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【学科前瞻三十年】杨树明:打破学科固有界限,实现深度交融发展

发布时间:2020-08-21 点击数:

千亿体育网站学科分类是人才培养、教学和科研隶属范围的相对界定,是认知体系发展到了一定程度,需要细化认知领域的必然,即专业化。这就如同随着生产力发展,生产关系要为之进行相应调整一样。亚里士多德之前的科学家和哲学家都力求提出一个完整体系解释自然现象,在他之后的科学家基本放弃了提出完整体系的想法,转入研究如何解决具体问题,这应该是学科分类的起源。这样做的优势很明显,高等教育在学科细分中得到了长足的发展。但是,随着经济发展和社会不断进步,学科细化分类也逐步暴露出了一些问题。对于高校来讲,学科分类有助于人才培养、教学和科研活动的有序开展,同时教师和学生自然也就给自己设定了专业界限,这一定程度上影响了学科间信息交互。

千亿体育网站以智能制造为例。智能制造不是一门学科,也不属于哪一门学科,是新的行业领域,其定义为一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,具有分析、判断和决策等功能。从学科的角度来看,智能制造充分体现了学科交叉融合,而且智能制造的发展也体现了学科之间信息深度交融的重要性。

1、从制造本身来看,智能制造是一种多学科交叉融合的制造方式。千亿体育网站智能制造与其它制造方式相比,核心是制造系统需要具备自主分析和决策的能力,关键在于如何获取数据和怎样分析决策。尽管这只是一个加工过程,但是涉及了包括机械、仪器、材料、物理、化学、数学、计算机等诸多学科;另外,由于标准化生产要求,还须考虑人因工程等。作为从事智能制造领域的科研人员,如果只了解加工工艺,即使和不同学科背景的专业人士合作,而不了解这些学科的相关知识,对于智能制造本质的理解可能还会存在一些问题。

2、从制造过程来看,智能制造需要把加工和测量有机结合。千亿体育网站制造过程包括“做出来”和“测出来”,只有能“测出来”,才能“做出来”。测量对于智能制造尤其重要,是直接获取数据的过程。但是,理想的智能制造应该要实现加工和测量的实时同步,尽管目前可以实现在线和在位测量以及实时补偿,但不是严格实时,任一时刻的加工和测量存在时间差。智能制造从本质上就是把这个时间差减小到最小,为零最好,从而实现加工过程即测量过程,加工为输入,测量为输出,二者形成传递函数关系。目前的实际情况是我们认为加工和测量理所当然的应该分离,而且应该有各自的界限。这体现了多学科交融不够,认知不到位。

3、从制造本质来看,智能制造在于确定刀具和工件之间的相互作用及其累计效应。千亿体育网站这种相互作用其实无关乎智能制造,也就是说所有的制造过程都应遵循。尽管制造方式在不断发生变化,但是制造的核心没有变。制造方式改变也是在不断认识制造本质,使得认知更加接近实际情况。比如纳米制造,目前我们可以通过理论计算和仿真模拟整个加工过程,但是不能完全做到纳米制造过程中的微观实时检测,也就不知道纳米制造过程中究竟发生了什么,只能从宏观表征去推理,这影响着我们对制造过程本质的认识。对制造本质认识需要确定物质微观相互作用及其与宏观累计效应的关系,这需要多学科知识融合贯通。

千亿体育网站综合以上,一个领域的发展涉及的学科并不单一,通过多学科知识融合有助于从本质上认知一个领域。虽然学科分类依据充分,意义突出,但是从认知事物本质来讲,需要整体性理念和突破单一学科界限的举措。

千亿体育网站打破学科固有界限,实现深度交融发展需要开展以下几方面的工作:

1、从行业需求出发布局学科重点方向,带动相关学科共同发展。学科发展涉及人才培养和科学研究,培养怎样的人才直接关系就业以及就业后能否做出应有的贡献;开展怎样的科学研究关系能否解决行业的瓶颈问题。在制定人才培养计划时,应充分考虑未来行业需求,有利于学生就业和长远发展;在考虑科研方向布局时,组织不同学科围绕行业难题开展交流和攻关,有利于多学科共同发展。

2、打通学科壁垒,加大学生自选课程的力度,赋予学科新内涵。人才培养是学科发展的核心,在具体工作的进行过程中,往往需要不同学科背景的人才相互理解、密切合作、共同努力。为此,人才培养过程中需要增加学习的“广度”和“自主性”,建议逐步推广学分制培养模式,除了必修的基础课,让学生具有更大的选课自由度,不拘泥于专业。知识体系的形成在于自己,在多学科知识学习过程中会产生新认知和新方向,从而赋予人才培养和学科发展新内涵。

3、改变单一学科评估方式,开展学科群评估,建立学科融合发展长效机制。如果人才培养和科学研究能够打破学科壁垒,学科交叉的成果就不应该归属某一学科,单一学科评估也就不利于学科交融式发展,因此,以学科群或者学科大类开展评估更具有意义。这需要自上而下推行,一定程度上需要打破目前的学科界限和评估考核方式,从而建立学科深度融合式发展的长效机制。

作者简介:

千亿体育网站杨树明,教授、博士生导师。国际纳米制造学会会士(ISNM Fellow)、国家优秀青年基金获得者、国家重点研发计划项目负责人、陕西省重点千亿体育网站团队带头人、入选教育部新世纪优秀人才支持计划等。长期从事微纳制造与测量方面的基础前沿、关键技术和核心装备研究,先后获得教育部科技进步一等奖、陕西省科学技术一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、中国计量测试学会科技进步二等奖等。担任多个国际重要期刊的副主编和编委;担任中国计量测试学会理事、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事、中国机械工程学会微纳制造技术分会常务理事、中国计量测试学会计量仪器专业委员会常务理事、陕西省智能制造专家咨询委员会委员等。

邮箱:shuming.yang@mail.xjtu.edu.cn

本文链接:http://news.xjtu.edu.cn/info/1002/139734.htm

文字:杨树明

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