交叉復合型仿生科學與工程專業人才培養模式探索

任麗麗 張志輝 鄒猛 韓志武 任露泉

[摘 要] 吉林大學仿生科學與工程專業2019年通過教育部新增目錄外專業審批。新工科背景下，以吉林大學仿生科學與工程專業為研究對象，瞄準仿生工程領域的新技術、新產業和未來技術，探索交叉復合型仿生科學與工程新工科專業人才的培養方案、課程體系、教學體系、培養模式和師資隊伍建設等核心內容，構建仿生新工科與機械、材料等傳統工科交叉融合的學科專業新結構及人才培養的新模式，以期培養出國際化的仿生專業人才，同時為仿生學科高端人才培養提供優質生源，為先進制造、生物醫藥、大健康工程、國防軍事等與仿生工程緊密聯系的產業集群提供強大的人才支撐。

[關鍵詞] 仿生科學與工程;新工科;交叉復合型;多維度人才培養

[基金項目] 2019年度吉林大學本科教學改革研究項目“交叉復合型‘仿生科學與工程新工科專業培養模式研究”（2019XYB132）;2018年度教育部首批“新工科”研究與實踐項目“交叉復合型‘仿生工程與裝備新工科專業的創建與培養模式改革研究”

[作者簡介] 任麗麗（1984—），女，遼寧海城人，工學博士，吉林大學工程仿生教育部重點實驗室副教授（通信作者），主要從事仿生科學工程研究。

[中圖分類號] G642.0? ? ?[文獻標識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）34-0164-04? ? [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

仿生科學與工程學科是機械學、材料學、生命科學、醫學、物理、化學等多學科交叉的新興學科，它搭建了工程技術和生物之間的橋梁，不僅是前沿技術的創新之道，更是新興產業的創業之道。作為有望解決更多重大科技與社會問題的未來技術，仿生技術將在全球第六次科技革命和第四次產業革命中發揮重要作用。

目前，我國在仿生工程領域的突破已產生了重大影響，但距引領全球的目標仍有不小的差距。長期以來，仿生學科專業人才的培養僅限于極少高校的研究生群體，2019年以前的仿生本科專業空白導致高端人才生源嚴重不足，并成為制約該領域科技發展的瓶頸。特別是在仿生技術催生的新興產業領域，如仿生機器人、仿生材料、仿生裝備、仿生醫藥和仿生健康工程等，專業人才短缺已成為行業短板。而在國防軍事領域，仿生技術人才作為推動新一輪軍事變革的重要力量受到密切關注。因此，加強仿生工程緊缺專業和優勢學科的謀篇布局，培養面向新產業體系和國家急需的本科人才，已成為新一輪工科教育的迫切需要。

二、仿生科學與工程專業解讀

2019年3月25日，教育部公布了2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果，吉林大學仿生科學與工程（080215T）專業（首批）通過了教育部新增目錄外專業審批。交叉復合型仿生科學與工程新工科專業培養模式研究，是立足吉林大學仿生科學與工程一級學科，依托農業工程一級學科，面向仿生工程領域新技術和新產業發展、未來趨勢、人才急需及一流學科建設，按照仿生科學與工程新工科教育的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系要求而提出的新工科專業教育改革新構想。

三、吉林大學復合交叉型仿生科學與工程專業人才培養新模式

（一）提出仿生科學與工程新工科專業人才培養目標和要求

緊密圍繞仿生科學與工程領域新技術（如仿生機械工程、仿生材料工程、仿生行走工程、仿生表面工程、仿生健康工程、仿生信息工程等）、新產業（大健康、仿生機器人、增材制造、極端載運、智能裝備、軍事國防等）和未來技術（仿生4D制造、仿生再制造、仿生能源轉化、仿生辨識技術等），面向未來國家仿生科技和產業發展需要，結合吉林大學的優勢和特色，確定仿生科學與工程新工科專業的辦學指導思想和人才培養目標（見圖1），提出人才培養的畢業合格標準及要求。

（二）制定交叉復合型仿生科學與工程新工科專業人才培養方案

將家國情懷、愛國情操、國際視野和歷史責任感培養作為新工科人才素質培養的首要目標，完善立德樹人的德育體系。在學習借鑒國內外高等工程教育成功經驗和辦學思想的基礎上，依據仿生科學與工程新工科對人才知識結構、能力結構和素質結構的要求，以多學科綜合為依托，制定以創新精神和“工匠精神”為核心、以新知識體系為主體、以質量監督與評價為保障的“仿生科學與工程”新工科人才培養方案。瞄準科技發展前沿和人類社會發展所需，實現跨領域、跨門類的學科交叉融合，積極培育新的交叉學科生長點，以此促進文、理、工、醫、農等學科的彼此支撐、相互促進和協調發展[1，2]。

（三）建立仿生科學與工程新工科專業的理論課程體系，優化教學內容

課程體系及工程教育體系的構建，重點突出仿生思維的培養和交叉學科的特色，將仿生學科、產業和技術的最新發展，行業對人才培養的最新要求引入教學過程，動態更新教學內容和課程體系（見圖2），建成滿足仿生科學與工程行業發展需要的課程和教材資源，制定符合“仿生科學與工程”新工科專業人才培養的課程教學大綱[3]。教學內容優化本著培養高素養、能對社會做出貢獻、有獨創性仿生人才的原則，將新經濟時代急劇發展的新知識等轉化為學生所能接受的課程體系、結構和教學內容。根據適應現代社會發展、適應科學技術發展和適應新產業市場發展的三適應原則，將知識的單一性轉變為知識的交叉融合，將知識量的增加轉變為知識結構的優化。同時，教學內容優化還要兼顧學生的多樣性和個體性，以及知識結構的科學性[4]。

（四）創建多維度仿生科學與工程新工科專業人才培養新模式

1.理工復合。充分利用綜合大學的文理科優勢與工程技術集成，強化學科交叉和跨界整合，創新工程教育發展之路。借助跨學科策略，充分發揮仿生交叉學科和吉林大學學科門類齊全的優勢，利用全校優秀師資資源，開設多學科交叉課程，建立校內協同育人組織模式，推動科學前沿和工程技術的相互延伸，強化學科交叉和跨界整合，為跨院系、跨學科、跨專業交叉學習提供組織保障。