高 珍，林冰軒，袁時金，王雪松

（同濟大學 軟件學院，上海 201804）

0 引 言

2001 年12 月，教育部發(fā)布《關(guān)于批準有關(guān)高等學校試辦示范性軟件學院的通知》，指定了首批35所高等院校試辦示范性軟件學院(教高〔2001〕6號文件)，同濟大學軟件學院是其中之一，2011年國務院學位委員會新修訂學科目錄公布，軟件工程成為一級學科，包括同濟大學在內(nèi)的一批高校設(shè)立了軟件工程專業(yè)碩士學位授權(quán)點，開始了研究生人才的培養(yǎng)。示范性軟件學院雖然師資力量強、教學條件好，但受國家招生人數(shù)的限制，以及考生填報志愿的影響，研究生招生規(guī)模偏小，軟件工程學科的工程碩士研究生非本專業(yè)的學生招生比例偏高[1]。以同濟大學軟件學院全日制工程碩士為例，近3年招生中跨學科的學生占比均超過50%，如何在短短的兩年半時間內(nèi)把這些“非科班出身”的研究生培養(yǎng)成為“面向軟件相關(guān)行業(yè)及部門的、基礎(chǔ)扎實、素質(zhì)全面、工程實踐能力強并具有一定創(chuàng)新能力的應用型、復合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才”是學院面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何充分利用這些研究生生源的“跨學科”背景，進行學科交叉人才培養(yǎng)，使得軟件工程碩士具備多學科融合的特點及優(yōu)勢，能夠與行業(yè)應用的學科做結(jié)合，以適應市場對高端復合型、創(chuàng)新型人才的需求是值得討論并亟待探索的一個重要課題。

1 學科交叉的重要性

學科交叉的重要性在諾貝爾獎獲得者身上得到清晰的印證。有學者對20世紀100年內(nèi)的466 位諾貝爾自然科學獎得主的知識背景進行考察，以25年為一個時間段，擁有知識交叉背景的人數(shù)在20世紀第二個25年有大幅度的提高，從29.73%上升到42.5%；經(jīng)過60、70 年代的調(diào)整，近年來諾貝爾獎得主中擁有交叉知識背景的比率上升到世紀末的49.07%[2-3]。

學科交叉（interdisciplinary）總體上泛指不同學科之間的相互借鑒、交叉、融合而出現(xiàn)的新興學科。學科之間的交叉可以分為多個層次，我們在培養(yǎng)軟件工程碩士過程中，更多地集中在“多學科”交叉的層面上。軟件工程作為一門相對獨立的學科，在其他領(lǐng)域中的滲透作用越來越大，正在逐漸演變成為其他學科提供服務的學科，學科交叉特點尤為明顯。

1.1 學科交叉的國內(nèi)外實施現(xiàn)狀

國外著名高校都比較重視推動學科交叉，如麻省理工學院專門成立了“科學、技術(shù)與社會規(guī)劃”（STS）學院，有組織有計劃地在自然科學、技術(shù)科學與人文科學、社會科學相互交叉的學科領(lǐng)域進行跨學科教育，建立了數(shù)十個跨學科研究機構(gòu)。國內(nèi)從教育部到高校、科研院系等學術(shù)機構(gòu)也都重視和推動學科交叉的發(fā)展，如清華大學2011年揭牌的交叉信息研究院由世界著名計算機科學家、2000 年圖靈獎得主姚期智先生領(lǐng)導，是國內(nèi)首個致力于交叉信息科學研究的教學科研單位。

1.2 學科交叉的多個合作層面

以“軟件工程復合型碩士培養(yǎng)模式”為研究對象，我們重點探討在高校范圍內(nèi)，如何開展與推進學科交叉人才培養(yǎng)工作。學科交叉的相關(guān)工作包括學校層面的學科交叉合作中心、學院層面的人才聯(lián)合培養(yǎng)、科研團隊之間的協(xié)同創(chuàng)新研究以及教師個體之間的興趣驅(qū)動式的科研合作，這種多層面的合作是高校學科交叉協(xié)同創(chuàng)新的顯著特征。我們從最小的維度“教師個體之間的興趣驅(qū)動式的科研合作”來探討如何通過學科交叉助力軟件工程學科“應用型、復合型高層次”碩士研究生的培養(yǎng)。

2 復合型軟件工程碩士培養(yǎng)方法探討

很多碩士研究生跨專業(yè)報考軟件工程學科，這些生源在各自專業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有本科知識積累，又要系統(tǒng)地學習軟件工程碩士專業(yè)課程，如果能通過學科交叉科研合作來發(fā)揮這些“跨學科”同學們的優(yōu)勢，促進他們將軟件工程知識及技術(shù)應用到相關(guān)行業(yè)上，解決各行業(yè)的科學及技術(shù)問題，是一種具有可行性、因地制宜培養(yǎng)復合型研究生的人才培養(yǎng)方法。

國內(nèi)的研究生培養(yǎng)一般采用導師制，以同濟大學軟件學院為例，其碩士研究生培養(yǎng)周期分為3個階段。第一階段：進行專業(yè)課程學習，奠定專業(yè)基礎(chǔ)。第二階段：在導師指定的課題研究中提煉科學問題，確定技術(shù)路線，開展具體科研工作，提升專業(yè)技能及創(chuàng)新素養(yǎng)，完成畢業(yè)論文的主要研究工作。第三階段：在企業(yè)中實習，鍛煉工程實踐能力。在此過程中，第二階段非常關(guān)鍵，即導師如何通過學科交叉之間的科研合作來提升研究生的多學科融合能力及創(chuàng)新能力。

為了實現(xiàn)這個復合型、創(chuàng)新型研究生培養(yǎng)的目標，需要考慮以下幾個問題。

首先，什么樣的學科交叉課題比較適合復合型人才的培養(yǎng)？不能把跟軟件工程學科的合作視為課題中軟件系統(tǒng)的開發(fā)外包，人才在創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)要求決定著只有那些在本學科領(lǐng)域有可研究性和挑戰(zhàn)性且依賴軟件工程學科的（新）知識和（新）技術(shù)能夠提供有效解決方案的課題才能達到培養(yǎng)軟件工程學科復合型、創(chuàng)新型研究生人才的目標。

其次，如何在多學科之間建立有效的溝通交流機制？在現(xiàn)有的網(wǎng)絡交流平臺之外，需要提供一個能夠雙方共享的實驗室場所，參與課題的導師和研究生在項目進展期間能夠在“同一屋檐下”一起學習和工作，以授課、講座、研討等形式建立起不同專業(yè)學生之間的學術(shù)聯(lián)系和交流，促進知識共享。根據(jù)我們的經(jīng)驗，這種共享實驗室場所的建立能夠有效促進多學科人員的溝通和交流。

第三，如何推動交叉學科的團隊建設(shè)？學科交叉合作至少涉及兩個團隊，可能某一個學科在學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界更有優(yōu)勢，建議優(yōu)勢學科的導師作為課題總負責人，以便于高屋建瓴，充分利用優(yōu)勢學科的科研優(yōu)勢來提升整個團隊。然而學科合作是“取人之長，補己之短”，在合作中優(yōu)勢學科的導師更應該有包容的胸懷，“他山之石可以攻玉”，借助雙方的合作來達到“1+1>2”。

最后，如何建立起長期合作模式？雙贏是長期合作的必要條件。雙贏的內(nèi)涵包括很多，可以包括學生能力得到提升、將合作成果共同發(fā)表論文或申請專利、共同申請新課題等，只有雙贏的課題才可能有長期合作的可能。所以，在開展學科交叉課題之初，合作雙方就應該考慮和規(guī)劃合作成果，并衡量這樣的成果是否是雙方受益的，在大家對預期的研究成果達成共識后，后期的合作才能順利推進并取得成效。

多學科思想的交流容易激發(fā)研究生形成跨學科創(chuàng)新思維的多元知識體系結(jié)構(gòu)，并且在多個團隊合作的過程中，成員相互交流，以交叉、融合、滲透的方式掌握各學科的專業(yè)知識。學生原來對問題的認識容易局限于本專業(yè)領(lǐng)域，而通過合作，則學到了許多非本專業(yè)領(lǐng)域的知識，提高了綜合素質(zhì)，提升了研究水平，最終拓寬其就業(yè)渠道并增強其就業(yè)競爭力。

3 實踐案例

我們在軟件工程一級學科與交通運輸工程一級學科聯(lián)合進行學科交叉合作培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型研究生的合作框架下，來分析和解讀學科交叉推動研究生培養(yǎng)的關(guān)鍵要點。以“交通安全”學科方向為例，它融合了汽車、軟件、電信、機械等多學科方向，通過學科交叉能夠助力交通安全的科研工作和產(chǎn)業(yè)化，同時也能達到學科交叉培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型研究生的目標。

現(xiàn)代交通技術(shù)人才的培養(yǎng)體系應面向多學科，培養(yǎng)交通信息管控與經(jīng)濟管理、軟件、網(wǎng)絡、通信等領(lǐng)域相融合的研究型、復合型、創(chuàng)新型人才[4]，以支持智能交通系統(tǒng)的落地，圖1呈現(xiàn)的是交通學科與其他學科交融的關(guān)系。

圖1 交通學科與其他學科的關(guān)系

ITS的知識體系和能力培養(yǎng)具有顯著的學科交叉特征且伴隨應用技術(shù)的發(fā)展而動態(tài)變化。我們將人工智能、專家系統(tǒng)、軟件工程等技術(shù)應用在ITS中，形成了學科交叉合作課題。在交叉學科合作過程中，針對幾個問題，我們逐一進行闡述。

（1）什么樣的學科交叉課題比較適合復合型人才的培養(yǎng)？我們選擇智能交通系統(tǒng)的多個課題，比如課題“基于非平衡分類算法預測交通事故風險”在獲取連續(xù)線圈交通流數(shù)據(jù)的環(huán)境下利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)—非平衡分類算法來建立交通事故風險模型，并采用Java語言，基于大數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)處理平臺Spark Streaming設(shè)計、開發(fā)和實現(xiàn)交通事故風險實時預測原型系統(tǒng)，該課題綜合利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、軟件工程技術(shù)來解決交通安全學科的難點問題。比如課題“基于非監(jiān)督學習評估駕駛行為風險”通過行車GPS數(shù)據(jù)的分析處理擬合出行車軌跡、識別微觀駕駛行為并采用非監(jiān)督學習算法來評估駕駛?cè)藗€體的駕駛風險；比如課題“基于視頻深度學習預警駕駛危險事件”利用視頻分析技術(shù)與深度學習人工智能新技術(shù)——深度學習（deep learning），對行車視頻進行實時分析與危險事件預警。這些課題對課題來源學科“交通學科”具有重要意義并極有挑戰(zhàn)，而依賴的交叉學科“軟件工程學科”的新知識和新技術(shù)能夠提供一些新的解決方案，兩個學科的合作能碰撞出火花，培養(yǎng)復合型的高端人才。

（2）如何在多學科之間建立有效的溝通交流平臺？我們建立了聯(lián)合實驗室，每周定時開課題例會，不定時安排軟件工程學科及交通學科的各類技術(shù)講座和分享。參與課題的研究生可以隨時面對面交流，保證了溝通的有效性。

（3）如何推動交叉學科的團隊建設(shè)？課題組以交通運輸工程學科“優(yōu)青”王雪松教授為團隊帶領(lǐng)人和課題負責人，依托國家自然科學基金項目及上海市科學技術(shù)委員會項目，選擇能夠充分發(fā)揮軟件工程學科優(yōu)勢的多個研究點開展合作，探索多個交通安全模型的建立，并開發(fā)出原型系統(tǒng)，推動“智能交通系統(tǒng)”的研發(fā)工作。在團隊管理中課題負責人充分尊重不同學科導師的意見，確定研究點時充分兼顧交叉學科的研究需求，根據(jù)研究進展隨時微調(diào)研究方向和研究計劃。研究生也常常為完成一些競賽或者課題自主組隊，以“2016年IBM大型主機全國校園大賽”為例，交通運輸工程學科的1名博士生和軟件工程學科的3名碩士生及1名本科生自主組隊參加，以 “基于zLinux的交通事故風險實時預測仿真系統(tǒng)”取得了全國二等獎的優(yōu)異成績。通過交叉學科合作，同學們不僅學習到不同學科的知識與技術(shù)，也提高了團隊合作意識，鍛煉了組織、表達、實踐、應變、抗壓和創(chuàng)新等綜合能力。

（4）如何建立起長期合作模式？課題組應該本著 “雙方共贏”的目標確立學科交叉聯(lián)合研究點，以軟件工程學科為例，目前參與學科交叉課題的碩士生一共7人，經(jīng)過近兩年的學科交叉合作，他們完成了多個交通安全模型的構(gòu)建及原型系統(tǒng)、示范應用系統(tǒng)的開發(fā)；并在IEEE國際會議上發(fā)表了6篇EI檢索的學術(shù)論文，另有5篇學術(shù)論文被錄用并將于2018年發(fā)表（表1），其中2篇中文學術(shù)論文分別在中文核心期刊同濟大學學報及中國公路學報發(fā)表，這些成果對于這些“跨學科”來攻讀“軟件工程”學科的碩士研究生來說是值得肯定的。隨著合作的持續(xù)深入，學術(shù)成果呈良好的遞增趨勢。目前已經(jīng)有4名以交叉學科研究課題為畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的碩士研究生通過了學位論文答辯，獲得“軟件工程”專業(yè)的碩士學位證書，多名在讀碩士也正依托于該學科交叉合作平臺進行培養(yǎng)。

4 結(jié) 語

示范性軟件學院對軟件工程碩士的培養(yǎng)以服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展為總體目標。然而，目前軟件工程人才的培養(yǎng)大多局限于軟件工程學科的理論、方法與技術(shù)的教學與實踐，缺少與行業(yè)應用及相關(guān)學科的結(jié)合，導致學生踏入工作崗位后理解領(lǐng)域知識及應用需求存在一定困難。我們結(jié)合軟件工程學科全日制工程碩士入學考試報考生源中“跨學科”的顯著特征，以學科交叉來帶動多學科的科研融合、促進，并培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型研究生的方法具有可行性。

表1 聯(lián)合論文發(fā)表情況

目前在我國，固化的現(xiàn)行學科專業(yè)設(shè)置以及傳統(tǒng)的學術(shù)評價制度，導致學科壁壘依然存在，學科交叉與滲透尚處于起步階段，觀念需要引導。本文以案例分析的方式，對學科交叉進行復合型、創(chuàng)新型研究生培養(yǎng)的方法進行了探索，后續(xù)還將對該模式下培養(yǎng)的研究生進行就業(yè)追蹤，以便更客觀地對該培養(yǎng)方法進行評價。