中國教育在線
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未來技術人才培養:挑戰與體系重構——基於中國科學院大學未來技術學院的案例研究
2021-03-13 10:55
高等工程教育研究
作者:

  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;李嶽璟,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”規劃國家一般項目“研究生我科研資助在創新人才培養中的作用機理與制度構建”(BIA170171);中國科學院“中長期規劃研製—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)

  原文刊載於《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年的發展進行系統研究發現,學院以孕育未來技術、培養交叉學科背景人才為目標,通過組織制度創新建設跨學科組織和未來技術研發平台;通過人才培養體系重構,初步建立了以學生為中心的培養模式,在課程體系、教學組織、個性化培養、創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、打造開放協同的產學研綜合平台,統籌多方資源支撐學院可持續發展。國科大未來技術學院的建設模式,對於我國“新工科”建設和未來技術學院試點具有重要啓示意義。

  關鍵詞:未來技術 交叉學科 人才培養模式 科教融合

  一、引言

  人類每一次產業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,重大創新技術不斷湧現,新一輪科技革命洶湧而來,如果能準確把握與預測能夠引發產業革命的未來技術方向,就能在新一輪產業革命中搶佔戰略制高點。因而,預測和提前佈局能夠在未來產生顛覆性變革的技術、培養未來技術人才,成為佔領先機的關鍵。憑藉着對未來技術和未來技術人才培養的前瞻性認識,中國科學院大學(以下簡稱國科大)於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交叉學科背景人才的平台。

  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日發佈了《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。學院發展如何,能否為其他高校提供參加借鑑?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、蒐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

  (一)什麼是未來技術。

  “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裏的已有技術。‘原創性、交叉性、顛覆性’是未來技術的基本特徵,既包括原始性創新技術,也包括對已有先進技術的創造性集成”。這是國科大未來技術學院院長、創始人之一江雷院士給出的定義。他舉例説,如果歷史回溯到20世紀30年代,人類發現核磁共振現象,隨後核磁共振技術結合數學、物理、化學、生物、醫學、信息等多學科進展,被廣泛應用於醫學診斷、材料檢測、石油勘探等眾多行業諸多領域,從根本上改變了傳統測量模式,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,“原創性”和“交叉性”是基礎,“顛覆性”是技術廣泛應用後的結果。因此,產出“原創性”“交叉性”的科研成果,並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生在廣泛的學科領域。[2] 從實驗室的創新技術到得到廣泛應用、變現成為引領產業變革的顛覆性技術,需要產學研密切合作。

  (二)未來技術人才的主要特徵。

  未來技術人才是能夠產出原創性、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徵有很強啓示: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,能夠突破學科範式學習借鑑其他學科方法;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,能承受原創性探索中的挑戰與失敗風險;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、能夠在探索中發現科學之美,對於未來技術人才尤為重要。另外,由於知識更新和技術迭代週期越來越短,現在每兩天創造的信息量相當於人類有文明史以來至2003年全部信息的總和[5],技術發展不確定性和互聯時代多極化世界體系的不確定性加大,意味着未來技術人才需要自主學習、自主發展和強適應能力。

  (三)未來技術人才培養面臨的挑戰。

  要培養具備能夠產出原創性成果並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於學科交叉領域的現實,大學中跨學科組織逐漸發展起來[6]。由於跨學科組織與傳統學科規制存在多重衝突,其有效運行仍是一個世界性課題[7]。這些衝突既包括跨學科組織與傳統學科組織在管理、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範式、文化與價值之間的,以及團隊結構與需求的衝突[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着衝突[8]。因此,必須要對傳統學科組織的組織運行方式、資源配置和學科文化進行重塑。

  傳統高校人才培養模式也面臨着嚴峻的挑戰。由於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展的必備素質[9],因而培養目標需要從“以知識為中心”向“以能力中心”轉變,培養過程需要從以教師、教材、課堂為中心向以學生學習和發展為中心轉變[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,隅於單一專業界限、與社會需求和產業實踐脱節、課程內容陳舊、整齊劃一的大工業化量產培養模式等,依然佔據主導地位,缺乏從教學、管理、政策、制度到高校環境全領域的系統改革構劃。因而,要從宏觀系統、院校管理到課程教學層面創新組織模式,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

  (一)緣起。

  為使我國科技和產業發展能夠“彎道超車”,實現從跟跑到領跑,迫切需要探索未來技術,提前佈局培養具有前瞻性交叉性思維的複合型科技人才。“要培養這樣的人才,現有的專業人才培養模式顯然不適用,必須進行改革。成立未來技術學院就是要開闢一塊能適應未來技術人才培養需求的試驗田。”自身即為交叉複合型人才的江雷院士一直在思考着如何破題。

  作為中國戰略科技力量的主力,中國科學院的傑出科學家們早就在謀劃怎樣培養未來技術人才。2015年3月,時任中科院院長的白春禮院士在理化所調研時,江雷院士就提出創建培養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傑出科學家的響應,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模式進行了深入研討,並於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培養未來人才,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,依託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制的靈活體系。由於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繫起來的複雜網狀結構,節點是各學科和學科羣。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。這在交叉領域不斷湧現和演化的時代,具有極大的科技創新和人才培養優勢[13]。

  參與未來技術學院建設的主承辦和協辦研究所,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,彼此有着共同的科研目標,相對熟悉與之合作的其他學科的研究範式與思維模式,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調整機制。

  遵循科技發展方向與路徑,結合各參建研究所的學科優勢,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。在後續建設過程中,通過加強對未來技術發展趨勢的研判,不斷凝練和瞄準未來可能出現的顛覆性技術方向,對現有的方向持續優化,先後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。這些領域主要依託的專業或學科包括數學、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展奠定了堅實的基礎。

  3.多元協同的學院治理體系。

  國科大對未來技術學院的建設發展非常重視,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。學院還成立了專家諮詢委員會,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傑出科學家,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展的全過程進行指導監督。教學委員會以研究員為主,對課程教學任務進行深入探討,對人才培養成效實時跟進,在課程設置、人才培養環節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。

  (三)人才培養體系的建構。

  圍繞單一學科專業進行人才培養的傳統模式,無疑不能適應培養未來技術人才的要求,因此需要對傳統模式改革。國科大未來技術學院基於人才培養目標,反向設計重構了人才培養模式。

  1.花籃模型與貫通式培養。

  基於對未來技術人才應具備的知識、能力與素養的分析,未來技術學院確定了自己的人才培養理念: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台,整合產學研多方優質資源,為學生創造自由寬鬆成長的學術環境。在人才培養中以學生為中心,以立德樹人為根本任務,堅持興趣激勵、問題導向和創新驅動的原則,培養學生服務國家、造福人類的使命感,最大限度地激發學生的主動性、創造性,錘鍊他們勇攀高峯、勇闖無人區、堅忍不拔的意志,使他們具備堅實的專業基礎、優秀的綜合素質、廣闊的國際視野和豐富的人文情懷,以及發現問題、解決問題的自信心和能力,成為能夠引領未來技術發展的創新領軍人才。

  為把培養未來技術領軍人才的目標落到實處,學院設計了人才培養的花籃模型(圖1)。花籃的培養基是理想信念、思想道德和倫理責任,這是育人的底色和引領,貫穿培養的全方位、全過程。

圖1 未來技術人才培養的花籃模型。

  注:第一階段重點強調數理基礎及”文史哲藝經美“等寬厚的人文素養訓練,第二階段重點學習本專業基礎性課程知識,第三階段以未來技術需求為導向,定向選拔培養具有多學科背景的本科人才。依託北京仿生界面科學與未來技術研究院為載體,搭建應用技術平台,通過應用技術平台與產業界對接,實行產教協同育人,實現用現有的高新技術領軍人才去培養未來高新技術領軍人才。

  第一層是通識教育,對專業教育起着基礎和支撐作用,主要依託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,以支持後續多學科交叉融合的專業教育。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;鑑於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,着力培養邏輯推理、分析認知能力;鑑於大數據、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基礎訓練的範疇。

  第二層是專業基礎教育,注重將最前沿的知識融入專業教育課程體系,側重學科思維、專業知識和技能訓練。同時,學校提供大量跨學科選修課,學生可以根據自身興趣,在學業導師指導下選修。

  第三層是跨學科融通教育與創新訓練,通過體現多學科交叉融合的新專業課程,培養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)、頂峯課程、研討班、科研實踐等,強調培養學生多元認知能力,培養探索發現、創新思維、科學家精神、團隊合作能力等,與經濟與管理學院合作培養學生經營管理和推廣融資能力。與此同時,以未來技術發展需求為導向,依託北京仿生界面科學與未來技術研究院的產教融合平台,培養學生系統思維、集成設計、應用創造、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於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”“醫工交叉”等跨學科建設思路。

  通過統籌規劃,實行本碩博貫通培養。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秀學生提前進入研究生培養計劃,可提前選定導師,提前選修研究生課程,本科畢業設計選題或直接面對學科領域前沿挑戰,或從事關鍵技術研發,或解決行業卡脖子難題,實現與研究生階段自然銜接。進入研究生階段後繼續跟着導師從事未來技術探索。

  2.多學科交叉的柔性課程體系。

  課程是人才培養的關鍵環節。構建有利於培養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範式,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,研究者學習相互借鑑,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籌規劃相關交叉領域的學生培養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、自組織湧現與演化,並在機器人、無人機等平台實現智能應用,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。

圖2 類腦智能導論課程內容

  3.多樣化的教學組織形式。

  培養未來技術人才的一個關鍵,是要有效激發學生探究的內生動力,培養其自主學習和發展的能力。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。

  依託重大科研項目、重大平台,探索基於項目的動態教學組織。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台開設專門的討論、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,激發他們的探索欲,訓練創新性思維和方法,將所學運用到科研實踐中。鼓勵不同專業背景的學生組成研究小組,產生思想碰撞,培養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。“前沿交叉與未來技術系列講座”是未來技術學院的專業必修課,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,着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,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、科技領袖和優秀企業家走上講台,從未來技術、商業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建一個全校性的跨學科開放交流平台。

圖3 部分“未來技術大講壇”內容

  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)平台,為學生創設自主學習探索的信息化空間,全面提升師生信息素養和個性化學習能力。同時,鑑於數據科學、人工智能等正在深刻地改變部分學科的科研範式併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: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導師。結束通識教育階段學習後,學生可以根據個人興趣和學業表現,重新選擇最感興趣的專業並調整學業導師。第二階段(時長一年半)為專業基礎教育階段,仍在各院系學習,但可以自由選擇其他專業的課程。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背景要求,學生根據自己的興趣自主選擇具體的專業方向並確定專業導師。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,在確定專業方向和專業導師後,前往國外高水平大學或研究機構進行一學期的研修。訪學後回到導師所在的研究團隊和實驗室,一邊參與研討班學習,一邊做本科畢業論文研究。

  下面以材料學科為例(圖4)説明學院對學生選拔的辦法。傳統材料學只關注材料學領域本身人才培養,而未來技術學院從能源材料、信息材料、生物材料和環境材料等各前沿技術領域出發,在完成通識教育的前提下,從數學、物理、化學、生物和醫學等學院成比例選拔對未來材料技術有研究志趣的優秀本科生,進入學院進行交叉學科的培養。

圖4 材料科學學科本科人才培養過程與學生來源構成

  注:根據未來技術探索的需要,從各專業學院定向選拔人才。該學科人才總需求數M等於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和醫學背景人數z之和。

  未來技術學院對學生培養的各環節進行監測考核,每學期和學年均採用學業成績、導師評估和潛能測試等方式對學生進行綜合評價,如發現學生確實存在學業困難,在學期末學院會發出學業預警,經預警後仍沒有改善者,本着對學生負責的理念,將動員學生分流至其他學院繼續學習。每學年結束,學生也可以根據自身學業水平和興趣,自主選擇是否繼續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,將有志於從事未來技術研究、綜合能力突出的學生,通過選拔補充到未來技術人才培養中來,實現人才培養的動態調整。

  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高質量人才提供了強有力的保障。依託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傑出科學家為主的高水平本科生學業導師隊伍,對學生實施個性化培養。考生一旦被正式錄取,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、未來發展與職業規劃等方面,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,逐漸培養學生對科研的興趣和敏鋭觀察力、科研能力、學術品味、科學精神和堅韌毅力,為其日後的研究生階段學習打下良好的科研基礎。

  (四)開放協同的育人平台。

  秉持“科教融合、協同育人”的理念,未來技術學院依託中科院擁有一流平台、承擔重大項目、高水平科研人員聚焦的優勢,充分發揮研究所在學院和學科建設上的積極性,本着“優勢互補、合作共贏”的宗旨,積極探索與地方政府、行業領軍企業、投資機構等多方共贏的合作發展模式,打造開放、多元主體協同的育人平台。

  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”與多個協辦研究所的“創新單元”的優質科教資源整合,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.產教協同的育人機制。

  引入行業領軍企業的優質資源,面向未來技術發展需求,將前沿科技有機融入人才培養全過程。以實踐為導向,依託政府的指導、行業企業的轉化力量和學院既有的科教優勢,建立起適應多方面、多層次融合發展共贏的育人新模式。着重發揮行業領軍企業的實踐優勢,引入華為、華大基因等企業全程參與教育教學,包括人才培養目標和培養方案的制定、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,形成多方協同育人體系。依託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轉化和師生實習實踐一體化平台,與產業界實現對接,以現有高新技術領軍人才培養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、富於創新活力的師資隊伍,是未來技術人才培養的關鍵要素。未來技術學院師資隊伍建設最大的優勢,就是可以在國科大一萬多名導師範圍內,遴選聘任符合學院發展定位、對科學技術前沿具有高度敏鋭性、教學水平高並且能夠潛心在未來技術領域專心做研究,願意與學生共同成長的優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、其他傑出科學家77名。學院以科研項目領航,對有學術發展潛力的中青年教師提供優越科研條件,給他們壓擔子。在學院大力支持和培育下,一批中青年骨幹教師脱穎而出。2016年至今,已有4名崗位教師新入選國家級人才計劃。

  學院還着力加強“雙師型”教師隊伍建設,聘用行業領軍企業最前端研發工程師與管理專家到學院兼職任教、開辦講座,遴選優秀研發工程師作為學生的第二導師,共同指導培養學生。

  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、有利於激發創新想法的氛圍。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,學院還着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台,邀請一批思想政治堅定、學習成績優秀、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。

  依託中科院優質國際科研合作資源,學院積極發展深層次、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建立了密切合作關係,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工作。藉助“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係。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新體系。例如,綠色能源技術教研室與國外一流研發機構以及三菱、福特等國際企業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等傑出科學家聯合培養學生等。

  6.經費資源的持續投入機制。

  學院成立四年以來,通過整合地方政府、行業領軍企業、投資機構等多方資源,設立未來技術產業基金,不斷完善持續性投入機制,着力推動科技成果轉化及其產業化,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,基於學院核心承建所駐紮地的分散性,為推動學院更好搭建產學研實踐平台,國科大將支持學院“十四五”期間在雁棲湖校區建設“未來技術大樓”,用於教學辦公、工程實驗實踐、科研開發等。在與企業合作方面,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略合作協議,共同探索生命科學領域中可能性的變革技術、培養該領域拔尖創新人才。

  四、國科大未來技術學院建設的啓示

  十九屆五中全會提出,“堅持創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展的戰略支撐”,強調“加強基礎研究、注重原始創新,優化學科佈局和研發佈局,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] 依託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鑑,既需要突破傳統科研和教育範式的大膽設想與創新,也需要系統謀劃和紮實推進。國科大未來技術學院在目標定位、組織制度建設、人才培養模式創新、產學研合作協同等方面進行了有益探索,為未來技術學院和“新工科”建設提供了有益啓示。

  1.以前瞻性原始創新引領未來。

  面臨世界百年未有之大變局,準確識變、科學應變、主動求變才能佔領先機。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年技術發展的方向,對科技發展趨勢進行研判,以原始創新開創未來,以創造性集成塑造未來。正如華為創始人任正非在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、向下紮下根”,努力在讓國家與產業在未來不困難[15]。未來技術學院要充分發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、傑出科學家與充滿創新活力的青年學子聚集互動的優勢,在從0到1的原始創新和應用基礎創新的關鍵環節發揮獨特作用,以理念創新、模式創新、制度創新,實現孕育未來技術、培養未來人才的目標。

  2.以融合性動態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需求,而跨學科組織與傳統學科規制存在多重衝突。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衝突,這是其他高校跨學科組織很難具備的條件,但是其他高校可以通過學科特區政策、加強領導與統籌協調、多渠道籌措經費等,克服橫向衝突;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衝突;通過合作攻關實現學科間範式融通、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。鑑於未來技術發展的不確定性,必須建立動態調整機制。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,由傑出科學家、企業高管、資深教育專家、政府官員組成的專家諮詢委員會的專業權威,以及定期召開的未來技術論壇,是確保動態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,為跨學科組織發展創造了有利的宏觀制度環境。

  3.以”以學生為中心“理念重構人才培養體系。

  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於教育的重要性。圍繞立德樹人根本任務,以學生為中心,基於培養目標反向設計人才培養體系,是國科大未來技術學院又一啓示。打破學科和組織機構壁壘,搭建多學科交叉、集創新實踐人才培養於一體的融合平台,為跨學科人才培養提供了支撐保障。按照價值引領,知識、能力、素質一體化的人才培養要求統籌設計,實現通識教育階段夯實數理基礎,專業基礎教育階段加強學科思維訓練,高年級培養多學科融通的創新實踐能力,形成本碩博貫通培養模式;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.以開放性協同性原則打造產學研一體化平台。

  秉承“科教融合、協同育人”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、行業企業等多方面資源,通過平台融合、人才聚集、資源匯聚,建立開放性、多元參與的協同育人體系,實現各方優勢互補、合作共贏的發展格局。通過科教融合和產教融合,打造產學研一體化集成平台,建立一支多學科交叉、創新與實踐融通、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,營造自由探索的寬鬆氛圍;與世界知名大學和科研機構、領先企業、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境;以服務貢獻和支撐引領吸引多方資源,探索資源持續投入機制,形成未來技術學院可持續發展模式。

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