交叉与融合—“新工科”背景下应用数学类研究生课程体系新探索
蒋英春1，蒋秉睿2
（1.桂林电子科技大学 数学与计算科学学院，广西 桂林；2.桂林电子科技大学 继续教育学院，广西 桂林）
摘 要： 深入研究交叉融合的内涵，加强应用数学专业研究生指导教师在双一流建设背景下的新工科素养，以开放课程的内容建设和共享学习平台的搭建为基本构想探索交叉融合的具体方式和方法。通过与工科专业的交叉融合，优化应用数学专业研究生的知识结构、启迪学生的创新思维、培育学生团队协作精神，从而提升学生的综合应用能力、创新能力和应变能力，让应用数学专业的研究生可以直接参与新工程建设。
关键词： 交叉与融合；新工科；应用数学类研究生；课程体系
顺应新工科的建设理念，学习和借鉴国内外跨专业、跨学科教育的先进经验，探索我校应用数学类研究生培养新模式，及时追踪科技前沿发展动态、积极应对社会需求变化，通过专业交叉与融合，继承和发展应用数学专业和各工科专业的特色和优势，在此基础上，大胆吸收和消化来自科技前沿的最新技术、成果，以此优化学生知识结构、拓宽学生知识面、启迪学生的创新思维和培育学生团队协作精神，从而提升学生的综合应用能力、创新能力、应变能力和加强学生的社会责任感，由此探索工科院校应用数学类研究生培养的新模式、新方法和新理念，为工科院校新工科的建设工作和应用数学类研究生的教学改革提供参考。
一 应用数学的重要性
一直以来，应用数学类研究生的培养侧重数学基础理论和知识的传递而忽视了其实际应用和方法的传授，培养模式比较封闭，学生毕业后更适合做专业抽象的理论研究，而学生的研究成果也就更加远离实际应用，一届又一届，循环反复，于是就出现了下面的情况：一方面，其数学研究成果普遍具有拒人千里的基本特性，或由于远离实际应用，或因为别人看不懂，它们很少能被其它学科直接引用或用于实际工作中，导致很多优秀的成果成了深宫之花，无人问津；另一方面，诸多的实际应用、特别是新兴行业中出现的新工程问题，离开了数学的引导和支持就无法获得实际性突破，这无疑阻碍了数学和相关科学的健康发展。实际上，基础数学理论一直是原始创新发明中最重要的驱动力，其本身也是在持续不断推动社会进步的同时发展和壮大起来的，在历史上许多重大发明或巨大的科技变革中数学往往是核心力量、甚至是决定性的力量。
馆服的穿着能起到对馆员行为规范的约束作用，会给馆员一种心理暗示，自觉遵守学校和图书馆纪律，注意自己的言行举止，维护图书馆形象。无论是工作和休息期间，馆服会时刻提醒你是一名图书馆工作人员，是知识的传播者，身上理应体现文化人的要求，对自己的行为举止在一定程度上要做到自律，遵守学校的规章制度，避免和减少不良行为的发生。
随着新经济、新业态和跨界融合催生出来众多实际需求，传统的工科教育模式已经明显无法满足突飞猛进的社会发展实际需要。在2014年国际工程科技大会上，习近平主席指出：“信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合正在引发新一轮科技革命和产业变革。这将给人类社会发展带来新的机遇。未来几十年，新一轮科技革命和产业变革将同人类社会发展形成历史性交汇，工程科技进步和创新将成为推动人类社会发展的重要引擎[1]”，这为我国的高等教育和工程技术的发展确定了方向，随后的复旦共识、天大行动、北京指南及教育部推出的相关文件确定了新工科的内涵[2]、行动计划和实施方式。在2018年1月3日的国务院常务会议上，李克强总理突出强调理论数学等基础学科对提升原始创新能力的重要意义，强调要促进基础科学和应用研究融通[3]，这就为应用数学类研究生的培养指明了行动方向：积极应对社会需求变化、及时追踪前沿科技动向、主动塑造未来，走专业交叉融通创新之路，充分利用学校现有的条件和环境，将应用数学专业以合适的方式与关联工科专业进行交叉融通，打破专业和学校的藩篱，以应用数学的特色和优势汇聚各工科专业的优势探索全新的应用数学类研究生培养模式，培养学生的创新能力、应变能力，以适应新工科的发展需要。
空调系统的选择，在工程中，考虑到建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等多方面的因素。在这里，人为确定某一种空调系统，直接用做设计；或某选取几种空调系统，用作方案比较（见图4）。
应用数学作为各工科重要的基础性支撑学科，它必将在新工科的建设浪潮中扮演重要的不可替代的角色，通过与其它学科的交叉与融合、追踪科学前沿的发展趋势、关注经济社会发展的最新需求并及时做出必要的反应和调整，让应用数学直接参与新工程、新工科的建设，应用数学必将为新工科的建设及国家新时期高等教育的战略性布局做出应有的贡献。
与“理论的实践性解读”相类似，强调“教学实践的理论性反思”也有很强的针对性，后者即是指，现实中有不少教师往往满足于教学经验的简单积累，但却未能上升到应有的理论高度，从而也就未能在专业成长的道路上取得更大进步．
二 专业交叉融合的内涵
专业交叉与融合不是几个专业课程之间的简单合并或组合，而是各专业知识的有机融合。数学作为各工科专业重要的基础性学科，它对各工科专业具有天然的亲和力，而且，在各种牵涉到大量计算的工程应用中，工科专业知识与应用数学关系越密切的地方越是最容易出成果的地方，当然也是最关键的地方，正是应用数学本身这种天然的亲和力，将为专业交叉融合的研究带来极大的便利。鉴于应用数学专业是广西区重点学科，通信专业又是桂林电子科技大学的主力军，所以可以各挑出一个专业进行交叉融合试点。比如说通信学院里的《信号处理》与应用数学的《小波分析》，将信号处理和小波分析这两个分类不同但关系密切的专业进行交叉融合，见图1。
三 专业交叉融合的方式方法
图1 专业交叉与融合
新工科的内涵是：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[4]，从中可以看出：新工科的建设理念就是应对变化和塑造未来，而交叉与融合是其实现的主要途径之一。通过查阅资料和调研发现：其实专业交叉与融合的培养模式很早以前就在众多国际知名高校内广泛推广应用，比如美国的麻省理工学院[5]、普林斯顿大学[6]等，专业交叉融合的教学模式已经完全融进了他们日常的课程体系和培养目标中，这两所大学在其所涉足的主要行业内都属于世界公认的顶级大学，这足以证明其培养模式的科学性、先进性和可靠性。将专业“交叉与融合”定义为：将两个或两个以上不同专业的知识进行有机的交叉、融合，让学习者获得新的综合知识以解决复杂工程问题的过程，这个过程可以用“开放课程”（Open Course）来体现，开放课程在继承和发展原有各专业课程优势的基础上，积极应对社会需求变化，主动吸收和消化科技前沿最新的科技成果和技术以为己用，并将立德树人、职业道德和信息安全等理念贯穿其中，以培养学生的创新能力、应变能力和社会责任感，提升学生解决复杂工程问题的能力。
从图1 可以看出：信号处理专业与小波分析专业的交叉重叠部分是“数学工具”，但是，“数学工具”在这两个专业中的地位是不同的，在信号处理专业中，研究人员需要先建立合适的数学模型再利用数学工具来解决工程问题；在小波分析专业中，研究人员则是利用数学思维和数学方法构造数学工具以满足工程的实际需要。由交叉融合产生的开放课程，正是融合了两个专业的优势（数学模型和数学思维），强强联合并主动吸收和消化来自科技前沿的新技术和新成果，以此形成更强的综合生产力直接面对不断变化的新工程和新需求。在这个过程中，来自各种不同群体、不同专业和不同领域的各种想法、各种知识和各种需求不断碰撞和融合，必将产生新的知识和想法以解决实际问题。
四 开放课程的内容建设和学习平台的建设
由专业交叉融合形成的开放课程（见图2）主要包含四个模块：其中两个模块来自两个或多个交叉专业的优势（数学模型和数学思维等），它们继承了各专业的精髓和优势，这些专业精髓和优势在开放课程中将得到发展和升华，是开放课程的基础；开放课程中最激动人心的部分应该是积极应对变化、主动塑造未来模块，这个模块将给开放课程不断注入新的活力，它将完全打破专业、时空和地域的限制，提前将学生从象牙塔里赶出来，裸身进入到现实的工程现场，直接面对各种新事物；立德树人这一模块，将把政治思想教育和职业道德及工程伦理道德融入到开放课程中，这将为学生未来终身的职业生涯和终身学习保驾护航。其中，工程伦理道德的概念尚无具体的定义或描述，但当人工智能、机器人等正从过去的科幻电影里大步走进我们现实生活中的时候，给人工智能、机器人等“高智力”电子设备赋予符合人类正常的伦理道德就显得非常必要而紧迫了！这或许就是主动塑造未来的一个例子，而作为人工智能、机器人等“高智力”设备的顶层思维设计和控制者，应用数学有不可推卸的责任。图2 标明了开放课程的基本内容，虽然是分成了四个部分，但实际上是相互融合的一个整体，缺一不可。特别提醒的是：在这个开放课程中，它可以依据学习内容的具体需要而邀请来自其它相关专业的学生或老师参与，需要吸收和消化来自科技前沿的新成果和新技术等以为己用。
图2 专业交叉融合中的开放课程
图3 网络学习交流平台示意图
开放课程的学习平台是开放课程的重要组成部分。学习平台的建设将充分考虑现代信息网络技术及成熟的信息交流手段，见图3，首先应立足于校内老师和同学的交流，可以利用现有的教室或办公室作为小组讨论学习的地方，中后期及今后更长一段时间的未来，将立足跨学校、跨地域之间的学习、学术交流，这将主要通过互联网络来建立虚拟的学习交流平台，以方便参与者同来自全国甚至全世界的学生、老师或专家交流，当然，各种学术交流会也是不可多得的学习平台之一。
参考文献
[1] 中国共产党新闻网http://cpc.people.com.cn/n/2014/0604/c64094-25099528.html
[2] 教高司函〔2017〕6 号及教高厅函〔2017〕33 号.
[3] 中国政府网2018年1月4日滚动新闻，原新闻标题：《李克强为何反复强调数学等基础学科的重要性？》，http://www.gov.cn/xinwen/2018-01/04/content_5253247.htm
[4] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究, 2017, 3:1-6.
[5] 胡瑞,陈新忠,薛珊.高等学校促进学科交叉融合的实现策略——以麻省理工学院为例[J].华中农业大学学报(社会科学版),2012(03):105-110.
[6] 张永梅,张婷.高等学校促进跨学科人才培养的主要路径!——以普林斯顿大学为例[J].湖州师范学院学报,2015,37(12):5-8.
本文引用格式： 蒋英春，等.交叉与融合—“新工科”背景下应用数学类研究生课程体系新探索[J].教育现代化,2019,6(79):182-184.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.79.068
基金项目： 本文系桂林电子科技大学学位与研究生教育改革项目：交叉与融合—“新工科”背景下应用数学类研究生课程体系的改革与探索（2019YXW02）的研究成果。
作者简介： 蒋英春，女，山西人，桂林电子科技大学数学与计算科学学院，博士，教授，硕士生导师；蒋秉睿，男，广西人，桂林电子科技大学继续教育学院，助理工程师。
标签：交叉与融合论文; 新工科论文; 应用数学类研究生论文; 课程体系论文; 桂林电子科技大学数学与计算科学学院论文; 桂林电子科技大学继续教育学院论文;