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我的科學觀|倪軍:未來的機會藏在跨學科中
·我的跨界學習是機緣巧合,但回過頭來看,我非常慶幸。雖然讀書的時候很辛苦,計算機成績也只是勉強過線,但跨界學習中獲得的思維方式、理論工具、做事體系使得我在此后的科研工作中如魚得水。如今科學技術快速發展,要想做出一些突破性、有影響力的新工作很難,未來的機會更多是藏在跨學科的融合中。
(一)
我是1978年高考從青海來到了上海,當時我的成績在青海的重點中學中排名全校第二,我更想去北京考清華大學學軍工相關的專業,但我的父親是從上海來到大西北支援邊遠地區建設的,希望我能回上海讀書,于是我便來了上海交通大學,稀里糊涂地選擇了機械制造專業。本來以為自己成績不錯,來了之后發現很多人的高考分數比我高很多,所以讀書壓力也很大。在我大三時,我有了一個機會,參加了學校公費留學的選拔考試,又稀里糊涂被選上了去美國讀書。
但出去之后卻發現國外沒有“機械制造”這個專業,最后只能選擇最接近的“機械工程”,但兩者其實相差很多。除了主修專業之外,學校還允許我們選擇一門輔修課程。因為那時已經出現了數控機床,我覺得以后的機械設備肯定和自動化有關,光懂機械不懂電不行,所以就跟著電機系輔修了計算機相關專業。我也是從那時起才正式接觸到計算機領域,當時我們從最底層的芯片開始,學習數據結構、編程,做發報機、密碼鎖,這對我來說,學習的過程并不容易。等到我讀博士,跟隨的導師不僅是機械系的教授,還是統計系的教授,于是我又被迫學了很多統計相關的課程。
所以,回過頭來看,我是在機緣巧合的情況下完成了一定程度的跨界學習。學習的過程也很辛苦,有些課程我也是勉強過關,但在不同科目學習過程中獲得的思維方式、理論工具、做事體系使得我在此后的科研生涯中如魚得水。譬如之前在機械制造專業學習時,我對世界的一個認知就是“一切事情都是確定的,沒有隨機性,1+1肯定等于2”,但在我經歷了統計學的訓練之后,我開始學會在“不確定性中尋找確定性”。有了這樣的意識后,即便再回到機械制造領域,就會發現事實上機械制造在很多方面的問題也是包含不確定性的。
正是因為這種跨學科學習的經歷,1987年我在美國密西根大學留校任教、做科研時,我給學生上的課都不是機械課,而是自動控制、計算機、統計、建模等。因為我可以從不同領域思考問題,提出的解決方案很新穎,也更容易獲得對方的認可,我的科研項目總是比較容易就能獲得經費。
也是從那時候起,我意識到了一個科技人員跨學科學習的必要性。就像智能制造涉及到數字化、計算機、智能傳感等知識,如果當初我只學了機械專業,可能老早就跟不上了。后來我的科研涉足了好多行業合作,譬如汽車、半導體芯片制造、航空,以及現在的鋰電行業,跨學科的知識讓我能夠快速學習,適應需求。當下科學技術正在快速發展,如果一個人只接受過一個專業的訓練,要想在這個專業中再做出一些突破性、有影響的新工作其實很難,未來的機會更多是藏在跨學科的交融中。
(二)
中國不缺人才,中國的研發投入僅次于美國,但現實是中國取得的原創性的、顛覆性的成果不多。我覺得從創新環境、創新機制和創新基礎層面都有諸多原因。就創新基礎層面就是教育工作者的責任,我們要培養更多跨學科人才。
1998年我回國發現,上海交大機械系學的內容和我20年前學的是一回事,我覺得落后了,思考怎么系統改革。基于在美國密西根大學的教學經驗,次年我和交大的老師們合作在上海交大開辦了國際化教學試點班,推進教學改革,連續做了5年,非常辛苦,要找海外的老師來試點班上課,也想把上海交大的老師送到密西根大學培養,再把密西根大學的課搬回來。經過大家共同的努力,國際化教學試點班的成績得到了上級領導的重視,2006年4月,教育部批準設立上海交通大學密西根聯合學院,我擔任了學院的首任院長,想把試點班的教學經驗在密西根學院系統建立起來。我們招聘了不同專業背景的老師,在一起完成課程設置。我們沒有“系”的概念,因為如果學材料的人只講材料,搞機械的只管機械,就難以培養交叉人才。
在人才培養上,中國傳統的教育方式更注重知識的傳授,但忽視了學生能力的挖掘和培養,尤其是思維方式的培養。老師高度提煉地劃知識點,題目也有標準答案,學生考完了一對答案就放心了。久而久之,中國學生缺乏自信和創新能力,單一知識記得滾瓜爛熟,但系統性解決問題的能力欠缺。對于沒有確定答案的開放式問題,中國學生常常束手無策。為此,我們特別開設了一門“工程導論課程”,我稱之為“中國學生走進大學的第一門啟蒙課”。在這門課上,老師只簡單講述工程問題的解決思路,由學生組隊討論,先發現問題,再從系統層面制定解決方案,培養了學生的洞見能力、邏輯能力、協作能力、領導能力。這門課連續上了多年,效果非常好,后來被推廣到全校。
雖然密西根學院在本科人才培養方面非常成功,美國排名前20的學校也都知道上海交大有一個密西根學院,但我反思,密西根學院也有不成功的地方,包括我們只關注了本科生的人才培養,在科研上投入不夠??蒲凶霾缓茫囵B高水平的博士生、碩士生就有難度。
(三)
密西根學院的遺憾我希望在溥淵未來技術學院能夠彌補。為了做好溥淵未來技術學院,我辭去了美國密西根大學的終身教授職位。
2021年5月,教育部辦公廳公布首批12所未來技術學院,上海交通大學溥淵未來技術學院就是其中之一。溥淵未來技術學院聚焦未來能源和未來健康技術,打造學科交叉融合和高度國際化的學院。密西根學院的定位是以培養國際化人才為主,溥淵未來技術學院培養的是戰略型國際化科技領軍人才。
按照現在的科技發展速度,大家看不清楚未來10年、15年的科技到底是什么,所以課程設置非常具有挑戰性。溥淵未來技術學院沒有傳統的專業壁壘,而是跨領域的交叉學科培養。我們完全創新地設計知識結構和課程體系,劃分基礎科學、人文素養、專業交叉學科、實踐創新四個知識板塊。基礎科學包括數學、物理、化學、心理學、生理學等,不管學生未來要做什么,這些基礎必須要扎實。人文素養對學生未來的熏陶至關重要。交叉學科是學生根據自己的興趣愛好或未來就業期望進行選擇,我們為學生設置了非常寬泛的知識結構。比如能源學習,就可以選擇偏科學類、偏工程類、偏系統類或偏政策決策類的方向,從而實現個性化培養。學生從大一進來,我們就把他們當作博士生培養,早早根據個人的職業發展志向和興趣愛好啟蒙,介入到學科前沿。
現在的大學生普遍內卷,追求績點,這樣的評價體系太單一了,不符合未來領軍人才的評價體系。我們對未來領軍人才做了人才畫像,情懷、對事業的投入、品德、領導力、表達力……這些方面都需要培養。只有啟發學生,讓學生有鍛煉機會,他們未來才有可能脫穎而出。我們會早早安排學生在企業實習、實踐,讓他們去外面找問題帶回學校,在導師的輔導下完成獨立課題小組研究。我們非常注重和企業的合作,學院的“未來能源”里有好幾個研究領域和寧德時代相關,寧德時代的高級研發人員會雙聘到我們學院,那時候我們的學生就會有雙導師,一個是學術導師,一個是企業導師,學生也可以到寧德時代的研發基地和生產基地實踐。同樣,學院“未來健康”的好幾個研究領域和交大醫學院及其附屬醫院有緊密的合作,瑞金醫院等一流醫院的科研和臨床醫生們也會作為學生的專業導師介入到學生培養中。我們希望在溥淵未來技術學院扭轉內卷的情況,瞄準未來領軍人才,在綜合評價體系上做出創新和突破。
(作者倪軍,系上海交通大學密西根學院首任院長、上海交通大學溥淵未來技術學院院長。倪軍1982年畢業于上海交通大學機械系。1987年獲美國威斯康辛大學博士學位,后進入美國密西根大學攻讀博士后并在密西根大學留校任教。30歲獲得SME杰出青年制造工程師獎,33歲獲得美國總統獎,36歲成為了密西根大學的終身正教授。2006年促成上海交通大學和密西根大學兩校國際化戰略合作成立上海交通大學密西根學院,長期擔任上海交通大學校長特聘顧問。)
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