全文转载自“科教发展研究”微信公众号*
“未来已来”,随着智能时代的逐渐来临,人工智能、大数据、云计算、VR/AR等技术正在全方位影响工程科技领域,智能技术在工程科技中的综合应用已成为现实工程和社会生活的重要部分,对相应专业领域的工程人才培养提出了新挑战。基于智能领域科教融合发展的前瞻性需求和重要的现实意义,我国近年来印发了《新一代人工智能发展规划》《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》《“十四五”大数据产业发展规划》等多份政策文件,大力推进智能领域科教融合并强调相关人才培养的重要性。以“智慧交通、智慧物流”的科教融合战略及人才培养等选题为发端,本刊拟围绕多个专业领域的科技创新发展战略、科教融合人才培养等主题开展专家访谈和重要报告发布等系列工作,为我国在智能领域的科教战略及人才培养等重要研究工作提供交流借鉴。
2021年10月,国家主席习近平在第二届联合国全球可持续交通大会上强调:“要大力发展智慧交通和智慧物流,推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合,使人享其行、物畅其流。”①智慧交通和智慧物流作为我国交通运输业发展的主要方向,对强化城市综合服务能力和国际竞争力具有重要战略意义。为响应“交通强国”战略,我国近年来陆续印发了《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《综合运输服务“十四五”发展规划》等一系列支持性政策。围绕该领域的科教融合发展和人才培养问题,本刊于2022年7月专访了浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院院长李德纮教授。
李德纮教授是新加坡工程院院士、浙江大学求是讲席教授,其研究涵盖智慧交通系统、交通政策、交通仿真以及人工智能与大数据在城市出行的研究等领域。李教授于2002年被美国麻省理工学院发行的《科技评论》(Technology Review)杂志评选为年度“全球35岁以下科技创新100人”(TR100,该奖项于2005年更名为TR35)。根据美国斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单,李教授在物流与交通运输领域居全球前1%。本次访谈主要分为“智慧交通、智慧物流等领域科教融合的战略性思考”“智慧交通、智慧物流领域的学科发展与人才培养”“浙江大学国际联合学院工程教育战略构想与发展路径”三项主题,李教授结合个人在工作中的“跨界”经历给出了专业解答。
01 智慧交通、智慧物流等领域科教融合的战略性思考
问:在智慧交通、智慧物流领域,您认为当前有哪些重要科技发展前沿和现实问题;与其他国家相比,中国在该领域处于什么样的发展水平?
李德纮教授:最近几年,“智慧交通”和“智慧物流”在中国得到相当高的关注度,这与中国本身特殊的经济形态发展、科技力量积累,以及民众社会性需求高度相关。在中国,长期以来民众关心的事情有很多,而交通则是民众每天都会面对的、十分有感触且有比较多意见的社会生活领域。早期中国整体交通基础设施不尽完善,交通秩序和规则意识欠佳,因此交通失序、交通拥堵等现象在中国的城市普遍存在。但是,随着中国经济的腾飞、科技力量的提升,开始有许多科技应用软件关注交通领域,希望可以通过解决交通问题来提高民众出行的便利性。即便不谈智慧交通,现在我们也已然生活在智慧交通的环境中,享受着智慧交通带来的便利:如今想从甲地到达乙地,无论是自行驾车还是搭乘公共交通,许多人做的第一件事便是看导航。不管是否曾经去过目的地,我们都希望应用导航技术以便根据时间、季节、天气等动态情况获得更有效的出行指引。智慧交通在公共交通领域的应用十分广泛:在现代化城市中,地铁已经成为日常生活的一个重要元素。在早期很少有城市能够拥有地铁,但如今除了一线城市,还有许多二三线城市都有了地铁,甚至像海宁这样的县级市(浙江大学国际校区所在地),也拥有了城际铁路。过去,轨道交通的路线相对简单,通常是两点一线的设置,但现在要搭乘地铁出行,比如从杭州滨江的某个地点到浙江大学紫金港校区,我们应该如何换乘?下一班的地铁何时到达?哪个车厢相对不拥挤?这些信息的提供都有赖于一个强大的信息系统作为支撑,这就是智慧交通,它已经深入到民众的日常生活中。
在中国,智慧物流的发展已经走到了世界最前列。日本是最早应用智慧物流的国家之一,日本的便利商店从货物出仓到货车运输再到不同的配送点,整个配送链条是全自动的。此外,当便利店货架上的某个商品库存不足时,需要联系仓库及时配送补给,整个反向配送流程也是全自动的。全自动的物流系统最早在日本实现,随后在美国以及欧洲得到传播和应用。如今中国也已经实现了高度数字化、高度信息化的物流系统,从零售店到物流配送等各个环节形成了一种全链条无障碍的联系,这是智慧物流在生活中的典型案例。智慧物流给民众生活带来了什么影响?中国的电商目前可以说是发展到了人类历史上最为淋漓尽致的程度:相较于国外其他国家的公民而言,中国公民从智慧物流中享受到的福利和便利性是走在世界最前列的。在21世纪初期,许多中国留学生到了新加坡后,都会醉心于新加坡相对先进的城市建设和现代化生活,但是这种新鲜感和认同感随着时间的推移而快速消减。2010年以后,中国留学生就开始不太适应新加坡的购物方式了,因为中国的网络购物实在太便捷了,只要动动手指就能通过手机软件得到想要的商品。所以,智慧物流不仅改变了人们的消费习惯,也改变了大家的生活习惯。
可见,智慧物流和智慧交通的一体化在生活中有着丰富的应用场景,这给高校的科研工作也带来了一定影响。不论是科研工作者还是学生,现在都更能在具体的应用场景中感同身受地设想智慧交通的未来走向、智慧物流的完善路径。中国在智慧交通和智慧物流领域的科研工作,已经从过去跟随西方的脚步发展到如今引领西方、引领国际的水平。
问:在智慧交通和智慧物流的场景中,您认为教育、科技、产业的协同中存在的深层次障碍和可能优化的路径分别是什么?
李德纮教授:智慧交通和智慧物流在实际应用、科研工作以及学校教育这三者之间其实是存在鸿沟的,这鸿沟在过去甚至是难以跨越的。我可以通过分享自己的经历来解释这一现象:2019年我来到中国全职工作,在一家科技型上市公司负责处理科技以及研发方面的事务。很多人认为这是一个很“大胆”的决定,因为我在这个过程中进行了三个“大胆”的跨界尝试:首先,我从新加坡——自己的国家,来到中国工作,这是第一个跨界——跨越了国界;其次,我从高校的环境——新加坡国立大学跳槽到一家民营上市公司工作,这是第二个跨界——从学术界跨到了产业界;最后,我从一个高校教授、科研工作者变为企业研发负责人,这是第三个跨界——角色上的跨界。
我的三个跨界尝试背后有一个很强的驱动力:在新加坡工作了20年之后,我深刻地认识到,由于高校科研环境的局限性,我即便在科研工作上取得了一些国际同行认可的成果,也还是在智慧交通、智慧物流的实际应用上存在不足。所以,当一个从高校到企业的跨界机会出现时,我就鼓起勇气,做出了大胆的跨界尝试。我希望不仅仅是做相对简单、直观的科研工作,而是能够在真实的生活场景中,进一步地应用所学所知。此前在学校面向学生的教学过程中,我不断感受到外面世界正在发生翻天覆地的变化,而受限于教学大纲、教学要求以及学生评价方法,我们在实现一线教学工作与学生学习的良好结合方面始终缺乏较大的自由度。由于交通和物流领域的学科属性,我在新加坡工作时,一方面担任大学教师,另一方面也需要参与新加坡政府的一些政策性工作,在参与政策性工作的过程中,无论是在政策制定还是政策解释时,都能发现学校教育的不足之处:通常,一门大学课程都需要经过一定的审议程序来确定教学大纲,但在一个相对快速变化的学科环境中,这样的大纲可能对教师和学生都形成了束缚,而突破这种约束便是当时我希望能进行跨界尝试的最大驱动力。在教学工作中,将真实世界中发生的现象与学生的学习进行更好地结合是非常重要的。此种缺憾不仅存在于智慧交通、智慧物流领域,也存在于人工智能等学科领域;这种局限性和缺憾促使我萌生了在企业、在第一线的真实工程环境中工作的想法,我希望能够从中学习到更多的东西,然后再将经验带回校园,于是我来到了中国的企业工作,在第一线积累相关经验。经过参与第一线真实工程的两年多时间,我又萌生了另外一个想法:重新回到高校,将我在智慧交通、智慧物流领域的知识和第一线真实工程工作的经验传授给学生。国内外许多高校都鼓励教师到外面的环境中进行探索和发展,不论是创业还是进入企业学习,其最终目的都是让教师将所学所知带回校园,这样的历练以及获得的真实工程工作经验对高校教师的科研工作和教学工作来说,都会是很好的保障。
在“科教融合”工作方面,对于高校的教学工作者和科研工作者来说,科研问题的挖掘和应用场景的开发是其关注的重点。在此基础上,由深谙工程科技真实需求的教师将科研问题的应用场景带到学校、学生的教育环境中,才能真正实现科教融合的目标。为了这一诉求,教师在跨界过程中需要真实感受企业的需要。
对于我所加入的科技型企业来说,企业的核心竞争力主要包含技术研发、市场营销、供应链管理、运营管理等,而企业的诸多核心生产经营活动职能都需要卓越的人才来执行,所以人力资源永远是一个企业最珍贵的资源。然而,企业获得高端的研发人才是非常困难的。一方面,对于很多的科研工作者来说,从高校的环境直接进入企业环境工作,跨度是很大的,不一定会有很多科研工作者勇于接受这样的挑战;另一方面,企业很难找到符合本身发展需要的研发人才,而企业的发展阶段决定了企业引进人才的(迫切)需求,目前国内很多企业没有充足的资金与资源,甚或缺乏足够的意愿长期投入与支撑前瞻性的科学技术研究。在中国,无论是大型IT公司还是其他前沿的科技型企业,都会在毕业季时不惜重金网罗优秀人才,但高端人才在企业的缺口始终相当大。而目前高校科研人员的产学研合作仍然是“隔层纱的合作”,最好的状态是科研人员能够真正地进入企业进行合作,英语叫做“get your feet wet”,因为到企业里边(工作)才能够真正产生同频共振。
在真正深入的产学研合作过程中,研发人员可以看到在高校科研环境中无法看到的事情,如发掘用户需求开展产品研发设计规划、论证商业上可行的产品方案等等。研发人员在研发过程中要时刻注意是否能够满足方案的需求以及前端用户的需求。目前在高校的科研工作中,科研成果前沿、获得同行认可很关键,但这在企业研发产业链中只是很小的一个环节。在企业里,商业上不可行的方案很难被推广,也无法得到广泛的认可。工程学科的应用性很强,所以如果工程学科无法得到良好的实际应用,在整体发展上是有缺憾的。为了弥补这个缺憾,相信许多工程学科,包括智慧交通、智慧物流等领域的学术同行都会有一个期待:希望能够在真实世界中将科研成果具体地铺展开来。
因此,产学研合作需要进入彼此的角色中,获得对合作方的真实认知,所谓“知己知彼,百战不殆”,我有以下几方面的思考供产学研合作中的科研人员参考:首先,不管是产业端还是学术端,都需要抓住客户需求和痛点,才能为客户创造价值。比如前几年非常流行的共享单车,要如何抓住客户实际的需求?C端(通常指消费者、个人用户端)的消费者希望能够解决出行的“最后一公里”问题;B/G端(通常指企业、商家或政府、事业单位用户端)的企业或者政府希望能够提升城市交通的智慧治理水平。由于面向的客户不同,企业在产品需求以及设计上的考虑角度有较大差异,那么,如何很好地整合多方需求而不至于顾此失彼?智慧交通场景的设计者在此过程中就需要综合、审慎考虑。其次,思考商业模式,帮助客户解决资源问题。在企业,如果一个创新型项目要获得立项,通常需要通过5次以上甚至长达半年或者一年的技术和商业项目论证,才会实际投入生产。学术界要想和产业界有更深远的合作,就需要以产业界目前所处的状态为立足点,切身为产业界考虑,思考产品与技术能够解决的实际痛点究竟能够带来多大的商业价值,产品研发与项目投入资金要从哪里获得。如此才能更加打动合作方的心,开展深入合作。最后,高校产学研合作机制与政策需更加灵活与便利,鼓励大学教授与校外机构合作,学校需加强相关人员对产学研合作模式、合作方式的培训与分享。在政策方面,建议可以鼓励教授们通过借调或停薪留职等方式,到企业的实际项目中进行实践学习。
02 智慧交通、智慧物流领域的学科发展与人才培养
问:工程学科在智慧交通和智慧物流中的应用场景有很多,请您从学科的角度举例谈谈?
李德纮教授:智能相关技术在工程领域呈现快速发展,对学科发展也提出了许多新问题、新挑战。以人脸识别技术为例,该技术在中国人的生活场景中随处可见,手机解锁、身份认证、政务服务、消费支付等等,都有人脸识别技术的应用,这一技术的确为生活带来很大便利。在公共交通领域,人脸识别技术除了用于支付交通费用,还有助于形成大众出行的信息统筹性,构建整体安全性。虽然人脸识别在现实生活中简便可行,但是在人们搭乘地铁的应用场景中利用人脸识别支付却是一项非常有技术含量的工作。地铁是一个人流量较高、人员密度较大的场所,而乘客对于过闸速度是有要求的,因此人脸识别不仅要做到速度快,而且还要做到辨识率、精准度高;同时,人脸识别支付时后台系统处理结算的速度也要满足相应需求。此外,硬件设施也很重要,这涉及捕捉人脸信息的摄像头模组、后置单元、设备寿命和耐用程度等一系列综合性考量。与单纯地用人脸解锁手机相比,这其中的技术复杂程度有几个数量级的差别。以上种种新的交通应用场景对工程学科领域提出了大量需要系统解决的新问题以及一系列基础研究问题。为了做好人脸识别支付并快速过闸这种技术难度的工作,一方面我们需要回到学校的实验室,利用海量的数据进行算法训练,而这些源源不断的数据正是来自于实际的应用场景;另一方面,硬件的设计、生产需要有工艺技能优良的工匠、相关的生产企业甚至要依托完整的行业生态才能够完成。因此,目前在人脸识别、人脸支付、人脸过闸上很好地体现了产学研间的密切合作。当前,我们经常将“客制化”(customization)挂在嘴边,“客制化”过程中非常重要的是通过了解每个用户的需求、规律和喜好,使得产品设计更贴近大众的生活,像人脸识别支付技术一样给我们的城市生活带来更多的精彩和美好。如果我们只是单纯地待在学校的环境中,可获得的数据及对应用场景各种技术需求细节信息的了解就十分有限;同样,如果我们只是待在企业的环境里,企业能研发出来的前沿算法也是有限的。
产业的发展需要人才,大学是培养人才的沃土。我认为大学可以从几个方面做好与产业的衔接:首先,结合大学、实验室、企业的各自分工,大学需要把基础的教学做好,把基础的理论教好,对于产业界来讲,人才在应用研究方面更具有深入性、完整性、延展性。其次,要建立“理论课程+项目式实践课程+交叉学科辅修课程”相融合的人才培养体系。一方面,大学可以在原有的高校理论课程基础上,加强项目式课程体系建设,增加可供学生选择的跨学科课程,建立学科交叉群,如智慧城市、智慧医疗、智慧教育等领域的学科交叉群;另一方面,大学可以通过与企业深度交流,聘请相关领域专家联合培养人才,或者与产业端企业项目进行合作,使学生可以直接参与项目研究与开发,学生将所学的基础理论知识通过项目进行演练与验证,从而减少企业培养人才的精力与成本,解决企业实用型人才需求和学生就业需求。最后,要与政府相关部门建立充分的咨询、政策和科研合作。政策是产业发展的风向标,科研——尤其是前瞻性的科研,需要政府的支持,大学需要理解政策文件中关于未来支持方向的关键信息,把握产业端未来的走向,从而能够知道培养什么样的人才。此外,在科研方面,如果政府可以直接提供科研所需的数据资源,那我们的科研会做得更加符合社会现实需求。
问:智慧交通场景中,工程学科之间如何实现交叉融合?
李德纮教授:智慧交通是一个交叉学科,其实交通本身就是一个交叉学科。从事算法研究的科研人员主要来自计算机科学领域的人工智能学科,传统的交通建设主要是造桥、铺路以及建设其他基础设施,每个领域的人都希望各自学科的技术得到实际应用,但是都受制于行业本身的局限,无法单方面地开展研究工作,所以各个领域的人需要进行跨界、跨学科合作。在早期的交通系统建设中,大家更关注的是基础设施,其实我更关注的是人——人的需求怎样被满足?人的行为怎样被描述?如何更好地体现人和系统的交互作用?当前,人们高度关注生活水平、自身权益和个人追求等,这更加凸显了交通本身的社会属性。但是当我们需要进一步地推动交通系统朝着更智能、更前沿的未来方向发展的时候,将交通与其他工程学科的技术(尤其是计算机技术)相结合则是必由之路。
人脸识别在不同场景中的应用对于计算机科学来说同样是一个新维度的难题,这对计算机科学领域的科研工作提出了新挑战。仍以地铁中的场景为例,当我们搭乘地铁的时候,列车到达之后,屏蔽门会随着车厢门打开而打开,然后乘客可以上下车。这扇屏蔽门看似平平无奇,似乎与商场的自动门原理一致(确实,屏蔽门本身的机械结构和商场的自动门大同小异),但其背后的控制系统需要列入很多的考虑因素。列车和站台之间有一个联动的过程,这个过程造成了一定的复杂性。作为轨道交通的一部分,地铁轨道是一个封闭式路权环境,所以地铁本身对安全性和可靠性要求很高,屏蔽门在整个运行过程中,起到了决定性作用,这对屏蔽门的稳定度、可靠度以及运营维护有很高要求。在地铁的环境中,我们可以采用智能运维的理念,利用数字孪生技术进行运营维护。数字孪生本身是计算机领域的一种技术,但地铁的运行环境为数字孪生提供了绝佳的应用场景,这就是智慧交通中交通与计算机技术交叉应用的一个例证。
问:在科教融合的大背景下,您认为工程科技人才将面临哪些挑战与问题?工科生的工程能力(如从思维方式、问题解决能力、知识体系的构建等方面看)会发生怎样的转变?这些转变对工程教育工作提出了哪些要求?
李德纮教授:当我从高校跨界到企业工作的时候,我发现自己还有很多能力上的不足,甚至觉得自己在高校的学术能力在企业没有用武之地。事实上,并非无用武之地,而是不知如何“用武”,因为我不了解企业的运作规律,不知道后端研发如何与前端产品形成有机、有效的结合。不同于高校,企业是一个快节奏的环境,对精准度要求非常高,产品研发必须贴合客户需求和企业发展需求,这对于一个习惯在高校环境里做科研的人说,需要有一个学习和调整的过程。这个过程也触发了我另一个层面的思考:学生在毕业进入企业的时候该怎么办?
在新加坡国立大学工作这些年,我接触了很多留学生,其中有不少是来攻读博士学位的,生源主要来自中国和印度。在这些学生中普遍存在一种急功近利的倾向。作为学生,他们足以胜任学术工作,但也都非常急于毕业,而毕业需要满足一系列指标性要求,于是学生就倾向于选择一些取巧的选题或者是容易出成果的课题,希望尽快发表相关论文,哪怕这并不是一个可持续的、有长期价值的选题。学生们也因此变得浮躁,他们更关心怎样发论文,怎样满足毕业要求,怎样快速离开高校环境进入下一个人生阶段。对于博士生来说,他们下一阶段一般是进入高校当教师,或者是进入科研机构继续从事研究工作,或者是进入企业工作。事实上,从高校进入企业后能直接为企业所用的人才非常少,这说明学校训练出来的学生与最前端的产业需求之间存在差距,甚至是非常大的差距。
那么,如何弥补这种差距?其实我们可以借鉴一些国际经验。国外有很多学生在攻读博士之前是有工作经验的,他们重返校园的时候能够更有针对性地去开展科研工作。对于博士刚毕业进入高校工作的学生而言,在担任长聘教轨助理教授之前,最好能有博士后的工作经验,这样他们在面对科研工作时就能拥有不一样的视角和视野。总而言之,高校的整个能力培养体系不应该是片面的、局部的,人才培养是一个持续的过程,如果希望进入企业后能进一步有效开展工作,毕业生在知识和能力储备上必须要处于一个相对完备的状态。
对于大学本科教育而言,学生要在四年时间里既取得通识教育的广度又获得专业训练的纵深度,是十分有难度的。根据我在高校教学的经历,我发现学生们的学习强度和学习压力很大。我常常思考如何在工程教育方面做较为全面的改进,如何在制定具体的培养目标上进行优化。在过去,我们整个学科设计在很大程度上借鉴西方国家的经验,随着中国经济形态的快速发展,欧美国家过去的高等教育培养体系及其学制设置不一定契合中国的人才培养需求,其学制设置亦无法很好地匹配中国产业的发展需求。中国高等教育的学科规划、教学培养,无论是内容还是流程,都应该更多地体现当前所处的实际环境以及未来应用的具体场景。
举一个简单的例子:浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院(ZJU-UIUC Institute,以下简称ZJUI)在培养方案的设计中非常关注学生动手实践的能力,经常在课堂中引入一些生活中有趣的实例,比如用土豆制作大炮(其基本原理是热能转换产生推动力),通过这样一个简单的实践,学生就能理解其背后的化学原理。在土木工程学科中,我们会告诉学生可将基于生物性的材料作为主要物料用于房屋结构的建造,这样不仅符合环境可持续性原则,还能满足整个房屋的宜居性需求。上述这些方式都是为了将学生本身的基础能力与解决现实世界问题的能力以及应对未来未知的能力进行有效结合。
因此,在这样一个转型时期,人才培养重点是要赋予学生应对未来世界的能力。然而,当前主流的教育和培养模式仍然是教师上课学生听课的传统课堂模式,这种模式不足以培养未来世界所需的人才,我们需要从整个培养模式上进行调整,比如引入以问题为导向的培养模式、以动手设计为重点的教学模式等等。如果高等教育将工科生当做理科生来培养,那么培养效果一定是不理想的。工程学科之所以不同,是因为我们需要工程师动手打造世界。
03 浙江大学国际联合学院工程教育战略构想与发展路径
为进一步服务国家教育对外开放战略和创新驱动发展战略,加快浙江大学建设中国特色世界一流大学进程,浙江大学创建了浙江大学国际联合学院(海宁国际校区),通过“以我为主、高水平、一对多”的国际合作办学模式,与世界著名大学或一流学科开展合作。作为浙江大学国际校区两个高水平中外合作办学机构之一,ZJUI依托中美两所顶尖高校的办学资源、工科专业的优势和长期合作的良好基础,以“培养工程之俊杰,成就明日之领袖”为目标,汇聚国际一流的师资队伍,打破传统工程学科界限,逐步创设若干多学科交叉教育与研究平台,进一步建设多元创新、融汇中西的世界一流工程教育与研究体系,为全球工程领域的融合创新发展构筑新生态。
问:您认为中外工程教育有何不同?作为中美名校携手、顶尖专业联合开展交叉工程科学研究的一流工程学院,ZJUI在科技创新与人才培养方面有哪些独特优势和经验?
李德纮教授:我考虑可以用三组词概括中外工程教育的不同。一是宽泛与聚焦。国外的工程教育模式,尤其是美国的工程教育模式,学习内容相对更宽泛,着重于工科基础教育,要求学生广泛涉猎各个学科领域,打下一个宽广的基础,学生未来可以选择自己真正感兴趣的领域再去深入学习与探索。而中国传统的工程教育,因为专业相对更加聚焦,范围较窄,学习到其他学科知识的机会相对较少。二是交流与传授。国外的工程教育模式更重视交流的过程,通过交流讨论、相互激发、设置讨论课等形式,加深学生对课程内容的理解;课程中也会设置大量的团队合作项目,促进学生交流,培养团队合作意识。而中国传统的工程教育可能以课堂传授知识为主,交流机会相对更少一些。三是实践与学习。国外的工程教育会更注重产教融合,注重工程的实际应用,有较多的实验课和项目导向的工程设计类课程,与企业界的实质性合作较多,更注重引导学生通过实践,开展自主性学习和探索。
21世纪我们面临的难题都是世界性的,因此中外合作培养人才,引领学科建设,推动产业发展将是创造未来的关键,ZJUI的成立也是立足于此。我们坚信,多元文化的交融与互鉴将有助于学生创造力与潜能的发挥,东西文化的碰撞将迸发出巨大的火花。中美两校于2019年3月正式签署成立浙大-UIUC联合研究中心的合作谅解备忘录,通过探索全球化的高等教育新模式,在工程人才培养方面力争成为中外合作培养的卓越典范。
ZJUI在人才培养上已经实现了一些成功探索,形成了特色实践案例:目前为止,我们从0到1,创造性地实现了美国高水平大学在中国“4+0”培养方面零的突破,在中国大地上实现了美国一流工程大学教育教学模式的全过程落地,全方位地促进了浙江大学工程学科与美国一流学科的无缝对接。自2020年起,以“工程导论”课程为试点,开启了“全球课堂”(Global Classroom)的探索。课程班级中编入了ZJUI国内本科生、国际本科生和伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区(UIUC)学生等多元化学生主体。两校学生同时间上课,自由混合组成课程项目小组,开展课程相关专题项目研究与讨论。通过“全球课堂”项目,我们为学生提供了在地国际化的课程环境和更多的跨文化沟通经历,使合作双方的学生加强交流,相互学习,为构建全球教育模式作出了实践探索。再如,我们创造性开设了电子与计算机工程、电气工程及其自动化、机械工程三个专业交叉的创新交叉毕业设计课程,实现了跨专业、跨学科开展毕业设计,在完成个人作业的同时,以团队为单位完成毕业设计实践。通过这样的一系列人才培养具体举措,我们的人才培养效果突出,教学质量已经得到了认可。
卓越的工程教育工作建立在高水平的工程科技创新工作中,在工程科技方向的选择上,我们通过面向全人类发展、服务国家需求、瞄准社会热点工程和产业变革,建设了“器件及应用材料工程科学”“数据与信息科学”“能源、环境与可持续系统科学”三个交叉教育与研究平台;通过校企、校地合作设立了3个千万级联合研究中心,加快推动成果落地、服务社会;同时,通过积极参与国际科研合作、科技创新合作提升学术影响力。通过近年来的实践,ZJUI逐步形成了浓厚的跨学科交叉模式和国际合作特色,下设宜居城市韧性基础设施研究中心、高适应性可适配信息物理制造网络和病原体检测研究中心三个分中心。未来,我们还计划通过双方联合培养硕士生、互派博士研究生等形式共同开展国际化人才培养,为处在多元文化团队中的师生提供独特的教育和科研训练,为培养未来工程领袖人才服务。
问:ZJUI通过什么样的顶层设计和制度框架来具体实现多元创新、融汇中西的世界一流工程教育与研究体系的建设目标?
李德纮教授:从改革开放以来,中国的科研环境、科研实力突飞猛进,已经取得了举世瞩目的成就,这一点上与国外没有根本性的区别。但目前第四次工业革命确实也对我们提出了更高的新要求,我们更应该顺应第四次工业革命的发展,紧抓科学研究范式变革,促进学科交叉融合,促进科学技术和经济社会融合发展。例如,不妨从组织制度上为促进学科交叉提供更多保障,或更多地引入社会资源作为支撑科学研究发展的重要力量;围绕产业和技术发展需求,改革科技评价体系,真正实现科学为善的目的,推动科学技术进步与创新等。诚如习近平主席所说:“我们愿同世界各国一道,坚持共商共建共享,加强基础科学研究国际交流,推动大科学计划、工程和中心建设,扩大创新能力开放合作,推动人类科学事业发展。”②
因此,在顶层设计上,ZJUI自成立之初就明确了不按学科属性设立系、所等机构,只建设学科交叉平台的模式,从组织架构上为实现打破学科界限创造条件和提供保障。面向全人类发展,服务国家需求,瞄准社会热点工程和产业变革,学院明确了建设“器件及应用材料工程科学”“数据与信息科学”“能源、环境与可持续系统科学”三个交叉教育与研究平台,并依据三个交叉平台方向来遴选全球高水平师资。在师资队伍上,ZJUI绝大部分的师资都拥有丰富的相关领域交叉研究背景,这也为进一步做实做强交叉教育与研究平台注入了强大动力。在考核机制上,ZJUI旨在建立有效的学术评价机制,并已实现依托交叉研究平台开展教师年度考核,教师对交叉平台的贡献度等均已成为考核和晋升中的重要指标,以此充分激发交叉研究的活力。在人才培养上,ZJUI依托交叉教育与研究平台设计了一系列交叉创新课程,开展交叉学科的科研训练项目,并创造性地开展了跨学科毕业设计和交叉人才培养。在科研布局上,我们一贯倡导以交叉项目推进为主线实现突破:通过依托ZJU-UIUC联合研究中心,持续性地开展中美合作的交叉研究项目;通过组建交叉团队,申报和承接国家或省级重大科研项目;通过校企合作、产教融合等方式,锚定产业变革和需求,以应用为导向,针对行业内的重难点问题、复杂问题攻坚克难,提出ZJUI的解法;通过交叉科研生态布局和区域合作,利用浙江大学国际校区、海宁鹃湖国际科技城、长三角等已建立的区域研究生态进一步凝聚力量,做好交叉教育与研究平台建设。
问:要构建工程教育的国际化培养平台,培养出具有国际竞争力的卓越工程师,您认为应该如何制定中外合作办学机构的战略规划?如何发挥中外办学机构的优势,推动中国参与全球教育治理与教育对外开放?
李德纮教授:我们前边举例讲过,西方高等教育的学制设置和培养方案的设计并不适用于中国的高校,不同国家面临的人才培养问题有所差异,在中外联合办学的过程当中,要做到“以我为主”,一方面要以我们的学生、资源以及需求为主;另一方面,要坚持自我主导,不能仅仅做到跟随外方合作伙伴。此外,还要做到“一对多”,以ZJUI为例,我们的外方合作伙伴UIUC是美国传统的工科强校,其最具标志性的学科就是工程学科,因此我们可以在工程学科方面与UIUC建立合作伙伴关系,但是在其他学科,甚至是工程学科的不同细分领域,我们都有可能和不同的伙伴开展合作。我们所提供的机会不是“1+1”,而是“1+X”甚至是“X乘以X”,这里所提到的“1+1”指的是浙江大学与UIUC,但是除UIUC以外,我们也可以和具有相同理念的其他国内外高校合作,这就是X的部分。ZJUI可以有许多不同的合作办学伙伴,外方合作者也可以在浙江大学海宁国际校区这样一个平台上开展学科交叉融合,平台上的合作机会可以是无限的,我们期待产生“X乘以X”效应,这种战略规划可以被视为一个群聚效应,或是常说的马太效应。
尽管国际联合学院在培养学生方面能做到国际化学科交叉融合,但科研成果的归属在开展国家层面的学科评估工作时仍会回到某个学科上,无法较好地体现学科交叉的属性。从这一现状来看,虽然学校内部可以自行探索交叉平台的建设,但整体上中国的交叉学科建设仍仅局限在某一个学科内部的交叉,并非真正意义上的不同学科之间的交叉。国际联合学院尤其鼓励教师自愿地开展学科交叉工作,并不制定强制性、规范性的要求,希望由此形成一种有机的、自下而上的学科交叉融合。众所周知,浙江大学在生物医学领域与爱丁堡大学合作成立了国际联合学院,在工程学科领域与UIUC一起合作办学,那么在生物医学和工程学科之间是否存在交叉的可能性?答案是显然的,无论是医学工程、医学穿戴设备、传感设备还是适龄化的医疗健康需求,都与工程学科息息相关。在未来的生活中,健康和医疗绝对不可能脱离我们的视线以及考虑范围,只不过依据传统的工科思维,我们可能不会跨界到医疗健康领域。2022年海宁国际校区设立了一个新的专业型硕士课程项目“人工智能与数字健康”,我们希望将两个学院的师资汇聚在一个具有弹性、不受传统学科束缚的场景中,让教师们自发地开展交叉研究,共同培养学生。采取这样的方式,我们不仅可以做到不同学院、不同学科之间的交叉,还可以做到不同人才培养、不同课程之间的交叉。开设此类新型硕士课程项目对海宁国际校区来说,将非常具有挑战性和刺激感。
ZJUI目前已有三届毕业生。首届毕业生深造率达100%,赴海外深造的学生占79%,三届学生中被美国顶尖工科院校录取进行深造的比例平均超过90%。此外,直接就业的学生拿到了微软、保利地产、拼多多、美团等业界顶尖公司的录用通知书。学生的创新能力和实践能力,也通过星罗棋布的学科竞赛、学术论文等向世人展现。基于海宁国际校区的国际化学科交叉土壤,国际联合学院目前正在积极推动建立一个可持续智慧宜居城市的国际学科联盟,旨在汇聚优秀的国际科研人才,促进学术交流、学科交叉融合。过去,中国高校在某些学科建设上只是跟随西方发达国家,而当下中国则在可持续智慧宜居城市领域有了很强的话语权,在智慧城市、宜居城市、可持续城市以及未来城市建设方面取得了整体发展。中国的“一带一路”倡议,在高等教育建设中产生了震动性的反响,新加坡、马来西亚等“一带一路”沿线国家都惊艳于中国这些年来取得的科技成果,因此他们派遣了很多留学生前往中国接受高等教育,这些学生通过学习培训,汲取了中国的宝贵经验,然后反哺各自的国家。这也为推动建立可持续智慧宜居城市的国际学科联盟发挥了重要的牵动力。
基于我们对卓越工程教育的建设初心,以及极具突破性的工程教育国际化发展战略、细致的制度设计、扎实的平台建设和师生们的共同努力,我们有信心迎来ZJUI更美好的未来!
注释:
①中国政府网.习近平:要大力发展智慧交通和智慧物流[EB/OL]. (2021-10-14)[2022-07-30]. http://www.gov.cn/xinwen/2021-10/14/content_5642642.htm.
②习近平在会见探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表时强调 为实现我国探月工程目标乘胜前进 为推动世界航天事业发展继续努力[N].人民日报,2019-02-21(1).
引用此文
陈婵,乔迎迎,邓勇新,等. 智能领域科教融合战略及人才培养:以智慧交通和智慧物流为应用场景——浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院院长李德纮教授访谈录[J]. 科教发展研究,2022,2(3):1-18.
CHEN Chan, QIAO Yingying, DENG Yongxin, et al. Science, Technology and Education Integration Strategy and Talent Cultivation in the Field of Intelligent Technology: Smart Transportation and Smart Logistics as Application Scenarios—An Interview with Professor Der-Horng LEE, Dean of Zhejiang University-University of Illinois at Urbana-Champaign Institute[J]. Journal of Science, Technology and Education Studies, 2022, 2(3): 1-18.