張建良，　盧慧芬，　趙建勇，　吳　越，　齊冬蓮

(浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院， 杭州 310027)

0　引　言

培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新思維的創(chuàng)新型人才，在創(chuàng)新型社會(huì)發(fā)展中的作用日益重要。以往各類(lèi)學(xué)科獨(dú)自發(fā)展和各自為戰(zhàn)的研究現(xiàn)狀已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)今學(xué)科交叉創(chuàng)新發(fā)展的需要。同時(shí)，開(kāi)展跨學(xué)科的交叉培養(yǎng)體系研究，不但有助于拓寬學(xué)生的思維及視野，激勵(lì)教師的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)力，而且對(duì)當(dāng)今高水平大學(xué)的學(xué)科協(xié)同發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的完善具有重要的意義[1-5]。

近年來(lái)，我校在貫徹落實(shí)建設(shè)中國(guó)特色世界一流大學(xué)總體戰(zhàn)略過(guò)程中，圍繞一流學(xué)科建設(shè)目標(biāo)，提出將學(xué)科交叉發(fā)展和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)作為一項(xiàng)根本任務(wù)。在實(shí)施過(guò)程中，積極探索學(xué)科交叉融合和知識(shí)共享的有效途徑，堅(jiān)持“分類(lèi)統(tǒng)籌、一流牽引、主干強(qiáng)身、交叉驅(qū)動(dòng)、生態(tài)優(yōu)化”的學(xué)科建設(shè)指導(dǎo)原則，重點(diǎn)培植和優(yōu)先發(fā)展交叉學(xué)科領(lǐng)域，努力營(yíng)造形成學(xué)科交叉融合、資源成果共享、組織協(xié)調(diào)有序的學(xué)科發(fā)展新局面，促進(jìn)學(xué)科交叉融合共享和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的制度環(huán)境逐步完善[2-12]，在多項(xiàng)領(lǐng)域中逐步建成了一批具有浙大特色、相互支撐、協(xié)同發(fā)展的一流交叉學(xué)科，產(chǎn)出了一系列具有國(guó)際影響力的標(biāo)志性交叉創(chuàng)新成果，學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步彰顯，學(xué)科整體水平和創(chuàng)新活力顯著提升。

學(xué)科交叉融合的推進(jìn)實(shí)施，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新工作的開(kāi)展創(chuàng)造了良好的氛圍，大大提高了實(shí)驗(yàn)學(xué)科交叉融合后的整體教學(xué)水平。通過(guò)跨學(xué)院合作，以多種形式加強(qiáng)學(xué)科之間的交叉與融合，凝練實(shí)施了一批多學(xué)科交叉的重大實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)以大項(xiàng)目大平臺(tái)帶動(dòng)學(xué)科交叉匯聚發(fā)展的目的[2]。比如，電氣學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)與工程系實(shí)驗(yàn)室與建工學(xué)院土木水利工程實(shí)驗(yàn)中心通過(guò)科研聯(lián)盟的形式，發(fā)揮多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新的示范作用，通過(guò)凝練交叉學(xué)科的突破方向，搭建交叉科研平臺(tái)，積極探索出一條交叉合作的機(jī)制[2,5,7,12]。

1　創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)思路

在創(chuàng)新型社會(huì)發(fā)展中，學(xué)科交叉融合對(duì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新思維的創(chuàng)新型人才具有至關(guān)重要的作用。因此，迫切需要改變以往各學(xué)科獨(dú)自發(fā)展的現(xiàn)狀，大力開(kāi)展跨學(xué)科的交叉培養(yǎng)[6-8]，積極拓寬學(xué)生的思維及視野，激發(fā)教師的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)力，推動(dòng)學(xué)科協(xié)同發(fā)展，不斷完善創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制。

我校近年來(lái)在推進(jìn)“雙一流”建設(shè)中，特別重視學(xué)科交叉研究和知識(shí)創(chuàng)新體系構(gòu)建。包括電氣學(xué)院、建工學(xué)院等各個(gè)學(xué)院在培養(yǎng)和推動(dòng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面，尤其重視以多樣化的創(chuàng)新研究平臺(tái)與學(xué)生成效激勵(lì)政策相結(jié)合，基于系統(tǒng)觀點(diǎn)整合關(guān)聯(lián)課程，構(gòu)建內(nèi)核寬泛精煉、外延交叉的課程體系，建立以探索性實(shí)驗(yàn)為特色實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成創(chuàng)新性項(xiàng)目研究為主體的創(chuàng)新實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制[9-15]。

在學(xué)科交叉融合的大背景下，借助跨學(xué)科協(xié)作的強(qiáng)大硬件條件和技術(shù)力量，通過(guò)學(xué)科強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和交叉，逐步構(gòu)建跨學(xué)科創(chuàng)新性科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不但為相關(guān)學(xué)科學(xué)生和實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員提供一個(gè)溝通和學(xué)習(xí)的平臺(tái)，而且有望解決在困擾各自學(xué)科技術(shù)或者應(yīng)用方面的科研瓶頸，促進(jìn)跨學(xué)科教學(xué)科研儀器平臺(tái)的研制，推動(dòng)創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中實(shí)施和應(yīng)用。

首先通過(guò)相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師的溝通和合作，綜合不同學(xué)科之間應(yīng)用需求和專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)裝置和平臺(tái)儀器的缺陷、以及對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)流程進(jìn)行深入的特點(diǎn)分析和性能研究。進(jìn)而基于跨學(xué)科協(xié)作與融合的思想，探索出一條實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中的改革方式和實(shí)現(xiàn)途徑，有助于促進(jìn)學(xué)科交叉融合的推進(jìn)和科研實(shí)驗(yàn)綜合創(chuàng)新水平的提高，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和構(gòu)建開(kāi)放式一流學(xué)科體系奠定堅(jiān)實(shí)的理論儲(chǔ)備和工程技術(shù)基礎(chǔ)。

2　創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的組織實(shí)施

學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)因其具有多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，具有輻射面廣、擴(kuò)展性強(qiáng)和要求性高的特點(diǎn)?？紤]到跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)交叉融合開(kāi)展歷史短，知識(shí)面廣和相關(guān)教學(xué)科研體系不完善的現(xiàn)狀，在組織實(shí)施中著重在以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索。

(1) 重視科研項(xiàng)目平臺(tái)建設(shè)，發(fā)揮學(xué)科交叉資源共享優(yōu)勢(shì)。通過(guò)加強(qiáng)不同學(xué)科的多形式交叉融合，以多學(xué)科交叉的重大項(xiàng)目實(shí)施為契機(jī)，建設(shè)大項(xiàng)目融合平臺(tái)帶動(dòng)學(xué)科交叉發(fā)展。以“科研聯(lián)盟”的思想形式凝練交叉突破口，以交叉科研平臺(tái)建設(shè)調(diào)動(dòng)學(xué)科資源，探索建立交叉合作體制[6,15]。加快推進(jìn)具有突出交叉學(xué)科特點(diǎn)的創(chuàng)新中心建設(shè)，著力建設(shè)實(shí)驗(yàn)交叉實(shí)驗(yàn)室和資訊數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)，培育多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，利用各個(gè)學(xué)科的資源優(yōu)勢(shì)和貫通，孕育多學(xué)科交叉的學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果。

(2) 完善層次化課程體系建設(shè)，探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制。充分利用交叉學(xué)科門(mén)類(lèi)齊全、結(jié)構(gòu)層次豐富等學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，改革優(yōu)化拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，加快學(xué)科交叉和資源共享課程體系建設(shè)。在研究生培養(yǎng)層次上，逐步完善交叉學(xué)科研究生的招生、培養(yǎng)以及多學(xué)科導(dǎo)師指導(dǎo)等管理制度；在本科生培養(yǎng)層次上，主要通過(guò)以學(xué)科交叉項(xiàng)目對(duì)高年級(jí)本科生開(kāi)展遴選，逐步完善以研究生和高年級(jí)本科生為主要對(duì)象的多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)機(jī)制[8-11]。

在實(shí)驗(yàn)對(duì)象上，以學(xué)生為中心，允許自由選題和組團(tuán)參與，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)難度和學(xué)生水平進(jìn)行層次化分類(lèi)；在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，以基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、邏輯思維、創(chuàng)新科學(xué)思維的培養(yǎng)為立足點(diǎn)，面向不同專(zhuān)業(yè)和不同興趣特點(diǎn)的學(xué)生，獨(dú)立開(kāi)出不同的實(shí)驗(yàn)課程，既要顧及常規(guī)基礎(chǔ)性項(xiàng)目，而面向?qū)W有余力的高年級(jí)學(xué)生，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的綜合性和探究性項(xiàng)目；在實(shí)驗(yàn)組織形式上，尋找符合知識(shí)交叉和創(chuàng)新探索規(guī)律的開(kāi)展形式，目前主要采用科研興趣小組的方式，以課題為導(dǎo)向，以學(xué)生自主性探索為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)形式；在實(shí)驗(yàn)考核方式上，區(qū)別對(duì)待基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的考核要求，形成符合鼓勵(lì)基礎(chǔ)掌握和激勵(lì)探索未知的層次化考核機(jī)制。

(3) 改革參與學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的教師考核體系。在交叉學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)施過(guò)程中，必須充分調(diào)動(dòng)教師這一重要角色的參與積極性和創(chuàng)新創(chuàng)造力。尤其是在實(shí)驗(yàn)學(xué)科交叉方面，存在著交叉成果覆蓋面廣，實(shí)施周期長(zhǎng)和實(shí)施結(jié)果具有極大不確定性等特點(diǎn)，因此必須尊重學(xué)科差異，完善專(zhuān)家交叉評(píng)議制度，改進(jìn)學(xué)科業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立促進(jìn)跨學(xué)科合作的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)和成果共享機(jī)制。為了形成交叉學(xué)科融合發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制，有必要研究交叉學(xué)科教學(xué)科研人員的流動(dòng)考評(píng)規(guī)則，不斷完善教師跨學(xué)科兼聘制度，鼓勵(lì)院系從政策上和職稱(chēng)體系上支持教師開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)的教學(xué)科研工作。實(shí)驗(yàn)學(xué)科交叉融合是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，必須完善參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的教師考核體系，以推動(dòng)教師參與交叉實(shí)驗(yàn)研究的積極性和平臺(tái)建設(shè)的持續(xù)性[2,13,15]。

(4) 建立以交叉學(xué)科“科研聯(lián)盟”為特色的合作機(jī)制。近年來(lái)，學(xué)校實(shí)驗(yàn)管理部門(mén)通過(guò)實(shí)施一批促進(jìn)多學(xué)科交叉的重大實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目，鼓勵(lì)以大項(xiàng)目交叉帶動(dòng)學(xué)科融匯發(fā)展，基于搭建以“科研聯(lián)盟”為特色的實(shí)驗(yàn)學(xué)科改革思路，不斷凝練各個(gè)學(xué)科交叉的發(fā)展瓶頸和突破方向，著力搭建實(shí)驗(yàn)學(xué)科的交叉科研平臺(tái)，鼓勵(lì)和探索建立學(xué)科之間的交叉合作機(jī)制。利用推進(jìn)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)為契機(jī)，大力建設(shè)學(xué)科融合科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和資訊數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)，以科研帶動(dòng)交叉需求，以項(xiàng)目提升融合水平，著力培育多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，激勵(lì)師生積極參加重大科學(xué)工程，鼓勵(lì)發(fā)表多學(xué)科交叉和國(guó)際合作的學(xué)術(shù)成果，逐漸探索出一條具有浙大特色的實(shí)驗(yàn)學(xué)科交叉融合道路。

3　創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的案例分析

3.1　交叉創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的總體情況

在校實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處的領(lǐng)導(dǎo)與資助下，電氣學(xué)院和建工學(xué)院通過(guò)跨學(xué)院合作的形式聯(lián)合推進(jìn)重大實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和項(xiàng)目，成功實(shí)施了交叉創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以大項(xiàng)目大平臺(tái)帶動(dòng)學(xué)科交叉匯聚發(fā)展的目的，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新方面探索出一條交叉合作的機(jī)制。

電氣學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)與工程學(xué)系實(shí)驗(yàn)室和電機(jī)系實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期致力于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究，在自動(dòng)控制領(lǐng)域理論知識(shí)扎實(shí)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，在復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)控制上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，教學(xué)和科研處于國(guó)內(nèi)高校一流行列。同時(shí)，建工學(xué)院土木水利工程實(shí)驗(yàn)中心在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展混凝土耐久性的理論研究和工程實(shí)踐，在環(huán)境試驗(yàn)領(lǐng)域具有扎實(shí)的理論和工程技術(shù)背景，已形成基本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用平臺(tái)和經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)備維護(hù)人員相結(jié)合的軟硬件基礎(chǔ)。整個(gè)平臺(tái)建設(shè)與實(shí)施流程如圖1所示。

3.2　交叉創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的具體實(shí)施步驟

3.2.1理論交叉融合

在實(shí)施前期階段，主要關(guān)注理論交叉融合的研討。 經(jīng)過(guò)電氣學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教師與建工學(xué)院教師的溝通和合作，綜合建工試驗(yàn)應(yīng)用背景和自動(dòng)控制的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的缺陷和試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行深入的特點(diǎn)分析和性能研究，在廣泛調(diào)研以及查閱資料的基礎(chǔ)上，利用開(kāi)展項(xiàng)目討論會(huì)等形式掌握國(guó)內(nèi)外人工環(huán)境試驗(yàn)裝置的研究現(xiàn)狀，通過(guò)橫向?qū)Ρ确治龈鞣N裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，吸取各種裝置的優(yōu)良性能。同時(shí)組織建工和電氣學(xué)科師生針對(duì)各自學(xué)科的優(yōu)勢(shì)和存在問(wèn)題進(jìn)行需求分析，以此為標(biāo)準(zhǔn)制定裝置的研發(fā)目標(biāo)。基于交叉學(xué)科中各自專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，發(fā)揮各自學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行研究?jī)?nèi)容和實(shí)施形式的深入的探討，并根據(jù)研發(fā)目標(biāo)，依據(jù)各學(xué)科研究重點(diǎn)的不同，統(tǒng)籌制定試驗(yàn)裝置的總體設(shè)計(jì)框架。

圖1電氣與建工學(xué)科交叉融合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)實(shí)施流程圖

3.2.2實(shí)踐交叉融合

在實(shí)施的中期階段，主要開(kāi)展實(shí)踐交叉融合的實(shí)施和推進(jìn)?；谧詣?dòng)控制理論，梳理建工專(zhuān)業(yè)對(duì)試驗(yàn)裝置的控制需求，利用PLC實(shí)現(xiàn)溫濕度控制、通風(fēng)控制、潮汐控制、紅外燈控制子系統(tǒng)等底層控制單元的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，針對(duì)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，聯(lián)合建工與自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)師生進(jìn)行會(huì)商，修改完善前期設(shè)計(jì)，并反饋到相應(yīng)的模塊開(kāi)發(fā)過(guò)程，進(jìn)行修正改進(jìn)。

研究和分析建工試驗(yàn)的用戶(hù)習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)流程，利用性能穩(wěn)定的工控機(jī)開(kāi)發(fā)符合建工師生操作習(xí)慣的系統(tǒng)級(jí)用戶(hù)監(jiān)控界面，并考慮試驗(yàn)流程和要求，設(shè)計(jì)高層控制單元，并通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線與各個(gè)子系統(tǒng)控制單元進(jìn)行環(huán)境參數(shù)傳感器數(shù)據(jù)的傳輸，以協(xié)調(diào)工序控制信號(hào)的反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)工序的協(xié)同和優(yōu)化。

綜合各個(gè)子系統(tǒng)模塊進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，組成一套完整的試驗(yàn)裝置，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和解決前期設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題，并反饋到相應(yīng)的模塊開(kāi)發(fā)過(guò)程，進(jìn)行修正改進(jìn)。進(jìn)而在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)裝置的相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目，以此驗(yàn)證該裝置的設(shè)計(jì)正確性和運(yùn)行可靠性。

3.2.3組織實(shí)施交叉融合

在實(shí)施的后期階段，主要利用學(xué)習(xí)交流會(huì)的形式，不斷總結(jié)和改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在推進(jìn)過(guò)程中的組織實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)交叉科研平臺(tái)建設(shè)調(diào)動(dòng)交叉學(xué)科資源，探索建立科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的交叉合作體制；注重培養(yǎng)高年級(jí)本科生和研究生在學(xué)科交叉和資源融合過(guò)程中的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，總結(jié)實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題和優(yōu)勢(shì)，改革優(yōu)化拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系；完善參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的教師考核體系，逐步建立促進(jìn)跨學(xué)科合作的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)和成果共享機(jī)制。

4　結(jié)　語(yǔ)

通過(guò)整合和優(yōu)化各個(gè)學(xué)科的現(xiàn)有資源，構(gòu)建跨學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不但為交叉學(xué)科師生提供一個(gè)知識(shí)綜合應(yīng)用和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，而且有助于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)學(xué)科資源的融合共享，有助于不斷完善拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制。在平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)不斷探索學(xué)科交叉融合的實(shí)施規(guī)律和方法，有助于在多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域建成一批具有浙大特色、相互支撐、協(xié)同發(fā)展的一流交叉實(shí)驗(yàn)學(xué)科，培育一批具有國(guó)際影響力的標(biāo)志性交叉創(chuàng)新成果。

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