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【关注学校改革发展】从国际名校案例看西工大的学科增长点建设

作者:常洪龙  来源:  发布时间:2014年05月05日 10:40  

前言

学科建设是研究型大学的核心工作,因为在前面的一篇个人留学汇报中,谈到了寻找学科增长点的重要性,被邀请具体谈一下如何寻找学科增长点。作为一名普通教师,学识有限,不敢妄谈,在这里只是借鉴国际上学科建设的一些案例,并结合我在西工大19年学习和工作的体会,谈一下对西工大学科的粗浅认知,最后结合自己所在的微纳学科,谈一下发展设想,希望能对西工大的学科建设有所帮助和启发。

1、国际上顶尖名校的学科建设案例分析

国际上对于学科增长点的建设一直都很重视,其人才引进很多时候就意味着一个潜在的学科增长点。在这里粗略的分析一下几个世界顶尖名校的学科发展案例,看看对我们西工大人有没有启发。

1)UCLA的机械与航空航天机械工程系(MAE)

加州大学洛杉矶分校(UCLA)的MAE属于美国顶级的航空航天机械工程系之一,如果从系名上看,MAE这个系的研究主干就应该是西工大人应该比较熟悉的航空航天、机械等内容。的确,航空航天工程(Aerospace Engineering)与机械工程(Mechanical Engineering)是该系的两个主干学科,但在学科发展上面,我们应该注意到该系设置的6个交叉学科研究中心很有意思。这六个研究中心(http://www.mae.ucla.edu/research/research-centers)中没有一个中心的名字中含有航空航天或者机械这样的字眼,倒是有3个研究中心的名字含有纳米技术或者细胞。表面上看航空航天或者机械都与细胞毫无关联,但事实上该系的Center for Cell Control (CCC)中心是美国NIH支持的少有的几个Nanomedicine Development Center之一。该系在生物以及微纳技术上的研究进展几乎每年都是该系研究进展中的亮点(年度研究报告中的Research Highlights,详见http://www.mae.ucla.edu/about/annual-report-archive)之一。其实类似的例子还有很多,如香港城市大学就有一个机械与生物医学工程系(http://www.cityu.edu.hk/mbe/),从系名上就看出机械与生物医学工程两个完全不相关的学科交叉在了一起。

2)Caltech的医学工程系(MedE)

加州理工学院(Caltech)也没有医学院,但其在2013年11月新成立了一个医学工程系(Medical Engineering,http://www.mede.caltech.edu/)。其主旨就是利用加州理工强大的工程技术能力,针对医学上的药物传送、监控、诊断、成像等需求,与医学专家进行紧密合作来研究开发新型的微型医疗器件与系统等。该系的15个教授(http://www.mede.caltech.edu/people),没有一个是医生,分别来自机械、电子、生物、航空航天等几个主干系。

3)MIT的机械工程系(MechE)

拥有近150年历史的麻省理工学院(MIT)机械工程系更是学科增长案例的一本教科书。其系史(http://meche.mit.edu/about/timeline/Timeline.pdf‎)清楚的展现了MechE从最初的机械建筑工程发展到今天的七大研究方向(http://meche.mit.edu/research/):力学(Mechanics),产品设计、制造与开发等(Design, Manufacturing, & Product Development),控制、仪器与机器人学(Controls, Instrumentation, & Robotics),能源科学与工程(Energy Science & Engineering),海洋科学与工程(Ocean Science & Engineering),生物工程(Bioengineering),微纳工程(Micro & Nano Engineering)等。每个研究方向有许多实验室在支撑,学科种类非常齐全,可以说就是一个小的工学院。

4)Stanford的机械工程系(ME)

关于斯坦福大学(Stanford),在美国的华人经常戏称MIT是美国的清华,Harvard是美国的北大,Stanford就是美国的清华+北大,可见这个学校的综合实力之强。Stanford的工学院列出来了五个要长期投资重点发展的学科方向(http://engineering.stanford.edu/research-faculty):生物工程(BIOENGINEERING),环境与能源(ENVIRONMENT & ENERGY),信息技术(INFORMATION TECHNOLOGY),纳米科学与纳米技术(NANOSCIENCE & NANOTECHNOLOGY),对领军人才的教育(EDUCATING LEADERS)。这五个研究方向应该能对我校的学科发展规划有所启发。

2、西工大潜在的学科增长点

西工大的学科布局基本上是围绕着航空、航天、航海等重大工程的需求,设置了相关的飞行器设计、材料制备、机械制造、动力能源、电子信息与计算、自动控制等相关专业作为支撑,可以说是特色鲜明,定位精准,在过去的专业教育时代如鱼得水。但是随着社会的发展,我校的学科布局就应该根据时代的发展有所调整与优化,来形成一个相对均衡的学科布局,为我校的平稳发展奠定基础,避免整体上的大起大落。在办学资源有限的条件下,如何去调整和优化学校的学科布局,值得大家深入讨论,在这里仅提出个人认为比较重要的几个学科增长点,以供参考。

1) 量子科学

量子科学的研究似乎离西工大这样以三航大工程为特色的学校有些远,但这确实是人类历史上近百年来最突出、最精华的科技成果之一。宏观世界的现象其实都可以通过量子科学来解释。这一学科的历史还不足百年,发展非常活跃,从高水平的论文发表上也可以看出该学科仍有大量的发展空间,值得西工大人有所作为。核科学与技术应该是一个很好的学科支点,对相关量子科学的研究有着很好的带动作用。如果西工大能与周边的核技术研究单位有深度合作,或通过人才引进,那么西工大人也可以在该领域取得快速增长。

2) 微电子学

在过去的半个世纪,以微电子技术为基础的技术革命改变了整个人类社会的生活方式。微电子及相关的信息产业是当今世界的第一大产业,无论是从人才培养还是学术研究,该学科都值得加强。该学科也是一个重要的发展支点,其建设与发展对于物理学、材料学、量子科学、仪器科学与技术等学科都具有重要的支撑和推动作用。但是我校的微电子学科偏重软件设计、正向设计等,在器件物理与工艺方面的研究相对薄弱,支点作用不够。

3) 医学

西工大是三航特色鲜明的学校,各种水陆空天航行器的研制是西工大各学科发展最大的需求牵引。而当今社会,人类对于自身生命健康及生存的环境的关注度是最高的,相应的也为科学研究提供了最为重要、最为持久的需求牵引。医学就是其中最重要的一门学科,从全世界的研究基金支持来看,医学研究占了相当大的比例。西工大虽然还没有医学院,但不代表西工大人在医学相关的领域无所作为。其实像自动化学院的生物医学图像处理团队,机电学院的航天医学微纳检测仪器团队、3D生物打印团队等都是与医学紧密相关的研究,生命学院的相关研究更是如此。这些工作与三航学科的发展并不矛盾,有望形成学校新的学科增长点之一。这一点从前面谈到的国外顶尖名校的学科发展案例中也可以得到佐证。

3、进一步加强学科交叉,促进微纳学科与相关学科的共同发展

从上面四个国外顶尖名校的学科发展分析中,无一例外,微纳工程(Micro & Nano Engineering)是他们在进行学科建设及发展时都共同关注的热点。这是因为各种微纳工程不仅为人类在微观尺度认识和改造客观世界提供了重要技术手段,而且彻底改变了人类的生活方式。当前国民经济几乎所有的行业都对微纳产品的应用有着广阔和迫切的需求。从物联网、智慧城市、智能建筑、智能交通的建设,到水质、土壤、大气等环境的监测与保护;从解决地沟油、毒牛奶等食品安全问题,到预先检测禽流感、SARS等高传染性病毒;从现代老龄化社会中常见的糖尿病、高血脂、青光眼等疾病的预防,到艾滋病、癫痫等各种疑难杂症的治疗;从高端数控机床研制、大型油气田开发,到大飞机、载人航天与探月、航空发动机,十六个国家重大科技工程,几乎都对微纳产品的应用有着迫切的需求。

“小机器、大机遇”,微纳学科的发展,西工大人同样可以大有作为。在学校985工程和211工程的重点支持下,我校的微纳学科建设取得了长足的进步,在国内外也有很好的学术影响力,但相对于国际先进水平,特别是在高水平论文等标志性成果上仍有较大的差距。如何缩小差距,加快我校的微纳学科发展,特提出如下建议。

1)让更多的学科与微纳学科交叉,让更多的教授参与微纳学科的研究

微纳学科本身就是一项使能性技术,当他与其他学科交叉的时候会产生很多新的技术与产品,如灵巧蒙皮、微陀螺等,都是微纳技术与空气动力学、惯性仪表等学科结合的产物。现在出去开MEMS领域的顶级学术会议IEEE MEMS、IEEE Transducer等,有一种越来越听不懂的感觉,原因就是因为MEMS与越来越多的学科交叉,产生了越来越多的震撼性成果,同时促进了自己所在的学科与微纳学科的发展。比如IEEE MEMS 2014上有一个大会报告“CAVITY QUANTUM OPTOMECHANICS :COUPLING LIGHT AND MICROMECHANICAL OSCILLATORS”。该成果就是MEMS领域与物理领域的完美结合,MEMS技术为量子物理的研究提供了谐振器这一技术平台,产生了一系列的Science、Nature论文。同样的在Transducers 2013学会会议上,一个大会报告“MEMS TECHNOLOGIES IN LIFE SCIENCES”上,利用MEMS技术加工出谐振梁传感器阵列,成功地用于生物学领域的多个检测与分析,发表了一系列的Science、Nature论文,是MEMS技术与生命领域的完美结合。这样的例子不胜枚举,在我看来,西工大自然科学领域里的几乎各个学科都与微纳学科有着广泛的交叉前景,希望更多的西工大人能参与到这种交叉研究之中,以促进微纳学科与自己所在学科的共同发展。

2)依托微系统研究中心,构建西工大的BSAC

前面的国外学科发展分析中,举了四个名校的例子,忽略了UC Berkeley,这是有意而为之,希望能在最后用UC Berkeley来压轴。Berkeley Sensor & Actuator Center(BSAC)中心是美国NSF下属的研究中心,在微纳工程领域具有特殊的地位,堪称MEMS领域的黄埔军校,当前全世界做MEMS的牛人大多数都是该中心的校友。该中心是一个交叉学科研究中心,教授们来自电子、机械、材料、物理、化学、天文地理等不同的学科,共同组建了BSAC中心,已经发展成为全世界微纳工程研究的圣地,产生了一系列对业界有重要影响的学术与产业成果(https://www-bsac.eecs.berkeley.edu/)。在这里我也希望,能有更多不同学科的西工大教授加入到西工大的微系统研究中心中来,共同促进微纳学科的发展,打造西工大的BSAC。

结语

学科建设博大精深,差异性大,前文并没有谈到如何做大、做强学校的三航学科等,并不是说这些学科不重要,相反我认为这些学科是西工大的根基所在,我只是结合自己的所见所闻谈一些学科增长点方面的粗浅认识,也是为了响应学校号召,活跃学术讨论气氛。文中观点仅供参考,不足不妥之处,还请谅解。(注:本文成文之际得到学科建设办公室主任於志文教授的建议)

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