跨学科团队科学：基于能力培训与团队反思的复杂科学问题解决实地研究

《Frontiers in Psychology》：Transdisciplinary team science: a field study in understanding and improving complex scientific problem solving

　　

引言：跨学科团队科学（transdisciplinary team science）要求具备支持复杂协作问题解决（complex collaborative problem solving）的基础团队工作能力（teamwork competencies）。本研究考察了来自不同学科的研究生这些能力的发展。方法：研究人员开展了一项基于科学团队工作（scientific teamwork）基础能力的培训项目的实地研究（field study）。研究人员考察了参与者的自我报告协作能力（self-reported collaboration competencies），以及其团队工作自评（teamwork self-ratings）与独立专家对其科学产出（scientific output）评价之间的关系。结果：参与者在培训项目后报告协作能力有所提高。其团队工作自评也与独立专家对其科学产出的评价相关。讨论：这些发现提示基于能力的培训（competency-based training）对跨学科科学团队的价值，并将参与者对团队工作的感知与独立评价的科学产出联系起来。它们为团队科学原则（team science principles）的发展与检验以及研究复杂协作问题解决的方法提供信息。

现代科学与社会的复杂问题需要跨越学科、机构和地理边界的科研合作。技术进步、专业化加深和国际科研倡议使创新机会增加，同时也提高了科学家之间的协调难度。团队科学（team science）由此成为支持复杂研究计划的重要框架，并涉及社会、组织和技术系统的协同。团队科学学（Science of Team Science, SciTS）作为跨学科领域，旨在系统研究促进科学合作成功的因素并提升团队科学有效性。尽管相关理解已有进展，但关于科学团队本身如何协作、如何帮助其成为更好的科学问题解决者，研究仍相对不足。有效科学团队协作具有挑战性，且常未纳入教育或职业培训；许多本科和研究生项目虽设小组项目，却很少教授有效团队工作方法，学生可能仅因小组项目结果而误认为自己擅长协作。学习协作需要基于理论的刻意干预、练习和针对性反馈，以建立并反思跨学科团队所需的基础能力。对海洋科学而言，跨学科方法用于应对海岸海洋和河口等复杂自然—人类或社会—生态系统；提升海岸气候韧性跨越自然科学、社会科学、工程、设计、公共卫生等边界，需要高度整合的科学分析与解决方案。此类问题具有多重反馈回路、高不确定性和模糊解决方案。既有研究指出，跨学科团队面临团队管理与关系能力不足、学科间理解或尊重缺乏、权力动态、专业语言差异妨碍共享理解、成员不熟悉导致凝聚力不足、缺乏指导或领导、目标与角色不确定等障碍；同时，人类对自然的福祉依赖要求生态系统管理与治理系统相结合，并平衡经济福祉、环境与人类健康等价值，可能产生利益相关者冲突。因此，研究人员开展了一项面向海洋科学相关多学科研究生的跨学科团队科学实地研究，旨在培养跨学科科学团队协作能力。

研究人员基于任务工作（taskwork，指完成项目目标所需的领域特定活动）与团队工作（teamwork，指协调相互依赖合作者所需的能力）的区分，将知识整合（knowledge integration）视为跨学科研究中核心的任务工作能力，将概念框架（conceptual framework）视为支持认知与协作过程的认知人工物，并以团队反思路（team reflexivity，指成员批判性审视协作经验、评估表现、识别改进并调整未来策略）作为团队工作能力干预。研究采用工作坊式项目，结合同步集中协作与虚拟同步/异步协作。方法概括：培训项目基于科学团队协作基础能力，采用工作坊同步集中与虚拟同步/异步协作；样本来自National Science Foundation’s Innovation in Graduate Education资助项目，从美国多机构招募36名研究生/专业学位学生（61%博士、33%硕士、6% J.D.；64%女性），学科为自然与海洋科学50%、工程与建成环境28%、社会科学/法律/政策22%；5个月内两阶段收集Pre-program与Post-program数据；用CARE模型（Communicate、Adapt、Relate、Educate，团队协作评估模型）问卷和团队态度量表评估过程，并以CARE反馈开展团队反思路干预；任务产出为团队跨学科白皮书，由3名主题专家（subject matter experts, SMEs）独立评分；采用线性混合效应模型和Spearman相关分析。

研究结果如下。4.1 团队过程改善：通过线性混合效应模型比较培训前与培训后的CARE模型各成分，Communication、Adapt、Relate和Educate的时间主效应均显著（p < 0.001），其中Communication为F(1, 35)=153.17，Adapt为F(1, 35)=143.04，Relate为F(1, 35)=29.13，Educate为F(1, 35)=169.47；Communication和Relate的团队主效应显著，Adapt和Educate的团队主效应不显著。结论是参与者自评团队过程在培训期间大幅且稳健改善，团队间存在一定差异。4.2 团队态度评估：通过线性混合效应模型分析团队效能感（team potency）、团队满意度（team satisfaction）和心理安全（psychological safety）。团队效能感的时间效应显著，F(1, 35)=43.41，p < 0.001，团队效应不显著；团队满意度的时间效应显著，F(1, 35)=139.65，p < 0.001，团队效应显著，F(5, 30)=2.57，p=0.048；心理安全的时间效应不显著，F(1, 65)=0.71，p=0.404，团队效应不显著，且基线较高并保持稳定。结论是团队效能感和满意度提高，心理安全已较高且变化较小。4.3 总结：通过上述多层模型，CARE四组件及三个团队态度测量中的两个呈现一致且显著改善，心理安全基线高。结论是核心团队过程和态度改善，团队间差异较小但偶有意义。5 评估协作研究产出：通过三名SMEs对团队白皮书独立评分，评价概念框架的创造性、可行性、变革性，科学价值的知识推进、新颖性、整合、社会效益及学科整合程度；组内相关系数（intraclass correlation coefficient, ICC）为ICC(2,3)=0.54，属中等信度。结论是白皮书可作为团队跨学科问题解决和知识整合的生态效度产出。5.1 过程改善与科学团队产出：通过六团队的过程变量变化分数与SMEs白皮书评分进行Spearman相关分析，因样本小仅作探索性解释。最一致的结果是Relate变化与提案创造性、可行性、科学整合、社会效益和总体科学价值正相关，ρ≈0.71—0.81；Adapt变化在Pearson分析中与变革性和新颖性有关，但Spearman相关较弱；团队满意度与白皮书变革性、新颖性的正相关在Spearman分析中不同；基线Communication、Adapt、Educate与提案质量呈负相关，ρ≈?0.70至?0.95。结论是最佳提案团队不一定是起点最强的团队，而是在Relate相关关系过程上发展最大的团队；高质量团队的概念框架更连贯、学科整合和概念组织更好，低绩效团队框架较碎片化。整体支持团队工作与任务工作对团队科学有效性的重要性。

讨论部分：6.1 三角验证团队绩效：CARE、SMEs评分与主观体验。研究综合自报CARE过程、专家研究产出评价和团队态度主观评估，形成多维团队绩效评估，显示内部团队过程与外部科学产出指标相关。Relate增长与科学质量相关，概念框架质量与团队满意度、效能感相关；CARE有助于形成性评估并聚焦反思。纵向跟踪显示沟通、反馈响应、人际关系和相互学习改善伴随更强概念整合和更高质量科学产出。研究支持社会认知视角，即成功协作来自认知过程、社会关系和外化知识表征的互动，而非个体专长简单聚合；强化关系意识、反思和知识整合的干预可改善协作过程和科学质量，团队协作能力需与学科专长共同培养。6.2 局限：样本仅N=6；少量条目缺失以均值替代；统计功效受限；团队层面相关应视为提示性；自选研究生限制普适性；无控制或比较组；主要依赖自报，存在共同方法方差和社会赞许性；改善可能部分反映团队工作概念意识增加而非持续行为改变；缺少直接互动测量；未来需更大样本、多站点、实验或准实验设计及纵向随访。研究结论翻译：7.1 在团队科学中联系过程、产品与影响。本实地研究表明，整合行为、认知和结果测量比仅依赖传统研究产出更能全面理解科学团队有效性。产出最强概念框架和最高质量白皮书的团队也表现出更强关系过程，强化了团队如何工作与其产出之间的密切关联。这些发现强调结合专家评价、过程测量和结构化反思以评估团队发展和科学表现的价值。更广泛地，该研究为在SciTS中引入一般团队文献的既定概念提供了稳健方法，通过将团队过程与可测科学结果相联系，CARE框架提供了实践评估途径和聚焦反思过程的机制。7.2 对更广泛科学共同体和机构的启示。研究发现提示，协作能力应与学科专长在研究生教育、博士后培训和专业发展中共同发展。机构和资助机构应认识到，有效科学团队协作不是组装有才华个体的副产品，而是基于可有意图发展和评估的协作能力。未来研究应开展纵向和混合方法研究，以确定协作过程如何随时间与情境影响持续科学生产力、创新和社会影响。最终，该研究强化了SciTS的中心前提：科学突破依赖任务工作和团队工作；科学团队有效性既来自个体为团队带来的专长，也来自使专长整合为新知识的协作能力；理解、测量和加强这些过程对推进跨学科科学和应对日益复杂的社会挑战至关重要。