張璐璐，遠(yuǎn) 野，王飛鴻，楊百忍

（1.鹽城工學(xué)院科學(xué)技術(shù)處，江蘇 鹽城 224002；2.鹽城工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224002）

“交叉學(xué)科”門類是在自然、人文社會(huì)和技術(shù)科學(xué)等多學(xué)科間交叉、融合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新興學(xué)科，其包含的知識(shí)范圍廣泛且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。美國學(xué)者亞倫·瑞克（Allen F.Repko）曾在其跨學(xué)科領(lǐng)域著作《如何進(jìn)行跨學(xué)科研究》中表明，交叉學(xué)科需對(duì)各學(xué)科專業(yè)知識(shí)進(jìn)行加工整合、融會(huì)貫通。2021年1月，教育部公布《國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)教育部關(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(jí)學(xué)科的通知》，交叉學(xué)科成為我國第14個(gè)學(xué)科門類。交叉學(xué)科有助于增強(qiáng)各學(xué)科領(lǐng)域間的深度交流合作，在孕育新興學(xué)科的同時(shí)，能夠打破傳統(tǒng)專業(yè)學(xué)科的壟斷，把焦點(diǎn)聚集到容易被專業(yè)學(xué)科忽視的研究課題上，使很多關(guān)系到國計(jì)民生根本的重大問題得到加速解決。

環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的主要研究內(nèi)容是環(huán)保設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)組成和調(diào)試養(yǎng)護(hù)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)制造、操縱維護(hù)、應(yīng)用研究以及設(shè)備的功能改善等。在“人工智能”“云計(jì)算”和“大數(shù)據(jù)”技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，新一輪信息技術(shù)革命協(xié)同產(chǎn)業(yè)數(shù)字化變革蓬勃興起，深刻影響了環(huán)保設(shè)備工程的發(fā)展軌跡，未來環(huán)保設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是與數(shù)字化和智能化相結(jié)合。為了突破學(xué)科限制，加強(qiáng)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，促進(jìn)跨學(xué)科、跨專業(yè)的交叉融合，同時(shí)更好地適應(yīng)智慧城市中對(duì)環(huán)保工作的實(shí)際需求，亟須加強(qiáng)環(huán)保設(shè)備工程與人工智能學(xué)科交叉人才的培養(yǎng)?；诖?，本文首先分析了國內(nèi)外學(xué)科交叉現(xiàn)狀；其次，通過對(duì)人工智能和環(huán)保設(shè)備工程進(jìn)行介紹，探討了智能化環(huán)保設(shè)備學(xué)術(shù)體系建設(shè)；最后，對(duì)智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索，可為多學(xué)科交叉背景下的復(fù)合型人才的高效培養(yǎng)提供有益的參考借鑒。

1 學(xué)科交叉現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外部分高校結(jié)合自身特色學(xué)科相繼實(shí)行了學(xué)科交叉人才培養(yǎng)模式的改革，基于校內(nèi)外實(shí)踐基地加強(qiáng)了多維創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，但由于各高?？蒲兴健⑴囵B(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)及課程設(shè)置不同，其培養(yǎng)模式也不盡相同。

1.1 國內(nèi)外學(xué)科交叉現(xiàn)狀

在國外，隨著學(xué)科交叉意識(shí)不斷深入，學(xué)科交叉理念得到了廣泛認(rèn)可，學(xué)科交叉改革也在不斷完善下逐步走向成熟，交叉研究中心的數(shù)目也在不斷擴(kuò)增。在多學(xué)科交叉發(fā)展趨勢(shì)下，斯坦福大學(xué)成立了跨學(xué)科研究中心，為學(xué)科交叉發(fā)展搭建創(chuàng)新平臺(tái)并提供了有效資源[1]。麻省理工學(xué)院與哈佛大學(xué)在交叉學(xué)科的共識(shí)和發(fā)展需求下，通過把理工科與醫(yī)學(xué)進(jìn)行多學(xué)科交叉，合作成立了交叉學(xué)科研究所，加快了攻克人類重大疾病的科研和試驗(yàn)進(jìn)程。加州理工學(xué)院也已擁有50余個(gè)學(xué)科交叉研究中心，每個(gè)研究中心交叉偶聯(lián)了至少6個(gè)不同學(xué)科。

在國內(nèi)，隨著對(duì)學(xué)科交叉意義的深入認(rèn)識(shí)，很多高校也逐漸步入學(xué)科交叉改革的道路。清華大學(xué)在把腦科學(xué)、人文社科和生命科學(xué)等進(jìn)行多領(lǐng)域交叉融合的基礎(chǔ)上，建立了未來實(shí)驗(yàn)室及腦與智能實(shí)驗(yàn)室。為了充分培養(yǎng)學(xué)生的多維實(shí)踐創(chuàng)新能力，除了進(jìn)行多媒體授課、線上線下結(jié)合教學(xué)，還充分利用了學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、校外實(shí)訓(xùn)基地和國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)[2]。復(fù)旦大學(xué)成立了由文理醫(yī)工社政法等學(xué)科組成的交叉學(xué)科學(xué)部學(xué)位評(píng)定委員會(huì)。西安交通大學(xué)通過開設(shè)“法律治理學(xué)”交叉學(xué)科博士點(diǎn)，從學(xué)科設(shè)置方面為交叉學(xué)科提供了新的發(fā)展思路和方向，把交叉學(xué)科的重要性提升到了一個(gè)新的高度。為專項(xiàng)鼓勵(lì)多學(xué)科的自主交叉偶聯(lián)，山東大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院成立了交叉學(xué)科培育項(xiàng)目，為多維課堂教學(xué)的實(shí)現(xiàn)及多維實(shí)踐能力的培養(yǎng)做出了重要貢獻(xiàn)。

1.2 國內(nèi)外環(huán)境類學(xué)科交叉現(xiàn)狀

斯坦福大學(xué)設(shè)有2個(gè)與環(huán)境類學(xué)科交叉的院系。一是土木與環(huán)境工程系，研究方向偏向于建筑環(huán)境與大氣/能源和水環(huán)境的交叉融合。二是地球、能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，在人類環(huán)境系統(tǒng)、能源科學(xué)與技術(shù)和生物圈等研究方向基礎(chǔ)上，融入地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)課程，形成了能源與環(huán)境政策分析、可再生能源與綠色能源過程等大批學(xué)科交叉課程，促進(jìn)了能源系統(tǒng)、環(huán)境和地理學(xué)的交叉融合發(fā)展。伊利諾伊大學(xué)香檳分校在農(nóng)業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院下設(shè)立了環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)與政策、自然資源與環(huán)境科學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)與法律等專業(yè)，在文理學(xué)院下也設(shè)立了環(huán)境地質(zhì)、環(huán)境化學(xué)、地球科學(xué)等專業(yè)，突出了對(duì)交叉學(xué)科人才培養(yǎng)的重視。

國內(nèi)方面，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)借鑒了CDIO國際工程教育模式的教學(xué)理念，打破了環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)和生態(tài)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)之間的學(xué)科壁壘，對(duì)“環(huán)境科學(xué)與工程”大類專業(yè)進(jìn)行研究生的招生培養(yǎng)。南開大學(xué)為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)和社會(huì)需求，引導(dǎo)學(xué)生掌握智能化技術(shù)，通過與人工智能學(xué)院聯(lián)合，在環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中，加入了“人工智能導(dǎo)論”“大數(shù)據(jù)計(jì)算及應(yīng)用”等前沿技術(shù)選修課程，從而將新型人工智能技術(shù)有機(jī)融入環(huán)境領(lǐng)域，培養(yǎng)出環(huán)境領(lǐng)域新工藝與技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用等方面的復(fù)合型人才。

2 學(xué)科交叉背景下智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)體系建設(shè)

在國內(nèi)外高度重視人工智能技術(shù)的背景下，教育領(lǐng)域正面臨著學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變、人才培養(yǎng)模式變革、學(xué)習(xí)場(chǎng)景重塑等諸多挑戰(zhàn)，各大高校竭力探討“人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)人才培養(yǎng)新模式。在“雙碳”背景下，環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)就必須主動(dòng)適應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，穩(wěn)中求變，進(jìn)而獲得生機(jī)和發(fā)展，積極推動(dòng)“人工智能+環(huán)保設(shè)備工程”復(fù)合專業(yè)的形成，使“智能化環(huán)保設(shè)備工程”成為可能。

2.1 智能化環(huán)保設(shè)備中的人工智能

人工智能作為一個(gè)以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，由計(jì)算機(jī)、哲學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科融合的交叉學(xué)科，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，主要涉及機(jī)器人、圖像識(shí)別、專家系統(tǒng)、語言識(shí)別和自然語言處理等研究。

2018年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》明確要求推進(jìn)“新工科”建設(shè)，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)人才培養(yǎng)新模式。各大高校成為培養(yǎng)人工智能創(chuàng)新型人才的主要平臺(tái)，不僅建立了人工智能專業(yè)，還設(shè)立了與人工智能相關(guān)的多個(gè)二級(jí)學(xué)科，比如清華大學(xué)的數(shù)據(jù)科學(xué)和信息技術(shù)、上海大學(xué)的智能醫(yī)學(xué)診療、中山大學(xué)的智能交通工程、安徽理工大學(xué)的智能制造工程等。目前，已有300多所院校開設(shè)了人工智能相關(guān)專業(yè)，可以說，人工智能專業(yè)在我國已經(jīng)有了較為合理的布設(shè)。

2.2 智能化環(huán)保設(shè)備中的環(huán)保設(shè)備工程

2011年，為了順應(yīng)我國環(huán)保形勢(shì)和需求，環(huán)保設(shè)備工程作為新興專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，旨在培養(yǎng)系統(tǒng)掌握環(huán)境科學(xué)與工程及機(jī)械工程相關(guān)學(xué)科知識(shí)和專業(yè)技能的高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才，同時(shí)重視培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)和較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，為以后在污染控制及資源化領(lǐng)域從事環(huán)保設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行與管理等工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

環(huán)保設(shè)備工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)秉承素質(zhì)為先、能力為本、實(shí)踐為重的教學(xué)理念，在保證學(xué)生具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)的前提下，通過實(shí)踐活動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主創(chuàng)新和合作能力，在鞏固所學(xué)理論知識(shí)的同時(shí)，加深了對(duì)抽象知識(shí)的理解。

在“雙碳”的大環(huán)境下，當(dāng)今社會(huì)對(duì)于環(huán)保高度重視，加上新技術(shù)、新理論的不斷涌現(xiàn)，各學(xué)科間相互交叉融合，呈現(xiàn)綜合化、整體化的趨勢(shì)，因此，培養(yǎng)環(huán)保設(shè)備方面高素質(zhì)復(fù)合型人才已成為一項(xiàng)迫切任務(wù)。

2.3 智能化環(huán)保設(shè)備的發(fā)展前景

在“新基建”加速推動(dòng)下，5G基站建設(shè)、人工智能、大數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為傳統(tǒng)環(huán)保模式的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)提供了強(qiáng)大推動(dòng)力。將AI技術(shù)融入環(huán)保設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，是新興技術(shù)與當(dāng)前環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的重要體現(xiàn)。在人工智能和5G技術(shù)的加持下，智能化環(huán)保設(shè)備不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控污水廢棄物，還能按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制污水的排放，有助于加強(qiáng)環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)能力、環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸能力、環(huán)境現(xiàn)狀治理的能力及環(huán)境保護(hù)的應(yīng)急管理能力等，以此實(shí)現(xiàn)污水處理流程的高效、高質(zhì)量運(yùn)行，降低危險(xiǎn)發(fā)生率。此外，智能化環(huán)保設(shè)備還能根據(jù)具體工作要求進(jìn)行功能的調(diào)整，高效適應(yīng)不同工作條件，突出了智能化環(huán)保設(shè)備功能的優(yōu)越適應(yīng)性。

自人工智能誕生以來，相關(guān)理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大?？梢灶A(yù)見，在人工智能的賦能下，未來的環(huán)保領(lǐng)域?qū)⒏咝У禺a(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)、性能佳的智能化環(huán)保設(shè)備，用以完成一些通常需要人類智慧才能完成的復(fù)雜工作，極大提高生產(chǎn)效率，積極推動(dòng)“雙碳”工作穩(wěn)步進(jìn)行。

3 智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

在工程教育專業(yè)認(rèn)證的推進(jìn)下，我國高校人才培養(yǎng)模式正在逐步轉(zhuǎn)變，主導(dǎo)關(guān)系也由政府及學(xué)校行政轉(zhuǎn)為社會(huì)、高校和教師及學(xué)生多方協(xié)商確立。對(duì)于設(shè)有環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的高校而言，需要明確社會(huì)需求的導(dǎo)向性，主動(dòng)與當(dāng)?shù)卣?、環(huán)保行業(yè)組織、環(huán)保企業(yè)等取得聯(lián)系，獲取相關(guān)社會(huì)需求信息，進(jìn)而及時(shí)反饋到人才培養(yǎng)模式中，為培養(yǎng)高質(zhì)量復(fù)合型人才奠定基礎(chǔ)。

3.1 專業(yè)定位

“十四五”時(shí)期是我國污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)取得階段性勝利、繼續(xù)推進(jìn)“美麗中國”建設(shè)的關(guān)鍵期。隨著全球加速向智慧化方向發(fā)展，環(huán)保產(chǎn)業(yè)與新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的深入交叉融合，智慧環(huán)保將成為環(huán)保行業(yè)的新熱點(diǎn)，在當(dāng)今社會(huì)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)中占據(jù)更加重要的地位，環(huán)境類人才也必將走上智慧化發(fā)展的道路。

與其他行業(yè)不同，環(huán)保行業(yè)由于其公益屬性，被認(rèn)為是一個(gè)以達(dá)標(biāo)為單一導(dǎo)向的純投入行業(yè)，使整個(gè)行業(yè)缺乏研發(fā)和創(chuàng)新的動(dòng)力。因此，智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)旨在打破各產(chǎn)業(yè)間的界限，使環(huán)保產(chǎn)業(yè)與生物技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域協(xié)同縱深發(fā)展。同時(shí)，積極應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，加速突破環(huán)保裝備技術(shù)創(chuàng)新瓶頸，使技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)效益正向循環(huán)，推動(dòng)環(huán)保設(shè)備的智能化發(fā)展，促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量轉(zhuǎn)型、升級(jí)，進(jìn)而保障社會(huì)的整體性、綠色化發(fā)展。

3.2 培養(yǎng)方案構(gòu)建

3.2.1 遵循高等教育培養(yǎng)規(guī)律和智能化環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律

智能化環(huán)保設(shè)備人才培養(yǎng)方案除了應(yīng)遵循高等教育對(duì)人才培養(yǎng)的普遍規(guī)律外，還要結(jié)合當(dāng)今環(huán)保設(shè)備、人工智能行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，突出強(qiáng)調(diào)智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)的特色，培養(yǎng)出具備高適應(yīng)性、學(xué)習(xí)性和特色性專業(yè)人才。

環(huán)保產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求使培養(yǎng)目標(biāo)從“技術(shù)?！卑l(fā)展為“行業(yè)?！保斯ぶ悄艿娜谌胗质埂靶袠I(yè)?！卑l(fā)展為“行業(yè)智能”，實(shí)現(xiàn)“由注重理論知識(shí)傳授向注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)，由注重系統(tǒng)性學(xué)科教育向注重產(chǎn)教綜合性教育”的轉(zhuǎn)變，深刻體現(xiàn)了當(dāng)前科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)趨勢(shì)的影響。

3.2.2 課程設(shè)置“寬基礎(chǔ)、重應(yīng)用、靈活性”原則

在大眾化與終身學(xué)習(xí)的新教育理念下，智能化環(huán)保設(shè)備專業(yè)的基礎(chǔ)課程設(shè)置應(yīng)從“寬基礎(chǔ)”出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生形成人工智能、環(huán)境、機(jī)械三個(gè)學(xué)科的綜合知識(shí)體系，改變?cè)薪虒W(xué)窄、專、深的特點(diǎn)，進(jìn)而獲得更加廣闊的視野思維。

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)課程從系統(tǒng)性理論教學(xué)向?qū)嵺`性應(yīng)用教學(xué)方向發(fā)展，培養(yǎng)面向智能化環(huán)保設(shè)備一線應(yīng)用型人才，以人工智能工程綜合訓(xùn)練、環(huán)境污染控制綜合訓(xùn)練、機(jī)械設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練等實(shí)踐課程為紐帶，貫通和整合學(xué)科基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的知識(shí)聯(lián)系，培養(yǎng)和提升學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和思維。

3.2.3 產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐基地平臺(tái)

在教育部對(duì)人才培養(yǎng)方案的基本要求基礎(chǔ)上，積極實(shí)行產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合策略，通過校企合作搭建創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，將人工智能元素融入環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域?qū)I(yè)的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主實(shí)踐能力，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新學(xué)分的統(tǒng)籌規(guī)劃，為環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)創(chuàng)新提供后備力量，積極應(yīng)對(duì)社會(huì)對(duì)智能化環(huán)保設(shè)備人才的需求。

4 結(jié)語

多學(xué)科交叉是人工智能領(lǐng)域進(jìn)行科技創(chuàng)新、技術(shù)改革的核心突破點(diǎn)，也是其他學(xué)科進(jìn)行智能化改革的機(jī)遇。高校學(xué)生是提升國家創(chuàng)新能力提升的主力軍，為響應(yīng)國家在人工智能方面的布局、滿足“雙碳”背景下對(duì)高層次環(huán)保行業(yè)人才的需求，探索智能化環(huán)保設(shè)備的學(xué)科交叉人才培養(yǎng)模式顯得尤為重要。中國高校應(yīng)抓住人工智能及環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的歷史機(jī)遇，在培養(yǎng)機(jī)制、課程體系、產(chǎn)教融合等多方面發(fā)力，為我國智能化環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)與開拓精神的高層次復(fù)合型人才。