論新工科的跨學科品性及其跨學科課程設計

（閩江學院，福建 福州350108）

“日新之謂盛德，生生之謂易。”教育需要傳承與創新，日新方能致遠。當前，我國高等工程教育在經濟社會發展中的作用正在發生著深刻變化，高等工程教育范式面臨全新轉變。2017年以來，教育部積極推進新工科，引領高等工程教育綜合改革，“復旦共識”“天大行動”“北京指南”被譽為“新工科三部曲”，眾多高等院校已積極響應并投入新工科的研究和實踐。這是為應對新一輪科技革命和產業變革、服務創新驅動發展等一系列國家戰略，高等工程教育領域進行的準確識變、積極應變和主動求變。基于此，本文著重從新工科角度，對高等工程教育跨學科教育及其跨學科課程設計進行探討。

一、跨學科教育是新工科的品性

約翰·亨利·紐曼曾說，“大學要么指學生而言，要么指學科而言。”［1］20大學與學科形影相隨，兩者在建制化過程中深度融合。從人才培養角度上看，“教育中的學科”是指為培養人才而設立的教與學的科目，并在教學制度中對其進行系統的安排。［2］教育中的學科是學校教學、科研等職能的基本單位。從科學學角度上看，人類知識本身是一個完整的體系，單門學科則是相對獨立的知識體系，學科的分化與綜合是學科發展的自帶品性。許多新興學科既是學科分化與綜合演進邏輯的產物，也是分化和綜合這個辯證過程的直觀體現。教育中的各類學科形態通常是人類知識、文明日益增長和個體認知能力有限性兩者矛盾的產物，具有較強的人為干預性和文化差異性。作為高等教育后發型國家，我國的學科管理制度在經過深度“中國化”實踐后，強化了學科管理實體的性質，這客觀上加劇了學科與學科、學科與外界的割裂。

新工科堅持立德樹人根本宗旨，以應對變化、塑造未來為理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才。［3］與傳統工程教育相比，新工科的核心內涵之一。就是跨學科教育這不是說傳統工程教育不存在交叉與融合，而是指新工科的交叉與融合更為緊迫。這種迫切性，既是源于當前工程領域復雜工程問題和工程創新型人才培養的現實需求，也是源于制約學科交叉與融合的現行壁壘。新工科固然是近年來出現的教育術語，但高等工程教育的革新一直在路上，其范式歷經“技術范式”到“科學范式”，再到“工程范式”。新工科既是工程學科發展的內生需要，更是在新形勢下工程教育新范式探索的“中國方案”。工程范式具有實踐性、綜合性和創新性特點，跨學科既是重大工程創新的突破點，也是創新型人才培養的重要途徑。《天津大學新工科建設方案2.0》提出要拆除學院與專業之墻、學校與社會之墻、教學與科研之墻。［4］這一系列“砸墻”“破壁”舉措，旨在打通新工科的跨學科教育通道。

二、課程整合是“新工科”跨學科教育的著力點

什么是真正的跨學科？在探討新工科的跨學科課程之前，有必要對大類培養、第二學位、主輔修等常見的課程融合模式進行對比分析。大類培養將相同或相近學科門類按一個大類招生，經過基礎培養后再進行專業分流，它主要培養寬口徑、厚基礎、復合型人才，偏向于通才教育。這種模式將大類培養相關專業基礎和專業課匯集起來，但各個專業的系統性、深度不夠。第二學位教育是在獲得第一學位的基礎上，全日制脫產再主修另一學科門類專業，它屬于大學本科后教育。這種模式相當于學生系統修習多個專業，雖然基礎不似大類培養般寬厚，但在專業領域里更為系統。主輔修教育是在本科學習階段，學生修讀本專業的同時跨學科門類修讀另一個專業的學位課程。這種模式下，學生在主修專業內完成了系統學習，但在輔修專業里常常只是習得了一些分散的課程。這些主輔結合的修讀方式，有助于拓展學生的知識面，增強其復合能力和適應能力等，學生卻難以將多個修讀專業（課程）有機地融為一體。上述這些方式，其本質是修讀方式的跨界，是將多個學科的知識、技能傳授給學生，嚴格地說只能視為多個學科間的修讀。而跨學科教育所涉學科（領域）深度關聯，其最關鍵的特點是突破學科（領域）邊界。它以解決復雜問題為主要目標，有意識地整合不同學科的資料、概念、理論和方法。［5］跨學科教育蘊含著跨學科整合思維。

跨學科整合是跨學科課程的重要方法論。正如美國國家科學院所指出的，“真正的跨學科，不僅僅是將兩門學科粘在一起創造一個新產品，而是思想和方法的整合、綜合。”［6］何為整合？《辭海》給出的解釋是，“集結相關的意見或事物，統合成為另一個新的整體。”這種表述體現了目的與方法的統一，其實質是一種整合思維。整合思維是一種創新性思維。整合思維理論先驅羅杰·馬丁教授指出，“整合思維是在面對相互沖突甚至對立的模式時，開展建設性思考，創造性地解決沖突并形成包含原有模式的某些成分又優于原有模式的新模式。”［7］由于研究領域的原因，羅杰·馬丁教授更多的是從管理學角度詮釋整合思維。但是，作為一種思維思維方法，整合思維并不局限于相互沖突或對立的情境，而是已經被廣泛運用于社會生產、生活的方方面面。在新工科中運用整合思維，可以幫助我們跳出以學科看學科、以教育看教育的局限，在跨學科教育以及課程跨學科整合中開辟新模式。

課程資源是高校人才培養的核心資源，高校人才培養本質上是運用課程資源有目標、有計劃地進行多樣化組合，以便完成不同人才培養目標下的知識、能力及素養結構的培養任務。從這個意義上說，新工科既是對原有工程教育的學科規訓的突破，也是課程體系的新模式再造。正如戴安娜·羅頓、馬克·秦等人所指出的，“跨學科教育是一種課程設計與教學模式，由教師對多門學科理論和方法進行辨識、評價與整合，提高學生理解、處理、創造性地使用多學科的新方法解決問題的能力。”［8］新工科的人才培養，是新模式下的人才培養。新工科人才培養的“新”，主要體現在新素養、新結構、新方法上，它們之間是密切關聯的三位一體。要達到“新素養”，就離不開新結構，新結構的主要著眼點在于專業和課程的邊界再設計、課程重構等，要落地在“關聯”、非正式學習、去中心化等“新”教學方法上。［9］

三、新工科跨學科課程設計的基本框架

新工科跨學科課程重構應強化設計思維，綜合分析現行高校教育教學制度、教育學理與現實可行等改革攸關因素，貫穿整合思維，超越“分化”與“整合”二元對立，尋求學科課程與跨學科課程融合的布局，以綜合課程、項目課程等為重要突破口，對課程體系進行系統性重構，將跨學科課程有機融入新工科人才培養體系。

（一）一體兩翼：融合學科與跨學科的課程布局

跨學科課程如此重要，那么是否意味著可以否認分科課程的價值？非也。學科教育不扎實，跨學科教育也很難達成。艾倫·雷普克教授也認為，跨學科研究以整合見解、構建全面認識為目的，靠單門學科難以解決，需要以學科為依托。［10］況且，在我國現行高等教育教學管理體制下，學科與學者是“命運共同體”，科研、教學資源調配以學科平臺為重要指標，人才培養以學科（專業）為基本單元，教學建設與改革帶有明顯的管理色彩，學科（專業）往往發揮著規范性功能，完全脫離學科“另起爐灶”的顛覆性改革實非理性的道路。新工科的跨學科教育，是著眼于解決復雜工程問題的教育，跨學科教育不是不要學習單門學科，學科學習是基礎，過度強調跨學科教育，甚至將跨學科的價值凌駕于學科之上，是不切實際且有害的。正如雅克布斯所言，“學生只有在掌握各個學科的基礎上，然后在跨學科課程中把它們建立起聯系，才能從跨學科課程中受益。”［11］跨學科教育的目的是培養學生跨學科意識和創新思維，運用多種學科（領域）知識、方法、技能等解決問題的能力。

因此，我們在課程體系構建時，應超越“分科課程”與“跨學科課程”的二元對立。學科課程與跨學科課程在新工科課程體系中是一體兩翼的支撐關系，課程設計者應根據具體工程領域的人才培養，謀劃和設計兩者相輔相成的課程布局。當前非常關鍵的是，在課程體系上要改變傳統課程設計范式的單一學科內難度遞進的課程設計邏輯，不僅關注“跨”，而且更注重“融”，重構學科課程與跨學科兩者融合、層次遞進的工程教育課程體系。尤其是在通識課程部分，我國通識教育起步較晚，往往將其作為專業教育的先期階段，其課程呈現名稱、方式不一，如強調“文理融通”的文化素質教育課程、“公共課”“基礎課”等，在課程設置、構成比例及教學內容等方面的跨學科教育比較欠缺。“通識”包括“通”和“識”以及兩者的辯證關系。通識教育之“通”，代表一種整合，“識”代表一種專門；通識是“由識而通”，再“由通而識”。［12］612已有高校朝這個方向進行改革，如2018年，西南交通大學開設了30門跨學科通識課程，這些課程打破專業界限，其內容涵蓋哲學智慧、自然科學、藝術體驗、生態環境等領域，采用全新的教學模式和評價方法，通過師生共同參與，培養學生創造性解決問題的能力。［13］這些改革為新工科的跨學科課程整合提供了有益的先行探索和實踐回應。

（二）雙向整合：縱橫統整的綜合課程

綜合課程的思想基礎，是赫爾巴特的教材聯絡說。它起源于20世紀初德國的“合科課程”，但其內涵早已超越“合科課程”。根據綜合性程度，綜合課程可劃分為相關課程、融合課程、廣域課程、核心課程等具體類型。課程綜合化在教育發展史上引起過爭議，這種爭議的核心在于綜合化課程本身的綜合“度”及其在整個課程體系中占比的問題。近年來，綜合課程再次引起了課程改革研究者的極大關注。這既是對以往我國高校課程過度分化的設置模式的糾偏，也映襯了當前“大工程觀”下高等工程教育實踐性、綜合性及創新性的題中之意。新工科的課程綜合化不是對以往綜合課程模式的簡單復制，而是現代工程教育在更高程度上的“集成”。那么它與課程整合有什么內在聯系呢？課程整合是課程開發的一種方法，而課程的綜合與分化則是課程發展的基本形態，綜合課程與分科課程則是兩種形態的具體表現形式。兩者既有緊密聯系，也存在明顯區別。整合對象既可以是課程體系，也可以是具體的課程。課程的整合本身不是目的，它是一種思維方式、一種手段、一個連續的過程，而不是一個客觀存在的實體。不同的整合方式及整合程度，產出不同的課程形態。綜合課程是整合的一種結果，整合未必產生綜合課程，但跨學科整合產生的往往就是綜合課程。因為跨學科整合“就是將超過一個學科的方法論和語言有意識地應用于對一個中心主題、議題、問題、話題或經歷的調查之中”。［14］

課程整合的方式多樣，但就整合的方向上看，主要包括縱向整合和橫向整合。具體而言，涉及綜合課程的橫向聯系和縱向銜接。課程整合過程往往是縱向與橫向雙向思維相結合的過程。綜合課程整合不好，容易出現深而不廣、廣而不深、銜接不順等問題，課程內容容易淪為拼盤式的“大雜燴”，達不到設置初衷。只有與學生學習進階高度契合的綜合課程，才是具有良好整合度的綜合課程。長期以來，我國工程教育課程觀受科學范式的影響，側重課程內部學科性及學科體系性，學科之間的關聯性不強，課程結構較松散；課程設置方式停留在“增”“減”等局部調整，小容量課程偏多，課程整合度不高，綜合課程在課程體系中的占比較低；課程的實踐性不強，沒有及時回應工程實踐共同體的需求。這種課程構建模式既不能快速響應工程領域產業升級和技術革新趨勢，也無法徹底解決新工科催生的課程內容與有限的教學課時矛盾，已表現出明顯的不適應。課程綜合化有助于將相關課程內容整合成深度融合的綜合體，避免重復內容和碎片化學習，培養學生系統思維和整體思維以及解決復雜問題的綜合能力，將理論與實踐相結合探究復雜工程問題的解決。［15］工程領域新技術、新業態、新模式需要工程教育樹立系統化、綜合化的“大工程觀”，構建綜合課程體系是當前我國高等工程教育課程改革的迫切任務。

（三）三維立體：逐級提升的項目課程

工程師的工作情境直面真實世界，解決的是實際工程問題。許多工程問題本身就具有“項目”的特征。項目課程以聯系論、結構論、綜合論和結果論等理論為基礎，不同于學科課程，不同于技能訓練課程，也有別于任務本位課程，它是以項目為參照點貫穿整個課程內容，讓個體在以項目為載體所設計的綜合化情境中學習完成完整工作過程，并獲得相關知識和技能的課程。［16］項目課程深受威廉·赫德·克伯屈的“設計教學法”的影響，已被應用于基礎教育、職業教育以及普通高等教育。項目課程契合了新工科的工程范式，完全可以作為新工科實施跨學科教育的課程改革切入點，有助于新工科跨越學科與學科的邊界、學科與社會的邊界以及學科與學生的邊界。新工科中的項目課程，不是一個個分散的課題，而應是一種經過嚴密整合的聚合式課程。不是對傳統課程的項目式教學法改造，而是基于真實工程情境，其設計和實施以項目為中心，學生通過“做中學”完成項目達成課程目標，培養專業興趣、工程意識、團隊領導、管理能力及創造力。

項目內容選擇是項目課程設計成功與否的關鍵，項目需與培養目標緊密結合，源于工程實踐，課程設計者要挖掘產學關聯的資源，開發項目課程內容。此外，要將項目課程的結構性設計納入新工科課程體系整體設計中。美國普渡大學以“不分專業統一進入”（FYE）項目為跨學科教育基礎，以工程教育系作為跨學科工程教育孵化器，再以需求端導向的項目作為整個體系的骨架。［17］這種多維度跨學科項目制為我們新工科項目課程的結構設計提供了啟示。新工科項目課程要以系統性的、結構性的形式有機融入新工科課程體系。這種系統性、結構性包含兩層意涵，一是項目課程由單一到綜合有序安排；二是由簡單到復雜逐級提升。根據上述兩層意涵，項目課程結構總體呈現為低階、中階、高階的三個維度，三個維度環環相扣、逐層提升，增強學生多維度的工程體驗。初階項目課程主要集中在一、二學年，整合應用多門學科方法解決問題，旨在強化基本技能訓練。中階項目主要在第三學年，與專業核心階段銜接，指向中等、高等復雜工程問題，培養綜合運用知識解決問題能力。高階項目的綜合性程度最高，融合跨學科意識、綜合性和探究性等為一體。通過三個維度的項目學習體驗，提升學生工程意識、實踐能力、跨界融合及創新能力。

四、“新工科”跨學科課程教學的瓶頸與對策

上述在學理層面探討了新工科跨學科課程設計，但跨學科課程的教學實施并非易事，分析研究跨學科教學實施的難點和解決對策，有助于促進跨學科課程理論的實踐轉化并在教學實踐中促進跨學科課程理論創新。

（一）跨學科課程教學的瓶頸

影響新工科跨學科教學實施的因素很多，除了跨學科課程設計問題外，當前主要有如下幾點亟待解決的問題。

一是根深蒂固的專業實體化的教學管理模式。本科教育的專業性是中西方高等教育的共同特征，這本身不構成問題。問題的關鍵在于專業管理模式及其衍生的教學管理模式。我國的專業生成一般沿著“行業-專業-課程”邏輯，一個專業一旦形成并列入“專業目錄”，就具備了很強的實體管理性質，專業邊界森嚴，管理上分屬于高校院系，教師、科研人員有清晰的學科領域邊界，學科間深度交流困難。我國專業管理雖然經過多次改革，但“目錄式”管理的痕跡依然明顯。這種專業設置方式更多的是在學科內部分割，不利于學科交叉融合。教學資源按照專業或院系調配，不同專業、不同院系之間的課程等教學資源之間的界限非常明顯，缺乏共享機制。

二是高校教師的跨學科教學能力普遍欠缺。師生是構成教學活動的最基本元素，跨學科教學對教師的知識、能力及素養結構提出了全新的要求。在分科治學下，高校教師一般都要經過嚴格的學科精細化、專業化培養，他們追求知識專精，崇尚學科專家，而對其他學科知識涉獵不廣。在這種學科規訓下，他們擅于窄而深的學術研究，對社會生成、生活的現實問題關注不足，跨學科研究能力培養不足。跨學科教學使得師生之間的教學關系發生轉變，需要教師激發學生自主學習興趣，這對教師的協作能力、組織能力、整合能力及教學創新能力提出更高要求。

三是跨學科教學評價面臨挑戰。由于跨學科教學的融合與交叉特點，其教學評價有別于傳統學科教學評價。跨學科教學應該是圍繞核心問題的求解，整合不同的知識模塊，求解路徑不同，相關學科在問題解決中的重要性也不同，其考核準則應該放在跨學科問題的解決上。同時，由于跨學科教學的跨學科性，現行的基于學科的同行評價并不完全適用于跨學科教學評價。囿于學科教學評價傳統，跨學科教學成果存在不被職稱晉升、獎勵機制等認可的問題，甚至費力不討好。跨學科教學的學習過程和學習結果具有開放性，跨學科學習的表現性評價——如學生合作的作品，對其評價存在較大難度。

（二）促進跨學科教學的對策思考

一是構建開放、融合的高等工程教學模式。專業設置與管理要淡化將傳統工程專業作為管理實體的觀念，轉變對專業生成邏輯的傳統認知，將專業視為“課程的組合模式”，轉向以課程為重心的專業治理，以開放而非封閉的理念、選擇而非控制的思維，組合課程和設計教學進度。新工科的重要特點，就是打破高校與社會分割的藩籬，貼近工程教育的服務端。在教學模式上需重塑師生關系，發揮學生的主體性、主動性，增進教師支持和服務，以小步快走方式扭轉傳統課堂主導局面，開展互動式、研討式、案例式及融合現代教學手段的綜合式等教學模式，強化問題導向，讓學生深度融入教學并成為主動學習者。重塑教學組織形態，實行開放性教學組織形式，突破教室、班級等空間局限，探索團隊式學習、綜合實驗室等教學組織形式，提升教學過程的開放性。創新教學資源共享體制機制，打破學科建設與人才培養培養“各自為政”。因為工程問題大都是復合型的，特別是隨著社會產業科技發展的多樣化和綜合化趨勢的加強，亟待文理滲透和理工交融的新型課程與教學組織模式的回應，探索工程教學組織新模式、新體系、新方案。

二是提升工科類教師跨學科教學能力。現有高校教師大多是在分科治學的模式下培養而成，他們的學科知識專精，但綜合能力不強。歐內斯特·博耶曾在《學術的反思：教授工作的重點領域》報告中提出“多維學術觀”——即探究的學術、整合的學術、應用的學術、教學的學術四位一體學術觀。這一理念對當前我國高校教師發展具有重要啟示。我們應借鑒多維學術觀內涵，提升高校教師綜合能力和素養。高校教師發展中心、教師工作部等部門在觀念上要將探究、整合、應用和教學視為多維一體，在“大工程觀”下加強教師培訓，通過繼續教育拓展所在領域知識體系和掌握學術前沿，通過跨學科交流平臺和跨學科項目等增強跨學科整合能力，通過產教合作提高解決復雜工程問題的應用能力，通過教學交流、教學研究促進教學創新。通過引進跨學科的人才，或吸引企業、行業工程師兼職，增強教師隊伍的跨學科教學能力。

三是創新新工科質量評價體系。威廉·愛德華茲·戴明曾說，質量不是檢驗出來的，而是設計、生產出來的。“新工科”質量管理要夯實質量文化，落實在關鍵環節上，轉向過程管理和流程優化，轉向“新工科”教育系統環境的持續優化。結合工程教育認證，研究制訂具有中國特色、國際實質等效質量標準，開展多維度的教學質量評價。建立適應工程教育跨學科教學特征的質量評價機制，基于跨學科教育利益攸關者，確立多元評價主體。借鑒學科評價有益方面，從培養目標、畢業要求、教學資源等培養過程要素入手，研究制訂體現跨學科教學特征的“新工科”質量評價標準和評價方式，實現對學生綜合、全面的評價。改革學術評價體系，使跨學科教學、研究成果得到公平、公正對待，甚至在成果認可、崗位晉升等方面向跨學科教學成效突出的教師傾斜，完善跨學科教學制度基礎和改革動力機制，鼓勵教師從事跨學科教學和研究工作。

本文論述了新工科的跨學科品性、課程整合以及新工科跨學科課程改革等問題，特別是對學科與跨學科的課程布局、綜合課程以及項目課程進行了探討。“路漫漫其修遠兮”，新工科跨學科課程改革涉及結構重組、內容體系開發、教學模式變革等方方面面，每一項工作都非易事，不僅關系教育學理、實踐操作，還涉及工程認證、質量標準等政策的融合。文中論述的問題也不是獨立的，而是相互交叉關聯。正如雅克布斯所言，跨學科整合是一個連續體過程，需要傳承與創新的過程。美國學術界曾批評美國的高等教育研究和改革為“不結果的樹”，我國高等教育研究和改革也存類似質疑。在新工科的研究與實踐道路上，我們應做堅定的行動者，而不能總想著彎道超車。