数理学科交叉融合的拔尖人才培养模式探索与思考

［摘要］在建设教育强国的背景下，如何培养基础学科的拔尖人才已成为高校亟待解决的重要现实问题。文章系统分析了基础学科教育中存在的实际问题及其成因，这些问题包括学科交叉融合不足、学生创新能力培养实施不到位、学生数理基础薄弱等。课题组以江南大学理学院“伟长实验班”的实践为例，依托数理学科的交叉融合，构建了“综合选拔、信念塑造、资源协同、交叉培养”的拔尖人才培养路径，并提出了“一制三化两融合”的数理学科拔尖人才培养新思路，以期为其他高校培养拔尖人才提供参考。

［关键词］数理学科；交叉融合；拔尖人才；培养模式

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）12-0102-06

习近平总书记在党的二十大报告中强调[1]，加快建设教育强国、科技强国、人才强国，坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才，聚天下英才而用之。教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。如何培养拔尖创新人才已成为高校亟待解决的现实问题。

在我国，拔尖人才的概念公认起源是1978年中科大“少年班”的培养目标，而国外没有拔尖人才培养的对应概念[2]。吴肖等从渐进决策理论的角度分析了高校拔尖创新人才选拔政策的演进[3]；闫琨等从国际学界的视角探讨了我国拔尖人才培养体系的现状、发展方向及路径[4]；雷金火等基于高校案例总结了“拔尖人才”的培养实践经验[5]。然而，从数学、物理等基础学科交叉融合的视角来看，针对拔尖人才培养的研究尚显不足。本文基于拔尖人才培养过程中出现的问题，结合江南大学理学院交叉培养的育人实践，探索数理学科交叉融合培养拔尖人才的策略与路径，以期为其他高校培养拔尖人才提供新的思路。

一、基础学科交叉融合培养拔尖人才的时代背景

（一）教育强国战略政策取向

当今世界，综合国力竞争的核心是人才竞争，对拔尖人才的选拔与培养已成为世界各国建设高等教育、提升国际竞争力的有效手段[6]。在全面建设社会主义现代化国家的新征程中，人才培养是推进中国式现代化的重要基石。

2022年2月，习近平主持召开中央全面深化改革委员会第二十四次会议，指出要全方位谋划基础学科人才培养，科学确定人才培养规模，优化结构布局，在选拔、培养、评价、使用、保障等方面进行体系化、链条式设计，大力培养造就一大批国家创新发展急需的基础研究人才[7]。2022年4月，党中央、国务院审议通过《关于加强基础学科人才培养的意见》，对基础学科拔尖人才培养进行了全方位的谋划和部署[8]。2023年5月，习近平总书记在中共中央政治局第五次集体学习时强调，要进一步加强科学教育、工程教育，加强拔尖创新人才自主培养[9]。

（二）新时代高校基础学科使命驱动

在我国拔尖人才培养过程中，基础学科承担着重要角色。中国科技大学首创的少年班，拉开了我国基础学科拔尖人才培养试点的序幕[10]。2018年，教育部、科技部、财政部、中国科学院、中国社会科学院、中国科协等六部门联合发布《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2.0的意见》，合计有60所高校、199个基地入选，入选高校涵盖中央部委所属高校和地方高校[11]。经过40多年的培养历程，形成了以“选拔性强、培养封闭、资源集中、教育力强”和“选拔性弱、培养开放、资源分散、学生自主空间大”为两极的培养模式制度特征，而实际负责落实拔尖创新人才培养的主体有专业院系、精英学院和校级育人平台[12]。

加强基础学科拔尖人才的自主培养，已成为新时代高等教育的重要使命。江南大学理学院（以下简称理学院）作为基础学科的摇篮，积极承担培养拔尖人才的时代重任。理学院拥有“光学工程”和“数学”两个“十四五”江苏省重点学科，为创新人才自主培养奠定了坚实基础。一方面，理学院的教师深耕于全校数理基础课与专业课的教学工作，不断在教学理念创新、教学内容优化和教学模式改革上取得显著成果。近年来，他们组织出版了15部数学、物理类教材，完成了50多项省（校）级教改项目，获批江苏省首批课程思政示范课程，并斩获国家、省、校三级教学成果奖28项。另一方面，依托国家、省、校、院四级项目，理学院全面实施大学生创新创业训练项目（以下简称“大创”项目），为学生提供全方位的创新思维培养和训练机会。

二、基础学科交叉融合培养拔尖人才存在的问题及其成因

从世界范围看，交叉学科教育正成为高等教育改革的显著趋势与拔尖创新人才培养的主要途径[13]。理学院依托数学和物理两个重点学科的优势，通过交叉融合的方式，致力于培养适应国家需求的拔尖人才。在实施项目前，理学院采用问卷调查的方式，对交叉培养人才所面临的挑战进行了专题调研。调研结果显示，在关于“拔尖人才培养存在的共性问题”的反馈中，68.67%的师生认为“学科交叉融合不足”，65.66%的师生指出“学生创新能力培养实施不到位”，64.46%的师生认为“学生数理基础薄弱”，这些反馈凸显了交叉培养中亟待解决的问题。

（一）学科交叉融合不足

学生交叉培养的问题主要受到学科交叉融合不足的限制。当前，学科交叉融合缺乏强有力的体制机制保障。在我国大学办学实践中，单学科设置的组织结构、狭窄的专业设置与培养拔尖创新人才的要求格格不入[14]。高校学科交叉融合的程度，关键在于系统化的设计、机制性的保障和强有力的推进。首先，项目、人才和资金等资源配置多以二级院系或研究院所为单位独立运营，导致学科壁垒高筑、资源分散，难以实现不同学院间的资源共享，也限制了跨学科合作平台的建立。其次，师资力量也是影响学科交叉融合的重要因素。目前缺乏具有交叉融合背景的学科带头人，不同学院的教师难以共同合作、共担项目、共享资源。最后，由于教师的学科范畴固定且专业边界清晰，跨学科的学术交流与科研合作变得困难，从而阻碍了交叉培养人才的实施。

（二）学生创新能力培养实施不到位

第一，创新能力培养途径较为单一，主要依赖“大创”项目。创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作[15]。然而，部分学生未能将所学知识与“大创”项目相结合，导致理论与实践脱节。同时，“大创”项目与学科竞赛的衔接不够紧密，未能显著提升学生的实践能力。第二，学生在创新培养中缺乏主动性。“大创”项目鼓励学生发挥主观能动性，但由于教育理念、评价方式等因素的限制，部分学生缺乏主动创新思辨的意识，不敢深入思考并提出不同观点。此外，他们也不愿主动寻求教师的帮助，且“大创”项目与指导教师科研项目的融合度不高，导致部分项目在执行过程中缺乏持续性和深度。

（三）学生数理基础薄弱

由于诸多客观和主观因素，当前部分学生的数理基础较为薄弱。数学和物理基础课程内容在客观上具有高度的理论性、抽象性和逻辑性，知识体系相对复杂。课程设置不合理是其中的一个重要问题。例如，在大学物理课程开设时，相关数学课程尚未开设，导致部分学生因缺乏必要的数学知识而无法深入学习物理。另外，部分教师过于强调对概念原理的掌握，而对具体知识点的讲解不够透彻，从而增加了学生的学习难度。主观上，学生对基础课的学习认识不足。例如，部分学生认为物理与所学专业关系不大，因此仅满足于通过考试，并未意识到物理在理工科各专业中的基础性作用，以及数学、物理知识对思维能力培养的重要性。此外，部分学生缺乏对学习数学的兴趣，表现出学习懈怠和进取心不足。

三、基础学科交叉融合培养拔尖人才的探索实践

自2022年初以来，理学院深入学习了习近平总书记关于教育的重要论述，特别是关于“全方位谋划基础学科人才培养”的重要讲话精神。经过深入研讨，全体教职员工达成共识，由主要领导牵头，统筹资源。为纪念我国科学界泰斗钱伟长先生对江南大学和理学院人才培养的关心，学院特设“伟长实验班”，选拔优秀学生。随后，学院制定了一系列拔尖学生选拔与培养措施，包括实施导师制以及制定“伟长实验班”学生培养方案，旨在培养厚基础、重能力、强素质、有情怀的拔尖人才。为实现这一目标，理学院积极推动学科交叉融合，注重提升科学素质，加强导师指导，并鼓励学生尽早选定课题、申请项目，加入实验室和科研团队。在选拔机制、价值评价、资源保障及培养机制上，理学院不断创新，探索出“综合选拔、信念塑造、资源协同、交叉培养”的新路径。

（一）在选拔机制上注重综合选拔

在选拔标准上，理学院设置了创新意志和社会责任感的考察指标，形成了以GPA成绩、教师推荐、导师面试为主，辅以创新意志考察和社会责任自述的综合选拔制度。这一制度设计强调个人创新意志和社会责任感的评估，避免了专业平衡的单一考量。在选拔过程中，理学院充分发挥了导师的主导作用，遴选了一批敬业奉献、学术科研活跃、育人成果显著的学术导师和成长导师，并建立了导师专家库。导师团分组进行学生选拔，对于创新意志不坚定、社会责任感不足的学生，即使分数再高，也坚决淘汰。

（二）在价值评价上注重信念塑造

理学院积极发挥理想信念的导向和激励作用，通过一系列教育措施坚定学生科技报国的信心，并砥砺科技强国的初心使命。为此，学院大力弘扬伟长精神，鼓励学生投身科研创新。特别设定的班级誓词，旨在传承和弘扬钱伟长等老一辈科学家的精神。同时，理学院组织了“大师讲坛”系列高端报告会和“创新之道”公开课，以坚定学生信念，激发学生的创新报国热情。此外，理学院还举行了“伟长实验班”开班仪式和“钱伟长班特称团支部”主题团日活动，旨在培养学生勤奋学习、勇于创新、淡泊名利的品质，鼓励学生自主设计班旗、班徽，并组建班委会，以激发他们自强不息、锲而不舍的精神。通过组织参访深海技术科学实验室等活动，理学院以中国载人深潜精神激发学生敢为人先、勇攀高峰的斗志。

（三）在保障机制上注重资源协同

理学院积极引入科研院所和科技创新型企业等校外科技力量，以丰富拔尖创新人才培养的资源和渠道。理学院汇聚大师资源，邀请院士等杰出科学家、学者做客“大师讲坛”，以启迪学生智慧。同时，学院还聘请了中国减振降噪学科带头人等科技领军人才担任“伟长实验班”特聘导师，为学生提供专业指导。此外，理学院与中国船舶科学研究中心、深海技术科学太湖实验室、舜宇光学科技（集团）有限公司等科研院所、行业领军企业建立了紧密的产学研合作关系。通过校所合作、校企合作，促进资源共享与协同，为拔尖人才的培养提供了有力支持，并推动了科技与教学资源的共建共享。

（四）在培养机制上注重交叉融合培养

理学院在培养拔尖人才时，突破单一学科界限，注重学科交叉融合。首先，理学院积极开设学科交叉课程，以满足教师和学生的需求。为此，组织教师跨学科合作，研发了算法设计和机器学习算法等综合性研究课程，并由跨学科教学团队共同授课。其次，鼓励数学和物理学科在各自学科领域内深入发展，通过青年学者论坛、A4沙龙等平台，推动数理学科间的团队互动和教师科研融合。最后，理学院采取多种形式，如组建“1+3”导师组、建立校外特聘导师资源库和“伟长茶座”等，加强不同学科教师间的合作研究，并促进师生间的互动与交流。

2022年和2023年，理学院选拔了两届“伟长实验班”学生共计60余人。这些学生积极参与“大创”项目，跨专业组建校级以上“大创”项目30余项，跨专业参与导师课题40余人次，并发表了SCI论文20余篇，其中包括中国科学院1区SCI论文5篇。在导师的指导下，“伟长实验班”学生积极参与各类学科竞赛，荣获了全国大学生数学建模竞赛一等奖、美国大学生数学建模竞赛特等奖提名奖、全国大学生光电设计竞赛一等奖和全国大学生可再生能源优秀科技作品竞赛一等奖等省级以上奖励80余项。此外，他们还积极参与国内竞赛、国际会议志愿服务和招生宣传等活动，并荣获江苏省优秀青年志愿服务项目。“伟长实验班”在理学院中树立了追求创新卓越、全面发展的良好典范，激励着全院学生笃学尚行。“伟长实验班”学生延续了荣获十佳大学生、校长特别奖的传统。值得一提的是，2023年学院本科生升学率高达53%以上，较上一年提升了10多个百分点。