【摘要】2021年，我國設(shè)置了“交叉學(xué)科”門類，這一獨(dú)立學(xué)科門類的出現(xiàn)為教育創(chuàng)新和創(chuàng)新教育帶來了新挑戰(zhàn)、提供了新機(jī)遇，從支撐創(chuàng)新人才身體和腦、心理和精神發(fā)展的角度，實(shí)現(xiàn)交叉學(xué)科在個(gè)人、關(guān)系和群體三個(gè)文化層面的建設(shè)，是該學(xué)科發(fā)展的必由之路。20世紀(jì)以來，認(rèn)知科學(xué)和聚合科技是兩次較大的交叉學(xué)科嘗試，在中西方均產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。當(dāng)前，我國交叉學(xué)科和教育創(chuàng)新還未實(shí)現(xiàn)有效融合、相互促進(jìn)，應(yīng)充分重視“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”這個(gè)重大的交叉學(xué)科領(lǐng)域，著力培養(yǎng)勝任交叉學(xué)科教學(xué)和研究工作的師資，深入借鑒中西文明在“軸心時(shí)代”的經(jīng)驗(yàn)與智慧，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有學(xué)科和課程設(shè)置，并實(shí)現(xiàn)高等教育與基礎(chǔ)教育高水平協(xié)同育人創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】交叉學(xué)科 認(rèn)知科學(xué) 聚合科技 教育創(chuàng)新 創(chuàng)新人才培養(yǎng)

【中圖分類號】G649/G643 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2023.21.004

引言

2020年12月，國務(wù)院學(xué)位委員會、教育部發(fā)布《關(guān)于設(shè)置“交叉學(xué)科”門類、“集成電路科學(xué)與工程”和“國家安全學(xué)”一級學(xué)科的通知》（學(xué)位〔2020〕30號），“按照《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄設(shè)置與管理辦法》的規(guī)定，經(jīng)專家論證，國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)，決定設(shè)置‘交叉學(xué)科’門類（門類代碼為‘14’）”。由此，交叉學(xué)科成為我國繼哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事學(xué)、管理學(xué)和藝術(shù)學(xué)之后的第14個(gè)獨(dú)立的學(xué)科門類。根據(jù)我國《研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄（2022年）》，目前該學(xué)科門類包括集成電路科學(xué)與工程、國家安全學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)、納米科學(xué)與工程、區(qū)域國別學(xué)、文物和密碼等9個(gè)一級學(xué)科。

交叉學(xué)科這一獨(dú)立學(xué)科門類的設(shè)置反映了時(shí)代對學(xué)科交叉、聚合的熱切呼喚（衣新發(fā)、蔡曙山，2016），既是應(yīng)時(shí)之舉，有利于一系列關(guān)系國計(jì)民生重大問題的解決；也是應(yīng)事之需，在秉持中西方傳統(tǒng)中有關(guān)培養(yǎng)“完整的人”思想的基礎(chǔ)上，為高素質(zhì)、專業(yè)化、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的成長，為拔尖創(chuàng)新人才的涌現(xiàn)營造更好的學(xué)科發(fā)展環(huán)境。為此，在研究領(lǐng)域，國家自然科學(xué)基金委員會在數(shù)學(xué)物理科學(xué)部、化學(xué)科學(xué)部、生命科學(xué)部、地球科學(xué)部、工程與材料科學(xué)部、信息科學(xué)部、管理科學(xué)部、醫(yī)學(xué)科學(xué)部等8個(gè)傳統(tǒng)學(xué)部之外，于2020年新設(shè)立了交叉科學(xué)部。

交叉學(xué)科門類的設(shè)置，是我國教育和科技發(fā)展史上的大事件，從頂層設(shè)計(jì)的角度為教育創(chuàng)新開辟了新路。教育創(chuàng)新是為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量人才的目的，充分利用一切信息，在教育理念、教育制度、教師教育、課程教材和教育實(shí)踐等方面作出優(yōu)化調(diào)整的過程。雖然在制度層面，我國交叉學(xué)科已經(jīng)成為獨(dú)立的學(xué)科門類，但其交叉性決定了這一門類的獨(dú)立具有相對性，其更重要的意義在于對原有的學(xué)科門類及所屬的各級學(xué)科作出交叉性、融合性和協(xié)同性的整合，以更加有利于人才的培養(yǎng)；而受制于傳統(tǒng)學(xué)科分化所形成的思維定勢、經(jīng)驗(yàn)定勢和制度定勢，這種整合并不是一個(gè)水到渠成的過程，需要推進(jìn)者不斷地打破定勢、更新理念、探索經(jīng)驗(yàn)與反思改進(jìn)。

教育創(chuàng)新與創(chuàng)新教育

黨的二十大報(bào)告提出：“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。”具備創(chuàng)新素養(yǎng)的人才能夠更好地成為發(fā)展所需的人力資本，而創(chuàng)新素養(yǎng)指的是創(chuàng)新人才所應(yīng)具備的關(guān)鍵品格和必備能力，創(chuàng)新能力或創(chuàng)造力是創(chuàng)新素養(yǎng)的核心。有關(guān)人才創(chuàng)新素養(yǎng)的教育簡稱創(chuàng)新教育，創(chuàng)新教育對于堅(jiān)持“三個(gè)第一”、實(shí)施三大戰(zhàn)略至關(guān)重要，而創(chuàng)新教育的核心基礎(chǔ)在教育創(chuàng)新，交叉學(xué)科則為教育創(chuàng)新奠定了文化基礎(chǔ)，也是教育創(chuàng)新的題中應(yīng)有之義。

當(dāng)前，我們的教育在人才創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展方面還存在許多可以改進(jìn)、提升的空間，尤其在交叉學(xué)科的有效支撐方面需要多作努力。對此，筆者提出創(chuàng)造力文化金字塔模型（衣新發(fā)，2009），該模型包括兩大部分，即創(chuàng)造力金字塔和文化球?qū)樱ㄈ鐖D1所示）。創(chuàng)造力金字塔位于該模型的內(nèi)部中心，聚焦個(gè)體自身情況，其頂端是創(chuàng)造力，3個(gè)基座分別是身體、心理和精神，身體、心理和精神這3個(gè)因素會直接影響創(chuàng)造力的生成和表達(dá)。模型的外部是文化球?qū)?，聚焦個(gè)體之外的重要影響因素，該球?qū)佑衫锏酵庖还卜譃?層，分別是個(gè)人層面、關(guān)系層面和群體層面，越靠近中心的圈層對個(gè)體的影響越直接。從創(chuàng)造力文化金字塔模型可以直觀看出，創(chuàng)造力的發(fā)展是創(chuàng)造性的心理、身體和精神與創(chuàng)造性的文化相互作用的結(jié)果，缺少其中任何一環(huán)，創(chuàng)造力的發(fā)展和表達(dá)都會受到阻礙。

創(chuàng)造力的身體基礎(chǔ)。支撐創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的身體基礎(chǔ)包括健康的腦、動手能力（實(shí)踐操作能力）和體力（耐力）等。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)表明，腦的功能會顯著影響創(chuàng)造的表達(dá)和發(fā)展。無論是大腦皮層，還是小腦的發(fā)育情況都與創(chuàng)造力和創(chuàng)新密切相關(guān)。近期研究表明，工作記憶、大腦皮層和小腦的合作是創(chuàng)造力和創(chuàng)新產(chǎn)生的基礎(chǔ)（L. R. Vandervert; P. H. Schimpf and H. Liu, 2007）。無論是科學(xué)創(chuàng)造力、技術(shù)創(chuàng)造力、工程創(chuàng)造力，還是藝術(shù)創(chuàng)造力，在各種創(chuàng)造力的發(fā)展和表達(dá)過程中，動手能力（實(shí)踐操作能力）都是很重要的，是創(chuàng)意產(chǎn)生、保持和實(shí)現(xiàn)的主觀條件，而健康的體魄則讓創(chuàng)造主體有足夠的時(shí)間和耐力來完成大量細(xì)致的探索和實(shí)驗(yàn)。因此，上述三個(gè)因素所組成的身體因素是創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)的生理和健康基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)的良好發(fā)展離不開交叉學(xué)科發(fā)揮合力所影響的教育、文化環(huán)境。當(dāng)前，我國的教育主要集中于課堂學(xué)習(xí)，內(nèi)容以間接經(jīng)驗(yàn)為主，學(xué)生普遍缺乏在自然天地、體育場、博物館、科技館和勞動實(shí)踐場所等地進(jìn)行的直接經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)。

創(chuàng)造力的心理基礎(chǔ)。創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)的心理基礎(chǔ)包括智力-知識部分和心理動力部分兩類心理因素。智力-知識部分包括智力、創(chuàng)造相關(guān)的知識和創(chuàng)造相關(guān)的技能3個(gè)部分；心理動力部分包括人格、動機(jī)和情緒。無論是通過傳統(tǒng)的智力測驗(yàn)法，還是通過歷史測量法，以往的研究大都表明，中等程度以上的智力水平是高創(chuàng)造力表達(dá)的必要條件，但兩者并不總是正相關(guān)。同時(shí)，任何領(lǐng)域的創(chuàng)造都需要創(chuàng)造者對相關(guān)領(lǐng)域的知識和技能進(jìn)行充分的掌握和嫻熟的運(yùn)用，尤其是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的知識和技能對于創(chuàng)新尤為重要。如果說智力-知識部分是創(chuàng)造力發(fā)展所需的“硬件”基礎(chǔ)，那么心理動力部分就是其所需的“軟件”部分。對于情緒的作用，Csikszentmihalyi提出“酣暢”（flow）的概念（衣新發(fā)、敖選鵬、鮑文慧，2021），認(rèn)為積極的情緒狀態(tài)有助于創(chuàng)造者打開思路、產(chǎn)生創(chuàng)造性的觀念。創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)的心理因素，尤其是智力因素和人格因素在以往的研究中得到了廣泛的關(guān)注（F. Barron and D. Harrington, 1981），林崇德曾提出“創(chuàng)造性人才＝創(chuàng)造性思維（創(chuàng)造性智力因素）＋創(chuàng)造性人格（創(chuàng)造性非智力因素）”的理論（林崇德，2018）。

反觀當(dāng)前的教育現(xiàn)實(shí)，一方面，“五育”（德智體美勞）中的“智育”長期一枝獨(dú)秀，超前學(xué)習(xí)、缺乏理解之下的機(jī)械學(xué)習(xí)、簡單重復(fù)性的刷題學(xué)習(xí)廣泛存在，這造成了基礎(chǔ)教育階段學(xué)生沉重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而通過這種方式形成的“智力-知識”基礎(chǔ)很難成為支撐創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，也不利于學(xué)生心理動力的發(fā)展。經(jīng)合組織（OECD）最近的國際學(xué)生評估項(xiàng)目（PISA）測試結(jié)果也表明，雖然中國學(xué)生每周的學(xué)習(xí)總時(shí)長居于世界第二位，但其單位時(shí)間的學(xué)科學(xué)習(xí)效率是較為落后的。另一方面，學(xué)校教育較長時(shí)間以學(xué)科分化課程為基礎(chǔ)的教學(xué)傳統(tǒng)，使得職前教師在師范專業(yè)學(xué)習(xí)期間就較為缺乏跨學(xué)科的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，導(dǎo)致其成為教師后很難開展交叉學(xué)科的教學(xué)工作，這也是綜合實(shí)踐活動類的課程在中小學(xué)難以深入開展、以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式在實(shí)踐與推進(jìn)中困難重重的原因之一。

創(chuàng)造力的精神基礎(chǔ)。創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)的精神基礎(chǔ)是包括道德因素、理想追求和審美體驗(yàn)在內(nèi)的精神因素。這些體驗(yàn)是哲學(xué)、科學(xué)和藝術(shù)創(chuàng)造力的靈感來源，并為創(chuàng)意的表達(dá)提供新穎的方法。這種體驗(yàn)使創(chuàng)造者感覺到客觀世界是有秩序的，并能為個(gè)體所認(rèn)識、描繪和重新建構(gòu)，也使創(chuàng)造者對于其本身的追求產(chǎn)生效能感和使命感。此外，創(chuàng)造力的精神因素是解放潛意識的必要條件，對于想象、直覺和靈感等有促進(jìn)和激發(fā)作用。2020年9月，習(xí)近平總書記在北京主持召開科學(xué)家座談會并發(fā)表重要講話指出：“科學(xué)成就離不開精神支撐?？茖W(xué)家精神是科技工作者在長期科學(xué)實(shí)踐中積累的寶貴精神財(cái)富。”具體而言，科學(xué)家精神是胸懷祖國、服務(wù)人民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求實(shí)精神，淡泊名利、潛心研究的奉獻(xiàn)精神，集智攻關(guān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的協(xié)同精神，甘為人梯、獎掖后學(xué)的育人精神。這樣精神的涵養(yǎng)和培育，要靠德育與各學(xué)科教育、美育和實(shí)踐教育的有機(jī)結(jié)合，需要課堂內(nèi)外育人力量的深度融合，需要交叉學(xué)科培養(yǎng)資源的高度契合。

創(chuàng)造力的社會文化基礎(chǔ)。創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)的社會文化基礎(chǔ)包括個(gè)人層面、關(guān)系層面和群體層面。這種關(guān)于文化層面的分類，筆者參照了早期Hofstede關(guān)于個(gè)人主義-集體主義的研究以及后來學(xué)者對于文化分類的研究。在文化研究領(lǐng)域，個(gè)人主義和集體主義的區(qū)分已經(jīng)成為一種相對基礎(chǔ)的衡量尺度。一些西方文化，如美國文化，將自我概念定義為個(gè)人導(dǎo)向且與他人相分離的；相反，一些東方文化，如中國文化，將自我定義為與他人相互依賴的，更加具有集體主義的傾向。然而，也有一些學(xué)者對這種不明了的個(gè)人主義-集體主義結(jié)構(gòu)提出了批評。有研究認(rèn)為，這種包羅萬象式（catchall）的結(jié)構(gòu)并不能涵蓋文化差異的各種形式，Brewer和Gardner（1996）提出一種新的理論架構(gòu)，該架構(gòu)包含個(gè)體、關(guān)系和集體三個(gè)因素。筆者認(rèn)為該架構(gòu)更為清晰準(zhǔn)確，對于理解創(chuàng)造力發(fā)展和表達(dá)有很大借鑒意義。

在創(chuàng)造力的文化球?qū)又?，個(gè)人層面指的是個(gè)體的自我世界；關(guān)系層面指的是各種各樣與個(gè)體發(fā)生直接人際關(guān)系的文化因素的總和，包括家庭、親戚、幼兒園、學(xué)校和工作場所等，是個(gè)體的生活世界；集體層面指的是與個(gè)體有非直接關(guān)系的文化因素，包括不同種類的組織、專業(yè)團(tuán)體等。這三個(gè)層面是相互影響的，個(gè)人層面在關(guān)系層面中生活、發(fā)展，同時(shí)受到來自集體層面的各種影響，在一些情況下，個(gè)人通過自己的行為也會對關(guān)系層面和集體層面產(chǎn)生影響。

文化球?qū)油ㄟ^直接或間接（通過身體、精神和心理的中介作用）的方式影響個(gè)體或群體創(chuàng)造力的發(fā)展與表達(dá)，個(gè)體或群體也可能通過自身的創(chuàng)造性產(chǎn)品影響文化的演進(jìn)。在人類歷史上，一些卓越的創(chuàng)造力成果改變了整個(gè)文化的方向，例如，馬克思主義、達(dá)爾文的進(jìn)化論和關(guān)于計(jì)算機(jī)的思想，等等。在文化球?qū)拥拿恳粋€(gè)層面都有3個(gè)特征可能影響個(gè)體或群體的創(chuàng)造發(fā)展與表達(dá)的水平，這3個(gè)特征分別是資源豐富程度、文化的寬松程度和文化的有序程度。所謂資源豐富程度，指的是該文化環(huán)境中可以為其成員所利用的物質(zhì)資源的豐富程度；寬松程度指的是該文化環(huán)境對于其成員思想和行為的容許程度；有序程度指的是該文化環(huán)境內(nèi)制度、法律等的秩序狀況。最適合創(chuàng)造力表達(dá)的文化類型是這3個(gè)特征有機(jī)組合的文化。

交叉學(xué)科與教育和創(chuàng)新。作為一門新的學(xué)科，交叉學(xué)科相對于現(xiàn)有的單一學(xué)科為主導(dǎo)的個(gè)人、關(guān)系和群體層面文化而言，意味著文化的再造和創(chuàng)新，未來必將從資源的豐富度、文化的寬松度和文化的有序度等3個(gè)角度優(yōu)化個(gè)人、關(guān)系和群體層面的文化。當(dāng)前，交叉學(xué)科作為一種建制已經(jīng)從群體文化的層面得到了制度的確認(rèn)，但很明顯，在關(guān)系層面和個(gè)人層面，交叉學(xué)科還不是組織建制和個(gè)人文化的主要運(yùn)行方式。從基礎(chǔ)教育到高等教育，現(xiàn)行的課堂教學(xué)主要依托的形式依然是分科教學(xué)?；A(chǔ)教育的教研組是以分科為基礎(chǔ)的，高校和科研機(jī)構(gòu)中學(xué)院和研究所的劃分、經(jīng)費(fèi)的投入和分配也是依托學(xué)科而確定的。例如，中小學(xué)需要可以勝任STEM教學(xué)任務(wù)的教師，但我們當(dāng)前的教師教育還無法滿足這種需求。原因在于，一方面，所涉及的不同專業(yè)教師教育力量分散在不同院系，較難形成合力；另一方面，即便是在中小學(xué)自然成長起來的可勝任STEM交叉學(xué)科教學(xué)的教師，其在晉級、評優(yōu)的時(shí)候也時(shí)常遭遇困境——較難納入現(xiàn)有以學(xué)科為基礎(chǔ)的評審序列，因“交叉學(xué)科”尚不是一個(gè)常設(shè)組別。鑒于此，通過教育政策與制度的創(chuàng)新，突破現(xiàn)有困境、解決當(dāng)前問題就成為題中應(yīng)有之義和當(dāng)務(wù)之急。

交叉學(xué)科的追溯

交叉學(xué)科的歷史淵源可追溯到“軸心時(shí)代”。中國周朝的“六藝”教育實(shí)質(zhì)就是初步以學(xué)科交叉融合培養(yǎng)人才的教育。雖然當(dāng)時(shí)可能沒有“學(xué)科”概念，更談不上學(xué)科分化，但“六藝”的教育思想與現(xiàn)在所言及的交叉學(xué)科實(shí)際上是異曲同工?！吨芏Y·地官司徒·保氏》言：“養(yǎng)國子以道。乃教之六藝：一曰五禮，二曰六樂，三曰五射，四曰五御，五曰六書，六曰九數(shù)”，其中基于禮、樂、射、御、書、數(shù)的學(xué)習(xí)，可被視為“初級班”課程。《禮記·王制》載：“樂正崇四術(shù)，立四教，順先王詩書禮樂以造士，春秋教以禮樂，冬夏教以詩書”，其中所言《詩經(jīng)》《尚書》《禮記》和《樂經(jīng)》可被視為“高級班”課程；后來，孔子將《易經(jīng)》和《春秋》也納入“六藝”學(xué)習(xí)內(nèi)容，與前述內(nèi)容共同構(gòu)成“高級班”課程的完整體系。該體系為培養(yǎng)“完整的人”奠定基礎(chǔ)，并達(dá)到了“及門之徒三千，身通六藝者七十有二人”的教育成效。通過創(chuàng)造力的文化金字塔模型反觀“六藝”教育，重要的身體與大腦的訓(xùn)練、心理的教育和精神的涵養(yǎng)均已涵蓋其中，由此觀之，這是一種較為全面的教育體系設(shè)計(jì)。如果莊子和馬一浮“諸子出于六藝”（馬一浮，1996）的立論正確，那么可以說“六藝”開啟了中華文明在思想和哲學(xué)上的首個(gè)黃金時(shí)期，為中華民族邁入“軸心時(shí)代”貢獻(xiàn)了交叉學(xué)科豐厚而必要的思想資源，是中國文化連綿不斷的動力來源之一。

軸心時(shí)代古希臘文明的醞釀與發(fā)展同樣與交叉學(xué)科關(guān)系密切。起源于古希臘的“七藝”體現(xiàn)了歐洲教育對“完整的人”的培養(yǎng)目標(biāo)。其核心內(nèi)容主要包括“三科”，即文法、修辭和辯證法，以及“四學(xué)”，即算數(shù)、幾何、天文和音樂。柏拉圖曾經(jīng)按照“以體操鍛煉身體，以音樂陶冶心靈”的指導(dǎo)思想，把學(xué)科區(qū)分為初級和高級兩個(gè)類別。體育作為初級科目，主要包括游戲和若干項(xiàng)運(yùn)動；同樣作為初級科目的音樂，除包括音樂和舞蹈之外，還包括讀、寫、算等文化學(xué)科。高級科目主要有算術(shù)、幾何學(xué)、音樂理論和天文學(xué)。該學(xué)科體系傳入羅馬以后，還增加了醫(yī)學(xué)、歷史、法律和建筑學(xué)等內(nèi)容。“七藝”之學(xué)在歐洲歷史上影響較大，直到文藝復(fù)興（14至16世紀(jì)）后才出現(xiàn)基于“七藝”的學(xué)科分化，經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展形成了今日不斷細(xì)分的學(xué)科局面。

“六藝”和“七藝”是在東、西方文明的發(fā)軔時(shí)期，教育者希望以少數(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域的訓(xùn)練，培養(yǎng)應(yīng)時(shí)所需的優(yōu)秀人才，提升其關(guān)鍵品格和必備能力的教育模式。其思想方法是在學(xué)科和思想出現(xiàn)更大分化以前出現(xiàn)的，雖然不如今日學(xué)科分化精細(xì)，但妙在抓住關(guān)鍵、形成合效，旨在實(shí)現(xiàn)身心并重、多育并舉，仍然值得今天的教育工作者借鑒。從某種意義上說，今日的交叉學(xué)科也是回到“原點(diǎn)”，從時(shí)代需要什么樣的人、需要什么樣的教育出發(fā)，重新整合現(xiàn)有的學(xué)科體系，體現(xiàn)出交叉、綜合的特點(diǎn)。

交叉學(xué)科的兩個(gè)時(shí)代最強(qiáng)音

數(shù)個(gè)世紀(jì)學(xué)科不斷分化，從20世紀(jì)50年代開始，西方心理學(xué)、語言學(xué)、語言哲學(xué)、信息科學(xué)和腦與神經(jīng)科學(xué)幾乎同時(shí)發(fā)生了革命性的變革。到20世紀(jì)70年代中葉，這種革命性的學(xué)科變化使得認(rèn)知科學(xué)橫空出世。2000年，一個(gè)更大的綜合科學(xué)研究計(jì)劃于美國誕生，這就是聚合科技（converging technologies），這個(gè)綜合性的學(xué)科交叉計(jì)劃主要包括納米技術(shù)（nanotechnology）、生物技術(shù)（biotechnology）、信息技術(shù)（information technology）和認(rèn)知科學(xué)（cognitive science）四大領(lǐng)域的聚合。認(rèn)知科學(xué)和聚合科技的誕生，是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的重大事件，是交叉學(xué)科發(fā)展的兩個(gè)時(shí)代最強(qiáng)音，對世界各國尤其是歐美發(fā)達(dá)國家的教育產(chǎn)生了一系列革命性的影響（衣新發(fā)、蔡曙山，2016；蔡曙山，2021）。

認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展。1975年，有賴于美國著名的斯隆基金的支持，美國學(xué)者將哲學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)整合在一起，研究“在認(rèn)識過程中，信息是如何傳遞的”這一課題，最終這個(gè)研究計(jì)劃產(chǎn)生了一個(gè)新興學(xué)科——認(rèn)知科學(xué)。當(dāng)前國際公認(rèn)的認(rèn)知科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)如圖2所示（蔡曙山，2021）。

認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展首先是在原來的6個(gè)支撐學(xué)科內(nèi)部產(chǎn)生了6個(gè)新的發(fā)展方向，即心智哲學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知語言學(xué)（或稱語言與認(rèn)知）、認(rèn)知人類學(xué)（或稱文化、進(jìn)化與認(rèn)知）、人工智能和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。這6個(gè)新興學(xué)科是認(rèn)知科學(xué)的6大學(xué)科分支。其后分支之間互相交叉，又產(chǎn)生11個(gè)新興交叉學(xué)科，即控制論、神經(jīng)語言學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知過程仿真、計(jì)算語言學(xué)、心理語言學(xué)、心理哲學(xué)、語言哲學(xué)、人類學(xué)語言學(xué)、認(rèn)知人類學(xué)、腦進(jìn)化。

2013年，奧巴馬在任期間美國開啟了名為“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”（Brain Initiative）的項(xiàng)目，該項(xiàng)目的預(yù)算經(jīng)費(fèi)達(dá)數(shù)十億美元，項(xiàng)目組于2022年9月宣布了極富野心的未來規(guī)劃——繪制世界上最全面的人腦細(xì)胞圖譜。研究者表示，該項(xiàng)目在5年內(nèi)將獲得5億美元的資助，項(xiàng)目的成果——腦計(jì)劃全細(xì)胞圖譜網(wǎng)絡(luò)（Brain Initiative Cell Atlas Network, BICAN）將幫助人們更好地了解人類大腦的工作方式，并深入理解腦疾病的相關(guān)機(jī)理。對此，就職美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的該項(xiàng)目研究負(fù)責(zé)人John Ngai斷言，項(xiàng)目成果“將改變我們?yōu)樽訉O后代進(jìn)行神經(jīng)科學(xué)研究的方式”。

在我國，近年來認(rèn)知科學(xué)也得到了高度重視并蓬勃發(fā)展，逐步由引介、消化歐美認(rèn)知科學(xué)成果轉(zhuǎn)為初步深化研究。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，“腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)”被列為我國科技中長期發(fā)展規(guī)劃的八大前沿科學(xué)領(lǐng)域之一。認(rèn)知科學(xué)誕生30年后，2005年中國科技部批準(zhǔn)成立中國兩大認(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——北京師范大學(xué)“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和中國科學(xué)院“腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，清華大學(xué)在2006年4月建成教育部“985工程”認(rèn)知科學(xué)研究基地——清華大學(xué)心理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)研究中心。2015年12月，名稱包含“認(rèn)知科學(xué)”的學(xué)院——“民族文化與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院”在貴州民族大學(xué)成立。

2017年9月，北京師范大學(xué)與北京大學(xué)、清華大學(xué)等18所高等研究機(jī)構(gòu)共同成立了中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟。這個(gè)聯(lián)盟主要在研究中國青少年腦智發(fā)育基本規(guī)律、研發(fā)腦智綜合評估系統(tǒng)、研制腦智發(fā)育提升方法和方案、建立兒童青少年腦智評估與提升智能化一體化平臺等領(lǐng)域進(jìn)行跨界合作。聯(lián)盟發(fā)起單位共同簽署了《中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟共識》，提出基礎(chǔ)科學(xué)研究、科研成果應(yīng)用與社會服務(wù)、人才培養(yǎng)、機(jī)制體制創(chuàng)新等4個(gè)方面的目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)“推動跨學(xué)科交叉融合”“建立跨學(xué)科、跨單位的人才培養(yǎng)體系”。

2021年9月，科技部“科技創(chuàng)新2030—‘腦科學(xué)與類腦研究’重大項(xiàng)目”將“兒童青少年腦智發(fā)育研究”列為五大攻關(guān)方向之一。“中國學(xué)齡兒童腦智發(fā)育隊(duì)列研究”是“兒童青少年腦智發(fā)育研究”的主體項(xiàng)目，由科技部支持，北京師范大學(xué)牽頭協(xié)同全國30家科研院所與醫(yī)院共同開展。該項(xiàng)目旨在協(xié)同我國在兒童青少年腦智發(fā)育研究方面最具實(shí)力的機(jī)構(gòu)，進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建世界上最大的學(xué)齡兒童腦智發(fā)育隊(duì)列。

2021年，清華大學(xué)蔡曙山教授《認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論》出版，該著作系統(tǒng)展示了人類認(rèn)知五層級結(jié)構(gòu)——神經(jīng)認(rèn)知、心理認(rèn)知、語言認(rèn)知、思維認(rèn)知和文化認(rèn)知，此為認(rèn)知科學(xué)這一交叉學(xué)科原創(chuàng)性的中國理論體系，標(biāo)志著中國認(rèn)知科學(xué)步入新的發(fā)展階段。

聚合科技的發(fā)展。“發(fā)展聚合科技，提高人類能力”這一共識，來自美國國家科學(xué)基金會（NSF）和美國商務(wù)部（DOC）于2000年共同資助的一項(xiàng)研究成果，其目的是要確定哪些學(xué)科是新世紀(jì)的引領(lǐng)學(xué)科。該研究的成果是一份題為《Converging Technologies for Improving Human Performance：Nanotechnology, Biotechnology, Information Technology and Cognitive Science》（《聚合四大科技，提高人類能力：納米技術(shù)，生物技術(shù)，信息技術(shù)和認(rèn)知科學(xué)》）的報(bào)告。其中，“Nanotechnology”“Biotechnology”“Informati on Technology”“Cognitive Science”縮寫為“NBIC”，簡稱恩貝克，亦是該報(bào)告的簡稱。在這份濃縮了當(dāng)時(shí)科學(xué)家前瞻性思考的報(bào)告中，研究團(tuán)隊(duì)斷言：在整個(gè)21世紀(jì)的一百年中，重要的跨越式進(jìn)展將發(fā)生在聚合科技等幾大領(lǐng)域。該報(bào)告指出，在納米技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)研究成果將幫助人類不斷消解自然分子系統(tǒng)和人造分子系統(tǒng)的界限，使得人造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作不斷精準(zhǔn)化；在信息科技領(lǐng)域，更具智能性的機(jī)器會不斷出現(xiàn)；在生物技術(shù)領(lǐng)域，可以預(yù)期人類將可以通過對基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的不斷深入研究，更好實(shí)現(xiàn)延年益壽這一古老目標(biāo)；在認(rèn)知和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，人類認(rèn)知的奧秘將被不斷解開，并創(chuàng)造更先進(jìn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；在社會科學(xué)領(lǐng)域，相關(guān)研究將幫助人們更好地理解文化的深層機(jī)制，更精準(zhǔn)地把握群體的認(rèn)知方式和思維演化。

總體而言，在聚合科技的框架內(nèi)，認(rèn)知科學(xué)將會是具有先導(dǎo)性的研究領(lǐng)域，從方式、內(nèi)容、特征、時(shí)空等四個(gè)層次為聚合技術(shù)的發(fā)展奠定思維基礎(chǔ)；繼而，研究者可以使用納米技術(shù)和納米科學(xué)制造出相關(guān)的產(chǎn)品，生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)研究者會推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的實(shí)踐應(yīng)用，而信息科學(xué)家會實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)產(chǎn)品的準(zhǔn)確操縱和控制，使其良好工作（M. C. Roco and W. S. Bainbridge, 2002）。《聚合四大科技，提高人類能力》給出的結(jié)論是，四大科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的深度聚合會形成革命性的成效，這種成效就如一把“利劍”，即“恩貝克之劍”，將會“加快技術(shù)進(jìn)步的速度，并可能會再一次改變我們的物種，其深遠(yuǎn)的意義可以媲美數(shù)十萬代人以前人類首次學(xué)會口頭語言”（M. C. Roco and W. S. Bainbridge, 2002）。

2013年7月，聚合科技體系發(fā)展到“2.0”升級版，其標(biāo)志也是一份綱領(lǐng)性文獻(xiàn)——《Convergence of Knowledge, Technology, and Society: Beyond Convergence of Nano-Bio-Info-Cognitive Technologies》（《知識、技術(shù)和社會的聚合：超越納米-生物-信息-認(rèn)知技術(shù)的聚合》）（M. C. Roco; W. S. Bainbridge; B. Tonn and G. Whitesides, 2013）。該報(bào)告集成了美國國家科學(xué)基金會數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)、工程、物理學(xué)和社會科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域的新研究進(jìn)展。來自中國、歐盟各國、日本和澳大利亞等國家的研究人員貢獻(xiàn)了各自的研究成果。在這份報(bào)告中，研究者一致認(rèn)為，符合社會利益的知識與技術(shù)的聚合（Convergence of Knowledge and Technology for the Benefit of Society, CKTS）是聚合科技發(fā)展的新方向，CKTS被形象化地描述為“聚合旋律”，其目的是實(shí)現(xiàn)更大范圍的學(xué)科交叉融合。然而，這樣的目標(biāo)所需要的能力在傳統(tǒng)分析的時(shí)代、學(xué)科日益分化的時(shí)代都很難培養(yǎng)，時(shí)代的要求倒逼我們更新人才培養(yǎng)的模式、變革人才培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)體系和總體內(nèi)容架構(gòu)。

在新型交叉學(xué)科中，聚合科技將成為下一步知識社會創(chuàng)新發(fā)展的基石、新一輪科技和工業(yè)革命的發(fā)動機(jī)。聚合科技將著力攻克三大難關(guān)：其一，聚集各學(xué)科在基礎(chǔ)性前沿科學(xué)、技術(shù)范疇的最新進(jìn)展，并不斷帶來新穎的研究重點(diǎn)方向和職業(yè)發(fā)展契機(jī)。其二，學(xué)科的交叉聚合將大幅度提升個(gè)體的創(chuàng)造與社會的創(chuàng)新，并不斷增進(jìn)經(jīng)濟(jì)的繁榮與發(fā)展，為更便捷的信息互動交流提供新的平臺。其三，CKTS的根本目的在于更好地提升人類的幸福感和發(fā)展?jié)撃?，包括進(jìn)一步促進(jìn)基于認(rèn)知化的社會創(chuàng)新、不斷推進(jìn)基于個(gè)人的、兼具高度整合性的社會健康體系和教育體系的建設(shè)。

21世紀(jì)90年代以來，中國對聚合科技展開了引介和初步探索。在聚合科技、學(xué)科交叉的影響下，2012年，陜西師范大學(xué)開始建設(shè)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。截至2023年10月，該實(shí)驗(yàn)室是我國唯一一個(gè)以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為研究主攻方向的教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路緊密結(jié)合聚合科技的思想，研究人員來自生命科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)及心理學(xué)、教育學(xué)等不同學(xué)科專業(yè)，實(shí)驗(yàn)室專職研究人員均離開了各自的原屬學(xué)院，在一個(gè)全新的研究機(jī)構(gòu)探索交叉學(xué)科下的研究工作。實(shí)驗(yàn)室持續(xù)整合校內(nèi)外、國內(nèi)外的相關(guān)專業(yè)研究力量，在教學(xué)規(guī)律、學(xué)習(xí)機(jī)制、教師發(fā)展和創(chuàng)新素質(zhì)這4個(gè)緊密聯(lián)系的主題領(lǐng)域持續(xù)開展研究，旨在于理論、實(shí)證研究和實(shí)踐探索方面取得突破性進(jìn)展，以對我國的教育創(chuàng)新和創(chuàng)新人才培養(yǎng)有所貢獻(xiàn)。

該實(shí)驗(yàn)室是依托國家教師教育“985”優(yōu)勢學(xué)科創(chuàng)新平臺建設(shè)的重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)，是以現(xiàn)代科技支撐教學(xué)的教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，旨在將聚合科技服務(wù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)相關(guān)研究的工作落到實(shí)處；除人員的交叉融合外，實(shí)驗(yàn)室還將代表分子生物學(xué)、動物行為學(xué)、發(fā)展與教育心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等不同研究范式的硬件與軟件有機(jī)整合，在學(xué)習(xí)的腦機(jī)制、思維型教學(xué)、科技創(chuàng)新后備人才成長規(guī)律、智能技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)4個(gè)方面展開研究，并建有相應(yīng)的研究中心，分別是學(xué)習(xí)的腦機(jī)制研究中心、思維型教學(xué)研究中心、科技創(chuàng)新后備人才成長規(guī)律研究中心和智能技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)研究中心，服務(wù)于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)這一國家重大需求（圖3）。

學(xué)習(xí)的腦機(jī)制研究中心合理開展人類和動物的實(shí)驗(yàn)和田野研究，努力探索教學(xué)活動如何通過影響腦內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生情感、思維、品德等方面的均衡發(fā)展。思維型教學(xué)研究中心以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展為目標(biāo)，以思維型教學(xué)理論為核心，以教學(xué)實(shí)踐為重點(diǎn)，以綜合評價(jià)為引領(lǐng)，以教師發(fā)展為支撐，建立教學(xué)、評價(jià)與教師發(fā)展的一體化體系，服務(wù)于國家義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂、國培計(jì)劃推進(jìn)和國家義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測等工作?？萍紕?chuàng)新后備人才成長規(guī)律研究中心面向國家科技創(chuàng)新后備人才自主培養(yǎng)重大需求，圍繞科技創(chuàng)新后備人才的必備特征、成長規(guī)律、鑒別選拔、影響機(jī)制、培養(yǎng)模式、評價(jià)方式和科學(xué)教育改革開展研究。智能技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)研究中心聚焦數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下教育教學(xué)重大需求，緊扣智能技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)核心問題，開展面向智慧教學(xué)，支撐、促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化自主學(xué)習(xí)與問題導(dǎo)向精準(zhǔn)化教學(xué)的智能技術(shù)、算法及模型研究，以及數(shù)字化教學(xué)轉(zhuǎn)型理論、理念、途徑及方式方法研究和智慧教學(xué)背景下學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)認(rèn)知相關(guān)理論、機(jī)制及影響要素研究。

兩大交叉學(xué)科：愿景與經(jīng)驗(yàn)

兩大交叉學(xué)科的驅(qū)動力。以認(rèn)知科學(xué)和聚合科技為代表的交叉學(xué)科，在美國形成了很大的推動力量，不斷重構(gòu)美國的教育。這樣的重構(gòu)一方面體現(xiàn)在諸多研究機(jī)構(gòu)的研究計(jì)劃和研究成果之中，另一方面，相應(yīng)的改變已經(jīng)成為美國各州教育政策、教育發(fā)展戰(zhàn)略的修定依據(jù)。聚合科技在內(nèi)容方面不斷優(yōu)化著現(xiàn)有的課程內(nèi)容，人類基因組計(jì)劃的成果廣泛作為生物課程變革的來源，同基因相關(guān)的跨學(xué)科教育教學(xué)體系不斷被開發(fā)，在學(xué)?；蚩萍疾┪镳^中均可見到這樣的變化；另外，用于過程性評價(jià)的生物反饋儀器和可穿戴設(shè)備，也在不斷投入于日常學(xué)習(xí)信息的教育應(yīng)用；大腦活動評價(jià)技術(shù)、認(rèn)知和注意增強(qiáng)技術(shù)、自動神經(jīng)反饋技術(shù)等不斷地應(yīng)用于學(xué)生的學(xué)習(xí)力、注意力和壓力管理。

除此之外，美國多數(shù)著名大學(xué)都開啟了基于認(rèn)知科學(xué)和聚合科技的長期研究工作，并將研究成果持續(xù)應(yīng)用于教育創(chuàng)新。哈佛大學(xué)基于交叉學(xué)科的原則匯總了6大研究分類，即心智、身體、社會、地球、太空和技術(shù)；麻省理工學(xué)院著重發(fā)展“神經(jīng)與認(rèn)知科學(xué)”領(lǐng)域，設(shè)置了“腦與認(rèn)知科學(xué)系”“麻省腦科學(xué)研究所”等機(jī)構(gòu)，并創(chuàng)辦《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)》學(xué)術(shù)期刊，強(qiáng)調(diào)這一領(lǐng)域是未來幾十年尤為激動人心的研究領(lǐng)域，會出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的學(xué)術(shù)成果；加州大學(xué)伯克利分校將認(rèn)知研究聚焦實(shí)際生活中的認(rèn)知活動，并不斷推進(jìn)對這些現(xiàn)象的理論說明和實(shí)證研究解析。

聚合科技的愿景。聚合科技會有效地促進(jìn)科學(xué)與教育的長足發(fā)展，也會更有機(jī)地將二者緊密關(guān)聯(lián)。相關(guān)領(lǐng)域研究者認(rèn)為，社會的未來要依靠不斷的實(shí)質(zhì)科技進(jìn)步，而持續(xù)的科技進(jìn)步又必須依賴先進(jìn)的科技教育。聚合科技的提出者指出，以下4種因素會使未來的教育發(fā)生根本的改變。

其一，科學(xué)普及力度加大。在整體的教育系統(tǒng)中，存在許多似是而非的非科學(xué)思想，應(yīng)合理使用恩貝克的研究成果以實(shí)現(xiàn)更具深度和廣度的科學(xué)普及，用科學(xué)的態(tài)度對待科學(xué)。

其二，中小學(xué)的持續(xù)改革。納米的、生物的、信息的和認(rèn)知的研究與實(shí)踐會快速發(fā)展，這樣的發(fā)展將會為個(gè)體學(xué)習(xí)什么、如何學(xué)習(xí)、如何有效地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果不斷提供新的洞察視角，這會有效地推進(jìn)中小學(xué)持續(xù)改革。

其三，教育教學(xué)輔助工具的研發(fā)。通過恩貝克，新的智能教育和其他輔助技術(shù)將在中小學(xué)得以運(yùn)用和普及，各國都會投入巨資開展新技術(shù)和新的智能教具的研發(fā)。

其四，打破理念和經(jīng)驗(yàn)上的定勢。一位在分析時(shí)代成長起來的科學(xué)家，其主要的科研工作也多半是在學(xué)科分化的背景下開展的，其轉(zhuǎn)到以聚合科技為代表的交叉學(xué)科研究領(lǐng)域的可能性較?。灰虼?，如果想扭轉(zhuǎn)學(xué)科過度細(xì)分所帶來的不利于創(chuàng)新的趨勢，就應(yīng)該在基礎(chǔ)教育階段更新學(xué)科分化的理念，從教育內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式上更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉。

來自材料世界的典型經(jīng)驗(yàn)。聚合科技如何真正帶來教育的實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新？美國西北大學(xué)Robert P. H. Chang（張邦衡）在這方面作出了有益嘗試，取得了良好成效。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從1994年開始投入材料世界模塊（Materials World Modules, MWM）的研制工作，在此之前他有多年材料領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，曾擔(dān)任國際材料學(xué)會主席。MWM項(xiàng)目作為一個(gè)科普性質(zhì)的教育項(xiàng)目，目的是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過親手操作實(shí)驗(yàn)來發(fā)展其探究和創(chuàng)新能力，內(nèi)容凸顯交叉學(xué)科的思想，以實(shí)操性、探究性和項(xiàng)目化為原則，與中學(xué)的科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)和工程等STEM科目密切相關(guān)。團(tuán)隊(duì)共研發(fā)出16個(gè)課程模塊，致力于應(yīng)對各種全球挑戰(zhàn)，例如，再生能源、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥、以及信息系統(tǒng)與安全等。

具體而言，MWM的16個(gè)課程模塊包括生物傳感器、混凝土、瓷器制品、合成材料、聚合物、智能傳感器、運(yùn)動材料、食品包裝、生物可降解材料、納米簡介、納米技術(shù)、納米世界中的光線處理、太陽能電池、環(huán)境催化、納米模式、納米級藥物注射。所有模塊的教學(xué)活動均由3部分組成：首先，激發(fā)學(xué)生興趣和好奇心；其次，探索活動要能夠引出有關(guān)中心話題的背景知識；最后，設(shè)計(jì)項(xiàng)目通過利用現(xiàn)有的材料制作實(shí)用模型產(chǎn)品來激勵學(xué)生學(xué)以致用。這16個(gè)方面代表了納米技術(shù)研究的最前沿，同時(shí)與STEM課程以及科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)緊密聯(lián)系，而且其課程模塊的設(shè)計(jì)貼近中學(xué)生實(shí)際，是全世界基于聚合科技所設(shè)計(jì)創(chuàng)新教育課程的典范。

無盡的探索：交叉學(xué)科與教育創(chuàng)新

充分重視“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”這一重大交叉學(xué)科領(lǐng)域。對照我國現(xiàn)有的交叉學(xué)科目錄，在9個(gè)一級學(xué)科里，除“文物”和“密碼”屬于單一專業(yè)學(xué)位之外，其他7個(gè)一級學(xué)科可授予的學(xué)位均為兩個(gè)或兩個(gè)以上，例如，集成電路科學(xué)與工程可授理學(xué)、工學(xué)學(xué)位，國家安全學(xué)可授法學(xué)、工學(xué)、管理學(xué)、軍事學(xué)學(xué)位，區(qū)域國別學(xué)可授經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)學(xué)位，但沒有一個(gè)一級學(xué)科與“人”直接相關(guān)。然而，“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”指向和需要的本就是一個(gè)重大交叉學(xué)科領(lǐng)域。

所有的進(jìn)步都要靠人的創(chuàng)新來開拓，都要靠人才來完成，而只有對人深入研究，才能夠?yàn)?ldquo;人盡其才”奠定科學(xué)基礎(chǔ)。特別是我們要更好地堅(jiān)持“三個(gè)第一”，實(shí)施三大戰(zhàn)略，就需要更深入地探索回答創(chuàng)新人才的成長規(guī)律、評價(jià)機(jī)制、選拔和培養(yǎng)模式等問題，為拔尖創(chuàng)新人才的成長奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。需要注意的是，中國拔尖創(chuàng)新人才的成長規(guī)律與西方存在較大差異，西方的研究結(jié)論不能直接應(yīng)用于中國本土實(shí)踐（X. F. Yi; P. Hong et al., 2023）。

國內(nèi)多所頂尖大學(xué)已經(jīng)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面進(jìn)行了多年探索，但還未見哪種培養(yǎng)模式“打造”出具有國際頂尖水平的“學(xué)術(shù)大師”。這是值得我們深入反思的，也是“錢學(xué)森之問”的核心所在。兩方面問題需要注意，一是在遴選原則方面，不少大學(xué)都以入學(xué)成績或智力表現(xiàn)為第一衡量標(biāo)準(zhǔn)，集中優(yōu)質(zhì)師資、人力和物力資源，為這些少數(shù)稀有的“明日之星”量身打造課程內(nèi)容、培養(yǎng)模式和發(fā)展計(jì)劃，制定所謂“×××實(shí)驗(yàn)班”，但這種模式究竟效果如何還需深入評估；二是在課程內(nèi)容方面，許多大學(xué)推崇“寬基礎(chǔ)”的培養(yǎng)模式，力圖實(shí)現(xiàn)綜合培養(yǎng)，即在大學(xué)低年級不分專業(yè)，要求學(xué)生閱讀和熟記文史哲、社科或理科領(lǐng)域的經(jīng)典名著，但這種基礎(chǔ)不能自然地引導(dǎo)學(xué)生走向一個(gè)創(chuàng)新型的研究方向。總體而言，這些“打造”所謂創(chuàng)新人才的計(jì)劃更像是以生產(chǎn)機(jī)器零部件、建造路橋的思維做教育，而不是從創(chuàng)新人才成長規(guī)律、評價(jià)模式，從認(rèn)知科學(xué)的視角出發(fā)研究和制定培養(yǎng)計(jì)劃，也并未借鑒現(xiàn)在聚合科技提供的、新的知識綜合創(chuàng)新的國際趨勢。

當(dāng)前，中國教育改革的方向之一是為基礎(chǔ)教育階段課內(nèi)外學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過重的學(xué)生“減負(fù)”和為大學(xué)生“增負(fù)”。然而，如果我們加強(qiáng)對聚合科技等交叉學(xué)科在不同教育階段如何實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的研究，并開發(fā)出以學(xué)生發(fā)展為中心的教學(xué)模式和課程內(nèi)容，那么可能“減負(fù)”與“增負(fù)”就不再是教育問題的癥結(jié)所在。試想，如果學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容興致很高、樂此不疲，甚至廢寢忘食、近乎上癮，有可能高強(qiáng)度的學(xué)習(xí)可以促進(jìn)其思維能力和創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展，那么所謂“負(fù)擔(dān)”問題就不再是真正的問題了。在此方面，美國正大踏步地將當(dāng)代核心科技整合進(jìn)大、中小學(xué)課程和課堂，以持續(xù)的教育創(chuàng)新推進(jìn)滿足時(shí)代需要的人才培養(yǎng)，或可成為借鑒。

培養(yǎng)勝任交叉學(xué)科教學(xué)和研究工作的師資。在交叉學(xué)科不斷推進(jìn)的時(shí)代，值得反思的問題是：在傳統(tǒng)分科環(huán)境下成長起來的個(gè)體，其身體、心理和精神是否可以勝任交叉學(xué)科學(xué)生的培養(yǎng)工作；在個(gè)人和關(guān)系層面、在組織架構(gòu)層面，應(yīng)該作出何種調(diào)整；應(yīng)該建立何種教師教育體系，才可保證交叉學(xué)科人才的發(fā)展與成長；現(xiàn)有的高校、科研機(jī)構(gòu)的院系該作何種調(diào)整，完善或“修正”哪些制度才可以更好地服務(wù)于交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)和研究工作。

借鑒中西文明在“軸心時(shí)代”的經(jīng)驗(yàn)與智慧。中西文明在“軸心時(shí)代”的經(jīng)驗(yàn)和智慧與當(dāng)前交叉學(xué)科的發(fā)展不謀而合——集中整合少數(shù)關(guān)鍵學(xué)科、培養(yǎng)勝任各領(lǐng)域創(chuàng)新的優(yōu)秀人才。認(rèn)知科學(xué)和聚合科技作為兩次學(xué)科交叉的嘗試，都是具有一定前瞻性的設(shè)計(jì)。我國的交叉學(xué)科一級學(xué)科建設(shè)，也應(yīng)在面向當(dāng)前重大需求的同時(shí)，考慮未來的學(xué)科建設(shè)與發(fā)展。有兩個(gè)問題值得深入思考：一是認(rèn)知科學(xué)和聚合科技是否適合我國，如何將其引入教育；二是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢所需要的交叉學(xué)科應(yīng)該是一個(gè)怎樣的體系。

進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有學(xué)科和課程設(shè)置。在教育改革的過程中，我國大、中小學(xué)的學(xué)科和課程已經(jīng)有較大的更新和完善，目前逐步開始圍繞學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)推進(jìn)新一輪改革。如果認(rèn)知科學(xué)和聚合科技同樣適用于我國，那么我們就要認(rèn)識到，認(rèn)知科學(xué)是六大學(xué)科的綜合，聚合科技則是包含認(rèn)知科學(xué)在內(nèi)的更大的綜合，這種綜合的趨勢為20世紀(jì)八九十年代以來科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類認(rèn)知的發(fā)展提供了無比廣闊的科學(xué)基礎(chǔ)、學(xué)科框架和無與倫比的發(fā)展前景。在這樣的背景下，我國現(xiàn)有的大、中小學(xué)學(xué)科和課程設(shè)置可能還可以繼續(xù)作出更大范圍和更深程度的“修正”和完善。畢竟，如果學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法以及教育理念、教學(xué)內(nèi)容和方法還停留在工業(yè)革命以前或工業(yè)革命的水準(zhǔn)，那么基于此培養(yǎng)而成的“人才”若與那些從小就具備了認(rèn)知科學(xué)、恩貝克等現(xiàn)代科技素養(yǎng)的“人才”進(jìn)行競爭，其結(jié)果的不容樂觀幾乎可以預(yù)見。

高等教育與基礎(chǔ)教育應(yīng)更好地相互協(xié)同。高等教育與基礎(chǔ)教育的相互協(xié)同與中國創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略能否實(shí)現(xiàn)息息相關(guān)。人的創(chuàng)造性思維、產(chǎn)生高創(chuàng)造力的動機(jī)、問題發(fā)現(xiàn)能力和創(chuàng)造性人格等心理品質(zhì)最關(guān)鍵的發(fā)展階段可能并不在高等教育階段，而是在其之前。

就高等教育而言，如果不關(guān)注基礎(chǔ)教育，不關(guān)注基礎(chǔ)教育階段兒童青少年的創(chuàng)造力是越來越被阻礙和扼殺，還是越來越被保護(hù)和促進(jìn)，就很難在大學(xué)階段培養(yǎng)出高素質(zhì)、創(chuàng)造性的人才。因?yàn)榇髮W(xué)生不是如“一張白紙”般進(jìn)入大學(xué)的，他們上大學(xué)之前已經(jīng)有了一系列比較成熟和固定的思維方式及人格特征。在大學(xué)單純使用“寬基礎(chǔ)”和“實(shí)驗(yàn)班”的方法，也許能夠增加學(xué)生的知識存量，但能否觸及其內(nèi)心深處、打破其可能存在的消極思維定勢，使其提出有價(jià)值的問題，并實(shí)現(xiàn)有效的創(chuàng)新，則需打一個(gè)大大的問號。從國際經(jīng)驗(yàn)來看，大學(xué)應(yīng)該為基礎(chǔ)教育階段的交叉學(xué)科能力培育提供榜樣和解決方案，并實(shí)現(xiàn)大學(xué)與周邊社區(qū)基礎(chǔ)教育學(xué)校的良好互動。例如，德國的大學(xué)經(jīng)常向社會尤其是中小學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，舉辦“科技長夜”“兒童大學(xué)”等活動。同時(shí)，大學(xué)應(yīng)探索利用諸如測量大腦活動和評估認(rèn)知功能的技術(shù)、注意和記憶增強(qiáng)技術(shù)、腦波和自動神經(jīng)系統(tǒng)生物反饋技術(shù)等來提升中小學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、注意力和壓力管理能力。

就基礎(chǔ)教育而言，基礎(chǔ)教育階段的教育者不能一切只向高考看齊，以學(xué)生考入好大學(xué)為自己職業(yè)成就的“頂點(diǎn)”，甚至為了激勵學(xué)生，時(shí)時(shí)告誡學(xué)生“現(xiàn)在吃點(diǎn)苦，好好學(xué)，將來上大學(xué)就輕松了”，要知道大學(xué)并不必然意味著輕松，最應(yīng)該輕松一些的可能是中小學(xué)，而這種輕松應(yīng)該是“做中學(xué)”“學(xué)中思”以及在思考中成長。我們應(yīng)認(rèn)真借鑒國際上交叉學(xué)科相關(guān)的有益做法，一方面，要將大學(xué)研究的成熟的交叉學(xué)科知識，如認(rèn)知科學(xué)或數(shù)字化教育的成果，系統(tǒng)有效地融入基礎(chǔ)教育的課程內(nèi)容之中；另一方面，中小學(xué)、幼兒園要在實(shí)踐中探索有效的高科技教育教學(xué)手段的應(yīng)用之道，實(shí)現(xiàn)與大學(xué)教學(xué)和研究人員的良性互動。

結(jié)語

從國家交叉學(xué)科建設(shè)方略出發(fā)，開展創(chuàng)新教育對于堅(jiān)持“三個(gè)第一”，實(shí)施三大戰(zhàn)略至關(guān)重要，而創(chuàng)新教育的核心基礎(chǔ)在教育創(chuàng)新，交叉學(xué)科則為教育創(chuàng)新奠定了文化基礎(chǔ)，亦是教育創(chuàng)新題中應(yīng)有之義。認(rèn)知科學(xué)和聚合科技的誕生，是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的重大事件，是交叉學(xué)科發(fā)展的兩個(gè)時(shí)代最強(qiáng)音，對世界各國尤其是歐美發(fā)達(dá)國家的教育產(chǎn)生了一系列革命性的影響。當(dāng)前，我國交叉學(xué)科與教育創(chuàng)新還未實(shí)現(xiàn)有效融合、相互促進(jìn)，故此，應(yīng)充分重視“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”這一重大交叉學(xué)科領(lǐng)域，著力培養(yǎng)勝任交叉學(xué)科教學(xué)和研究工作的師資，借鑒中西文明在“軸心時(shí)代”的經(jīng)驗(yàn)與智慧，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有學(xué)科和課程設(shè)置，使高等教育與基礎(chǔ)教育更好地相互協(xié)同。

（本文系中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“西部貧困地區(qū)兒童創(chuàng)造力發(fā)展機(jī)制與提升效果檢驗(yàn)”和北京師范大學(xué)中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心專題成果培育性項(xiàng)目“陜西義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測影響因素測評工具研制”的階段性成果，項(xiàng)目編號分別為GK201901006、2022-05-016-BZPK01）

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責(zé) 編∕桂 琰

Educational Innovation From an Interdisciplinary Perspective

Yi Xinfa

Abstract: In 2021, China set up an independent discipline category of "cross-discipline", which provided new opportunities and challenges for educational innovation and innovative education. It is an inherent component of this discipline category to promote its development in the three dimensions of individual, relationship and group from the perspective of supporting the innovative talents' development physically, psychologically, mentally, and spiritually. In the "Axial Age", both Chinese and Western civilizations possessed the wisdom of promoting educational innovation with cross-disciplinary, which made great contributions to the subsequent civilization evolution respectively. Since the 20th century, convergent science and cognitive science are the two major attempts of cross-disciplinary, which have had far-reaching influence in both China and the West. Therefore, we should pay full attention to the significant cross-disciplinary field of "cultivation of innovative talents", focusing on cultivating faculty resources capable of cross-disciplinary teaching and research. Also, by learning from the experience and wisdom of Chinese and Western civilizations in the "Axial Age", the existing academic disciplines and curriculum can be further optimized, and the innovation of high-standard collaborative education between higher education and basic education can be achieved.

Keywords: inter-discipline, cognitive science, convergent science and technology, educational innovation, cultivation of innovative talents

衣新發(fā)，陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博導(dǎo)、副主任，中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心陜西師范大學(xué)分中心副主任。研究方向?yàn)閯?chuàng)造力心理學(xué)、教師教育和教育創(chuàng)新。主要著作有《教學(xué)反思能力實(shí)訓(xùn)》、《Creativity, Efficacy and Their Organizational, Cultural Influences》、《創(chuàng)新人才所需的六種心智》（論文）、《創(chuàng)造力基因組學(xué)研究》（論文）、《Creative Achievement of Eminent Scientists in Tang and Song Dynasties of China: A Historiometric Study》（論文）等。