编者按:
在数智化浪潮席卷全球的今天,教育作为社会发展的基石,正面临前所未有的范式重构。当前,全球科技竞争进入新阶段,人工智能、量子信息等颠覆性技术的突破无不依赖于打破学科边界。本文提出的“X型”创新人才培养立足学科交叉融合、文化互动共生、时代变革三重维度,不仅构建了一种新型人才培养的理论框架,也通过系统思维重构育人生态,为“完善拔尖创新人才发现和培养机制”提供了创新机制,最终指向人才培养要应对复杂多变世界、引领未来的核心目标。这一思考,为落实“强化教育对科技和人才的支撑作用,进一步形成人才辈出、人尽其才、才尽其用的生动局面”提供了启发。
为什么要培养“X型”创新人才?
现代大学诞生以来,“分科治学”(我们把Science译成“科”学,就是最好的明证),即分学术方向进行科学研究、按学院及专业育人是其重要特征,也是其基本矛盾。现实世界的问题特别是重大问题往往具有综合性和复杂性,党的教育方针亦要求学生“全面发展”,这都要求我们必须坚持系统观念,整合多学科知识,系统解决重大问题,促进人的全面发展。
德国物理学家普朗克指出,科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物本身,而是取决于人类认识能力的局限性。数字化和智能化可以帮助人类不断提升认知能力特别是跨界整合能力,不仅使跨越学科边界及物理边界成为可能,更有可能改变大学存在的形态。当前,大学与经济社会的联系越来越紧密,产教融合、科教融汇逐渐成为常态,不同学科的交叉融合以及大学与经济社会的协同共生已成为大学进化的重要趋势。教育、科技、人才一体化,“四链”融合等新理念的涌现正是“协同共生”的生动体现。
当大学形态向协同共生加速演变,必然会引发人才培养理念与模式的变革。为此,本文提出应面向未来培养“X型”创新人才。一方面,从学科专业发展来看,学科交叉融合是高等教育发展的重要趋势,“X型”人才培养则是这一趋势下的必然结果。另一方面,贯彻党的教育方针,培养德智体美劳全面发展的人才,需要培养其掌握跨学科知识或建立交叉复合知识结构的能力;建设创新型国家,需要培养乐于探险、能够勇闯“无人区”且敢于接受失败的创新人才;构建人类命运共同体,需要培养具有全球胜任力的人才。正如联合国教科文组织发布的《共同重新构想我们的未来:一种新的教育社会契约》报告——倡议广泛吸纳公众和专家参与,旨在推动一场全球性辩论,探讨在日益复杂、不确定和脆弱的世界中,教育需要如何重新思考。面对日益复杂、不确定和脆弱的世界,我们必须要培养乐于挑战未知、具有广泛适应能力和韧性的“X型”创新人才。
什么是“X型”创新人才?
“X型”人才一般指能系统掌握两门专业知识,能够交叉融合、融会贯通,且能创造性解决问题的复合型人才。郑泉水院士曾撰文指出:X型学生(内驱、扬长/激光型)的特征是寻找激情/远大目标、全力以赴追求(舍得、长期主义),勇于探险,敢于失败,具有开放精神(好奇、自学、批判)。
借鉴上述观点,本文所指的“X型”人才首先应具备“交叉复合、融会贯通”的知识结构。这类人才并不一定要完整掌握两门专业知识,但必须具备跨学科或交叉融合的知识与能力,从而为自身全面发展奠定坚实基础。在此基础上,“X型”人才应进一步具备“合二为一、辩证统一”的思维方式,促进系统思考和复杂思维能力的形成。同时,面对不同文化时,应秉承“多元开放、平等互鉴”的文化观念,具备跨文化理解力甚至全球胜任力,最终形成乐于“探索未知、追求无限”的精神品性(见表)。其内在逻辑遵循“一生二,二生三,三生万物”的哲学思想,即从单一专业知识出发,拓展为交叉复合型知识结构,进而形成科学的思维方式和正确的价值观,最终培养出乐于探索未知乃至追求无限的精神品性。显然,这是一种具有广泛适应性和韧性的创新人才。
表:“X型”人才典型特征及涌现效应
埃隆·里夫·马斯克(Elon Reeve Musk)就是一位典型的“X型”创新人才。他出生于南非,拥有美国、南非、加拿大三重国籍,本科毕业于宾夕法尼亚大学,获得经济学和物理学双学士学位。他具有多重身份:特斯拉创始人兼首席执行官、SpaceX首席执行官兼首席技术官、SolarCity董事会主席、X(Twitter)首席执行官、Neuralink创始人、OpenAI联合创始人、美国国家工程院院士、英国皇家学会院士。马斯克提出过很多超越时代的伟大梦想,甚至还创办了一所中学——Astra Nova。Astra Nova以解决现实世界的问题为核心,注重项目驱动学习以及学科之间的融合。这些跨学科项目涉及科学、数学、工程、艺术、社会学等多个领域,能帮助学生将学科知识与实践结合。
马斯克无疑是一位跨界创新者,然而,本文的主旨并非聚焦于复制某一人的成长路径,而是希望通过分析其成长轨迹,探索创新创造型人才成长的一般规律,从而指引更多青年学子成长成才,引领未来发展。
如何培养“X型”创新人才?
首先,跨学科构建交叉融合的知识结构。
“X型”人才先要具有“交叉复合、融会贯通”的知识结构。国内外许多著名高校为此进行了积极探索,如清华大学的未央书院、探微书院和行健书院均设立了双学位培养模式,其中行健书院开办“理论与应用力学+航空航天工程”专业;香港中文大学(深圳)开设了“跨学科数据分析+X”“航天科学与地球信息学+X”双主修项目等。不少世界名校更是大胆创新,开设远缘学科交叉专业,如美国斯坦福大学推出了生物医学计算专业、计算机科学与英语联合专业、计算机科学与音乐联合专业等;美国麻省理工学院(MIT)设立计算机科学与分子生物学专业,推出“音乐+AI”交叉领域项目。此外,美国富兰克林·欧林工程学院甚至不设传统院系,打破学科壁垒,为学生提供更加灵活的学习环境。更多的学校则通过开设交叉学科专业、设置微专业和课程群等方式,帮助学生获取跨学科的知识与能力。
天津大学和南开大学于2003年开始联合开展双学位教育,共同设立了分子科学与工程、光电子技术科学两个专业,实施联合招生与轮换制培养模式。学生在毕业时,可同时获得两校分别授予的理学学士学位和工学学士学位。
作为全国新工科建设工作组的组长单位,天津大学在新工科教育改革中发挥了引领作用,其牵头负责的《新工科教育》项目于2022年荣获国家级教学成果奖特等奖。在推进新工科改革与实践的过程中,学校高度重视学科专业交叉,成立了学科交叉中心及未来智能机器与系统平台等校级人才培养平台,并依托机械、自动化、精仪等多个学院联合开展项目制教学和跨学科毕业设计。学校获批的国家卓越工程师学院、未来技术学院和国家级创新创业学院均具有学科专业交叉集成的显著特点。2024年,天津大学提出“强工、厚理、振文、兴医,交叉(融合)”的学科发展思路,将培养交叉复合型人才作为其题中应有之义和最重要的逻辑起点。
按照李立国教授2021年的一项统计,在全世界5500个较为成熟的学科领域中,接近一半具有交叉融合性质。近25年来,近50%的诺贝尔奖项也都来自交叉性合作研究。由此可见,培养具有“交叉复合、融会贯通”知识结构的“X型”人才已成为学科发展的内在需求和必然结果。从更广泛的意义来说,这也是中外高校普遍开展通识教育的重要原因。
其次,教育的重要目的在于培养思维方式。
爱因斯坦指出,教育就是把在学校里学到的所有东西全部忘光了之后留下来的东西。大学教育的价值不是学习很多知识,而是训练大脑会思考。
在人工智能时代,这一观点尤显重要。人工智能的发展使以知识传授为主的教学模式被颠覆,知识本身已显得不像过去那么重要,这也是笔者强调要具备“交叉复合、融会贯通”知识结构的重要原因。具备这一知识结构,有益于形成“合二为一、辩证统一”的思维方式,乃至系统思考和复杂思维能力,这正是解决复杂问题所需要的。
不同的思维方式会导致不同的世界观和方法论,看待世界和解决问题的方式会有很大不同。正如中国梦与美国梦既存在着本质区别,但同时也有着相通之处。习近平总书记在与时任美国总统奥巴马会晤时明确指出,中国梦要实现国家富强、民族复兴、人民幸福,是和平、发展、合作、共赢的梦,与包括美国梦在内的世界各国人民的美好梦想相通。此后,习近平总书记又多次强调,宽广的地球完全容得下中美各自发展、共同繁荣。这一辩证思维不仅体现了习近平总书记善于运用对立统一规律观察分析事物,也彰显了其作为大国领导人的胸怀与境界。
同样,波粒二象性是量子力学的核心概念,其发展历程包含多个里程碑式发现:1905年爱因斯坦提出光量子假说,通过光电效应实验揭示光兼具粒子性;1924年德布罗意提出物质波理论,预言电子等粒子具有波动性,此后戴维森-革末实验证实了这一猜想;1925年-1926年,薛定谔建立波动方程,海森堡创立矩阵力学,共同构建量子力学体系,波恩将波函数解释为概率分布,玻尔提出互补原理阐释波动性与粒子性的共存关系;1927年电子双缝实验进一步揭示观测行为对粒子态的影响,深化了对微观世界本质的认知。这些发现颠覆了经典物理框架,不仅解释了原子结构、光谱等现象,更催生了半导体、激光等现代技术,其哲学意义至今深刻影响着科学思维。
从上述两个例子可以看出,只有善于“合二为一、辩证统一”,才能更好地认识世界的本来面目,更好地处理复杂问题,这正是我们培养能够引领未来的卓越人才所必需的。
再次,跨文化培养全球胜任力。
国际交流合作是中国高校的重要职能之一。构建人类命运共同体,需要培养一大批具有跨文化能力乃至全球胜任力的人才,这既是推动构建以合作共赢为核心的新型国际关系的内在要求,也是应对全球性挑战的关键路径。面对多元文化,唯有秉持“多元开放、平等互鉴”的理念,才能为人类的共同福祉凝聚行动力量。
如何培养全球胜任力?其关键是要能与不同文化开放、得体、有效地互动,并在全球性议题中践行全人类共同价值。正如习近平总书记指出的,“和平、发展、公平、正义、民主、自由,是全人类的共同价值,也是联合国的崇高目标”。跨国合作须以共识为纽带,中外国情虽不同,教育也有着根本性差异,但在某些方面也存在相通、相似甚至相同之处。例如,在教育理念上,中国倡导“德智体美劳全面发展”,西方推崇“全人教育”;在可持续发展方面,中外双方有着更多的共同目标,如各国需要携手应对气候危机等议题。
天津大学设在深圳的国际校区正是这一理念的缩影。该校区是深圳市批准建设的第一个近零碳校园,于2024年7月荣获APEC Low Carbon Model Towns唯一金奖。学校学生活动中心方案在中国近零能耗建筑测评中获得最高标准“产能建筑”认证,建成后将成为中国第一个Living Building。这一合作成果足以证明,当不同文化以共同价值为锚点时,便能跨越差异,将全球愿景转化为可落地的解决方案。
如何诠释全球胜任力?若用一句话来概括,便是“走遍天下都不怕”。其内涵有三重:第一,要有机会走遍天下。当以天下为己任,主动关注全球性挑战;第二,具备足够的跨文化沟通能力和专业行动力来行走天下;第三,也是最重要的,在有能力走遍天下时,要让世界“不怕”你——既理解世界又被世界理解,实现双向舒适的价值共鸣。如此才是真正的全球胜任力。
最后,积极面对不确定性和复杂性,面向未来培养“X型”人才。
科学研究证明:组成物理世界的基本粒子具有不确定性。人类历史和自然进化史表明:人类社会和自然生态系统进化的总趋势是从简单到复杂。同样,人才培养亦展现出高度不确定性和复杂性。在科学认知与历史规律的双重启示下,我们必须转变世界观与价值观,运用批判性思维,突破时代的认知局限,主动拥抱不确定性和复杂性。实践表明,在具有确定性逻辑、能够用简单数理公式或模型描述的工作中,AI的能力远超人类。然而庆幸的是,人类大脑仍然是世界上最复杂的系统,特别是对不确定性具有广泛的适应性,综合智能非AI能比,并且单位能耗和排放极低。这种生物进化赋予的“超能力”,恰是熊彼特所言“创造性破坏”的源泉。
不确定性是创新的“后花园”。熊彼特指出,不确定性激发了人类的创造力和创新活动,为社会创造了非同寻常的价值。但同时我们也应看到,目前的教育哲学仍是基于“确定性”,有时甚至“简单化”,这也导致了人才培养目标的“统一”、同一专业培养方案的“唯一确定”,甚至是考试题目都有着相应的“标准答案”。当下,我们必须抓住人工智能时代赋予我们的机遇与使命,主动运用不确定性和复杂性,面向未来培养能够引领未来的创新人才。
“X型”创新人才具有的知识结构和思维方式,使之具有更强的知识迁移能力,能够较好地适应不确定性,甚至可以说,正是因为不确定性,才呼唤我们培养“X型”创新人才。
天津大学敬业湖畔有一片奇形怪状的柳林(扫描下方二维码可查看),未被修剪的枝干虽不符合传统的“成材”标准,却以其千姿百态的形态成为独一无二的艺术品。笔者希望每一位教育工作者都能从这片柳林得到启示,以此反思我们的教育。
事实上,许多院校近年来都相继开展了创新创业教育,除为学生提供创业指导、培养企业家精神外,更聚焦于培养学生应对不确定性的能力,将创新创业教育升维为“不确定性素养”的养成机制。
21世纪是“复杂科学”世纪,涌现则是复杂科学的核心概念。我们必须改变观念,突破认知局限和习惯思维的束缚,积极面对复杂性和不确定性,不断更新人才培养理念和模式。不论是大学与经济社会的协同共生以及学科专业的交叉融合,还是跨学科跨文化跨时代培养“X型”人才,都充分体现了系统观念和复杂思维。“X”不仅是一种拔尖创新人才类型,更是一种创新范式和卓越之道。基于“X型”创新人才具有的知识结构、思维方式、文化观念和精神品性,一定会产生复杂科学所强调的“1+1>2”的涌现效应,也一定会产生更多意料之外的惊喜。(作者系天津大学校长助理)
附注:“X”的符号意向与寓意(扫描二维码查看)
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