跨學科課程教學研究與案例

實用文檔跨學科課程教學研究與案例摘要：跨學科課程有助于學生擴展知識面，開闊視野，提高思維和創(chuàng)新能力，日益受到國內(nèi)外高校的重視，但是，跨學科課程教學面臨著學生背景廣，內(nèi)容跨度大等問題，對教學的方式和方法提出了新的要求。文章介紹跨學科課程在國內(nèi)外高校開展的現(xiàn)狀，并結(jié)合教學案例分析，提出強調(diào)概念、明確主線、引導(dǎo)討論、結(jié)合實踐的教學方法；同時建議通過客座授課、培訓或者會議，加強教師之間的交流與合作。關(guān)鍵詞：跨學科；教學；案例文章編號：1672-5913（2013）01-0011-030引言跨學科課程通過介紹不同學科的基礎(chǔ)知識，擴展學生的知識面，啟發(fā)他們的跨學科思維，即融合文科的思辨——辯證地分析問題，理科的抽象——精確地描述問題，工科的實踐——具體地解決問題。對于計算機專業(yè)的學生而言，跨學科課程有助于培養(yǎng)他們的“計算思維”，即包括應(yīng)用計算——利用計算機學科知識解決其他領(lǐng)域中的實際問題，發(fā)展計算——借鑒其他學科的知識優(yōu)化計算的過程。因此，跨學科課程對培養(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，跨學科課程受到越來越多的關(guān)注和重視，國內(nèi)外知名高校先后以不同形式，開設(shè)了跨學科課程，取得了良好的效果，但也面臨著如下挑戰(zhàn)：1）學生背景廣。課程具有廣泛的適應(yīng)性，對學生的教育背景并沒有特殊的要求，如何引導(dǎo)來自不同專業(yè)和層次的學生理解和思考課程的內(nèi)容？2）內(nèi)容跨度大。課程涉及多門學科的基礎(chǔ)知識，可能包含社會學、經(jīng)濟學、計算機科學、信息科學等。如何關(guān)聯(lián)來源于不同學科的教學內(nèi)容，保持講解的連貫性和一致性？針對以上挑戰(zhàn)，我們提出了強調(diào)概念、明確主線、引導(dǎo)討論和結(jié)合實踐的教學方法：1）內(nèi)容選擇圍繞基本概念、原理和思想展開，避免講解復(fù)雜的推導(dǎo)過程。2）內(nèi)容順序采用局部遞進和整體貫穿的方式，即每一章節(jié)內(nèi)容安排由淺入深層層推進，各章節(jié)之間通過某一知識點進行銜接。3）結(jié)合課程內(nèi)容討論和解釋社會生活中的一些常見現(xiàn)象，激發(fā)學生興趣，啟發(fā)學生思考。4）介紹前沿科研和實際生產(chǎn)之中成功運用多學科知識解決具體問題的實例和方法。1跨學科課程的現(xiàn)狀1.1國外發(fā)展情況社交網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的興起與發(fā)展，引起了國內(nèi)外研究者的極大興趣，逐漸成為目前研究的熱點。然而，僅憑單一學科的知識不足以分析這些網(wǎng)絡(luò)的特性。因此，歐美各知名高校紛紛開設(shè)與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的跨學科課程。2009年，密歇根大學開設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)”課程，講解互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、社會網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)中的基本概念和知識。2010年，康奈爾大學開設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)”課程，內(nèi)容涵蓋經(jīng)濟學、社會學、計算機科學和信息科學。2011年，斯坦福大學和牛津大學分別開設(shè)了“社會和信息網(wǎng)絡(luò)分析”課程，結(jié)合多學科知識，介紹社會網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的最新研究成果。1.2國內(nèi)發(fā)展情況2011年，北京大學在國內(nèi)率先開設(shè)了跨學科課程。國內(nèi)跨學科教育的先驅(qū)、北京大學李曉明教授提出“開闊計算機學人視野，啟迪跨學計算思維”的教學理念，并于2012年8月在北京首次舉辦跨學科培訓班，推動跨學科課程在國內(nèi)高校的發(fā)展。共有來自全國35所高校的青年教師參加這次培訓課程。2012年，北京航空航天大學、中國人民大學、北京師范大學、天津大學、電子科技大學等也相繼開設(shè)了跨科學課程。預(yù)計在2013年，會有更多的國內(nèi)高校加入跨學科課程的教學行列之中。2跨學科課程面臨的挑戰(zhàn)2.1學生背景廣跨學科課程一般以全校公選課的形式開設(shè)，對學生的教育背景并沒有特別的要求，所以選修這門課程的學生可能來自不同專業(yè)。以電子科技大學2012年開設(shè)的“跨學科知識應(yīng)用”公選課為例，選課學生的專業(yè)包括日語、英語、軟件工程、通信工程和電子信息工程等。部分專業(yè)的學生可能不具備某些授課內(nèi)容的基礎(chǔ)知識，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內(nèi)容和講解方式，讓不同專業(yè)的學生能夠輕松地理解和適應(yīng)課程的內(nèi)容。2.2內(nèi)容跨度大跨學科課程旨在融合不同學科的知識，啟發(fā)學生跨學科的思維模式。因此，教學的內(nèi)容跨度很大，可能涵蓋社會學、經(jīng)濟學、心理學、計算機科學和信息科學等。以《網(wǎng)絡(luò)、群體與市場》這本教材為例，其內(nèi)容包括圖論、博弈論、市場與策略、信息網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)動力學等。因此，授課教師需要合理組織和處理不同教學內(nèi)容之間的關(guān)系，保持講解的連續(xù)性和一致性。3跨學科課程的教學3.1內(nèi)容選擇由于選課學生可能不具備某些相關(guān)的基礎(chǔ)知識，教師在教學內(nèi)容的選擇上，應(yīng)從例子、概念、原理、思想和應(yīng)用5個方面入手，盡量避免具體和復(fù)雜的形式化推導(dǎo)過程。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，可以通過幾個經(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、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）。整個過程中，無需過多強調(diào)博弈的形式化表示以及均衡存在性的相關(guān)數(shù)學證明。3.2順序安排為適應(yīng)不同年級和層次學生的理解能力，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：嚴格占優(yōu)策略-嚴格占優(yōu)策略均衡-嚴格占優(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-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。為了保證不同學科知識講解過程的連貫性，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)》一書以“網(wǎng)絡(luò)”為主線，分別討論了經(jīng)濟學的博弈論、社會學的強弱聯(lián)系和圖論的基礎(chǔ)知識在交通網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)絡(luò)和萬維網(wǎng)中的應(yīng)用。3.3擴展討論擴展討論在跨學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現(xiàn)象，特別是一些有爭論的、能夠引起學生共鳴和思考的議題，從而培養(yǎng)他們對所學知識的興趣和辯證分析問題的能力。例如，介紹跨學科課程的意義，可以對比西藥和中藥進行討論，西藥關(guān)注藥物的針對性與純度，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)，不一定能達到資源的最有效配置和社會福利的最大化，可以結(jié)合民主和專制進行討論，民主雖然能權(quán)衡利益和制約權(quán)利，但在很多情況下，也可能會導(dǎo)致效率低下。因此，政府的強制干預(yù)有時也是非常必要的。3.4實踐應(yīng)用教學內(nèi)容應(yīng)與前沿科研和生產(chǎn)實際相結(jié)合，培養(yǎng)學生綜合運用多學科知識解決實際問題的能力，即掌握“現(xiàn)象-映射-描述-求解”的過程，將具體的現(xiàn)象映射成專業(yè)問題，再完成形式化的描述和求解。例如，網(wǎng)絡(luò)動力學中的傳染病模型，可以用于分析互聯(lián)網(wǎng)病毒的傳播過程，預(yù)測其可能造成的危害和影響范圍。4跨學科課程的建議跨學科課程教學涉及的知識面廣，有必要加強教師之間的合作與交流。授課教師可以采用聯(lián)合教學或者客座授課的方式，邀請其他專業(yè)的老師共同參與教學。例如，2010年康奈爾大學的“網(wǎng)絡(luò)”課程，分別由來自經(jīng)濟學系和計算機科學系的兩位教授任教。同時，授課教師也可以通過培訓班或者會議的形式，交流教學體會，探討教學方法，分享教學案例。5結(jié)語跨學科課程作為一類新興課程，日益受到教育界關(guān)注。計算機科學可以跟物理、化學、生物、政治、