沈吉敏 赵晟锌 陈忠林 陈谦 康晶
摘要：市政工程其本身的复杂性和多学科性，决定着它是一个理工结合、多学科相互融合渗透的交叉性学科。结合市政工程学科特点，就如何搭建研究生创新平台，培养多学科背景知识的研究创新人才进行阐述。
关键词：市政工程；交叉学科；创新；人才培养
中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0124-04
随着科技的进步、科学的发展，学科交叉已逐渐被人们所认知，它来源于社会发展的要求、学科协同效应的作用和认识主体的好奇心，它是推动学科发展的动力[1]。诺贝尔奖在百年多的时间里，有41.02%的获奖者属于交叉学科。学科交叉体现了科学向综合性、可持续性发展的趋势，对于学科建设、科学研究和高素质人才培养等都有重要的意义。
我国开展跨学科教育与发达国家相比起步较晚[2]。跨学科组织、跨学科团队等组建，多数是为了国家资助的重大综合性研究课题的需要而设立的，参与人员层次较高，相对比较独立，利用交叉性科研平台来进行研究生的跨学科培养较少，而专门针对研究生的交叉创新能力实践培养更为罕见。基于高校及社会对市政工程专业培养交叉性创新人才的紧迫需求，建立了交叉型研究生创新平台，加强了不同专业、不同学科、不同院系、校企间的交流与合作，在理论与实践上探索跨学科培养之路，力求从整体上去解决学科交叉培养研究生过程中的理论与现实的冲突，为研究生交叉培养现状、变革、对策、措施等问题的解决提供一定的实用性方案。
一、市政工程专业概况
在21世纪初，随着日益增长的各种环境问题的出现，决定着可持续发展之路势在必行。而发展环境教育是解决环境问题和实施可持续发展战略的根本。高等学校的市政工程类专业教育，是提高新世纪建设者的环境意识并向社会输送城市给水工程、排水工程、建筑给排水科学与工程、工业给排水科学与工程、水污染控制规划和水资源保护等方面的知识的专门人才的重要途径。
市政工程专业是学院设置的8个硕士专业之一，是本科给排水科学与工程专业教育的延伸。主要以水处理工程与工艺技术为研究方向，以解决城镇给排水工程、城市废水处理和回用、污泥资源化、污水厂管理与运行、城市垃圾处理以及资源化利用、垃圾渗滤液处理、饮用水水源微污染净化处理等与国计民生息息相关的问题为主要目标。
二、学科交叉在市政工程专业发展中的地位与作用
1.多学科交叉融合促进学科多元化发展。近年来，随着国民经济的快速发展，城镇水资源短缺及水质污染问题日益严重，水健康成为国民经济发展过程中的首要矛盾，已由几十年前以水量问题为主的矛盾，逐渐转移到水量水质矛盾并重，水质问题突出上来[3]，因此从专业内涵上讲，学科发展要跟上行业、社会发展的需求。
由于人类可利用水资源的变化及现有技术的局限性，相应地市政工程学科发展也面临许多挑战，传统的市政工程内涵发生了实质性的变化。传统意义上的市政工程以给水、排水为主，现已逐渐转变成以水质安全、水的良性循环为核心内容，专业的研究方向也正朝着多元化发展。值得注意的是学科在发展的同时，市政工程教学与科研者应从思想上发生积极转变，从传统的以应用学科为主基础学科为辅的学术思想中跳出来，打破“重实践轻理论”的思路，细化科研或工程实践中出现的各种问题，利用理论知识解释、解决原有工程和工艺中存在的问题，不断地开拓有效的新方法、新工艺、新工程技术[4]。因市政工程多学科跨度的专业特点，显然，单靠某一学科的研究很难以出色地完成整个专业方向的转变，采取多学科交叉合作的形式，通过科研经验的分享或科研难题的攻克，对促进专业向多元化发展将十分有利。
2.多学科交叉融合推动其他相关专业可持续发展。从市政工程发展历程来看，传统的水处理最初依赖于土建构筑物来实现水的传输、水质净化和污水处理等。随着市场对市政工程技术水平及实用性要求的提高，水处理工程开始由土木型向设备型转变[5～6]。近年来，环境的破坏日趋严重，水质问题日显突出，水体环境复杂程度逐渐增大，表现在污染物的种类繁多，难降解，迁移速度快速等特点，传统的水处理技术已经不能满足人们对水质的要求，这就使得水处理技术不得不向深度处理技术发展。在深度处理的过程中，应用各种技术手段的同时，不可避免会发生复杂的化学反应（污染物的分解与转化过程），产生各类副产物。就目前来讲，对化学过程中产生的潜在有害物质，已经确定其成分并能得到有效处理的组分，尚属于少数，大多正处于研究或未知阶段，因此加强市政工程与化学学科的交叉将有助于水处理工程与工艺向深层次发展。水处理工程和环境水体水质净化过程中涉及到许多生物学问题，特别是微生物问题。微生物的繁殖受水体环境的影响，直接或间接参与水体中化学物质的合成或降解，水体中化学物质影响微生物的代谢，其间的变化较为复杂，因此为了满足水处理和环境水体水质净化工程的需要，将市政工程与化学学科与微生物学相互交叉，将很有必要。材料科学作为一门新兴学科，近些年来发展迅速，新材料具有无毒、环保等优点，对于日益突出的水质问题，新型水处理材料的应用在水处理中也势必具有良好的发展势头。因此，促使市政工程学科与相关学科的交叉合作，特别是对于一些以理论为主的相关学科来说，交叉合作可以为其理论发挥提供有利的工程实践场所，体现了其在市政工程学科中的优势和价值，也为其的发展开辟了新的领域及新的课题。
3.多学科交叉完善了研究型创新人才培养模式。推动科技进步、经济高速发展的转变往往在于科技创新、制度创新，创新的主体是人，创新体现在对人的创新能力上的培养与挖掘。随着社会进程日益加快，社会竞争日趋激烈，对人才素质的要求也越来越高，针对以上情况需要高校对培养研究型创新人才应提出新举措。项目以高等学校研究生创新团队为研究重点，探索人才培养新模式，创新模式中包括培养对象、培养途径、培养方式等的探索与实践。多学科交叉融合人才培养有助于提高学生的综合素质，满足多样化的人才需求，提高对就业市场的适应能力。通过学科之间的交叉、渗透与融合，可为学生提供接触多学科领域、学习宽专业知识的条件和平台，培养学生善于从多角度看问题，多方面思考问题。思维方式的转变有利于创新思维的激发和创新能力的养成，有利于新问题的发现及新见解的提出，对跨学科拔尖人才向旧领域的深入发展，新领域的创新与开拓奠定基础。另外，交叉学科培养可以改变目前高等教育过程中受专业、学术氛围等影响的局面，打破学生在科研过程中思路单一的困境，调动学生的主动性、积极性和创造性，增强原创性意识，加强实践环节，成为探索研究生综合素质教育的新途径，完善研究型创新人才培养模式。
三、学科交叉创新培养模式的实践与探索
1.交叉型创新平台建设的实践与探索。通过平台间的构建与重组，建成一个全新的以学科交叉为主题的多学科交叉创新科研实训平台，其平台组成见图1。引入学院现有的流体力学实验平台、化学分析与物性表征实验平台、微生物与分子生物学实验平台、水质分析与水处理实验平台、建筑环境与环境监测实验平台的部分大型精密仪器，并利用课题组现有条件，对140m2实验室进行了挂牌建设。实验室实行功能分区管理，主要用于饮用水与污水处理，设有学生工作间、水处理材料合成实验室、无菌操作室、仪器室、水处理工作台，满足学生水处理实验及常规检测条件。
2.研究生综合创新团队的培养方式的探索。教师指导团队面向一个研究生创新团体，即采取“以多对多”的方式共同指导研究生创新团体，每周定时开展研究生培养讨论工作，解决来自学生在学习、科研过程中面临的各种困难。团体的学生来自市政工程、应用化学、高分子化学、材料科学的学生，培养周期为2～3年，目前，已取得良好的培养效果，具体培养方案如下：
一是采取课程联合培养的模式，组织学生进行跨专业课程学习。从我国学科课程设置上看，各高等院校因其成立专业的背景和依托的优势不同，专业课程设置有所不同[7～11]。在本科阶段，大多数专业对于交叉学科专业的课程设置上内容略显单一，系统性不强，内容深度不够，学生只知其一不知其二，造成学生研究生阶段长时间处于瘸腿、困惑的局面，严重阻碍了学生的发展。事实证明，深入学习交叉学科的课程对于加强本学科的专业性十分必要。为使自然科学与工程技术的有效结合，应充分考虑市政工程学科与其他学科的理论知识衔接，重视知识的拓展与延伸，特别是生物类、化学类课程的理论与实践的深层次培养。化学类、生物类、环境类、力学类课程是市政工程专业平台下贯穿自然科学和工程技术课程的四大支柱。因此，在进行学生团队联合培养的过程中，注重巩固、填补研究生在本科生阶段理论知识学习上的不足，加强有机化学、无机化学、环境化学、高分子化学、微生物学、工程力学等理论课程的学习。
二是采用创新实践合作的形式，以多学科背景知识为培养目标，在培养学生创新团队扎实的理论知识与实践技能的基础上，开展实践创新活动，选定水处理方向某一交叉性研究性课题，学生创新团队与教师指导团队共同参与跨学科项目研究。在交叉培养模式下学生不再归属于某一个专业，即学生团队从知识上获得统一性和相对完整性，掌握和运用最有效的知识。开展研究生创新活动为课程联合培养模式提供了场所，在实践中不断开拓新领域，推动多学科交叉融合型人才的培养，为科研工作的开展提供了制度和条件保障[12]。目前，学生实验基本技能的提升到理论技术的全面掌握，都由指导教师亲自传授。学生已经基本上学会了用化学、生物等多角度、多层次去解决水处理中遇到的问题。
3.交叉培养模式对学生创新团队适应性的探索。多学科交叉培养创新人才作为一种新型的创新人才培养，面临着机遇与挑战。学生创新团队成员是来自不同的专业或相近学科的专业的学生，因创新内容的跨学科、跨专业的特点，使学生的思维不受条条框框的限制，并对现在所从事的研究领域有一定的好奇心理，更容易接受新知识，发挥创造性，达到知识体系与实践经验的融合与互补。跨学科学生团队已经具有一个学科或几个学科的专业知识和实践基础，因此在知识量方面会更丰富一些，弱化专业间差别，则有利于学生团队整体由单一型向综合型转变，能够更好地融合交叉学科间的知识，积极参与跨学科课题的研究。但是与此同时，研究生已经渡过了四年制的本科教育阶段，要打破学科专业壁垒，消除学科专业界限并非易事，对于非专业知识的认知与提高也需要一定的时间与适应过程[13]。应根据创新团队成员的所属专业和跨学科培养效果，选择学科交叉的范围和程度，来进行交叉性课题研究。课题的选择上，应以具备多学科背景知识下的学生创新团体的创新实践能力的“提高”为目标，融合多学科知识共同解决水处理工程中的实际应用技术问题[14]。
在学校层面，应确立多学科渗透交叉人才培养的教育理念，定位交叉学科研究生创新型人才培养目标，构建多学科渗透交叉人才培养及质量监控体制，以此来鼓励、推动教师开展研究生交叉培养，将跨学科理论学习及创新实践活动以学分的形式得以体现，鼓励学生积极参与到跨学科创新培养计划中来[15]。
四、结论
针对我国对研究生培养学制2～3年的特点，以研一研究生为研究对象，以培养通识型、实用型人才为培养目标，将来自不同专业、不同院系或不同学校的学生组成一个团队。在教师团队的指导下，利用现有的人力和物力资源，打造一个交叉型研究生创新平台，以解决水处理工程中的实际问题为主要研究方向，从理论与实践两方面着手，在不影响本专业学习与实践的基础上，对学生团队成员实行为期两年的“特区化”培养，让学生深入掌握涉及多个相近学科领域的基础知识与技能，培养具有多学科背景知识及实践技能的创新性人才，满足社会对复合型拔尖人才的需求，同时为高校同类专业进行创新人才培养模式的探索提供典型案例，具有广泛的借鉴作用与应用价值。
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