【高等教育治理现代化】王涛：交叉学科人才培养影响因素的系统结构研究——基于DEMATEL-ISM模型的分析
作者简介
01
王涛，博士研究生，从事教育政策、交叉学科研究；辜刘建，博士研究生，从事教育政策、教育评价、研究生教育研究。
引用本文
02
王涛，辜刘建，向洋. 交叉学科人才培养影响因素的系统结构研究——基于DEMATEL-ISM模型的分析[J]. 高校教育管理, 2023, 17(4): 63-75.
摘要
03
交叉学科人才培养是一项复杂的系统工程，明晰各影响因素间的层次关系和关键因素对提升交叉学科人才培养效能具有重要意义。本研究通过访谈法和德尔菲法确定了25个重要影响因素，然后运用DEMATEL-ISM模型计算中心度和原因度，识别出10项关键影响因素，绘制出交叉学科人才培养影响因素的多级递阶模型。结果表明：交叉学科人才培养影响因素可划分为11级三阶的多级递阶结构，其中根本影响因素是国家战略亟需。据此，高校要面向国家亟需，强化交叉学科设置的国家战略导向；强化顶层设计，打通交叉学科人才培养过程中的各个环节；发挥好评价“指挥棒”作用，重视跨学科学生的学习适应性。
关键词
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交叉学科；人才培养；影响因素；系统结构分析；DEMATEL-ISM
一、引言
随着新一轮科技革命和产业变革加速演进，新的学科分支和知识增长点不断涌现,学科深度交叉融合势不可挡。当下，学科交叉融合已经成为科学技术发展的重要特征、新知识生产的重要源泉和复合型创新人才培养的有效路径。交叉学科人才培养作为教育、科技、人才“三位一体”部署的重要汇聚点，在党和国家的创新人才培养工作中受到高度重视。2021年，习近平总书记在中央人才工作会议上强调，到2030年要在新兴前沿交叉领域有一批开拓者。教育部部长怀进鹏在《为加快建设世界重要人才中心和创新高地贡献力量》一文中也指出，要全面提高人才培养质量，布局交叉学科专业，着重培养创新型、复合型、应用型人才。可见，打破学科专业壁垒，培养复合型创新人才成为高校的重要任务。早在2010年，教育部就印发了《授予博士、硕士学位和培养研究生的二级学科自主设置实施细则》，对高校自主设置目录外的交叉学科作出规定：具有若干一级学科学位授予权的高校，可经论证备案程序，依托相关一级学科自主设置按二级学科管理的交叉学科。10年来，高校根据学科发展需要和经济社会发展需求自主设置了大量交叉学科，截至2021年，我国共有455所高校设立了交叉学科616个。2020年12月，国务院学位委员会、教育部发布《关于设置“交叉学科”门类、“集成电路科学与工程”和“国家安全学”一级学科的通知》，新设“交叉学科”门类，“集成电路科学与工程”和“国家安全学”为下设一级学科。2022年9月，在新修订的《研究生教育学科专业目录（2022年）》中，“交叉学科”门类下设一级学科的数量持续增加，增设了“设计学”“遥感科学与技术”“智能科学与技术”“纳米科学与工程”“区域国别学”“文物”“密码”等一级学科。这一系列顶层设计标志着交叉学科建设进入国家系统布局、统筹推进的新阶段，也为新时代交叉学科人才培养工作奠定了坚实基础。
当前学术界对交叉学科人才培养的研究主要聚焦于三个层面。一是基于宏观制度视角，反思影响交叉学科人才培养的制度困境和教育模式，提出了“五维融合”等提高交叉学科人才培养质量的方法。二是基于组织和院校机构层面，对交叉学科人才培养中具有典型成效的案例进行了梳理。三是基于特定的交叉学科，梳理其人才培养的实践模式和经验。整体来看，当前已有研究对交叉学科人才培养的过程要素进行了诸多探索，为本研究提供了重要参考，但也存在有待提升的空间。一是当前相关研究分布零散，尤其是国内学者对高校教育生态和培养条件关注不足，人才培养效果不尽如人意。二是由于国内外交叉学科的发展尚未达到成熟阶段，尤其是国内的研究刚刚兴起，不同群体对交叉学科人才培养影响因素的认识尚未达成共识。三是交叉学科人才培养是一项系统工程，不仅受到包括招生选拔、课程设计、日常管理、评价考核、毕业就业等在内的各个培养环节的影响，而且也会受国家、市场和社会等外部系统的影响。由于影响因素系统且多元，不同因素间可能具有不同层次结构或存在因果关系，然而现有研究对影响因素间的关联或内在逻辑关系以及影响交叉学科人才培养的主次要因素的区分等方面的认识还不够深入。只有明晰各影响因素之间的深层次逻辑关系与作用路径，寻找最根本的影响因素，才能帮助政府和高校精准施策、对症下药，持续提升交叉学科人才培养质量，更好服务国家教育、科技、人才“三位一体”战略布局，推进社会主义现代化建设。鉴于此，本研究结合交叉学科人才培养的理论研究和实践经验梳理其影响因素，采用DEMATEL-ISM模型分析各影响因素之间的结构关系，甄别关键影响因素，为高校科学培养交叉学科人才提供参考。
二、研究设计
本研究关注交叉学科人才培养的影响因素，旨在实现两个研究目标：一是系统梳理交叉学科人才培养过程中的重要影响因素，为交叉学科人才培养提供有力抓手；二是厘清各个因素之间的层次结构关系，识别关键影响因素，助力政府和高校精准施策。基于DEMATEL-ISM的交叉学科人才培养影响因素研究技术路线如图1所示。
图1 基于DEMATEL-ISM的交叉学科人才培养影响因素研究技术路线
01
确定交叉学科人才培养影响因素合集
本研究一方面广泛搜集国内外关于交叉学科人才培养的文献，从中梳理出各种影响因素；另一方面通过半结构化访谈和座谈会，对从事交叉学科研究、管理实践以及学习的56名对象进行访谈，访谈对象来自清华大学、中国人民大学、北京师范大学、中国社会科学院大学、北京科技大学等不同高校，覆盖了研究、教学、教研等不同领域，囊括了行政管理人员、教师以及研究生等不同群体，力图全面梳理影响交叉学科人才培养的因素。为进一步提升影响因素的完备性和有效性，本研究通过德尔菲法征询了8名专家对影响因素合集的意见，增删了部分影响因素，最终各位专家对各影响因素及其内涵达成了共识。在此基础上，本研究再次运用德尔菲法对影响因素合集中的各因素按照重要程度进行打分。为尽量全面地征询各方专家意见，本研究在第二轮使用德尔菲法时采取了多元主体评分方法，选取多所高校中从事交叉学科研究的专家、学科办行政管理人员、从事交叉学科研究的博士生共11人，按照0~4分对影响因素进行赋分，0分代表无关紧要，4分代表非常重要，从而获得专家对各影响因素重要性的初步判别。
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交叉学科人才培养影响因素的系统结构分析
本研究基于交叉学科人才培养影响因素合集，根据专家对各影响因素重要性的初步判别，使用DEMATEL-ISM方法进行交叉学科人才培养影响因素的系统结构分析，根本目的是识别关键影响因素，明晰各影响因素之间的作用路径。
解释结构模型（Interpretative Structural Modeling Method，ISM）是1973年美国华费尔特（John N. Warfield）为分析复杂的经济社会系统问题开发的一种系统工程研究方法。ISM利用人们的经验和知识，在计算机的帮助下将复杂的系统分解为若干要素，通过有向影响、邻接矩阵和图形模型，从而系统化、直观化地呈现其层次结构。ISM特别适合用于分析变量众多、关系复杂、结构不清晰的系统，其不足之处是只能反映层次结构，无法对每一层中影响因素的重要性进行判别。因此，学者们通过两种方法对ISM加以改进。一是主成分分析法（Principal Components Analysis，PCA）和ISM结合，通过识别和聚类关键因素，使用有限数量的因素来描述数据集中的差异。PCA-ISM既可以通过排序识别最重要的因素，又可以直观看到各因素之间的相互关系，不足之处在于高度依赖专家观点，提取出的主要元素具有一定的模糊性，且在降维过程中，可能丢失一些重要信息，造成结果“失真”。二是决策实验室分析（Decision-makingTrialandEvaluationLaboratory，DEMATEL）和ISM结合，通过提供影响因素重要性的影响矩阵对每一层中影响因素的重要性进行判别。DEMATEL-ISM方法的不足之处也是过于依赖专家的建议。为解决专家在评判中的模糊问题，相关研究通常运用语意评价和模糊数之间的转换关系对直接影响矩阵进行模糊化处理，因此出现了模糊DEMATEL-ISM方法。模糊DEMATEL-ISM方法虽然通过三角模糊数语意转换表所得的清晰值能够在一定程度上改变专家打分的权重，但也可能造成信息失真，且模糊化在某种程度上只能减少，并无法消除。经多方权衡之后，本研究决定使用DEMATEL-ISM方法分析交叉学科人才培养的影响因素。该方法作为影响因素分析的重要方法，当前被广泛应用于建筑、工程、风险预估、安全等诸多领域，却鲜见在教育领域使用。交叉学科人才培养影响因素的分析是复杂系统问题，具有应用该方法的适切性。利用DEMATEL-ISM方法探究交叉学科人才培养影响因素的具体操作如下。
第一，根据德尔菲法得到的交叉学科人才培养影响因素体系确定直接影响关系矩阵：
其中，bij为交叉学科人才培养影响因素ai对影响因素aj的影响程度，当i=j时，bij=0。
第二，对矩阵B进行规范化处理，得到矩阵C，从而使Cij处于［0，1］区间内，公式为：
第三，求解综合影响矩阵T，明确交叉学科人才培养过程中各影响因素之间彼此作用的影响程度，并计算各影响因素的总影响程度、总被影响程度、类别属性以及重要程度，计算公式为：
其中，I为单位矩阵，由于Cij处于［0，1］区间内，因此，当n→∞时，Cn-1→0，故：
第四，为充分考虑影响因素对自身的影响，求解整体影响矩阵H。整体矩阵H进一步考虑了影响因素自身的影响，是在交叉学科人才培养影响因素综合影响矩阵T的基础上，加入单位矩阵I而得。
第五，确定阈值λ，去除影响较小的指标。
第六，计算可达矩阵F，呈现指向性因素矩阵。其中,fij=1表示有影响；fij=0表示无影响。
第七，将矩阵进行层次化处理，构建交叉学科人才培养影响因素的多级递阶结构模型。
三、交叉学科人才培养影响因素
的重要性与层次性分析
01
交叉学科人才培养影响因素的重要性分析
为提升交叉学科人才培养影响因素的完备性与有效性，本研究采用多方互证的方法加以完善。一是在国内外的文献中搜集有关交叉学科人才培养的影响因素；二是通过半结构化访谈和座谈会，了解在具体的实践场域中人们切实关注的影响因素；三是采用德尔菲法对筛选出来的因素进行归类，并邀请专家进行补充，直至没有新的类属或影响因素概念出现，达到理论饱和，最终形成了包括35个影响因素的合集。在此基础上，本研究邀请专家对各个影响因素的重要性进行初步判别（见表1）。表1中的均值为各位专家关于某一因素重要性的平均判断，综合反映了该影响因素的重要性；变异系数代表专家打分的一致程度。由表1可见，交叉学科人才培养影响因素的均值得分与专家评价的一致程度总体上呈现正相关趋势，这也从侧面表明在交叉学科人才培养过程中，虽然不同主体对影响因素的重要性具有不同的认知，但是对最为重要的影响因素具有较为一致的态度。
表1 交叉学科人才培养影响因素及其重要性
在此基础上，本研究选取变异系数在0.35以下的25个指标再次运用德尔菲法进行调研。本研究将25个指标组成25×25矩阵，邀请10位专家对影响因素之间的作用影响进行打分，0分代表毫无影响，4分代表高影响，以此得到了25个重要影响因素之间的作用关系。本研究基于调研结果使用DEMATEL-ISM方法探究各影响因素之间的逻辑层次。
在专家对影响因素重要性初步判断的基础上，本研究使用DEMATEL方法进一步对25个重要影响因素进行量化分析，求解影响度（ri）、被影响度（ej）、中心度（mi）和原因度（ni）。其中，中心度表示影响因素的重要程度；原因度表示因素属性，当原因度为负值时，表明该影响因素是结果因素，即交叉学科人才培养的直接因素，反之则为原因因素，即交叉学科人才培养的间接因素；影响度和被影响度体现的是各影响因素之间的作用程度，影响度是该影响因素对其他影响因素的作用程度，被影响度表示该影响因素受到其他影响因素的作用程度，具体结果见表2。
表2 交叉学科人才培养影响因素的DEMATEL分析结果
从交叉学科人才培养影响因素的影响度来看，评分较高的影响因素为国家政策支持、国家战略亟需、高校重视程度、市场需求和社会需求，表明这些因素容易影响其他因素，也表明国家、高校、市场和社会四大主体在交叉学科人才培养过程中具有关键作用。从被影响度来看，跨学科交流互动、跨学科研究团队和交叉学科学习氛围建设最容易受到其他因素的影响。从中心度来看，高校重视程度、政产学研合作和交叉学科平台与基地是评分最高的三项，说明在交叉学科人才培养实践过程中，这三项相对而言是更为重要的因素。从原因度来看，交叉学科人才培养过程中存在国家战略亟需、国家政策支持等9项间接影响因素，即原因因素；存在高校交叉人才聘任制度、教授双聘制度、政产学研合作等16项直接影响因素，即结果因素。
为了更清晰地呈现交叉学科人才培养影响因素，本研究将中心度作为横坐标，原因度作为纵坐标，将交叉学科人才培养的25个重要影响因素进行比较，结果如图2所示。在中心度的维度上，数值越大，表示该影响因素越重要。在原因度维度上，数值越大，表明该因素越容易影响其他的因素。原因度大于0的为原因因素，小于0的为结果因素。综合重要性和影响力两个维度，我们发现在交叉学科人才培养过程中存在国家政策支持、国家战略亟需、高校重视程度、市场需求、社会需求、跨学科交流互动、跨学科团队研究、交叉学科学习氛围建设、政产学研合作、交叉学科平台与基地等10项关键影响因素。
图2 交叉学科人才培养影响因素的“原因度中心度”属性分布
02
交叉学科人才培养影响因素的层次与作用路径分析
在整体矩阵H的基础上，本研究引入阈值λ将矩阵中关联程度较小的冗余信息去除。一般而言，λ的取值根据专家经验获得，范围为。也有研究认为，仅凭专家经验获得的数值不具有客观性，建议使用均值与标准差之和来计算。本研究分别采用两种方法获得的λ数值进行可达矩阵绘制，经过对结果进行层次分析和比较，最终选用专家建议的矩阵要素间关联度的均值（λ=0.1）进行二值化处理，进而计算出可达矩阵F。其中，当要素间关联度大于或等于0.1时，fij=1，表示有影响；当要素间关联度小于0.1时，fij=0，表示无影响。本研究将可达矩阵F进行层次化处理，选取可达集合S（ai）、先行集合Q（ai）以及最高集要素集合L（ai），如果集合满足S（ai）=S（ai）∩Q（ai），则S（ai）为可达矩阵中的最高层因素；然后将其取出删除，再重复上述步骤，直至获得所有的因素层级。第一层级的因素层次化处理结果见表3。
表3 交叉学科人才培养第一层级因素分解结果
按照该方法，本研究绘制出11级三阶的模型图（见图3），使交叉学科人才培养这一复杂系统的各个影响因素及其关系能够直观呈现出来。具体来看，最顶层的影响因素是影响交叉学科人才培养环节的最直接因素，即F13（学生跨学科学习适应性）、F15（信息资源共享机制）、F17（跨学科交流互动）、F23（跨学科学生学习评价）、F25（交叉学科教师晋升考核）。跨学科学习的适应性是基础，信息资源共享机制是该场域的保障，二者在此过程中叠加影响，促进了学科交流互动。直接层中还包含人才培养的两个关键主体——学生和教师，以及由师生共同构成的场域和环境。其中，对跨学科学生的学习评价和对交叉学科教师的评价考核是两个“指挥棒”，直接作用于交叉学科人才培养过程。值得注意的是，这两个“指挥棒”并未遵循逐级逐层相互影响的路径，而是呈现跨级交互影响的特征。跨学科学生学习评价与交叉学科平台基地相互作用，而交叉学科教师评价考核则与高校重视程度相互影响。这在一定程度上可以说明评价这一“指挥棒”要想落到实处，必须具有组织这一重要的抓手，需要获得外在建制的认可。
图3 交叉学科人才培养影响因素多层递阶模型
第二层到第十层为中间层。其中第二层影响因素为F16（交叉学科学习氛围建设），第三层影响因素为F24（跨学科课程设置）。交叉学科学习氛围建设直接作用于直接层的影响因素，而跨学科课程设置会推动学科氛围建设。跨学科课程作为氛围建设的有效抓手，能够将跨学科研究和实践结合起来，也能够将跨学科研究人员（教师群体）和学习人员（学生群体）有效联系起来。跨学科课程设置受到第四层影响因素的影响，包括F7（导师对交叉学科的态度）、F8（交叉学科平台与基地）、F10（跨学科研究团队）、F12（交叉学科项目）、F14（政产学研合作）、F18（国际多学科交流合作）。这一层更多是交叉学科人才培养过程中具象的影响因素，也是交叉学科赖以生存和发展的基础与前提。导师的支持不仅包括指导学生，也包括开设交叉学科课程和进行相关的研究等。交叉学科平台与基地提供了交叉研究的场域，跨学科的研究团队提供人力支持，交叉学科项目提供资金和资源，政产学研合作提供良好的社会背景和市场环境，国际多学科交流合作则提供了交流的视野。这些促进交叉学科发展和人才培养的要素层根植于制度层，即第五层影响因素F19（高校交叉人才聘任制度）、F20（交叉学科人才培养目标）、F21（教授双聘制度）、F22（交叉学科学位授予制度）。制度是保障，而制度保障则是建立在第六层影响因素F11（母学科质量）之上。这也启示我们交叉学科并不是一个可以泛化的概念，其前提之一为母学科的发展。交叉学科虽然是建立在“无学科”或“批判学科”哲学思想之上的，但是不可否认，母学科的发展质量是学科交叉和形成交叉学科的重要基础。母学科的发展受到第七层影响因素F9（交叉学科建设专项经费）的影响。交叉学科建设专项经费是支持与推动交叉学科发展的重要力量，这与现有研究具有一致性。但本研究的一个重要发现是，交叉学科的专项经费也能推动母学科的发展，即学科交叉和交叉学科的发展并不仅仅是对现有学科的“破坏”，也能在一定程度上提升母学科的发展质量，进而实现“双赢”。直接影响交叉学科建设经费的是第八层影响因素F3（高校重视程度），高校越重视，资源投入就越多，相应的学科建设经费也就越充裕。高校重视程度受到第九层影响因素F2（地方政府支持）和第十层影响因素F1（国家政策支持）、F5（市场需求）、F6（社会需求）的影响。这也与当前交叉学科更多是受经济社会发展需求推动的观点具有一致性。
根本层是第十一层，即F4（国家战略亟需）。这反映出交叉学科人才培养最根本的目的和深层次动力是提供国家战略发展所需要的人才，体现了“为国育才”的导向。实质上，国家战略亟需、市场需求、社会需求代表着国家、社会和市场三大主体对人才培养的需求。在我国语境下的交叉学科人才培养中，国家亟需的影响更为深刻。国家战略亟需直接影响国家政策的制定，从需求端对交叉学科复合型人才的培养提供动力。
交叉学科人才培养影响因素的多层递阶模型直观地呈现了跨学科人才培养的系统性和复杂性。这主要由三方面的因素构成：一是基于交叉学科发展周期和阶段的因素，表现为知识增长与内在建制的完善、组织形成与外在建制的丰富，包括母学科发展质量、交叉学科平台与基地建设、专项经费投入、跨学科研究团队形成等；二是基于异质性需求和支持的因素，主要包括国家战略亟需、市场需求、社会需求及相应的政策支持等；三是基于人才培养规律的因素，包括导师对交叉学科的态度、学生跨学科的学习适应性、高校交叉人才聘任制度、交叉学科学位授予制度、跨学科学生学习评价等。当然，这种复杂性也具有阶段性，是我国在跨学科发展兴起阶段的特殊表现。随着政策和制度的完善，诸如交叉学科门类设置政策等都将对交叉学科的资金保障、人才培养、组织支撑等产生重要的作用，交叉学科人才培养过程和环节将更加有序、合理。
四、提升交叉学科人才
培养质量的政策建议
交叉学科人才培养是一项复杂的系统工程，本研究通过DEMATEL-ISM方法梳理出该过程中各影响因素的作用层次机制以及关键影响因素，这在一定程度上可为当前交叉学科人才培养提供借鉴。
首先，聚焦根本层影响因素，高校在交叉学科设置和人才培养过程中需要面向国家战略亟需，强化交叉学科设置的国家战略导向。一方面，高校要主动面向国家创新驱动发展战略和前沿交叉领域，聚焦全球科教竞争的关键技术重点领域，在基础学科领域的量子计算、人工智能、合成生物学、基因研究，以及应用领域的信息系统、先进制造业等领域提前进行系统布局，引导学科交叉推动联合攻关。另一方面，国家要鼓励高校围绕国家亟需学科专业人才清单和“卡脖子”问题，立足高校学科发展特色和优势，精准对接国家重大重点需要和社会需求，布局若干交叉学科，组建一批跨学科、跨领域的学科群，产生集群效应，强化有组织科研，培育学科增长点。
其次，深化中间层影响因素，高校要强化顶层设计，打通交叉学科人才培养过程中的各个环节。一是建设能够统筹各方的灵活机制，以主管科研的副校长为组长，组建交叉学科建设发展领导小组，决定高校内交叉学科布局、设置、考核、调整等事项，协调各院系和职能部门的资源，以实现多部门联动，充分调动院系参与交叉学科建设和发展的积极性，最大程度破除学科之间的边界。高校要鼓励各院系探索交叉学科建设模式，逐渐形成较为完善的交叉学科管理机制，激发交叉学科发展活力。二是强化交叉学科发展的组织建制，聚焦国家战略发展和人才培养需求，建设交叉学科研究中心，或成立专门的交叉学科院系。高校层面要完善学位评定委员会、学术委员会，制定专门的学位论文评价办法，健全交叉学科导师人才聚集机制和聘任机制，完善教授双聘和教师兼职机制，打通院系之间教师流通的壁垒。三是营造交叉学科建设发展和人才培养的良好生态。高校学科办或交叉学科研究院要牵头营造开放共享、自由讨论的跨学科氛围，定期举行跨学科沙龙、午餐会、研讨会等学术交流活动，为学科交叉研究提供开放、透明、共享的公共空间，为不同团队、科学家学术交流和思维碰撞创造机会，为不同学科学者汇集在一起长期交流合作创造稳定的物理支撑条件。
最后，重视直接层影响因素，高校要注重发挥评价的引导作用，重视跨学科学生的学习适应性。一是发挥好评价这一“指挥棒”的作用，运用交叉学科教师晋升考核评价和跨学科学生学习评价引导高校交叉学科人才培养。在具体实施过程中，高校要鼓励院系针对从事跨学科研究的教师实施动态机制、长周期评价，充分考虑教师的成果归属、权益资源分配等问题，建立健全“个人档案”，实施个性化、针对性的小同行评议机制。对学生进行跨学科评价时，院系要建立多元创新成果评价方式，建立包含市场、政府等多元主体在内的协同评价机制，对跨学科学生的多元成果进行全面考量。二是重视跨学科学生的学习适应性，增加对跨学科学生的关注。处于学科交叉这一新兴场域，学生在学习过程中容易遇到两方面困难：知识分化与交叉带来的学业上的挑战；缺少“朋辈”指引的困境，身体和心理上都容易出现不适。因此，高校各院系需要进一步加强交叉学科人才培养的课程建设和导师组建设，设置系统合理的课程培养目标，加强对交叉学科学生的关注和关怀。
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