1. 引言
在社会发展过程中，交叉创新人才对于推动科技进步、促进产业升级、解决社会重大问题以及增强国家竞争力等方面都具有极其重要的社会意义。因此，我们应该高度重视交叉创新人才的培养和发展，为他们提供良好的成长环境和政策支持。高校作为人才培养的摇篮，承担着推动科技进步和社会发展的重要使命。现今学科交叉融合发展逐渐成为高等人才教育培养新方式[1]，在交叉学科发展的趋势下，高校应积极转变教育理念，打破学科壁垒，构建多元化的学科体系[2]。然而，在推动交叉学科发展的过程中，高等学校目前还面临一些不足和挑战。如学科之间的壁垒仍然存在、资源共享和协同合作不足、教师跨学科限制等。因此，尽管高校已开始重视交叉学科的人才培养，但相关课程和教学内容的开发仍然滞后，无法充分满足学生多样化的学习需求。尤其是实验教学在培养交叉创新人才中发挥着至关重要的作用。它不仅将理论知识与实践紧密结合，还促进了学生在跨学科背景下的综合思维和创新能力的提升。通过实验教学，学生能够在多学科交叉的情境中解决实际问题，培养跨领域的创新思维和灵活的解决方案能力。此外，实验教学为学生提供了一个多学科协作的平台，使他们能够在不同学科的交汇处发现新的研究视角和创新点，从而更好地适应未来复杂、多变的社会。因此，实验教学在交叉创新人才的培养中，起到了关键的推动作用。本文将以本校涉化学、生物、医学专业的基础实验教学平台改革为例，探讨跨学科交叉基础实验教学体系的构建路径，以期为相关院校实验教学改革提供参考和借鉴。
2. 交叉创新型人才培养中实验教学存在的问题
2.1. 实验资源短缺
在实验室配置上，一些高校由于资金或场地限制[3]，导致实验室数量不足、实验设备陈旧落后，严重制约了实验教学的开展，影响了实验效果和学生实验技能的提升。实验用品更新慢，部分实验用品更新周期长，存在安全隐患，不仅影响了实验教学的质量，还可能对学生的安全造成威胁。由于受实验场地等因素限制，实验教学往往以教师的讲授为主，学生则按照讲义上的步骤机械地操作。这种“填鸭式”的教学模式忽视了学生的主体地位，限制了学生主动思考和探索的空间。
在实验课程设计上，目前大多数高校实验课程的内容仍然沿用传统的设计，缺乏与时俱进的更新[4]。过于传统的学科设置使得学生的知识结构不够完善，难以适应复杂多变的社会环境。在实验课程内容上，由于分科过细，不同课程之间的实验内容存在横向重复现象。大学与中学之间的实验内容也存在纵向重复，这导致学生在重复学习中逐渐丧失兴趣。此外，某些实验课程设计滞后于社会发展，无法适应新兴产业的需求，导致实验内容与实际科研和工业生产脱节，难以激发学生学习的主动性和创造性。
2.2. 人才培养模式过于单一
不同类型的大学都有着与学校类型相适应的人才培养模式，以浙江省为例，浙江大学致力于培养服务于科学研究的高精尖人才，省级重点高校着重于培养综合素质较高的复合型应用人才，一般本科院校则重在培养符合省情需要的应用型人才。现在很多高校仍然保持着传统的人才培养模式[5]，把稳定、单一的专业教育作为大学生教育的出发点，教师只对教学过程中的教材和教案负责，学生只关注考试能否合格[6]。专业教育将学生限制在特定学科领域内，导致他们对其他学科的了解和掌握相对较少。
专业教育往往注重特定知识和技能的传授，而忽视了培养学生的综合能力，如批判性思维、问题解决能力、沟通能力和团队合作能力等，这使得学生在面对实际问题时可能缺乏必要的综合能力。过于强调专业细分，可能导致学生在本专业领域知识深入，但对其他相关或跨学科领域的了解较为有限，限制了综合思维和创新能力的发展。
2.3. 师资队伍薄弱
教师是高等教育体系中的核心力量，对培养高素质人才、推动学科发展、促进社会进步等方面都发挥着至关重要的作用，他们承担着传授知识、培养技能和塑造人格的重要任务。教师通过课堂教学、实验指导、社会实践等多种方式，引导学生掌握专业知识，培养创新思维和实践能力，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。然而目前部分高校在师资队伍建设方面存在着各种各样的问题[7]，如年龄及学历结构失衡、跨学科背景不足等等。
部分高校存在教师年龄及学历结构失衡现象[8]，年轻教师过多，缺乏经验丰富的资深教师引领；或者资深教师比例过高，缺乏年轻教师带来的创新活力；教师毕业院校来源较为集中，不利于学术交流和多元化思维的碰撞；也可能存在高学历教师占比较低，影响教学和科研水平的提升。
师资队伍跨学科背景不足将会限制教师教学内容的多元化和创新性，难以在课程中融入多学科的视角和方法，导致学生对复杂问题的综合理解和解决能力培养不足，不利于开展跨学科的教学与研究活动；还可能使教学与现实中复杂的、跨学科的实际问题脱节，降低学生适应社会需求的能力。
3. 交叉创新型人才在实验教学中的改革路径
2018年5月29日，习近平总书记在北京大学考察时提出“要下大气力组建交叉学科群”，并强调“交叉融合”这个关键词[9]。教育部提出高校要“创新学科组织模式，打破传统学科之间的壁垒，加强学科协同交叉融合，构建协同共生的学科体系”。在这种情况下浙江树人学院于2020年6月成立交叉科学研究院，创建宗旨是充分发挥学校理、工、信、医、人文、社科等学科齐全的优势，破解现阶段传统学科之间的壁垒，促进理工结合、工文渗透、医工信融合等多形式的学科交叉，在教学场所、教学内容、学科融合、师资队伍等多方面为交叉创新人才培养创造条件，进而提高学校本科教学人才培养质量。下面将本校正在进行的涉化、生、医专业人才培养模式的探索介绍如下。
3.1. 整合资源，打造全新化学与生物基础实验教学中心
化学与生物基础实验教学中心，是学科交叉融合、创新人才培养、提升学生综合素质的重要抓手。只有教学质量提高了、扎实了、站稳了，才能有效提升学校声誉，推动学校前沿科学研究和社会服务工作的发展与壮大。因此，以交叉科学研究为基础，建设一个理念全新、形象一流、使用高效的化学与生物基础实验教学中心是必要的。
3.1.1. 搭建规模化的实验实训平台
考虑到化学与生物基础实验教学中心有利于提高实验室空间、仪器设备的利用率和进一步扩大实验室设施的受益面，以整合优化资源、集中力量、提高质量为原则，基于学校既有的生物与环境工程学院、树兰国际医学院及信息科技学院的教学计划、培养方案，紧跟教学实际和改革的需要，承接各学科具有共性的、通用性强的公共基础实验的教学工作。
中心现建有规模化的实验实训平台，共6500余平方米，包括10个模块实验室、2个联合实验室、2个实训中心。此外，累计投入资金3000多万用于实验室软硬件的建设，安装到位实验室仪器174台套，其中单台套50万元以上的大型精密分析仪器有液相–飞行时间质谱仪(LC/Q-TOF)、气相–飞行时间质谱仪(GC/Q-TOF)、液质联用仪(LC/MSMS)等。
3.1.2. 实验教学内容的改革与探索
化学与生物基础实验教学中心承接理工科公共基础实验教学内容：如本校生物与环境工程学院、医学院均设的四大化学、生物化学、仪器分析、生物学基础、分子生物学等实验课程。在共享实验教学平台的前提下，近期按照相关学院要求，按需定制基本符合相关学院教学实际的实验课方案和教学计划。远期将总结多学科实验教学经验，匹配中心条件进行优化调整、资源整合、质量提升，拓宽学生视野，实现“新工科”“新医科”，完善、编写具有本校特色的理、工、信、医等类本科生通识教学为目标的公共基础实验教学讲义、教材。
在基础化学实验教学领域，积极尝试突破传统的无机化学、有机化学、分析化学和物理化学之间的壁垒，将具有相似原理、相似操作，可以进行类比教学的传统实验项目进行融合，以期取得更卓越的教学效果[10]。以基础色谱实验教学为例，在课程设计时，将3种色谱方法融合于同一个综合性实验中，并以学生为中心，融入实验方案设计和思政教学等元素。实践表明，改革后的基础色谱实验更易让学生认识到这3种色谱方法的差异，有助于理解它们之间的联系和相互补充的关系；另一方面学生的实验技能、问题解决能力和实际应用能力也得到了大大的提升。
3.2. 打破学科专业界限，组建全校登峰班、开设微专业
3.2.1. 登峰班的建立与发展
以综合创新能力培养为核心，以“自主学习能力强、实践创新能力强”双强人才培养为抓手，为创新人才培养模式，学校于2020年设立交叉学科“高峰班”，2022年开始更名为“树人登峰班”，为不同专业学生开设了个性化培养模块及培养计划。
登峰班小班化教学，学生与学业导师一对一结对，力求更加专业细致的助力学生成长。同时在课程设置、教学方法方面与正常班级也有很大区别，班级授课以学生成才为目标，更加注重保护学生的自主意识和创新能力。在课程设置上除了常规的专业课程外，还注重培养学生的人文素养、科学素养及创新能力，课程全年包括科学思维与训练(上、下)、环境与健康研究前沿、研究方法与论文写作(上、下)以及现代仪器分析技术(上、下)等7门课程。
短短三年多时间，登峰班同学们在学科竞赛、科研能力、学术论文等方面已取得突出成绩，获得了学校及广大师生的认可和大力支持。以2021级登峰班招生为例，自发布招生通知，短短一个月时间有约300名学生报名参加选拔，经过材料遴选–导师面试等方式，最终确定来自8个不同专业的30余名学生加入2021级树人登峰班。
设立“树人登峰”奖学金，调动学生积极性。2022年学校设立“树人登峰”奖学金。同年，经学生自主申报、学院审核、学校初评，根据学校奖学金实施细则及年度评选推荐方案，最终确定获奖名单，公示后由学校发文。
在教师指导和学生的积极参与下，登峰班学生获得A类省级学科竞赛二等奖以上或者国家级竞赛三等奖以上共计22项，发表SCI等论文4篇，考取硕士研究生18名。
3.2.2. 开设“环境与健康”微专业
为进一步提升人才培养质量，围绕以“环境与健康”为核心的学科发展特色，打通专业壁垒，创新人才培养新体系，融科学、工程、管理、健康等专业方向于一体，面向全校本科生设立“环境健康微专业”。该专业聚焦环境与医学交叉领域科技创新“面向人民生命健康”“人与自然和谐共生”的学科基础，是“健康中国”建设中重要的一环。现阶段，该领域存在人才队伍规模偏小、总量不足的问题，仍存在较大的人才缺口。环境健康专业于2024年1月起，由教育部新增列入二级学科目录。
在课程设置与人才培养路径上，微专业秉承学校构建以社会需求为导向、以能力培养为核心的应用性教学体系，强化学生实践应用能力和创新创业能力培养的人才培养特色，构建通专融合、实践引领、学科交叉、多元培养的课程体系，激发学习兴趣、拓宽视野并提高就业竞争能力，为培养有特色、有能力的本科人才提供核心支撑。
3.3. 组建多专业融合交叉师资团队
师资队伍现有专兼职人员48人，其中专任教师30余名，全部为国内外知名高校博士或者博士后，其中1名外籍教师、1名国家级人才，具体师资情况见表1。教师按照学科及研究内容组建了研究室或研究方向，分别是环境化学与暴露研究室、环境生物与毒理研究室、环境干预与控制技术方向、环境功能材料方向、环境信息技术与大数据方向，组建多专业融合交叉的师资、教学团队，突破传统教学模式。
Table 1. Teacher resources
表1. 师资情况
师资层次 |
35岁及以下 |
博士 |
副高及以上 |
海外经历 |
数量 |
19 |
29 |
20 |
11 |
Table 2. Major situation
表2. 专业情况
专业 |
人数 |
环境科学/环境工程 |
8 |
环境科学与工程 |
7 |
生物医药/农药学/药物分析/药物化学 |
4 |
有机化学/分析化学/应用化学类 |
6 |
材料学 |
1 |
植物营养学 |
1 |
生物化工 |
1 |
生态学 |
1 |
由表1、表2可知，专任教师团队成员29人中，35岁及以下19人，教师年龄、职称、学历结构合理，形成了老中青相结合的梯队结构。在资历丰富的老教师指导下，青年教师快速成长：2022年，一位青年教师入选浙江省高校领军人才培养计划青年优秀人才；2023年，一位青年教师经过层层选拔，最终获得浙江省高校青年教师教学竞赛二等奖。其中三分之一的教师有海外经历，加大了教师团队参与国际学术交流与合作的机会，提升学校的国际影响力和竞争力；29名专任教师毕业于不同的高校的不同专业，毕业高校包括浙江大学、中国科学院、大连理工大学、武汉大学、天津大学等国内外知名高校，毕业高校和专业比较丰富，有利于学术交流和多元化的思维碰撞。
4. 结语
目前高校的人才培养模式在促进学科发展和社会进步方面发挥了重要作用，但也存在问题。为了解决这些问题，向社会输送更好的人才，本校在交叉创新型人才培养上从实验平台的建设、学生专业交叉融合、师资团队建设等三个方面进行了一些有益的探索和改革，改革效果明显，学生的创新能力、综合素养得到了显著提高。在未来，本校将继续关注交叉创新人才培养模式，从核心课程的建设、导师制度的完善等方面继续探索和发展，支持和保障学生的全面发展。
基金项目
浙江树人学院校化学与生物基础实验教学示范中心项目资助；浙江省“十四五”第二批本科教学改革项目资助JGBA2024425。