跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究的領(lǐng)域美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院的實(shí)踐

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)學(xué)科相互滲透、相互交叉。新的交叉點(diǎn)不僅為傳統(tǒng)學(xué)科自身的進(jìn)一步發(fā)展和取得重大進(jìn)展提供了新的機(jī)遇，而且與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要問(wèn)題密切相關(guān)。雖然科學(xué)界對(duì)此已達(dá)成共識(shí),但由于受歷史上形成的傳統(tǒng)學(xué)科分類的制約、學(xué)科保護(hù)主義的影響和管理體制慣性運(yùn)行的束縛,跨學(xué)科研究、學(xué)科交叉研究仍往往被擠縮在傳統(tǒng)學(xué)科圈子的夾縫中,難以得到應(yīng)有的支持。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)對(duì)跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究領(lǐng)域支持的戰(zhàn)略考慮和有效的資助形式,為我們提供了有益的啟示。1學(xué)科交叉研究如何在傳統(tǒng)學(xué)科分類和設(shè)置的框架下,加強(qiáng)對(duì)跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究領(lǐng)域的支持,一直是一個(gè)廣為關(guān)注的問(wèn)題。NSF的做法是,在保持按傳統(tǒng)學(xué)科設(shè)置的縱向資助基本格局的基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)立跨學(xué)科和學(xué)科交叉的專門領(lǐng)域,從橫向上把有關(guān)學(xué)科聯(lián)系起來(lái),縱橫相輔相成,構(gòu)成一個(gè)矩陣式的資助體系。NSF目前設(shè)立有十個(gè)跨越科學(xué)部的專門研究領(lǐng)域,包括先進(jìn)材料與加工(AdvancedMaterialsandProcessing,AMP)、生物技術(shù)(Biotechnology,BIO)、民用基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)(CivilInfrastructureSystem,CIS)、環(huán)境與每全球變化(EnvironmentandGlobalChange)、高性能計(jì)算和通訊(HighPerformanceComputingandCommunication,HPCC)、制造(Manufacturing,MAN)、生物系統(tǒng)建模(ModelingofBiologicalSystems)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育(Science、Mathematics、Enginccringand、TechnologyEducation,SMETE)、科研教學(xué)人員的早期研究經(jīng)歷發(fā)展(FacultyEarlyCareerrDevelopment),資助與工業(yè)界的科學(xué)聯(lián)絡(luò)(GrantOpportunitiesforAcademicLiaisionwith,Industry,GOALI)。這些領(lǐng)域不僅涉及范圍廣泛的跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究,還延伸到技術(shù)和教育領(lǐng)域。通過(guò)引導(dǎo)和促進(jìn)不同學(xué)科圍繞專門研究領(lǐng)域的交叉和融合,使基金會(huì)有效地增加了從這些領(lǐng)域中獲得的投資回報(bào),減少了重復(fù)資助,加強(qiáng)了科學(xué)資源的協(xié)調(diào)分配。矩陣式的資助體系體現(xiàn)了學(xué)科政策的科學(xué)統(tǒng)籌和全面規(guī)劃,重要的科學(xué)問(wèn)題在縱向(傳統(tǒng)學(xué)科)或在橫向(專門領(lǐng)域)都能找到應(yīng)有的位置。它與美國(guó)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)的矩陣式組織機(jī)構(gòu)相協(xié)配,既保證了傳統(tǒng)學(xué)科的穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展,又為學(xué)科交叉、滲透形成的新的生長(zhǎng)點(diǎn)提供機(jī)遇。在實(shí)際運(yùn)作中.NSF對(duì)每一個(gè)專業(yè)研究領(lǐng)域都明確了有關(guān)的受理科學(xué)部(學(xué)科)以及協(xié)調(diào)(聯(lián)系)人,有些科學(xué)部還設(shè)立專門計(jì)劃與之協(xié)調(diào)、配合。除了設(shè)立跨科學(xué)部的專業(yè)研究領(lǐng)域外,鑒于NSF的數(shù)理科學(xué)部(MPS)涵蓋天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、材料等廣泛的研究領(lǐng)域,本身涉及多個(gè)一級(jí)學(xué)科,遂于1995年專門設(shè)立了多學(xué)科研究辦公室(OfficeofMultidisciplinaryActivities,OMA),以支持?jǐn)?shù)理科學(xué)部?jī)?nèi)部多學(xué)科交叉的研究活動(dòng),并加筑與其它學(xué)部研究領(lǐng)域聯(lián)系的橋梁。OMA1996年度的經(jīng)費(fèi)為3000萬(wàn)美元,約為數(shù)理科學(xué)部總經(jīng)費(fèi)的4%—5%,由各學(xué)科切塊經(jīng)費(fèi)分?jǐn)?。獲得OMA資助的項(xiàng)目通常要求相關(guān)學(xué)科的經(jīng)費(fèi)匹配,一般為50%。NSF的計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)和工程(CISE)學(xué)部也下設(shè)有跨學(xué)科研究的專門計(jì)劃(CrossDisciplinaryActivities,CDA),CDA主要支持與CISE有關(guān)的教育和研究基礎(chǔ)設(shè)施。CDA項(xiàng)目一般都要求承擔(dān)項(xiàng)目單位提供經(jīng)費(fèi)匹配(通常至少為總經(jīng)費(fèi)的三分之一)。這種學(xué)科內(nèi)部組織的跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究活動(dòng)及專門計(jì)劃,有效地配合了高度綜合的專門研究領(lǐng)域工作的順利實(shí)施。由此可見(jiàn),對(duì)跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究的支持,其關(guān)鍵并不在于另設(shè)交叉學(xué)科科學(xué)部,也不在于劃出專門的經(jīng)費(fèi)。關(guān)鍵在于確定和設(shè)立我們需要重點(diǎn)支持的交叉領(lǐng)域,這應(yīng)是支持跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究的重要途徑和形式。我們?cè)M織了6次國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)先資助交叉領(lǐng)域?qū)ｎ}討論會(huì),圍繞環(huán)境與生態(tài)、高速信息網(wǎng)絡(luò)與平行處理、能源的優(yōu)化利用與潛在能源的開(kāi)發(fā)、面向21世紀(jì)新材料的科學(xué)問(wèn)題、生命科學(xué)中的跨學(xué)科前沿、重大工程建設(shè)中的關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題等進(jìn)行了廣泛的討論。在遴選國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)先資助領(lǐng)域的原則中,也明確指出“要瞄準(zhǔn)若干前沿與交叉領(lǐng)域給予優(yōu)先支持”,在已確定的50個(gè)“九五”優(yōu)先資助領(lǐng)域中有光物理和超快過(guò)程研究等17個(gè)領(lǐng)域?qū)偾把睾徒徊骖I(lǐng)域;“九五”期間擬資助的50個(gè)重大項(xiàng)目中將組織23個(gè)跨科學(xué)部的學(xué)科交叉項(xiàng)目;此外,從歷年科學(xué)基金項(xiàng)目指南中列出的環(huán)境科學(xué)、全球變化、極地研究和減輕自然災(zāi)害等專門領(lǐng)域看,也涉及范圍廣泛的學(xué)科交叉研究,體現(xiàn)了我委對(duì)學(xué)科交叉研究的重視。我們要在繼續(xù)保持縱向資助格局的同時(shí),進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)優(yōu)先資助交叉領(lǐng)域的通盤考慮和統(tǒng)籌規(guī)劃并輔以切實(shí)可行的配套措施,使之真正從項(xiàng)目組織(包括面上、重點(diǎn)和重大項(xiàng)目)、受理申請(qǐng)和評(píng)審環(huán)節(jié)上體現(xiàn)對(duì)優(yōu)先資助交叉領(lǐng)域的整體考慮。在這方面,NSF的經(jīng)驗(yàn)是值得我們借鑒的。2基礎(chǔ)研究領(lǐng)域跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究涉及學(xué)科的不同層次,其概念的內(nèi)涵也有不同的定義和解釋。NSF在組織跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究時(shí)并不拘泥于概念的界定,而更注重實(shí)際目標(biāo)和內(nèi)容。它所設(shè)立的跨越科學(xué)部的專門領(lǐng)域本身就與國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)(NSTC)確定的國(guó)家優(yōu)先領(lǐng)域相一致,所涉及的研究目標(biāo)和內(nèi)容無(wú)不圍繞國(guó)家社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要問(wèn)題。例如先進(jìn)材料與加工領(lǐng)域旨在加強(qiáng)材料知識(shí)的基礎(chǔ)并將其應(yīng)用于重要的國(guó)家問(wèn)題;生物技術(shù)領(lǐng)域的研究目標(biāo)和內(nèi)容體現(xiàn)了NSF在國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下對(duì)聯(lián)邦政府在生物技術(shù)領(lǐng)域投資的協(xié)調(diào)作用;民用基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)領(lǐng)域旨在傳統(tǒng)學(xué)科交叉、綜合研究的基礎(chǔ)上建立一個(gè)能保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)持續(xù)到下一世紀(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng);高性能計(jì)算和通訊領(lǐng)域按照聯(lián)邦HPCC計(jì)劃確定研究目標(biāo);制造領(lǐng)域圍繞國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)關(guān)于建立、維持和擴(kuò)大美國(guó)在制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位的總體目標(biāo)實(shí)施研究,等等,從而把許多傳統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展方向全面推向瞄準(zhǔn)那些對(duì)國(guó)家重要的綜合性問(wèn)題,體現(xiàn)了基礎(chǔ)性研究國(guó)家目標(biāo)的重要內(nèi)涵。我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)以基礎(chǔ)性研究“要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力作為中心任務(wù),重點(diǎn)解決未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和技術(shù)問(wèn)題”作為基本出發(fā)點(diǎn),在遴選國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)先資助領(lǐng)域時(shí),確定了催化科學(xué)、成礦和油氣形成機(jī)理等8個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題作為優(yōu)先資助領(lǐng)域。要真正解決這類領(lǐng)域所涉及的問(wèn)題,光靠單一學(xué)科的深入研究顯然是不能勝任的,必然涉及跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究。從這層意義上說(shuō),“支持跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究”和“基礎(chǔ)性研究要體現(xiàn)國(guó)家目標(biāo)”這兩個(gè)命題是密切相關(guān)的。如果說(shuō),對(duì)跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究領(lǐng)域的支持不力是影響我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要制約因素之一,那么,根據(jù)“重點(diǎn)解決未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和技術(shù)問(wèn)題”的要求確定需要支持的專業(yè)領(lǐng)域,正是我們支持跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究的方向和重點(diǎn)。3優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境,為未來(lái)增長(zhǎng)提供科學(xué)支撐科學(xué)和技術(shù)正在走向形成共生關(guān)系和協(xié)調(diào)發(fā)展,要真正能解決未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和技術(shù)問(wèn)題,靠單一學(xué)科的深入研究是難以勝任的,但光靠科學(xué)界內(nèi)部的跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究仍是不夠的,必須加以外延,加強(qiáng)與工業(yè)部門研究活動(dòng)的聯(lián)絡(luò)和交叉。這種聯(lián)絡(luò)和交叉一方面使科學(xué)界了解工業(yè)部門的需求和自身的作用,以便為調(diào)整或更新跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究領(lǐng)域的方向、目標(biāo)和內(nèi)容提供背景依據(jù);另一方面又為工業(yè)部門的未來(lái)發(fā)展提供科學(xué)的咨詢和引導(dǎo),促進(jìn)科學(xué)和技術(shù)的融合,為科技成果轉(zhuǎn)化納入良性運(yùn)轉(zhuǎn)軌道創(chuàng)造環(huán)境。NSF的GOALI計(jì)劃支持工業(yè)界與大學(xué)間的交往、聯(lián)絡(luò)、促成工業(yè)界與大學(xué)間的伙伴關(guān)系。它支持學(xué)科交叉的工業(yè)界與大學(xué)研究小組進(jìn)行長(zhǎng)期的課題合作研究,為新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和方法提供基本的科學(xué)和工程基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在制定“九五”優(yōu)先資助領(lǐng)域時(shí),貫徹中央領(lǐng)導(dǎo)關(guān)于“要考慮如何把基礎(chǔ)研究中那些能夠轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,要將觸角延伸到應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域”的指示精神,所確定的催化科學(xué)、成礦和油氣形成機(jī)理等八個(gè)優(yōu)先資助領(lǐng)域,既面向國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題,也體現(xiàn)了“將觸角延伸到應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域”。此外,從1994年起我委還在工程與材料科學(xué)部和信息科學(xué)部試點(diǎn)“快速反應(yīng)項(xiàng)目”(確切的名稱應(yīng)為“延伸項(xiàng)目”),著眼于應(yīng)用基礎(chǔ)中的規(guī)律,解決進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究中的共性問(wèn)題。三年來(lái)共支持40項(xiàng),資助總金額一千余萬(wàn)元,所支持的項(xiàng)目大多與產(chǎn)業(yè)有密切關(guān)系,其內(nèi)涵與NSF的GOALI計(jì)劃很相似。進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)與工業(yè)部門研究活動(dòng)的聯(lián)絡(luò)和交叉,完善對(duì)這類項(xiàng)目的科學(xué)化、規(guī)范化管理,也是支持跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究的一個(gè)重要方面。4開(kāi)發(fā)和利用重要途徑的人才培養(yǎng)模式和工具學(xué)科保護(hù)主義的形成和存在與傳統(tǒng)學(xué)科設(shè)置過(guò)細(xì)、教育面過(guò)窄有關(guān)。NSF從教材改革、教育體系的根本性問(wèn)題抓起,鼓勵(lì)調(diào)整學(xué)科設(shè)置、改革教材和革新教育體系、著眼于培養(yǎng)一大批綜合性復(fù)合型新型人才,從而長(zhǎng)遠(yuǎn)地為跨學(xué)科和學(xué)科交叉研究奠定基礎(chǔ)。例如NSF設(shè)置的科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育領(lǐng)域牽頭協(xié)調(diào)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)各項(xiàng)教育改革計(jì)劃,組織跨學(xué)科的SMETE研究活動(dòng),把推動(dòng)學(xué)科交叉和部門交叉的研究生教育作為優(yōu)先資助的內(nèi)容之一;CAD計(jì)劃支持旨在把研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為大學(xué)本科課程的革新活動(dòng),期望所支持的項(xiàng)目將作為廣泛應(yīng)用于CISE領(lǐng)域全國(guó)性的教育實(shí)踐典范,內(nèi)容包括教材改革、教育技術(shù)、軟件和其它形式的教材。在一些其它專門領(lǐng)域的不同層次上,也都體現(xiàn)了這種戰(zhàn)略考慮,如先進(jìn)材料及加工領(lǐng)域支持大學(xué)本科教學(xué)中有關(guān)材料課程體系的改革和研究活動(dòng);高性能計(jì)算和通訊領(lǐng)域重視建立一支懂得計(jì)算科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程的科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員的骨干隊(duì)伍;制造領(lǐng)域以通過(guò)教育和培訓(xùn)計(jì)劃,加強(qiáng)人才資源基地建設(shè)為戰(zhàn)略目標(biāo)之一,等等。我國(guó)最近已設(shè)立《國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金》,旨在加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng),使科學(xué)研究隊(duì)伍有穩(wěn)定的后備力量,具體由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施。該項(xiàng)基金的設(shè)立有利于我們對(duì)科學(xué)研究和后備人才的培養(yǎng)作通盤考慮,為科學(xué)基金開(kāi)拓新路子創(chuàng)造條件。在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)與國(guó)家教委密切配合,把優(yōu)化教育結(jié)構(gòu)、改進(jìn)和完善學(xué)科與專業(yè)設(shè)置、教材和教法改革與綜合性復(fù)合型的人才培養(yǎng)目標(biāo)