以学科融合催化创新 面向未来培养时代新人
文 赵晖 茹佳 周则旭
花堤霭霭，柳岸青湖，天津大学校园中弥漫着向上向前的氛围。教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力。在新质生产力成为热词的2024，在建设教育强国的重要一年，天大学者们以海棠邀约，谈学术、谈融合、谈发展，探讨如何以学科交叉融合创新作为催化剂，为明天的中国和世界培养后天所需人才，为天大建设世界一流高校建言献策。
对话嘉宾
中国科学院院士，天津大学地球系统科学学院院长刘丛强
天津大学新媒体与传播学院院长陆小华
天津大学机械工程学院院长，国家重点研发项目首席科学家王延辉
天津大学药物科学与技术学院院长，国家重点研发项目首席科学家刘秀云
主持人：为什么校园中的花最美？因为这里绽放的是青春，孕育的是希望。今天我们头脑风暴的关键词是“交叉融合”。学科交叉融合是当前科学技术发展的主要趋势。近年来，天津大学一直在促进理工、医工、文理、文工交叉融合，培育新的学科增长点。比如研究古建，地科院与建筑学院合作，利用孢粉检测、元素检测等，能穿越千年，回望当时的环境、气候。在去年揭晓的国家级教学成果奖中，天大的新工科建设取得了特等奖。再比如地球系统科学、计算法学、计算传播学等都是学校新的学科增长点。
刘院士您作为一个研究地球系统科学的学者，您如何理解交叉融合，如何理解“系统”？学科的交叉融合对科技发展有怎样的战略意义？
刘丛强：这是当前科技界教育界热议的话题，涉及到多学科，交叉学科、跨学科融合研究，不同的科学家，不同的群体，对此理解有差异。
多学科英文是multidisciplinary；交叉学科interdisciplinary research；跨学科transdisciplinary research，在理解这三个名词时，大家还有模糊的地方。近几年又出现了一个新词，叫Convergence research，也就是大家讲的融合，我们在研究或者解决科学问题、思考科学问题时，都会涉及到这一系列的科学理念和思维。
今天我们想讲的是跨学科融合研究即Convergence research，与其他说法有内涵差异。打个比喻，多学科就像做一盘沙拉，萝卜、白菜、土豆，只要一混起来，材料和材料之间的界限仍然比较清晰。学科交叉融合研究，是在科学问题上，在方法上将不同学科融在一起，解决新的科学问题。就像东北的乱炖，把这个乱炖的菜端到桌子虽然还分辨出来这里面有土豆，有鸡肉，有牛肉，但是它界限已经模糊了，味道也是全新的混合味道。现在我们在科学研究当中很多跨门类的大学科还没有完全融在一起开展真正的融合研究，产生新的学科、新的科学理论和研究方法。
在我们地学里，海洋科学、大气科学、地质学、地理学，这些一级学科，有交叉，但实际上还不够，因为这些学科还在一个大的门类里面，现在真正要关注的是跨门类的学科交叉研究，比如把自然科学跟社会科学结合起来去研究我们现在高度关注的社会可持续发展问题。一方面我们需要认识自然系统，另一方面要认识社会系统，将二者共同构成的整体系统进行研究，才能解决我们现实中面临的各种系统性的问题。这个应该算跨学科或者说融合的研究，简单讲，就是把不同学科的理论、方法、手段综合运用来解决单一领域不能解决的科学问题，这种学科交叉研究将产生新的学科或研究领域。
地球系统科学应该是经典的跨学科领域融合研究。整个地球是一个大的系统，这一系统中有生命系统、社会系统和地质系统。要维持整个地球系统稳定运行、维持人类的可持续发展，不只要认识自然界的问题，还要认识社会系统怎么运行。
之所以现在大家都在大力推进系统科学或者学科交叉融合研究，是因为科学研究发展必然走向学科交叉融合和大科学研究。随着科学发展，今天我们的社会组织、社会生产力以及活动方式都变得复杂和更有组织性，任何一个问题都是一个系统性的，并不是简单要素的简单综合。
比如全球变暖问题，气候变化实际上不只是气候要素变化的问题，还会影响到世界地缘政治的变化，影响到国家与国家之间的关系，甚至会因为气候变化引起战争等。想要解决这些问题，都需要我们用学科交叉融合的新的研究范式去研究解决。做学科交叉融合的研究，是我们未来科学发展的必然趋势。
主持人：但学科交叉不同于交叉学科，不能用传统的学科建设思维来推进学科的交叉融合。学科交叉是一种思想，是学术发展趋势，需要有新的组织形态做依托。陆老师，在发展新质生产力的今天学科的交叉融合有怎样的战略意义，如何扩大交叉融合的效应？
陆小华：现代科学发展到现在，只凭一个个单一学科已经很难来解决我们所面对的很多复杂问题。因此无论我们视它为一种研究范式，还是把它视为是一种思维方式和解决问题的方法，我们都需要多学科交叉融合创新。多学科交叉融合创新给解决问题既提供了多种工具，也提供了多种技术、多种学科结合在一起所产生的特别力量。
为什么关注学科交叉融合，因为以学科交叉融合的方式去学习，去解决问题，对学生来说不仅可以从多角度解决问题，更重要的可以刺激他的想象力，刺激他从多个维度去思考问题。从多个维度思考问题，才能与今天这个社会的需求相匹配。从科学研究的角度来说，它一定是一个新的研究范式，从这个社会来说，它一定是一个新的解决问题的路径和方式。从这个意义上说，从宏观到中观到个体，都是非常有用的。
比如生成式人工智能的出现，到今天Sora视频模型出现，就是通过多种路径多种方式实现了一个过去人们难以想象的东西。
今天我们为什么要讨论用学科交叉的方式去研究，因为这是解决问题的方法，是我们应对现实世界和拓展未来世界的一种有效手段。从这个意义上来说，不只是在高校里去讨论学科交叉，每个人都需要以多种眼光，以多维的思维，以多个学科的知识去面对现实世界，不要用某一种规则去约束自己的想象力，也许我们就能够为中国，为人类社会解决过去难以想象的问题。
主持人：新工科，机械这个传统学科做得风生水起，机械学院作为具体实践者，王老师您觉得交叉融合，如何融？我们在交叉融合的实践中取得了哪些成果？
王延辉：天津大学是新工科教育的首倡者，机械学院在“天大方案”和“天大模式”框架下，顾佩华院士、王天友副校长、孙涛书记以及一批优秀青年教师投入其中，在机械大类新工科的创新人才培养方面做了大量的工作，也取得了很好的成果。
我理解新工科跟交叉融合是密不可分的，没有交叉融合也就没有新工科。机械是一个传统的学科，但现在的机械远远不是大家原来想象中的样子。现在的机械是融合了机械、控制、电气、信息、材料，甚至包括海洋学等等，是多学科融合在一起的一个大学科。
针对学科新特色，机械学院在课程设计中，一方面面向未来人才培养需求，跨学科设计培养方案，课程设计上进行主动交叉融合；另一方面建设了一批交叉教学实践平台，比如智能制造教学实践研究平台等。只要老师们在这个平台上工作，就必须交叉，只要来工作，自然就产生了融合。这么做，学生知识的广度、深度都大大增强了。
例如，学院开设的新工科课程“设计与建造”，采用项目制、模块化方法，将12门课程融合在一起，从大一到大四分为4个阶段。仅仅大一第一阶段，就有来自5个学科的30多个老师共同授课，在这种教育模式下学生的收获更大了。学生的综合能力提升了很多，2023年学院参与到新工科的学生中，本科生就申请了15项发明专利，获得共青团中央机器人大赛特等奖等各类创新创业竞赛荣誉63项，走出了3家由学生自主创立的国家级高新技术企业。
主持人：秀云老师，我读过一篇旧文，是你在剑桥大学读博时写给《剑河风》的一篇文章，里面记述了您在剑桥打破学科藩篱进行科研与学习的往事，您对交叉融合有怎样的理解与建议？在您的科研与教学的实践中有哪些能分享的经验吗？
刘秀云：社会进步，需要交叉学科人才。学科交叉是多学科融合去解决一个问题，比如我现在做的一个手术，需要机械的手术机器人的帮助，需要医生从病理切片来看需要做哪一块组织，需要考虑某些菌群是不是会影响术后感染……甚至这个手术有新技术的突破，想要让更多的患者受益，还需要媒体的加入。这是多学科交叉来解决问题的概念。
社会发展到现在，学科边界越来越模糊了，做机械的也在做手术机器人，做材料的也在做生物科学相关工作，未来我们的学科可能会更加融合，界限更加模糊。
以前我们每个人都是一个特定工种，比如造一个汽车，我做螺丝钉，他做方向盘，但社会发展到新阶段，很多的基础性工作，机器人、人工智能就能完成，我们人类可能更多的是要参与顶层设计，进行复杂问题的探索和思考。所以，未来肯定是一个交叉融合人才的时代。
您刚才说到《剑河风》的文章，那应该是十几年前写的，剑桥是书院制，天大医学院瑞恒书院也是这一模式。去年天大把生命科学、药学和医学院合并成医学部的布局，也是在向这一方向靠拢。我们当时是在学院里，学院是没有学科的概念的。学生吃饭、娱乐、生活、甚至泡图书馆都在学院里，所以每天晚上吃饭的时候，旁边坐着的同学有数学的、物理的、经济的和管理的，交流过程中能够聊到很多有趣的思想和文化。在系里你的专业可以纵向延伸，我当时在临床神经科学系，我有三个导师，都是来自这个领域的科学家，我们开组会的时候，医生、护士、工程师、数据师全都在，因为要解决一个大问题，需要各方面携手合作。
主持人：交叉融合本身是项探索工程。在具体的实践中，大家觉得交叉融合的难点在哪里？有哪些具体的建议？
陆小华：在学科交叉推进实践过程中，在交叉科学人才的培养过程中，我认为特别需要一种人——翻译。在我过去的工作实践中，我经常充当这样的人，把搞文科的、搞新闻传播的人们的需求翻译给各个学科的工程师们听，再把工程师们的表达翻译给搞新闻报道的领导和同志们听。为什么需要翻译呢？因为大家在讲同一个词时，不同学科、领域的人们可能理解并不一样，内涵并不相同。这个翻译过程就需要借助另外一个学科去解决难题。
比如我现在所在的天津大学新媒体与传播学院，是一个学科交叉融合“浓度”比较高的学院。既培养新闻传播的硕士，也培养电子信息的硕士、博士、工程博士。一般两个学院之间学科交叉需要从学校层面做顶层设计，在我们新媒体学院不需要这样。我们学院是走廊里就可以学科交叉，会议室里就在学科融合，不同学科的人坐在一个屋里在说同一个问题，不同学科的人都要试图用对面学科、身边这个人的学科能听懂的方式去表达。大家寻找共同关注的问题，共同研究的课题，找到破解问题的方法。在今天这个时代，我们希望有大师，但是我们不能祈求每一个学科交叉点上都有一个大师引领。促进学科交叉融合创新，解决交叉融合问题的关键之一，我理解是要当好翻译，把不同学科的东西努力翻译给另外一个学科，把我听懂的其他学科对一个问题的讨论观点方法翻译给我所在学科的同伴听，用这样的方法来推进交叉融合。
刘丛强：陆老师说了沟通与翻译的问题，其实已经把学科融合交叉研究最难的地方讲得很清楚了。融合研究，涉及的科学问题不光是自然科学之间的各方面，也有社会科学的一些方面，跨度很大，是由重大科学问题或社会问题的研究来引领的。
大家都知道未来的科学重大发现将在学科交叉领域。但自己去学所有领域知识是不现实的，要找不同领域的学者合作研究，互相了解，深度交流，协同解决问题。这在组织实施的过程当中当然有很多难点。真正要做好学科融合研究，除了要找到真正的学科交叉的科学问题，我们在组织模式，研究范式，甚至在国家的资助机构的资助模式上都得跟进改变，才有可能达到比较理想的融合研究。
比如我国基金委成立了交叉科学部。过去我们遇到的一个复杂课题，比如，学医的要做一些环境健康的问题研究，结果申请书就不知道是向地学部还是向医学部提交。现在基金委成立了交叉科学部，应该能较好地解决这个问题。交叉科学部负责解决单一学科，单一科学门类不能解决的科学问题研究的科学项目申请。促进学科交叉融合，从选题，从语言的沟通以及组织方式，机构机制的改革等方面都是需要的，难点很多。交叉科学部不仅是涉及领域最多的学部，也是面临挑战最多的一个学部。
王延辉：我从具体执行层面上，谈谈个人体会。交叉融合做起来很难。在目前的学科设置体系下，不同学科都有各自独立的一套体系，知识结构、思维方式和研究方法都相对独立，界限明显，打破这些壁垒本身就是一个难点。在具体执行当中，参与到交叉融合的老师，怎么客观评价他们做出的贡献，调动他们的积极性，这也很难。
举个例子，比如为了提高育人成效，一门课要达到一个很好的效果，肯定需要多学科的知识融合在一起，老师就需要做出几倍的努力，课程体系需要重新设计，要调动或者协同各个学科的资源。硬件资源，数据资源和师资资源，都需要调动起来，这是一个复杂的管理与协调问题。人员管理和资源协调做起来确实是有难度，这是我在执行层面的一些体会。
后续我们将继续基于校级跨学科培养平台，构建跨学科交流和合作的物理空间和虚拟环境。推行模块化、选修制的课程体系，允许甚至鼓励学生跨学科学习，设立跨学科学位项目和课程集群。引进和培养具有跨学科背景的教师队伍，组织定期的跨学科研讨会和工作坊，促进学术交流与合作。通过制度激励和保障，进一步推动学科间的深度融合和创新发展。
刘秀云：我觉得面对交叉学科人才培养或者学术体系架构建设方面，一是要面向现在，二是要面向未来。面向现在，学科交叉融合需要大平台，在大平台的基础上凝聚大团队，解决大问题。面对越来越复杂的科学问题需要更多的交叉性的科研大平台和国家的重点实验室。大平台把多学科都囊括进来，给更多的支持。面向未来，主要是人才培养。面向未来培养时代新人，对于老师的教课方式，对于学科知识的融会贯通都提出了特别大的挑战，这就需要调动各个学院的资源，从学校层面进行顶层设计。
（学生编辑 刘艺苗）
