「探索前沿科學技術,也探索一種新的教育模式」

2022年10月22日,北京,中國科技館,機器人AI智能場景演示。 (視覺中國/圖)

(相關報道詳見《院長詳解12所高校未來技術學院:新工科的突圍》)

一位大學老師,該如何教授學生當下還不存在的技術?過去一年多時間裡,很多高校給出了不同的答案。

2021年5月20日,教育部公布了首批未來技術學院名單,北京大學清華大學北京航空航天大學等12所高校入選。首批學院的目標是「要瞄準未來10至15年的前沿性、革命性、顛覆性技術」,截至目前,大部分高校已成立相關學院,部分學院也已招收第一屆本科生。

據南方周末記者觀察,未來技術學院的組建路徑,往往是在原有的工科學院基礎上,通過跨學科方式重新組合而成,這給學院的研究和教學帶來不少挑戰。新學院成立之後,研究方向要如何調整?北京大學未來技術學院副院長劉穎坦言,團隊剛組建時,有來自不同研究方向的學者,彼此都經歷了一段磨合期。

而一個結合了科研和教學的實體學院,引領學生走上探索之路也尤為關鍵。「授課教師向學院反饋,學生通過項目課程產生的研究成果已經向SCI期刊投稿,個別學生大一第一個學期的科研成果就達到了研究生的水準。」西安交通大學未來技術學院執行院長王小華說。

未來技術學院是一個怎樣的實體機構?在過去一年的實踐中,學院如何探索出一條將教育、科技、人才相結合的培養路徑。圍繞相關問題,南方周末記者對劉穎、王小華進行了專訪。

學科交叉是突破點

南方周末:未來技術可以理解為現在還沒出現的技術,對於一個還不存在的東西,學院成立前如何規劃研究方向?

王小華:未來技術不是由某一個學科「長」出來的,它應該是由多個學科深度交叉和融合而產生的。我們學院的研究方向集中在儲能科學與工程、醫工交叉、人工智慧和智能製造,它們都是多學科交叉方向。例如醫工交叉,我們主要是基於聲、光、電、磁、核等物理要素,進行醫、工、理交叉技術創新與醫療器械研發。

劉穎:未來技術要具有前沿性、革命性和顛覆性,也要結合學校的學科優勢和發展布局。十多年以來,北大生命科學已經和數學、化學、物理、心理學等各學科展開了密切的學術交流和交叉合作,所以在生物醫藥和生命科學方向有良好的學科交叉土壤,在這個方向上可能更容易產生創新性的突破,因此學校最終選定生命健康作為未來技術學院的學科方向。

南方周末:你提到未來技術要具有顛覆性和革命性,那麼如何判斷某個研究方向具有這些特性?

劉穎:這需要足夠的學術積累和學術眼界,能夠對科技發展趨勢有預判。學科交叉可能是一個突破點。比如近年來,大數據和人工智慧的研究取得很多突破性進展,這些技術是否能應用到生物醫療、生命健康領域,並帶來革命性突破?但科學發展的經驗和規律也告訴我們,顛覆性技術的出現往往源自基礎研究的突破,所以一定要鼓勵各個領域從基礎研究開始廣泛地展開探索,才有可能找到更好的創新點。

南方周末:這交叉性在學院目前的運營上有體現嗎?

劉穎:我們學院有固定的PI會(Principal Investigator,意為課題負責人/主要研究人員)。會議的報告人從學院不同研究方向的老師中選取,每次分享2至3個報告。一方面,我們希望通過定期的交流促進院內不同實驗室間的了解,取各家之長。另一方面,希望通過和其他學術背景師生的交流,促成不同實驗室、不同專業間的合作。另外,我們今年也準備搭建研究生的學術交流平台,讓他們就科研過程中的困難和成果交流討論,促進學生和實驗室之間的科研合作。

高強度的學習模式

南方周末:大部分未來技術學院是由原有的幾個學院的專業組合而成,但西安交通大學的未來技術學院在構成上略有不同?

王小華:我們的專業和學院是全新的,從組建方式上看,我們學院既不是由原先的幾個學院組合而成的,也不是由某個學院衍生出來的,由「院辦專業」模式所衍生出來的未來技術學院,在體制機制上可能很難打破原有專業的邊界,也可能很難做到「學科交叉」。

另外,我們採取的是「跨界辦專業」,不僅要實現專業間交叉,而且更強調校企合作、產教融合。未來技術學院有四萬多平方米物理空間,給學校教師、企業導師和學生提供了共同開展科技創新活動的場所和創新實驗平台。

南方周末:現在的招生方式是怎樣的?

王小華:我們是入校之後再選拔學生,入選即為本碩博貫通培養。學院會面向全校除文科外所有專業的同學,通過筆試、綜合面試和項目實踐考核來選拔學生。也有淘汰機制,雖然掛科並不是淘汰的唯一依據,但如果學生的期末考核成績不如人意,並且他無法適應我們的教學理念和教學模式,可能會被淘汰。有些同學可能沒有掛科,但考核發現他的創新能力達不到學院的要求,也不太適應這種高強度的學習模式,我們可能也會淘汰他。

劉穎:本科招生由兩部分構成。其一,工學院的生物醫學工程系已經併入未來技術學院,該專業每年有10個左右的招生名額,他們的學籍雖然掛在工學院,但直接由未來技術學院培養。學院現在也在向學校申請,希望明年開始我們能夠獨立。其二,對於本科一、二年級的理工科學生,如果願意通過二次招生形式報名未來技術學院,我們也可以通過考核接收合適的學生。

南方周末:招生之後,學院的培養模式又是如何設計的?

王小華:在「教」的層面,採用的是項目研討式的教學組織方式。目前我們把航天六院的總師、華為的首席科學家等引入課堂中,在學院新建的29門課中,除英語外,都是由學校老師和企業專家共同制定授課內容並授課。此外,除了校內導師團隊、企業導師外,學院還給有創業意願的學生配備了創投導師。

在「學」的層面,學生學習過程中,由於知識碎片化,會引起認知過載、認知偏差和學習迷航的問題。學校今年10月啟動了「基於知識圖譜的採集式學習平台建設」。知識圖譜是顯示知識發展進程與結構關係的圖形,平台將支撐學生開展採集式學習,構建課程和項目任務知識圖譜,記錄學生各類學習行為數據,形成學生的學習畫像。相關項目在學院先試點。

在「管」的層面,我們對學生的評價不是只看考試成績,還會對其進行綜合評價。評價體系包括學生的項目成果、學生在科研過程中的表現,以及最後考試的情況。

劉穎:學院很重視學生的思政課程和課程思政,一是希望培養的創新型人才有高度的服務國家重大戰略的使命感,二是讓學生樹立追求真理的科學精神,不能因為急功近利而做出有失科研誠信的行為。

在知識方面,除了生命健康領域的基礎知識外,也很注重學科交叉思維和能力的培養,已經邀請數學、化學、物理等不同學院、不同學科方向老師來授課。並且,除了本碩的招生之外,今年我們開設了生物醫藥的專業博士學位,主要面向葯企工作高管層面的人才招生,希望能加強學界和業界的交流。

在能力方面,我們希望依託學院所承建的重大科研項目、轉化研究基地去探索動態的教學組織形式,例如,剛剛在懷柔科學城竣工的多模態跨尺度生物醫學成像設施,也將成為我們的實訓基地,作為一個超級研究工具,這個設施將從微觀、介觀、宏觀多個層次全景式揭示生命的奧秘。

看重領導力培養

南方周末:從名單公布到現在,已經過去一年多的時間了,現在的你如何理解未來技術學院設立的意義?

劉穎:我覺得可以用「急先鋒」這個詞去形容。未來技術學院要探索前沿科學技術,同時它也在探索一種新的教育模式,即我們今後應該怎樣去培養未來科技的領軍人才。各個學校相關學院的創新模式如果被證明是能取得較好的效果,那肯定會引領研究範式以及創新人才培養模式的變革。

南方周末:你理想中未來技術學院的樣貌應該是什麼樣的?

王小華:第一是要孵化新方向,發展前沿性、革命性、顛覆性的未來技術方向;第二是創新新機制,通過體制機制創新,實現產業鏈、創新鏈、人才鏈和教育鏈的有效銜接;最後是要打造新平台,打造集人才培養、科學研究、成果轉孵、創新創業於一體的新平台。

南方周末:為了這個願景,還需要做哪些方面的努力?

王小華:經過這一年的實踐,我們的老師們已經能知道學院的建設理念是什麼了,也能在具體的教學中實踐,但是還沒有達到理想的目標,授課的質量還有待提升。

另外,在學生的科研上還需要加強組織管理。換言之,要面向國家的重要需求,通過產教深度融合,開展有組織的科研,貫徹企業的研發流程,比如說什麼時間應該完成什麼工作、取得什麼成果,有一套嚴格的制度。通過這種有組織的科研,讓學生一方面能真正去做前沿的研究,另一方面能夠得到老師和企業專家的共同指導。

劉穎:我們很多研究生已經參與到大設施項目的承建工作中了,所以我們也希望通過這種活動,不斷提升學生的眼界和能力。另外,我們也會請學者來開展學術報告,其中一部分是和人生經驗相關。

目前,學生的領導力培養是我比較看重的,我發現學生在這方面確實有所欠缺。其中還包括科研表達的技巧,比如如何更好地向大眾、向合作者進行有效的表達,怎麼溝通和展演,後續我還在考慮要不要專門給學生們開一門相關課程。

南方周末記者 蘇有鵬 南方周末實習生 袁智嵐