碳的重大需求,深度挖掘我國海洋漁業的巨大碳匯市場,引導學生辨明當前形勢,扛起服務“雙碳”戰略的時代使命,堅定不移地推動我國經濟發展綠色轉型。聯合授課組開發的教學案例還包括:以碼頭、機場、商場等場所的遙感數據為基礎的《遙感技術賦能金融領域改革》案例;結合威海市房地產市場實際情況開發的《遙感技術在地產金融的應用》案例;結合農村農民貸款難等問題設計的《遙感助力涉農信貸風控的應用》案例;為落實新時期國家糧食安全戰略、提高農民抵御自然風險和市場風險的能力、保障種糧基本收益而設計的《遙感技術在農險支農惠農的應用分析》案例?！皟纱髮嵅佟卑咐ɑ谔摂M仿真平臺的無人機傾斜攝影測量實驗和遙感影像的簡單解譯及基本處理。授課教師通過六大主題案例呈現詳細的事實細節,以情景化的方式將抽象的專業概念映射到具象的金融活動中,輔以兩大實操增強學生在教學活動中的親歷感和把握度,從而提高學生綜合分析問題和解決問題的能力。

授課教師將較為復雜的概念性知識實例化后,引導學生進行自主學習與思考,在授課過程中精心設計提問環節,幫助學生厘清知識關系,使學生用更寬廣的視野去分析專業知識,認真思考學科知識的交叉融合。教師對專業知識進行多角度、多維度的分析講解,拓展學生的思維。通過這些教學案例,提升大學生對國內外經濟、政治、科技發展現狀和趨勢的分析、判斷與決策能力,使學生深刻理解、踐行社會主義核心價值觀,引導學生為我國經濟建設的偉大成就而自豪,增強他們的凝聚力和向心力。此外,授課老師也可以結合自身經歷,引導學生將中國宏觀經濟發展實踐與西方經濟學理論有機結合,向世界講好中國故事,傳遞中國聲音。

2.3 建立特色鮮明的創新創業人才培養范式

基于“遙感+金融”教學、科研成果,結合學校大力開展的本科生導師制度,通過各類競賽和科研活動提高創新創業人才培養質量,實現多要素協同互動,以及創新創業活動與專業知識的全過程、漸進式有機融合。促進不同學科教師和學生的互動交流,突出教學與人才培養的重點和主線,形成獨具特色的專業創新創業教育范式。

(1)創新創業教育貫穿人才培養全過程。學生一入校就開始實踐創新能力的引導、培養,從低年級開始進行專業課程和科技創新活動的融合,盡早培養學生的融合意識,逐漸拓展融合的深度與廣度,由通識性融合逐漸向專業性融合過渡。借助開設的學科交叉課程和假期實習實踐、科研立項等實踐活動,實現理論與實踐的有機結合,提升學生的創新能力。

(2)創新教育實現全學科交匯貫通。學科交叉融合是當前科學技術發展的重要特征,是新學科產生的源泉,是培養復合型創新人才的有效路徑。學科交叉融合工作不局限于遙感和金融兩個專業,因此,我們的科研立項和科技創新面向全校學生,積極發動其他理工專業甚至是文科專業的學生參與到我們組織的創新創業活動中來。例如,在“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽和全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等活動中,我們組建了多支跨學院的參賽隊伍。參賽的64名學生來自空間科學與技術、應用物理學、機械設計制造及其自動化、數學與應用數學、金融學、工商管理、會計學、生物科學、信息與計算科學等10余個專業,實現了專業知識互補,有利于不同專業學生的思維碰撞,真正做到了理工融合、文理交叉,學生受益面廣。

(3)構建競賽驅動、教學聯動、課賽一體、科教融合的教學模式。本著“以賽促學,以賽促教”的指導方針,實施課賽結合的培養模式,通過多種形式的創新教育建立了專題培訓—校內競賽—省部級、國家級競賽的培育模式,組織學生參加全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、國際“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽等專業相關的主流競賽,將書本知識與實踐應用有效結合。在開展學科交叉工作的一年時間里,累計聯合指導本科生科研立項2項,參與競賽獲省級以上獎項4項、山東大學優秀社會實踐項目2項,實現了“以賽促學,以賽促教”的目的。

(4)產學研協同育人,培育拔尖創新人才。目前,交叉團隊已與部分企業開展深度合作,建立了部分遙感專題產品、科研儀器設備、科研成果共享機制,形成了較為豐富的合作案例,如產品策略、價格策略、渠道策略、會計財務預算報表等一切可開放共享的資源。鼓勵學生結合國際經濟環境提出前瞻性方案,方案一經采納,負責人可作為團隊核心成員與企業進一步接洽。對于證券、保險、銀行等行業的客戶案例,經保密處理后,可以引導學生結合自己的學科優勢對案例進行再次加工分析,從而培養學生的自主探究能力,提前了解行業趨勢。團隊依托市重點實驗室為合作企業和學生提供開放性交流平臺,定期組織參觀交流,聘請企業的專業人士擔任授課教師和創新創業指導教師,招募具有學科交叉意愿的在校生加入項目,并推薦能力突出者到對接的金融領域企業實習或工作。

3 結語

“遙感+金融”屬于新型學科研究方向。我國金融與遙感學科的交叉尚處于起步階段,學科交叉的深度和廣度極其有限,相關的教學、科研積累較少。由于學科專業壁壘較強,學科交叉的特色和差異性也未得到充分認識。因此,探索兼具示范性和可推廣性的新興交叉學科創新人才培養模式,發揮高校教學改革創新的示范引領作用,是推動我國新文科高質量發展的重要舉措之一。

通過前期對培養模式的實踐和探索,“遙感+”復合型專業人才培養模式逐漸成熟,階段性產出成果如下:①課程建設方面。目前,已有3門以上課程將學科交叉案例納入課程建設,其中,暑期課程“玩轉遙感數據-賦能金融領域”已上線運行2個學期。學生將上課的收獲與心得體會發表在了山東大學網站《山大日記》專欄,教學反響較好。②教學案例建設方面。聯合授課組把教學內容編成案例,自主開發了一系列針對性強、啟發價值大的教學案例,積極申報了教育部碳達峰碳中和領域教學資源、國家級教學成果獎及課程思政優秀教學案例等。③創新創業教育方面。自“遙感+金融”學科交叉實施以來,直接參與創新創業活動的學生近百人,聯合指導本科生多次榮獲創新創業大賽省級以上獎項、優秀社會實踐項目等,推動了不同專業學生的大交叉、大融合,實現了“遙感+金融”教學理論與實踐的有機結合,提升了學生的創新能力。不難發現,“遙感+”復合型專業人才模式日趨完善,可將其推廣至所有開設了遙感相關專業的高校,并可啟發相關單位探索更多的“遙感+”復合型專業人才培養模式。此外,專題培訓—校內競賽—省部級、國家級競賽的課賽結合創新人才培養模式能夠促進多要素協同互動,實現創新創業活動與專業知識的全過程、漸進式有機融合,通過各類競賽和科研活動提高創新創業人才培養質量。這一模式也適用于其他高校和其他專業的人才培養。

在學科交叉的初步探索中,雖然取得了較為豐富的研究成果,但仍存在如下幾個問題:①新型交叉方向起步晚,相關的教學、科研積累不足。②團隊融合機制不健全。如何整合資源,通過良好的激勵機制促使團隊進行深度融合,產出創新性的成果,是目前亟待解決的問題。③教學相長的機制尚不完善。激勵教師將更多的精力投入本科人才培育,還需更多的機制保障。培養政治素質過硬、視野開闊、能解決復雜問題的復合型人才,還要持續推進不同學科的深度融合,以學科交叉推動專業融合,不斷豐富授課內容和教學案例。在現有基礎上,逐步深入、層層細化,堅持以學科融合帶動專業融合,把學科融合做實,讓傳統文科專業突破原有的知識框架,將跨學科的知識融入已有的知識體系。在實際工作中,在已經形成的創新育人模式基礎上,結合教師的具體研究方向,增設合適的項目主題,凝練思政元素,建設更多切實可行、思政教育特色鮮明的課程教學案例,并將之納入人才培養過程。學科交叉課程只是學生培養過程中的一個居中環節,高校應秉持學科交叉課程與專業課程、學科競賽、畢業論文寫作等融會貫通的理念,使專業融合覆蓋學生的每一個教育環節,形成內容豐富的課程講義及其他育人資料。此外,持續加強政產學研合作,組建更多多學科專業交叉的本科生融合協作團隊,開發新的技術方案、資政建議等,健全科研實踐和創新實踐體系,將“遙感+金融”的融合模式推廣至其他專業,助力企事業單位的產業發展和社會管理等工作的開展,從根本上增強大學生的跨領域知識融通能力、人文素養與創新創業實踐能力。