跨學(xué)科課程教學(xué)研究與案例

實(shí)用文檔跨學(xué)科課程教學(xué)研究與案例摘要：跨學(xué)科課程有助于學(xué)生擴(kuò)展知識(shí)面，開(kāi)闊視野，提高思維和創(chuàng)新能力，日益受到國(guó)內(nèi)外高校的重視，但是，跨學(xué)科課程教學(xué)面臨著學(xué)生背景廣，內(nèi)容跨度大等問(wèn)題，對(duì)教學(xué)的方式和方法提出了新的要求。文章介紹跨學(xué)科課程在國(guó)內(nèi)外高校開(kāi)展的現(xiàn)狀，并結(jié)合教學(xué)案例分析，提出強(qiáng)調(diào)概念、明確主線、引導(dǎo)討論、結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)方法；同時(shí)建議通過(guò)客座授課、培訓(xùn)或者會(huì)議，加強(qiáng)教師之間的交流與合作。關(guān)鍵詞：跨學(xué)科；教學(xué)；案例文章編號(hào)：1672-5913（2013）01-0011-030引言跨學(xué)科課程通過(guò)介紹不同學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，啟發(fā)他們的跨學(xué)科思維，即融合文科的思辨——辯證地分析問(wèn)題，理科的抽象——精確地描述問(wèn)題，工科的實(shí)踐——具體地解決問(wèn)題。對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，跨學(xué)科課程有助于培養(yǎng)他們的“計(jì)算思維”，即包括應(yīng)用計(jì)算——利用計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)解決其他領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展計(jì)算——借鑒其他學(xué)科的知識(shí)優(yōu)化計(jì)算的過(guò)程。因此，跨學(xué)科課程對(duì)培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才有著積極的作用。最近幾年，跨學(xué)科課程受到越來(lái)越多的關(guān)注和重視，國(guó)內(nèi)外知名高校先后以不同形式，開(kāi)設(shè)了跨學(xué)科課程，取得了良好的效果，但也面臨著如下挑戰(zhàn)：1）學(xué)生背景廣。課程具有廣泛的適應(yīng)性，對(duì)學(xué)生的教育背景并沒(méi)有特殊的要求，如何引導(dǎo)來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)和層次的學(xué)生理解和思考課程的內(nèi)容？2）內(nèi)容跨度大。課程涉及多門(mén)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，可能包含社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)等。如何關(guān)聯(lián)來(lái)源于不同學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，保持講解的連貫性和一致性？針對(duì)以上挑戰(zhàn)，我們提出了強(qiáng)調(diào)概念、明確主線、引導(dǎo)討論和結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)方法：1）內(nèi)容選擇圍繞基本概念、原理和思想展開(kāi)，避免講解復(fù)雜的推導(dǎo)過(guò)程。2）內(nèi)容順序采用局部遞進(jìn)和整體貫穿的方式，即每一章節(jié)內(nèi)容安排由淺入深層層推進(jìn)，各章節(jié)之間通過(guò)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行銜接。3）結(jié)合課程內(nèi)容討論和解釋社會(huì)生活中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生興趣，啟發(fā)學(xué)生思考。4）介紹前沿科研和實(shí)際生產(chǎn)之中成功運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決具體問(wèn)題的實(shí)例和方法。1跨學(xué)科課程的現(xiàn)狀1.1國(guó)外發(fā)展情況社交網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的興起與發(fā)展，引起了國(guó)內(nèi)外研究者的極大興趣，逐漸成為目前研究的熱點(diǎn)。然而，僅憑單一學(xué)科的知識(shí)不足以分析這些網(wǎng)絡(luò)的特性。因此，歐美各知名高校紛紛開(kāi)設(shè)與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的跨學(xué)科課程。2009年，密歇根大學(xué)開(kāi)設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)”課程，講解互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)中的基本概念和知識(shí)。2010年，康奈爾大學(xué)開(kāi)設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)”課程，內(nèi)容涵蓋經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)。2011年，斯坦福大學(xué)和牛津大學(xué)分別開(kāi)設(shè)了“社會(huì)和信息網(wǎng)絡(luò)分析”課程，結(jié)合多學(xué)科知識(shí)，介紹社會(huì)網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的最新研究成果。1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展情況2011年，北京大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)設(shè)了跨學(xué)科課程。國(guó)內(nèi)跨學(xué)科教育的先驅(qū)、北京大學(xué)李曉明教授提出“開(kāi)闊計(jì)算機(jī)學(xué)人視野，啟迪跨學(xué)計(jì)算思維”的教學(xué)理念，并于2012年8月在北京首次舉辦跨學(xué)科培訓(xùn)班，推動(dòng)跨學(xué)科課程在國(guó)內(nèi)高校的發(fā)展。共有來(lái)自全國(guó)35所高校的青年教師參加這次培訓(xùn)課程。2012年，北京航空航天大學(xué)、中國(guó)人民大學(xué)、北京師范大學(xué)、天津大學(xué)、電子科技大學(xué)等也相繼開(kāi)設(shè)了跨科學(xué)課程。預(yù)計(jì)在2013年，會(huì)有更多的國(guó)內(nèi)高校加入跨學(xué)科課程的教學(xué)行列之中。2跨學(xué)科課程面臨的挑戰(zhàn)2.1學(xué)生背景廣跨學(xué)科課程一般以全校公選課的形式開(kāi)設(shè)，對(duì)學(xué)生的教育背景并沒(méi)有特別的要求，所以選修這門(mén)課程的學(xué)生可能來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)。以電子科技大學(xué)2012年開(kāi)設(shè)的“跨學(xué)科知識(shí)應(yīng)用”公選課為例，選課學(xué)生的專(zhuān)業(yè)包括日語(yǔ)、英語(yǔ)、軟件工程、通信工程和電子信息工程等。部分專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可能不具備某些授課內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)，如概率、圖論和博弈論等。因此，授課教師需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容和講解方式，讓不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能夠輕松地理解和適應(yīng)課程的內(nèi)容。2.2內(nèi)容跨度大跨學(xué)科課程旨在融合不同學(xué)科的知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生跨學(xué)科的思維模式。因此，教學(xué)的內(nèi)容跨度很大，可能涵蓋社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等。以《網(wǎng)絡(luò)、群體與市場(chǎng)》這本教材為例，其內(nèi)容包括圖論、博弈論、市場(chǎng)與策略、信息網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)等。因此，授課教師需要合理組織和處理不同教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，保持講解的連續(xù)性和一致性。3跨學(xué)科課程的教學(xué)3.1內(nèi)容選擇由于選課學(xué)生可能不具備某些相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，教師在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，應(yīng)從例子、概念、原理、思想和應(yīng)用5個(gè)方面入手，盡量避免具體和復(fù)雜的形式化推導(dǎo)過(guò)程。如根據(jù)教材《網(wǎng)絡(luò)、群體與網(wǎng)絡(luò)》，講解博弈論一章時(shí)，可以通過(guò)幾個(gè)經(jīng)典的博弈（囚徒困境、性別大戰(zhàn)、鷹鴿博弈等），引出博弈的一些基本概念（如占優(yōu)策略、最佳應(yīng)對(duì)、納什均衡、混合策略等），再逐步介紹均衡的解法和思想（如迭代剔除法、支付等值法、反應(yīng)函數(shù)法等），最后探討博弈論在前沿科研中的應(yīng)用（如網(wǎng)絡(luò)流量的博弈論模型）。整個(gè)過(guò)程中，無(wú)需過(guò)多強(qiáng)調(diào)博弈的形式化表示以及均衡存在性的相關(guān)數(shù)學(xué)證明。3.2順序安排為適應(yīng)不同年級(jí)和層次學(xué)生的理解能力，各章節(jié)的組織和安排力求清晰地展現(xiàn)概念之間的關(guān)系。例如，在博弈論基礎(chǔ)上，不同均衡之間的關(guān)系如圖2所示。我們可以按照以下順序講解：嚴(yán)格占優(yōu)策略-嚴(yán)格占優(yōu)策略均衡-嚴(yán)格占優(yōu)策略均衡可能不存在-劣策略-迭代剔除劣策略均衡-迭代剔除劣策略均衡可能不存在-最佳應(yīng)對(duì)-純策略納什均衡-純策略納什均衡可能不存在-混合策略-混合策略納什均衡。為了保證不同學(xué)科知識(shí)講解過(guò)程的連貫性，各章節(jié)之間應(yīng)存在一條主線貫穿始終。例如，《網(wǎng)絡(luò)、群體與網(wǎng)絡(luò)》一書(shū)以“網(wǎng)絡(luò)”為主線，分別討論了經(jīng)濟(jì)學(xué)的博弈論、社會(huì)學(xué)的強(qiáng)弱聯(lián)系和圖論的基礎(chǔ)知識(shí)在交通網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)絡(luò)和萬(wàn)維網(wǎng)中的應(yīng)用。3.3擴(kuò)展討論擴(kuò)展討論在跨學(xué)科課程中顯得格外重要，討論的內(nèi)容應(yīng)結(jié)合日常生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，特別是一些有爭(zhēng)論的、能夠引起學(xué)生共鳴和思考的議題，從而培養(yǎng)他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的興趣和辯證分析問(wèn)題的能力。例如，介紹跨學(xué)科課程的意義，可以對(duì)比西藥和中藥進(jìn)行討論，西藥關(guān)注藥物的針對(duì)性與純度，中藥關(guān)注藥物之間的相互作用。不同藥物相互組合也許可以減少或抵消單一用藥的副作用，這也是醫(yī)藥研究的一個(gè)新方向。又如，探討博弈中的均衡只是一種穩(wěn)態(tài)，不一定能達(dá)到資源的最有效配置和社會(huì)福利的最大化，可以結(jié)合民主和專(zhuān)制進(jìn)行討論，民主雖然能權(quán)衡利益和制約權(quán)利，但在很多情況下，也可能會(huì)導(dǎo)致效率低下。因此，政府的強(qiáng)制干預(yù)有時(shí)也是非常必要的。3.4實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與前沿科研和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，即掌握“現(xiàn)象-映射-描述-求解”的過(guò)程，將具體的現(xiàn)象映射成專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，再完成形式化的描述和求解。例如，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)中的傳染病模型，可以用于分析互聯(lián)網(wǎng)病毒的傳播過(guò)程，預(yù)測(cè)其可能造成的危害和影響范圍。4跨學(xué)科課程的建議跨學(xué)科課程教學(xué)涉及的知識(shí)面廣，有必要加強(qiáng)教師之間的合作與交流。授課教師可以采用聯(lián)合教學(xué)或者客座授課的方式，邀請(qǐng)其他專(zhuān)業(yè)的老師共同參與教學(xué)。例如，2010年康奈爾大學(xué)的“網(wǎng)絡(luò)”課程，分別由來(lái)自經(jīng)濟(jì)學(xué)系和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的兩位教授任教。同時(shí)，授課教師也可以通過(guò)培訓(xùn)班或者會(huì)議的形式，交流教學(xué)體會(huì)，探討教學(xué)方法，分享教學(xué)案例。5結(jié)語(yǔ)跨學(xué)科課程作為一類(lèi)新興課程，日益受到教育界關(guān)注。計(jì)算機(jī)科學(xué)可以跟物理、化學(xué)、生物、政治、