建筑節(jié)能類交叉學科建設的探索與實踐

羅恒 陳建平 孫云飛 傅啟明 班建民 葉曉燕

摘要：建筑節(jié)能研究涉及到建筑學、信息科學等在內的諸多學科。通過分析學科交叉生長點，以計算機科學、建筑土木工程等學科為核心，圍繞建筑智慧節(jié)能這一研究領域，通過學術沙龍、頭腦風暴等形式在學術上形成相互滲透，在技術上實現(xiàn)優(yōu)勢互補，依托江蘇省建筑智慧節(jié)能重點實驗室，初步建立了交叉學科群。

關鍵詞：學科融合;建筑節(jié)能;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）05-0258-02

2006年召開的全國科學技術大會上，黨中央明確提出了建設創(chuàng)新型國家的重大方略，給出了到2020年末進入創(chuàng)新型國家行列的目標。2014年中國科學院第十七次院士大會上，習近平總書記明確了“要堅定不移地走中國特色人才，在創(chuàng)新活動中培養(yǎng)人才，在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才”。

創(chuàng)新過程是通過對以往的成果進行選擇性、批判性的繼承，在此過程中，發(fā)現(xiàn)新方法、拓展新思路、開拓新領域，揭示事物更深層次的規(guī)律性，從而取得一些列成果的一種活動。多學科交叉、融合就是一種創(chuàng)新形式，通過運動新的方式、方法，實現(xiàn)基本理論創(chuàng)新以及方法論創(chuàng)新[1]。

一、交叉學科內涵及其發(fā)展歷程

交叉學科是指至少兩門學科融合、形成的一門新的綜合理論或系統(tǒng)學問[2]。交叉學科不僅僅是多學科知識的再構或重構，更是依賴學科間的內在邏輯關系，對信息多廣角、多層次的加工，是跨學科思維、多種多維度思維的交互活動問題[3]。交叉學科的建立強化了垂直或橫向分化的各子學科間的關聯(lián)與相互作用，能夠最大限度消除學科間的壁壘，減少學科孤島現(xiàn)象，使各學科無論在縱向還是橫向上的聯(lián)系更趨于完整和系統(tǒng)化，使得現(xiàn)代科學系統(tǒng)真正成為一個有機的統(tǒng)一體，從而為系統(tǒng)而全面的解決經(jīng)濟社會發(fā)展中的重大問題提供了重要的基礎。

學界對于交叉學科教育的起源存在爭議，克萊恩等認為交叉學科思想起源于古希臘學者柏拉圖等人所秉持的知識一體化理念，但是拉德克等對上述論述存在不同見解，他們認為現(xiàn)代意義上的交叉學科與柏拉圖等提倡的培養(yǎng)全面人才的理念關聯(lián)性不大。雖然上述兩個學派在交叉學科起源論方面存在較大認知差異，但是他們都認為，真正意義上的現(xiàn)代交叉學科理論與實踐始于20世紀。

美國是較早探索交叉學科發(fā)展的國家。20世紀20年代，美國社會科學研究促進委員會（SSRC）首次使用Interdisciplinarity指代兩個及兩個以上專業(yè)組織進行的合作和交流。1985年，美國的學科專業(yè)目錄中，共有9個交叉學科群。及至2000年，交叉學科群數(shù)量迅速增加至21個，占所有學科群的比例為7%，學科專業(yè)目錄中使用Multi/Interdisciplinarity闡述交叉學科/跨學科研究，標志著交叉學科或跨學科內涵的確立[4]。

日本教育界對于交叉學科的研究與實踐始于上世紀50年代。1949年日本的國立東京大學設立“教養(yǎng)學部”，旨在對一、二年級的本科生進行跨學科以及多學科交叉的通識教育，目的是培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。1973年創(chuàng)建的日本國立筑波大學以交叉學科教育為其主要特色之一。1991年日本文部省放寬其國內的大學設置標準后，眾多私立大學以建立交叉學科型學院為主要競爭特色，至90年代末，交叉學科型學院數(shù)量迅速超過260個[5]。

二、我國交叉學科發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

20世紀初，我國社會生產(chǎn)力水平發(fā)展較為緩慢，單學科相關理論及方法基本能解決當時經(jīng)濟社會所面臨的問題，交叉學科相關研究出現(xiàn)頻率不高。進入20世界50年代后，科學技術的發(fā)展日新月異，單學科理論逐漸不能滿足社會發(fā)展的需要，科學研究更多地需要多學科的“大科學”研究，需要多門學科的通力合作[6]。

1985年，我國首屆交叉科學學術討論會的召開，使得“交叉科學”在科學界廣泛傳播。天津師范大學于1990年招收了首批交叉學科研究生，2000年北京大學前沿交叉學科研究院成立，南京大學等高校也相繼開辟“學科特區(qū)”，旨在加強學科交叉的發(fā)展，培育特色學科，提高教學水平以及科研的質量。

經(jīng)過近三十年的發(fā)展，發(fā)展交叉科學已經(jīng)提到國家中長期發(fā)展規(guī)劃的高度，國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》認為交叉學科是“基礎學科之間、基礎學科與應用學科、科學與技術、自然科學與人文社會科學的交叉與融合，往往導致重大科學發(fā)現(xiàn)和新興學科的產(chǎn)生，是科學研究中最活躍的部分之一，要給予高度關注和重點部署”[7]。

雖然我國的交叉學科經(jīng)歷了發(fā)展階段，但是我國高等教育自20世紀50年代始一直推行理工分家、建設單科學院的發(fā)展模式，客觀上阻礙了交叉學科的進一步發(fā)展。同時，專家雜家爭議、系科專業(yè)分隔、專業(yè)和學科的封閉、跨專業(yè)合作機會與條件不成熟等條件也嚴重阻礙我國交叉學科的深入發(fā)展。

三、學科建設的必要性和緊迫性

學科交叉與學科融合不僅是現(xiàn)在科學各學科發(fā)展的必然趨勢，也是科學研究與工程實踐中重大創(chuàng)新性成果的源泉。相關統(tǒng)計結果表明，在1901至2008的108年中，獲得諾貝爾獎（物理、化學、生理學或醫(yī)學獎三項）的自然科學類研究成果中，交叉學科研究成果超過獲獎總數(shù)的一半，且在各統(tǒng)計時間段中，交叉學科研究成果所占比例一直呈上升趨勢，在21世紀初的8年中，這一比例更是高達66.7%，由此可見，學科交叉與融合是現(xiàn)代科學研究取得突破性進展的重要途徑[8]。

我國的交叉學科相關研究與實踐起步較晚，雖然經(jīng)歷了長足進步，但與發(fā)達國家的水平仍然存在一定差距。隨著信息時代的到來，社會分工更加精細，逐步形成跨地區(qū)、跨企業(yè)甚至全球合作商業(yè)新模式，為經(jīng)濟社會的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)。面對日益復雜的各類問題，技術創(chuàng)新的重要性日益凸顯，當前，學科交叉與融合已經(jīng)成為技術發(fā)展和進步的必然趨勢，如果我國能夠利用這一契機迎頭趕上，不但能夠為國內產(chǎn)業(yè)的轉型升級提高必要的智力支持，也能為我國產(chǎn)業(yè)在全球競爭中贏得一席之地。

四、交叉學科建設的探索與實踐

針對國內高校交叉學科發(fā)展中存在的種種問題，筆者團隊依托江蘇省建筑智慧節(jié)能重點實驗室，就建筑節(jié)能類交叉學科建設進行了一些的探索與實踐，主要措施主要包括：

（1）完成交叉學科的合理規(guī)劃與優(yōu)化。經(jīng)濟社會發(fā)展需求是交叉學科發(fā)展的內在動力以及外在導向，當前國內外對于環(huán)境保護的關注度日益增加，各國都致力于研究新技術、新工藝來提高能量的利用率，減少二氧化碳等溫室氣體的排放。實驗室通過研究計算機科學與建筑土木工程學科交叉機制，協(xié)調建筑節(jié)能各學科互補和合力等內傾動因，調動同源和流動等外傾動因，運用學科交叉的方法，創(chuàng)造如設備自適應控制等不同知識類型、形態(tài)的交叉學科，促進建筑節(jié)能各學科交叉自身有機地生成和發(fā)展。目前，已經(jīng)確立的交叉學科有：機械設備自動控制交叉學科、室內環(huán)境自適應優(yōu)化交叉學科、照明設備自動控制交叉學科和人員行為分析與預測交叉學科等。

（2）建立交叉學科群。綜合運用觀同察異法、話語移植法、互補共融法、連鎖輻射法，輻集聚焦法、橫斷論析法、哲學提升法等，分析學科交叉生長點，以計算機科學、建筑土木工程等學科為核心，以信息類、土木類、建筑類相關學科為支撐，圍繞建筑智慧節(jié)能這一研究領域，在學術上相互滲透，在技術上優(yōu)勢互補，建立高質量的交叉學科群。經(jīng)過近2年的發(fā)展，初步建立了設備節(jié)能交叉學科群、人員行為模式交叉學科群、傳感網(wǎng)-大數(shù)據(jù)平臺交叉學科群等交叉學科群。

（3）總結交叉學科建設經(jīng)驗，促進建筑智慧節(jié)能研究領域的發(fā)展。創(chuàng)建“省重點實驗室學術沙龍”，邀請建筑建筑節(jié)能、機械設備、電子信息和計算機科學等相關領域的院士、教授作擔任交叉學科學科顧問，邀請國內外知名學者擔任“訪問學者”，定期組織專題講座，各學科研究人員均可參與，圍繞有關目標和主體，結合來自政府和社會的需求信息，引導參與人員共同思考、討論，通過“頭腦風暴”等形式，從客觀上創(chuàng)造有利于學科交叉的條件。通過學科交叉與融合，利用共享的工具平臺以及各學科間的廣泛關聯(lián)性，在影響和改造傳統(tǒng)學科，煥發(fā)其活力的同時，催生新的學科，目前已初步建成信息技術與建筑土木工程交叉融合的學科點2個。

通過近2年的探索與實踐，取得了一定成效，初步建立了建筑節(jié)能類的交叉學科，但是仍存在一定不足，需要在后續(xù)的改革中積極探索與實踐，逐步完善交叉學科的構建與優(yōu)化。

參考文獻：

[1]徐艷，多學科融合在大學生科技創(chuàng)新中的重要地位，南京工程學院學報，2009，（9）：62-64.

[2]趙伶俐，潘莉，發(fā)展交叉學科-21世紀高等學校創(chuàng)新的主題和難題，現(xiàn)代大學教育，2003，（4）39-41.

[3]李紅兵，閆衛(wèi)華，加快交叉學科建設提升高校有效競爭力，中國高教研究，2007，（1）：44-46.

[4]楊海燕，美國研究生階段交叉學科的發(fā)展及其對我國的啟示，中國高教研究，2008，（8）：40-44.

[5]吳琦來，魏薇，日本高等教育交叉學科建設的范例及其啟示，比較教育研究，2008，（3）：26-30.

[6]高治軍，可寧，寇福生，周鵬，高校交叉學科建設與發(fā)展中存在的問題及對策探討，學位與研究生教育，2007：11-14.

[7]程妍，芻議我國高等教育學科專業(yè)目錄分類中的交叉學科設置，高教探索，2008，（4）：22-27.

[8]胥秋，學科融合視角下的大學組織變革，高等教育研究，2010，（31）：20-27.