市政工程專業(yè)交叉型研究生創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐與探索

沈吉敏 趙晟鋅 陳忠林 陳謙 康晶

摘要：市政工程其本身的復(fù)雜性和多學(xué)科性，決定著它是一個(gè)理工結(jié)合、多學(xué)科相互融合滲透的交叉性學(xué)科。結(jié)合市政工程學(xué)科特點(diǎn)，就如何搭建研究生創(chuàng)新平臺(tái)，培養(yǎng)多學(xué)科背景知識(shí)的研究創(chuàng)新人才進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：市政工程；交叉學(xué)科；創(chuàng)新；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）18-0124-04

隨著科技的進(jìn)步、科學(xué)的發(fā)展，學(xué)科交叉已逐漸被人們所認(rèn)知，它來(lái)源于社會(huì)發(fā)展的要求、學(xué)科協(xié)同效應(yīng)的作用和認(rèn)識(shí)主體的好奇心，它是推動(dòng)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力[1]。諾貝爾獎(jiǎng)在百年多的時(shí)間里，有41.02%的獲獎(jiǎng)?wù)邔儆诮徊鎸W(xué)科。學(xué)科交叉體現(xiàn)了科學(xué)向綜合性、可持續(xù)性發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究和高素質(zhì)人才培養(yǎng)等都有重要的意義。

我國(guó)開展跨學(xué)科教育與發(fā)達(dá)國(guó)家相比起步較晚[2]。跨學(xué)科組織、跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)等組建，多數(shù)是為了國(guó)家資助的重大綜合性研究課題的需要而設(shè)立的，參與人員層次較高，相對(duì)比較獨(dú)立，利用交叉性科研平臺(tái)來(lái)進(jìn)行研究生的跨學(xué)科培養(yǎng)較少，而專門針對(duì)研究生的交叉創(chuàng)新能力實(shí)踐培養(yǎng)更為罕見。基于高校及社會(huì)對(duì)市政工程專業(yè)培養(yǎng)交叉性創(chuàng)新人才的緊迫需求，建立了交叉型研究生創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)了不同專業(yè)、不同學(xué)科、不同院系、校企間的交流與合作，在理論與實(shí)踐上探索跨學(xué)科培養(yǎng)之路，力求從整體上去解決學(xué)科交叉培養(yǎng)研究生過(guò)程中的理論與現(xiàn)實(shí)的沖突，為研究生交叉培養(yǎng)現(xiàn)狀、變革、對(duì)策、措施等問(wèn)題的解決提供一定的實(shí)用性方案。

一、市政工程專業(yè)概況

在21世紀(jì)初，隨著日益增長(zhǎng)的各種環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)，決定著可持續(xù)發(fā)展之路勢(shì)在必行。而發(fā)展環(huán)境教育是解決環(huán)境問(wèn)題和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的根本。高等學(xué)校的市政工程類專業(yè)教育，是提高新世紀(jì)建設(shè)者的環(huán)境意識(shí)并向社會(huì)輸送城市給水工程、排水工程、建筑給排水科學(xué)與工程、工業(yè)給排水科學(xué)與工程、水污染控制規(guī)劃和水資源保護(hù)等方面的知識(shí)的專門人才的重要途徑。

市政工程專業(yè)是學(xué)院設(shè)置的8個(gè)碩士專業(yè)之一，是本科給排水科學(xué)與工程專業(yè)教育的延伸。主要以水處理工程與工藝技術(shù)為研究方向，以解決城鎮(zhèn)給排水工程、城市廢水處理和回用、污泥資源化、污水廠管理與運(yùn)行、城市垃圾處理以及資源化利用、垃圾滲濾液處理、飲用水水源微污染凈化處理等與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)的問(wèn)題為主要目標(biāo)。

二、學(xué)科交叉在市政工程專業(yè)發(fā)展中的地位與作用

1.多學(xué)科交叉融合促進(jìn)學(xué)科多元化發(fā)展。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)水資源短缺及水質(zhì)污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，水健康成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的首要矛盾，已由幾十年前以水量問(wèn)題為主的矛盾，逐漸轉(zhuǎn)移到水量水質(zhì)矛盾并重，水質(zhì)問(wèn)題突出上來(lái)[3]，因此從專業(yè)內(nèi)涵上講，學(xué)科發(fā)展要跟上行業(yè)、社會(huì)發(fā)展的需求。

由于人類可利用水資源的變化及現(xiàn)有技術(shù)的局限性，相應(yīng)地市政工程學(xué)科發(fā)展也面臨許多挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的市政工程內(nèi)涵發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化。傳統(tǒng)意義上的市政工程以給水、排水為主，現(xiàn)已逐漸轉(zhuǎn)變成以水質(zhì)安全、水的良性循環(huán)為核心內(nèi)容，專業(yè)的研究方向也正朝著多元化發(fā)展。值得注意的是學(xué)科在發(fā)展的同時(shí)，市政工程教學(xué)與科研者應(yīng)從思想上發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的以應(yīng)用學(xué)科為主基礎(chǔ)學(xué)科為輔的學(xué)術(shù)思想中跳出來(lái)，打破“重實(shí)踐輕理論”的思路，細(xì)化科研或工程實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，利用理論知識(shí)解釋、解決原有工程和工藝中存在的問(wèn)題，不斷地開拓有效的新方法、新工藝、新工程技術(shù)[4]。因市政工程多學(xué)科跨度的專業(yè)特點(diǎn)，顯然，單靠某一學(xué)科的研究很難以出色地完成整個(gè)專業(yè)方向的轉(zhuǎn)變，采取多學(xué)科交叉合作的形式，通過(guò)科研經(jīng)驗(yàn)的分享或科研難題的攻克，對(duì)促進(jìn)專業(yè)向多元化發(fā)展將十分有利。

2.多學(xué)科交叉融合推動(dòng)其他相關(guān)專業(yè)可持續(xù)發(fā)展。從市政工程發(fā)展歷程來(lái)看，傳統(tǒng)的水處理最初依賴于土建構(gòu)筑物來(lái)實(shí)現(xiàn)水的傳輸、水質(zhì)凈化和污水處理等。隨著市場(chǎng)對(duì)市政工程技術(shù)水平及實(shí)用性要求的提高，水處理工程開始由土木型向設(shè)備型轉(zhuǎn)變[5～6]。近年來(lái)，環(huán)境的破壞日趨嚴(yán)重，水質(zhì)問(wèn)題日顯突出，水體環(huán)境復(fù)雜程度逐漸增大，表現(xiàn)在污染物的種類繁多，難降解，遷移速度快速等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)水質(zhì)的要求，這就使得水處理技術(shù)不得不向深度處理技術(shù)發(fā)展。在深度處理的過(guò)程中，應(yīng)用各種技術(shù)手段的同時(shí)，不可避免會(huì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)（污染物的分解與轉(zhuǎn)化過(guò)程），產(chǎn)生各類副產(chǎn)物。就目前來(lái)講，對(duì)化學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的潛在有害物質(zhì)，已經(jīng)確定其成分并能得到有效處理的組分，尚屬于少數(shù)，大多正處于研究或未知階段，因此加強(qiáng)市政工程與化學(xué)學(xué)科的交叉將有助于水處理工程與工藝向深層次發(fā)展。水處理工程和環(huán)境水體水質(zhì)凈化過(guò)程中涉及到許多生物學(xué)問(wèn)題，特別是微生物問(wèn)題。微生物的繁殖受水體環(huán)境的影響，直接或間接參與水體中化學(xué)物質(zhì)的合成或降解，水體中化學(xué)物質(zhì)影響微生物的代謝，其間的變化較為復(fù)雜，因此為了滿足水處理和環(huán)境水體水質(zhì)凈化工程的需要，將市政工程與化學(xué)學(xué)科與微生物學(xué)相互交叉，將很有必要。材料科學(xué)作為一門新興學(xué)科，近些年來(lái)發(fā)展迅速，新材料具有無(wú)毒、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于日益突出的水質(zhì)問(wèn)題，新型水處理材料的應(yīng)用在水處理中也勢(shì)必具有良好的發(fā)展勢(shì)頭。因此，促使市政工程學(xué)科與相關(guān)學(xué)科的交叉合作，特別是對(duì)于一些以理論為主的相關(guān)學(xué)科來(lái)說(shuō)，交叉合作可以為其理論發(fā)揮提供有利的工程實(shí)踐場(chǎng)所，體現(xiàn)了其在市政工程學(xué)科中的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，也為其的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域及新的課題。

3.多學(xué)科交叉完善了研究型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。推動(dòng)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的轉(zhuǎn)變往往在于科技創(chuàng)新、制度創(chuàng)新，創(chuàng)新的主體是人，創(chuàng)新體現(xiàn)在對(duì)人的創(chuàng)新能力上的培養(yǎng)與挖掘。隨著社會(huì)進(jìn)程日益加快，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)人才素質(zhì)的要求也越來(lái)越高，針對(duì)以上情況需要高校對(duì)培養(yǎng)研究型創(chuàng)新人才應(yīng)提出新舉措。項(xiàng)目以高等學(xué)校研究生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為研究重點(diǎn)，探索人才培養(yǎng)新模式，創(chuàng)新模式中包括培養(yǎng)對(duì)象、培養(yǎng)途徑、培養(yǎng)方式等的探索與實(shí)踐。多學(xué)科交叉融合人才培養(yǎng)有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，滿足多樣化的人才需求，提高對(duì)就業(yè)市場(chǎng)的適應(yīng)能力。通過(guò)學(xué)科之間的交叉、滲透與融合，可為學(xué)生提供接觸多學(xué)科領(lǐng)域、學(xué)習(xí)寬專業(yè)知識(shí)的條件和平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生善于從多角度看問(wèn)題，多方面思考問(wèn)題。思維方式的轉(zhuǎn)變有利于創(chuàng)新思維的激發(fā)和創(chuàng)新能力的養(yǎng)成，有利于新問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)及新見解的提出，對(duì)跨學(xué)科拔尖人才向舊領(lǐng)域的深入發(fā)展，新領(lǐng)域的創(chuàng)新與開拓奠定基礎(chǔ)。另外，交叉學(xué)科培養(yǎng)可以改變目前高等教育過(guò)程中受專業(yè)、學(xué)術(shù)氛圍等影響的局面，打破學(xué)生在科研過(guò)程中思路單一的困境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，增強(qiáng)原創(chuàng)性意識(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，成為探索研究生綜合素質(zhì)教育的新途徑，完善研究型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

三、學(xué)科交叉創(chuàng)新培養(yǎng)模式的實(shí)踐與探索

1.交叉型創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐與探索。通過(guò)平臺(tái)間的構(gòu)建與重組，建成一個(gè)全新的以學(xué)科交叉為主題的多學(xué)科交叉創(chuàng)新科研實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其平臺(tái)組成見圖1。引入學(xué)院現(xiàn)有的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、化學(xué)分析與物性表征實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、微生物與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、水質(zhì)分析與水處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、建筑環(huán)境與環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的部分大型精密儀器，并利用課題組現(xiàn)有條件，對(duì)140m2實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了掛牌建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)行功能分區(qū)管理，主要用于飲用水與污水處理，設(shè)有學(xué)生工作間、水處理材料合成實(shí)驗(yàn)室、無(wú)菌操作室、儀器室、水處理工作臺(tái)，滿足學(xué)生水處理實(shí)驗(yàn)及常規(guī)檢測(cè)條件。

2.研究生綜合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)方式的探索。教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)面向一個(gè)研究生創(chuàng)新團(tuán)體，即采取“以多對(duì)多”的方式共同指導(dǎo)研究生創(chuàng)新團(tuán)體，每周定時(shí)開展研究生培養(yǎng)討論工作，解決來(lái)自學(xué)生在學(xué)習(xí)、科研過(guò)程中面臨的各種困難。團(tuán)體的學(xué)生來(lái)自市政工程、應(yīng)用化學(xué)、高分子化學(xué)、材料科學(xué)的學(xué)生，培養(yǎng)周期為2～3年，目前，已取得良好的培養(yǎng)效果，具體培養(yǎng)方案如下：

一是采取課程聯(lián)合培養(yǎng)的模式，組織學(xué)生進(jìn)行跨專業(yè)課程學(xué)習(xí)。從我國(guó)學(xué)科課程設(shè)置上看，各高等院校因其成立專業(yè)的背景和依托的優(yōu)勢(shì)不同，專業(yè)課程設(shè)置有所不同[7～11]。在本科階段，大多數(shù)專業(yè)對(duì)于交叉學(xué)科專業(yè)的課程設(shè)置上內(nèi)容略顯單一，系統(tǒng)性不強(qiáng)，內(nèi)容深度不夠，學(xué)生只知其一不知其二，造成學(xué)生研究生階段長(zhǎng)時(shí)間處于瘸腿、困惑的局面，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的發(fā)展。事實(shí)證明，深入學(xué)習(xí)交叉學(xué)科的課程對(duì)于加強(qiáng)本學(xué)科的專業(yè)性十分必要。為使自然科學(xué)與工程技術(shù)的有效結(jié)合，應(yīng)充分考慮市政工程學(xué)科與其他學(xué)科的理論知識(shí)銜接，重視知識(shí)的拓展與延伸，特別是生物類、化學(xué)類課程的理論與實(shí)踐的深層次培養(yǎng)。化學(xué)類、生物類、環(huán)境類、力學(xué)類課程是市政工程專業(yè)平臺(tái)下貫穿自然科學(xué)和工程技術(shù)課程的四大支柱。因此，在進(jìn)行學(xué)生團(tuán)隊(duì)聯(lián)合培養(yǎng)的過(guò)程中，注重鞏固、填補(bǔ)研究生在本科生階段理論知識(shí)學(xué)習(xí)上的不足，加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、高分子化學(xué)、微生物學(xué)、工程力學(xué)等理論課程的學(xué)習(xí)。

二是采用創(chuàng)新實(shí)踐合作的形式，以多學(xué)科背景知識(shí)為培養(yǎng)目標(biāo)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)扎實(shí)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能的基礎(chǔ)上，開展實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，選定水處理方向某一交叉性研究性課題，學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)共同參與跨學(xué)科項(xiàng)目研究。在交叉培養(yǎng)模式下學(xué)生不再歸屬于某一個(gè)專業(yè)，即學(xué)生團(tuán)隊(duì)從知識(shí)上獲得統(tǒng)一性和相對(duì)完整性，掌握和運(yùn)用最有效的知識(shí)。開展研究生創(chuàng)新活動(dòng)為課程聯(lián)合培養(yǎng)模式提供了場(chǎng)所，在實(shí)踐中不斷開拓新領(lǐng)域，推動(dòng)多學(xué)科交叉融合型人才的培養(yǎng)，為科研工作的開展提供了制度和條件保障[12]。目前，學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能的提升到理論技術(shù)的全面掌握，都由指導(dǎo)教師親自傳授。學(xué)生已經(jīng)基本上學(xué)會(huì)了用化學(xué)、生物等多角度、多層次去解決水處理中遇到的問(wèn)題。

3.交叉培養(yǎng)模式對(duì)學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)適應(yīng)性的探索。多學(xué)科交叉培養(yǎng)創(chuàng)新人才作為一種新型的創(chuàng)新人才培養(yǎng)，面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員是來(lái)自不同的專業(yè)或相近學(xué)科的專業(yè)的學(xué)生，因創(chuàng)新內(nèi)容的跨學(xué)科、跨專業(yè)的特點(diǎn)，使學(xué)生的思維不受條條框框的限制，并對(duì)現(xiàn)在所從事的研究領(lǐng)域有一定的好奇心理，更容易接受新知識(shí)，發(fā)揮創(chuàng)造性，達(dá)到知識(shí)體系與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的融合與互補(bǔ)。跨學(xué)科學(xué)生團(tuán)隊(duì)已經(jīng)具有一個(gè)學(xué)科或幾個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐基礎(chǔ)，因此在知識(shí)量方面會(huì)更豐富一些，弱化專業(yè)間差別，則有利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)整體由單一型向綜合型轉(zhuǎn)變，能夠更好地融合交叉學(xué)科間的知識(shí)，積極參與跨學(xué)科課題的研究。但是與此同時(shí)，研究生已經(jīng)渡過(guò)了四年制的本科教育階段，要打破學(xué)科專業(yè)壁壘，消除學(xué)科專業(yè)界限并非易事，對(duì)于非專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知與提高也需要一定的時(shí)間與適應(yīng)過(guò)程[13]。應(yīng)根據(jù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員的所屬專業(yè)和跨學(xué)科培養(yǎng)效果，選擇學(xué)科交叉的范圍和程度，來(lái)進(jìn)行交叉性課題研究。課題的選擇上，應(yīng)以具備多學(xué)科背景知識(shí)下的學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)體的創(chuàng)新實(shí)踐能力的“提高”為目標(biāo)，融合多學(xué)科知識(shí)共同解決水處理工程中的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題[14]。

在學(xué)校層面，應(yīng)確立多學(xué)科滲透交叉人才培養(yǎng)的教育理念，定位交叉學(xué)科研究生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建多學(xué)科滲透交叉人才培養(yǎng)及質(zhì)量監(jiān)控體制，以此來(lái)鼓勵(lì)、推動(dòng)教師開展研究生交叉培養(yǎng)，將跨學(xué)科理論學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)以學(xué)分的形式得以體現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到跨學(xué)科創(chuàng)新培養(yǎng)計(jì)劃中來(lái)[15]。

四、結(jié)論

針對(duì)我國(guó)對(duì)研究生培養(yǎng)學(xué)制2～3年的特點(diǎn)，以研一研究生為研究對(duì)象，以培養(yǎng)通識(shí)型、實(shí)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，將來(lái)自不同專業(yè)、不同院系或不同學(xué)校的學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)。在教師團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下，利用現(xiàn)有的人力和物力資源，打造一個(gè)交叉型研究生創(chuàng)新平臺(tái)，以解決水處理工程中的實(shí)際問(wèn)題為主要研究方向，從理論與實(shí)踐兩方面著手，在不影響本專業(yè)學(xué)習(xí)與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)成員實(shí)行為期兩年的“特區(qū)化”培養(yǎng)，讓學(xué)生深入掌握涉及多個(gè)相近學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)與技能，培養(yǎng)具有多學(xué)科背景知識(shí)及實(shí)踐技能的創(chuàng)新性人才，滿足社會(huì)對(duì)復(fù)合型拔尖人才的需求，同時(shí)為高校同類專業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索提供典型案例，具有廣泛的借鑒作用與應(yīng)用價(jià)值。

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