4月20日，在北大校园开放日上，北大前沿交叉研究院执行院长汤超教授介绍了交叉学科下的本科教育。今天越来越多的科学前沿课题，科学上的重大突破，包括很多科学上的革命，往往是交叉学科的产物，而不是单一学科的产物。汤教授的观点不仅对高校科研和人才培养很有启发，而且对基础教育阶段创新人才培养模式变革也很有借鉴意义。从今年起，北大将首次推出整合科学培养实验班，仅招20名优秀本科生，采取精英培养模式，培养学生在交叉学科背景下融会贯通能力、创新思维和领袖才能。

新闻背景：近日北大校园开放日上，北京大学前沿交叉研究院执行院长汤超教授发表演讲，介绍了交叉学科下的本科教育，以下为汤超教授演讲原文。

刚才高校长讲，北京大学的教育有16字方针，其中最重要的是交叉，我介绍一下为什么交叉，交叉学科是什么样的概念。?

?学科为什么要交叉？你问自己一个问题，你最近遇到的问题，或者是今后十年急需解决的问题，你想想，这个往往不是一个学科能够解决的。举几个例子，比如说我们怎么能够有使用足够的能源，而又不使地球遭到损害。这是物理问题吗？这是化学问题吗？这是吗？都是，都不是。还有基因，还有基因是怎么相互作用的，这不光是环境的问题，也不光是医学的问题，这也牵扯到环境的问题。再说我们的大脑是很奇妙的，我们的大脑怎么工作的，其实就是神经元在里面跑来跑去，这也不是单一的问题，是很复杂的科学前沿的问题。大气层的变化，对周围的气候、冰川等等有什么影响，这也是多学科交叉的问题。? ?

不是说我们分了科目，这个是数学作业，这个是化学作业，这个是生物作业，就这么来解决问题，完全不是这样的。还有，现在知道我们有很多复杂的疾病，癌症、糖尿病、肥胖等等，这都是多因素产生的，不光和基因有关，也和环境有关等等，也是各个因素综合交叉产生的问题。?

?农业的创新，能不能解决，如何解决，我们不断增长的人口对食品的需求，这都需要各个学科联合起来来解决。? ?

这是第一，学生重要的科学问题很多都是交叉学科的问题，不是单一学科的问题。? ?第二点，科学上的重大突破，包括很多科学上的革命，往往是交叉学科的产物，不是单一学科的产物。?

?举两个例子，信息革命，40年代第一台数字电脑到电子游戏机，很多学生知道，电子游戏机怎么使游戏变得越来越好玩，一直到移动电话，再到移动互联网等等，这整个是信息革命，这不是一个学科的问题，这是物理、材料、信息科学等等的交叉，产生这样的一个对每个人的生活都有很大影响的。? ?

生命科学，经历了两次革命，一次是由DNA双螺旋结构的发现，导致的分子学上面的革命。第二次是十几年前开始发生的，基因组测序。第一次革命主要是物理向生物学的交叉，核磁共振、电子显微镜才使得我们能够认识到分子，看到DNA，能够把蛋白质结构解出来。第二次革命，是数学和计算机科学，海量的数据，每个人身上都有34亿的排列，要分析这么多东西，要通过数学、计算机科学和生物交叉才能实现的。?

?虽然有这两个革命，生命科学还有很多东西没有解决。举个例子，比如说我自己就像一个汽车，能跑、能拐弯、刹车、加速。第一次分子革命是什么意思呢？就是把汽车的零部件搞清楚了不少，有方向盘，有轮子、油门，就把汽车拆开了，有很多的零部件。第二次革命就是基因组学，把汽车的说明书复印下来了，但是我们还看不懂这个汽车，不知道汽车怎么跑的，坏了怎么修。现在又来了一次生命科学第三次革命，这次革命是更加紧密的交叉，就是物质科学，就是数理化等等，还有工程科学与生命科学交叉融合，这次革命能知道生命这台车是怎么装起来的，是怎么开的，原理是什么，怎么调油门，怎么刹车。? ?

第三次生命科学的革命，正在发生。这张图是美国科学院前几年出的报告，他们认为在21世纪正在产生新生物学，交叉的生物学。生物学的各个方方面面和数学、物理、化学、计算机科学、工程等等交叉融合，使生物学产生了革命性的变化，成为了描述性的科学和变量的科学，像数学、物理、化学一样，带来的影响会对社会方方面面带来深刻的影响。? ?

大家可能会想生物和定量科学会有什么关系呢？生物都是由物种、分子、DNA都是一些知识的积累，定量物理学都是一些公式等等，怎么交叉出来？完全可以交叉，都是人为分不同的学科。你把生物里面所有能够飞的东西都找出来，然后在横轴上是重量，然后这个可以一直上去，有蜜蜂、鸟，你把飞机也画上去，纵轴是飞行的速度，飞的越快，就画的越高，你发现所有的能飞的都在这个直线上反映，这个定律很简单，你能飞要有平衡。虽然能飞的东西，看上去千变万化，但是有很深刻的定量规律。生物学里面也有很有意思的数学，菠萝、向日葵、松子都有线，这么数有8条，这么数有13条线，把所有的菠萝拿来数，你会发现数的数字一个是8，一个是4等等。这些数字都是前面两个加起来等于后面那个。数出来总是这串字的相邻两个。? ?

其实交叉学科产生了很多重大的突破，有很多的例子，40年代有一个微生物学家和物理学家合作，研究病毒对细菌的侵袭，有一些细菌能够抵抗病毒的侵袭。病毒侵袭，大部分的细菌都死了，剩下1、2个还没有死，这1、2个又会长，长成很多，再有病毒侵袭，它也不会死，它有抗性，这种抗性是先天还是后天的？通过实验和数学模型的结合，发现细菌这种是先天的。这个看上去很简单，但是这个拿了诺贝尔学科奖。?

?说到创新，其实基础教育，没有教育什么都没有，本科生教育是最重要的。说个笑话，有一个国际学校，各个国家的学生都有了，老师出了一个开放性的问题。问题是这样的，你对其他国家的食物短缺有什么自己的看法？非洲的学生就问什么叫食物？他们没有见过食物，欧洲的学生问什么叫短缺，他们从来不缺什么东西，他们不知道这个概念。美国的学生问什么叫其他国家？不就美国吗，还有其他国家。中国的学生问，什么叫自己的看法？?

?下面讲一下，交叉学科的科研和人才培养，北大是怎么做的？刚才举了很多的例子，很多的科学重大进展都是多学科的交叉，不是单学科的问题，如果传统的学科这种分的局面，很难适应交叉学科的需求，所以我们需要一种新的模式，人培养和研究的模式。北大有很多学科交叉培养方式，包括双学位，如果你在某一个学院你可以到另外一个学院做毕业设计，参与到科研中，包括北大本身就是一个思想非常活跃，学术氛围非常浓厚的地方，你也可以通过去接触不同的学科，增长知识面。但是这还不够，还需要有专门的办法。包括创立元培学院，对学科交叉，通识教育的尝试。研究生方面，我们创立了前沿研究交叉学院，研究生培养，课程设置等等都是交叉学科来考虑的。? ?

过去10年左右，交叉学科越来越重要，世界上很多一流大学都认识到，交叉学科不光要在研究生的阶段做，在本科生也要做，做的时候不仅仅是双学位，而且还要想怎么样才能打破人为的传统学科的分法。普林斯顿大学大概10年前开始了本科生整合学科的培养，把数理化计算机整合起来。他们试了10年本科生，毕业之后立刻成为了抢手货，大家觉得这种人才特别的需要。这一两年哈佛大学等等都纷纷的跟进，开设整合科学的研究计划，北大从今年开始要搞实验班。? ?

我稍微介绍一下整合科学培养实验班，选拔精英就招20个优秀的本科生，目标就是领袖人物。有非常强大的教师团队，科学院士、长江学者等等，科研教学都是非常好的老师。大家来负责20名本科生的教育、科研，培养他们各个方面的能力和创造性。整个过程是有设计的，不是说你选物理学这个课，生物系那个课，不是那样的，所有的课重新设计，第二年课程是英文教学。我们强调的是基础一定要好，所以我们在打好数理化、生物等学科的同时，要注重不同学科的融合，让学生想问题的时候不要陷入到某一学科的定式。就像提的问题一样，你不要想这是数学题、物理题、化学题这样的。我们要培养学生深入的融会贯通。? ?

然后特别要注重学生的主动性、创造性，鼓励他们问问题，鼓励他们有自己的看法，培养他们的创新思维。大概从二年级下学期，开始教学与科研进行结合。然后把他们送到国外去，参加学习班，看看国外的学校是怎么回事，开拓国际视野。学位呢，我们可以叫整合科学专业，如果学生有兴趣的话，有偏重哪一方面，可以多学一点数学，有数学方向，喜欢物理可以选物理，可以有物理方向等等。? ?

招生的方式有两种，一种是报名元培专业，里面有整合科学，可以报名。还有你是其他的院系进来的，你进了物理系等等，开学的那段时间，我们会发通知的，可以申请。当然肯定是有一次筛选，我们只收20个人，肯定是多于20人报名的，我们是要择优录取，欢迎大家报名。谢谢大家！

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