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大跨度学科专业交叉创新,将成为研究生培养的新风向

“一些‘改革’潮流,又往往风云变幻,此一时批评人才培养宽厚不足,强调指出博通不够;彼一时又说毕业生实际工作能力不强,注意专精不够,我们也常感到无所适从。”

事实上,由于知识的分化与综合的永无止境及不确定性,对于“博通”与“专精”何者更为重要的问题,绝无普适性的简单答案。

我们知道,确切的判断必然是有条件的,只能针对一定的历史时代与论题范围。大而无当、不着边际的博专讨论,是无结果与无意义的。

因此,为顺应大跨度交叉创新的时代特征与人才需求,当今研究生教育亟待重视大跨度博通与交叉问题。

01中国创新型研究生人才培养的困境

在自主创新的三个层次中,当代中国在综合集成创新与引进消化吸收再创新方面成绩卓著,发展迅猛。然而,重大创新,尤其是自主创新最高层次的原始创新,却进展缓慢,起色不大。

这致使中国科技创新虽在数量与规模上位列前茅,而在质量与品味上仍与世界先进水平有不小的距离。

诺贝尔自然科学奖百余年来绝无仅有,已成为中国文化软实力的软肋;国家级自然科学一等奖与技术发明一等奖也多次空缺,其中自然科学一等奖在21世纪初竟有十年六缺(仅2002、2003、2006、2009年各一项)。

近年来评奖情况稍好,但原始创新度及世界影响力仍不尽人意。当今颁布的一等奖也极少有能与冯康的有限元法创新相媲美(令人遗憾的是,这项令世界刮目相看的重大原始创新仅获1982年自然科学二等奖),更不用说有能媲美于人类20世纪数、理、化、天、地、生领域的任何一项重大原始理论创新。

与科技原始创新薄弱相伴的是杰出人才培养的困境。洞察世界科技发展与人才培养的钱学森,于2005年提出了尖锐的“钱学森之问”:

“中国还没有大学能够按照科学技术发明创造人才的模式去办学,都是人云亦云,一般化,没有自己独特创新的东西,受封建思想影响,一直都是这个样子。”

经过长期的实力积累和跟踪模仿,中国的科技与文化已经发展到一个新阶段。突破重大创新尤其是原始创新瓶颈,既是中国科技与文化发展的必由之路,同时也是中国人才实现自身梦想之自然诉求。

令人欣慰的是,中国本土诺贝尔自然科学奖在空缺百年之后,终于打破魔咒,有屠呦呦斩获2015年诺贝尔医学奖。

这一获奖,不仅是中国本土科技原创力跻身世界一流的标志,而且是大跨度交叉创新的又一典范——西医药的科学思想与中医药古老经验的大跨度交叉,同时必将成为中国研究生创新教育改革的风向标。

02何为大跨度创新?

科技创新的历史经验,是指导未来创新的最好路标。

诺贝尔奖一百多年来的历史表明,跨越学科专业的交叉创新不断增加,以致压倒单科独进式的创新,成为重大原始创新的主要方式。

据统计,自然科学诺贝尔奖项中,交叉创新在20世纪初仅占1/3,到21世纪初已占2/3。

分析表明,重大创新尤其是原始创新,不仅多是交叉成果,而且大多属于大跨度交叉成果,也即是一级学科之间或者自然科学与人文社会科学之间的交叉成果。

人类历史上最伟大科学家之一彭加勒指出,数学创造最重要的途径是发现新的、有用的“组合”,“组合”的创造性大小很大程度上取决于形成“组合”的元素之间跨度的大小:

“在所选择出来的组合中,最富有成果的组合,常常是从相距很远的领域取来的元素所形成的组合”。

科学史的事实与科学大师的经验,与当前高校以专业模式培养人才形成巨大反差,因而也就向人们提出一个疑问:做出重大创新的创新者,是如何拓展出跨越专业的大跨度知识结构的?

用一个例子,可以很好地回答这个问题:

爱因斯坦利用业余时间一举独创狭义相对论时,年仅26岁,大学毕业不足5年,且身处远离学术中心又无名师指导的伯尔尼专利局。

若论对物理学专业知识和最新动态的掌握,爱因斯坦绝对不占优势,甚至对暴露经典物理问题而震动学界的迈克耳逊实验浑然不知。

爱因斯坦非凡的核心竞争力在于大跨度的交叉学科知识,具体说来就是物理学+哲学+科学史。其中:物理学知识基本来自正规教育,哲学与科学史知识均源于兴趣出发的自学。

爱因斯坦13岁时,第一次阅读康德的《纯粹理性批判》,并在高级文科中学读书期间,经人介绍阅读自然哲学读物《物质与力》、《宇宙》与《自然科学通俗丛书》等。

在创立相对论后不久,爱因斯坦曾回忆说:“我曾直接地或间接地特别从休谟和马赫那里受到很大启发”。

科学史的知识除从马赫著作中吸取外,还因“在家里阅读基尔霍夫、亥姆霍兹、赫兹等人的著作”。

在物理学专业不占优势的情况下,爱因斯坦借助丰富的科学史知识,特别是批判性与形象化的哲学思维,想象出一个追光思想实验。

这一仅仅依托科学史知识与哲学思维的不费金钱的思想实验,对于经典物理内在矛盾的暴露,与耗费重金的精密科学实验——迈克耳逊实验有异曲同工之妙,并由此问题出发,连续追索10年,终于在世纪之交的物理学革命中捷足先登,独创相对论。

其实,大跨度交叉不仅是基础研究创新的基本途径,而且也是工程技术创新的重要途径。这方面最新的重大成功案例——乔布斯的苹果电脑创新。

苹果电脑的操作系统和芯片在技术上并无飞跃,但是乔布斯将计算机技术与人体工程学及造型艺术进行大跨度交叉集成,从而创造引领行业发展的新潮流。

而乔布斯超越常人的审美眼光,竟然得益于大学期间一门不起眼的非核心课程——书法课。

乔布斯说:“书法课其中所蕴含的美、历史意味和艺术精妙之处是科学无法捕捉的,这让我陶醉。”

乔布斯总是将自己置身于艺术与科技的交汇处。在他所有的产品中,科技必定与完美的设计外观、手感、精致、人性化甚至是浪漫结合在一起。

乔布斯与苹果公司的成功,引发了各界广泛的关注和分析,已有专家指出,这一伟

大创新的另一个基础是心理学与信息技术的大跨度交叉。

03实现大跨度学科交叉的三种途径

高等教育,不仅是中国教育的软肋和中国当代杰出人才培养的薄弱环节,而且成为中国软实力提升的瓶颈之一。

提升高等教育的质量也就成为当代中国亟待解决的问题,这就需要深入思考中国高等教育的改革问题。

一是交叉理念的培育。

当谈到科技史上愈来愈多的重大创新源于大跨度交叉时,许多研究生觉得与己无关,少数人觉得是需要长期学习积累才能企及的远大目标。这既是研究生在未获成功之前缺乏自信的表现,又是对未来可能的重大创新与研究生知识结构的关系缺乏清醒的认识。

其实,获得大跨度交叉创新成果的人,其实早年也是有宽广知识结构的许多大学生、研究生中的普通一员,只是在未来的研究中有机遇发现重大问题,并能运用自己已有的宽广知识或学习必需的新知识去解决这一问题。

科技领域的新问题层出不穷,需要大跨度交叉来解决的问题也愈来愈多,年轻的大学生、研究生中有宽广而独特知识结构的人,理论上在未来都有机遇做出大跨度交叉创新。因此,研究生教育中的大跨度知识储备的目标,绝不是人人未来都能有重大创新,更不是研究生阶段人人都有重要创新,而是储备一批知识宽广而独具特色的人才,他们之中未来有较大可能性产生大跨度交叉创新成果。

二是课程设置的调整

课程设置始终是中外高等教育领域一个变动不居和不断探索的问题。其根源在于人才培养目标的多样性和变动性,在于对“博通”和“专精”、科技与人文、理论与应用、讲授与自学等等一系列关系难以形成共识,因而课程设置必然在上述一系列关系的两极之间振荡。

面对科技创新知识基础的不确定性,大跨度交叉创新知识的不确定性,以及学生知识兴趣的个体差异性与不确定性,本科与研究生课程的设置唯有以宽广应对之。

有谁能想到乔布斯大学时代从书法课中学到的审美艺术能与计算机技术大跨度交叉,并催生影响世界的苹果电脑。

可以毫不夸张地说,中国高等教育任重道远的课程设置改革的就是切实改变实用性的、狭隘性的、边缘化的选修课程设置,这需要提升教师水平与改革教学模式的长期努力,又需要在多与少、博与精的永恒振荡中保持恰当平衡的调节艺术。

三是教学模式的改进。

对于研究生层次而言,科学的教学模式必须是高度发挥研究生学习的主动性、积极性和创造性的模式。

为了使各色各样不同潜质的研究生扬长避短,建构各具特色的知识结构,从而储备尽可能多的知识,“讨论班”是一种行之有效、屡试不爽的方法。

玻尔的哥本哈根学派在“科学扎根于讨论”理念指导下,培养出大批杰出的研究生,并有多人荣获诺贝尔奖;

英国哈代的讨论班培养了正当研究生年龄的拉马努金与华罗庚两位数学大师;

苏步青从抗战期间开始的讨论班,成就了四代院士。

大跨度交叉的合作讨论式,则有物理学家海森堡与数学家约尔旦成功创立矩阵力学,生物学家博士后华生与物理学博士克里克发现DNA双螺旋结构。

培养大批高素质创新人才是中国高等教育的时代使命,更是中国研究生教育的当务之急。

为了实现中国高层次创新人才层出不穷的梦想,必须切实改革当前的研究生教育,而指引这一改革的一个重要而可靠的路标,即是培养未来大跨度交叉创新所必需的宽广知识结构与交叉创新的自觉意识。

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