周開(kāi)發(fā)

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

創(chuàng)設(shè)“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”課程實(shí)踐探討

周開(kāi)發(fā)

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

本文介紹了面向本科生創(chuàng)設(shè)的跨學(xué)科通識(shí)課程“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”，闡述了課程的設(shè)計(jì)思路、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與教學(xué)組織。基于調(diào)查問(wèn)卷、訪(fǎng)談和課堂教學(xué)測(cè)評(píng)量表收集的數(shù)據(jù)，用 SPSS描述性統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)了基于復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)的學(xué)習(xí)模式。結(jié)果表明，面向本科生開(kāi)設(shè)該課程是十分必要且成功的；所采用的教學(xué)策略切實(shí)可行且有效；該課程增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心，擴(kuò)大了知識(shí)面，實(shí)現(xiàn)了一定的文理交融。

本科教育； 跨學(xué)科； 通識(shí)教育； 復(fù)雜性科學(xué)； 建模與仿真

一、引言

物理學(xué)家霍金曾說(shuō)過(guò)：“21世紀(jì)將是復(fù)雜性科學(xué)的世紀(jì)?！?0世紀(jì)80年代興起的復(fù)雜性科學(xué)，不僅引發(fā)了自然科學(xué)的變革，而且日益滲透到哲學(xué)、人文社科的各個(gè)領(lǐng)域。

從17世紀(jì)到20世紀(jì)初，牛頓運(yùn)動(dòng)定律和線(xiàn)性疊加原理統(tǒng)治著科學(xué)認(rèn)識(shí)和人類(lèi)思維，滲透到西方世界的各個(gè)方面。以至大多數(shù)人都沒(méi)有意識(shí)到，他們?cè)谒伎己驼f(shuō)話(huà)的時(shí)候正使用著機(jī)械論的教條觀(guān)點(diǎn)：所有發(fā)生的事情背后有著某種原因；宇宙是有序的，像一部復(fù)雜機(jī)器那樣遵循著令人難以置信的規(guī)律；可以通過(guò)分解和合成事物的組成要素來(lái)了解一切。

進(jìn)入20世紀(jì)，還原論受到了海森堡不確定性原理、愛(ài)因斯坦相對(duì)論等的嚴(yán)重挑戰(zhàn)?？墒?，還原論仍然根深蒂固，物理學(xué)家將物質(zhì)還原為夸克和膠子，生物學(xué)家將生命還原為DNA和遺傳密碼。然而，到了20世紀(jì)50年代，生物學(xué)家開(kāi)始從整體論視角看待生物，認(rèn)為生物是非常復(fù)雜的，不能將生物器官還原為機(jī)器，只能將生命理解為復(fù)雜系統(tǒng)。1945年貝塔朗菲提出生命組織機(jī)體論，并由此建立一般系統(tǒng)論，為復(fù)雜系統(tǒng)理論的發(fā)展鋪平了道路。

20世紀(jì)60年代，氣象學(xué)家洛倫茲提出了著名的混沌理論，指出微小的變化可產(chǎn)生巨大影響，例如巴西一只蝴蝶煽動(dòng)翅膀這個(gè)看似微不足道的現(xiàn)象，可改變大氣運(yùn)動(dòng)的方式，引發(fā)美國(guó)德州龍卷風(fēng)。此現(xiàn)象被稱(chēng)為“蝴蝶效應(yīng)”。90年代幾位諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)吆鸵蝗耗贻p的科學(xué)家創(chuàng)建了著名的圣塔菲研究所，組成跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)建模，對(duì)復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)、人工生命、混沌邊緣、系統(tǒng)進(jìn)化等復(fù)雜性問(wèn)題開(kāi)展了原創(chuàng)性研究。目前，由于受到生命科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、流行病學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、模式識(shí)別、氣候變化、社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域的全面挑戰(zhàn)，復(fù)雜性科學(xué)正快速發(fā)展。

復(fù)雜性系統(tǒng)問(wèn)題不只是一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題，更是一個(gè)關(guān)于認(rèn)識(shí)論、方法論、世界觀(guān)的哲學(xué)問(wèn)題，正改變著我們認(rèn)識(shí)世界的心智模式。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大學(xué)正在探討如何為本科生提供教育機(jī)會(huì)，以幫助學(xué)生更充分地認(rèn)識(shí)和理解復(fù)雜系統(tǒng)。2007年，美國(guó)學(xué)者David C.Earnest為9名本科生開(kāi)設(shè)了“復(fù)雜系統(tǒng)理論”課程，講授復(fù)雜系統(tǒng)的基本概念，訓(xùn)練學(xué)生用NetLogo進(jìn)行建模仿真[1]。在國(guó)內(nèi)，北京大學(xué)現(xiàn)代科學(xué)與哲學(xué)研究中心自1989年開(kāi)始舉辦復(fù)雜性問(wèn)題暑期研討會(huì)，并于2007年面向本科生開(kāi)設(shè)“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”課程，由哲學(xué)、法學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、力學(xué)、物理、地理、信息科學(xué)、人文等專(zhuān)業(yè)老師講授復(fù)雜性科學(xué)和哲學(xué)的歷史、理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用[2]。

2010年哈佛大學(xué)刊登了一篇題為《通識(shí)教育鼓勵(lì)擁抱復(fù)雜性》的采訪(fǎng)報(bào)道，本科教育學(xué)院院長(zhǎng)Jay Harris強(qiáng)調(diào)：“我們希望在哈佛的時(shí)間，尤其是課程學(xué)習(xí)的這段時(shí)光里，學(xué)生們真正所要掌握的是理解復(fù)雜性的能力?！盵3]其實(shí)，美國(guó)不少大學(xué)在通識(shí)教育要求中明確指出：“通識(shí)教育的目的是為了豐富人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和積極投身世界而打下基礎(chǔ)，而這個(gè)基礎(chǔ)是建立在對(duì)自然、社會(huì)和個(gè)人的復(fù)雜性認(rèn)知基礎(chǔ)之上的。通識(shí)教育的目的是向?qū)W生介紹這種復(fù)雜性的基本維度，并對(duì)不同的理解方式和不同的文化反應(yīng)表現(xiàn)出充分的賞識(shí)。”[4]

可見(jiàn)，科學(xué)家們已開(kāi)始放棄牛頓的確定論和還原論，轉(zhuǎn)向整體的、非線(xiàn)性的復(fù)雜性思維范式，但是普通人仍然堅(jiān)持著牛頓的世界觀(guān)。

目前，面向研究生開(kāi)設(shè)的有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)理論及其建模仿真的課程很少，面向本科生開(kāi)設(shè)的相應(yīng)課程更是稀少[5]。課程如此稀少的原因是：復(fù)雜性科學(xué)本身大范圍的跨學(xué)科特性令許多教師望而卻步；確定性和線(xiàn)性化思維范式占據(jù)著課堂教學(xué)的絕對(duì)地位，師生習(xí)慣并偏好于牛頓的還原論；認(rèn)為本科生數(shù)學(xué)水平還不夠，難以理解復(fù)雜性科學(xué)的核心概念、思想和方法；認(rèn)為復(fù)雜性科學(xué)過(guò)于前沿，而本科教學(xué)與學(xué)術(shù)前沿之間有一定的滯后性，沒(méi)開(kāi)設(shè)該課程是正常的。因此，國(guó)內(nèi)大學(xué)對(duì)面向本科學(xué)生開(kāi)設(shè)這類(lèi)課程的重視不夠，相應(yīng)的教改行動(dòng)明顯遲緩。

本文闡述“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”的課程設(shè)計(jì)與課程目標(biāo)，討論課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)及教學(xué)組織，探討基于復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)的學(xué)習(xí)模式，并綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

二、課程設(shè)計(jì)與課程目標(biāo)

“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”是一門(mén)面向本科各年級(jí)各專(zhuān)業(yè)的全校性通選課，共32學(xué)時(shí)，每學(xué)期開(kāi)設(shè)一次，選修人數(shù)控制在60人左右。

課程內(nèi)容由五部分組成。一是講解復(fù)雜性科學(xué)的基本概念，如非線(xiàn)性、混沌、分形、自相似、自組織、自適應(yīng)、涌現(xiàn)、奇怪吸引子等。二是介紹復(fù)雜性科學(xué)的各種理論流派和代表人物，反思還原主義與整體主義兩種思維范式的爭(zhēng)論。三是介紹復(fù)雜性科學(xué)的研究方法，演示系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與仿真、基于多主體復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真。四是面向真實(shí)情境問(wèn)題的應(yīng)用，針對(duì)具體的自然/社會(huì)復(fù)雜性問(wèn)題進(jìn)行建模仿真。最后是復(fù)雜現(xiàn)象的哲學(xué)反思，從認(rèn)識(shí)論和方法論視角探討復(fù)雜性科學(xué)的范式革命。

教學(xué)方式主要由教師講授、問(wèn)題研討、仿真演示、自主探究活動(dòng)、學(xué)生匯報(bào)和課外學(xué)術(shù)閱讀等環(huán)節(jié)組成。課程考核成績(jī)主要由開(kāi)卷考試、課程論文和教學(xué)參與三部分組成。開(kāi)卷考試占總成績(jī)的30%，主要考概念題、復(fù)雜現(xiàn)象分析與哲學(xué)反思題。課程論文占總成績(jī)的30%，要求學(xué)生寫(xiě)一篇不少于3000字的學(xué)術(shù)論文，論文必須符合規(guī)范格式且無(wú)抄襲現(xiàn)象。教學(xué)參與占總成績(jī)的40%，由出勤、課堂提問(wèn)與發(fā)言、PPT匯報(bào)、課外自主學(xué)習(xí)等組成。

課程目標(biāo)是為學(xué)生創(chuàng)建探究性的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供探索復(fù)雜的自然和社會(huì)科學(xué)現(xiàn)象的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)與哲學(xué)視角來(lái)認(rèn)識(shí)復(fù)雜世界的意識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力、基本學(xué)術(shù)素養(yǎng)和模型思維習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的好奇心、求知欲和創(chuàng)造力，使得學(xué)生從單一的還原論范式轉(zhuǎn)向整體論范式。

作為跨學(xué)科通識(shí)課程，本課程將培養(yǎng)學(xué)生具備如下的知識(shí)、能力、態(tài)度和世界觀(guān)：了解復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展歷史與動(dòng)態(tài)；從科學(xué)與哲學(xué)的視角理解復(fù)雜性科學(xué)的主要概念，如系統(tǒng)與環(huán)境、非線(xiàn)性、混沌與分岔、涌現(xiàn)、自相似、分?jǐn)?shù)維等；了解面向過(guò)程與面向?qū)ο蟮膬煞N編程思想，能夠應(yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)輔助學(xué)習(xí)；熟悉自然/社會(huì)科學(xué)中的經(jīng)典模型，掌握用模型思維解決復(fù)雜的自然/社會(huì)科學(xué)問(wèn)題的基本步驟與方法；能夠有效地查找、批判地評(píng)價(jià)和合理地應(yīng)用學(xué)術(shù)資源，掌握小組合作解決問(wèn)題的方法與策略，熟悉科學(xué)研究的基本過(guò)程與方法，學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)；能從哲學(xué)的高度解釋復(fù)雜現(xiàn)象，如有序與無(wú)序、可逆與不可逆、競(jìng)爭(zhēng)與合作、隨機(jī)與混沌、涌現(xiàn)與自組織等等。

開(kāi)設(shè)本課程的最大難題是教材選用。目前幾乎沒(méi)有任何一本書(shū)能直接用于教學(xué)。因?yàn)闆](méi)有一本書(shū)是將復(fù)雜性科學(xué)理論、復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真、復(fù)雜問(wèn)題的哲學(xué)反思三項(xiàng)內(nèi)容整合在一起的。進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，只有擇優(yōu)選用相關(guān)資料，進(jìn)行主題整合。同時(shí)，給學(xué)生提供豐富的課外閱讀資料，彌補(bǔ)教材不足。目前，選擇《非線(xiàn)性科學(xué)與復(fù)雜性科學(xué)》(李士勇)為理論參考書(shū)，《NetLogo4.0.2用戶(hù)手冊(cè)》(張發(fā))、《MATLAB科學(xué)計(jì)算與可視仿真》、《系統(tǒng)思考和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與實(shí)踐》(張波等)、《Swarm for Java仿真及編程實(shí)現(xiàn)》(劉貞等) 為系統(tǒng)建模與仿真參考書(shū)，《哲學(xué)視野中的復(fù)雜性》(劉勁揚(yáng))為復(fù)雜問(wèn)題的哲學(xué)反思參考書(shū)。

三、課程內(nèi)容

《復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)》的內(nèi)容體系由12個(gè)主題構(gòu)成，并通過(guò)12個(gè)問(wèn)題來(lái)具體組織和展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合大量的自然/社會(huì)科學(xué)中的實(shí)例，借助建模仿真平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)演示，另安排12項(xiàng)自主探究活動(dòng)，以幫助學(xué)生充分認(rèn)識(shí)復(fù)雜性現(xiàn)象，掌握復(fù)雜系統(tǒng)的基本概念和演化規(guī)律，養(yǎng)成復(fù)雜性思維和模型思維的習(xí)慣，學(xué)會(huì)處理復(fù)雜性問(wèn)題的基本方法與技術(shù)。表1是課程的主要教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)安排。

表1 《復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)》的主要教學(xué)內(nèi)容和自主探究活動(dòng)

從表1不難看出，“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等眾多領(lǐng)域，內(nèi)容豐富，思想新穎，研究方法獨(dú)特，問(wèn)題解答有趣而深刻。

四、課程建模仿真軟件

要想清晰且深刻地理解復(fù)雜系統(tǒng)中的非線(xiàn)性、反饋、混沌、分岔、涌現(xiàn)、自組織等抽象概念，必須借助各種復(fù)雜系統(tǒng)建模和仿真軟件[6]。依據(jù)不同的編程思想，將軟件分成兩類(lèi)，即面向過(guò)程的建模軟件和面向?qū)ο蟮慕＼浖?/p>

對(duì)于許多連續(xù)或離散的自然/社會(huì)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，例如人口增長(zhǎng)、疾病傳播、合作與競(jìng)爭(zhēng)、漁業(yè)經(jīng)濟(jì)等，可以采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行建模仿真，探究變量及其之間的相互關(guān)系隨時(shí)間的變化規(guī)律。Vensim和Stella是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模仿真的常用工具，建模時(shí)無(wú)需編寫(xiě)程序且可視化，輸入和輸出功能較強(qiáng)，容易上手。目前，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法在輔助教學(xué)中的應(yīng)用正日益增多。越來(lái)越多的教師發(fā)現(xiàn)，對(duì)于教授系統(tǒng)思維和問(wèn)題求解技能，它是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)工具。為此，一些學(xué)校專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建了系統(tǒng)思考學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室，借助系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型幫助學(xué)生改善心智模式，激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新活動(dòng)，形成科學(xué)決策方案。

對(duì)于自然/社會(huì)系統(tǒng)中的許多大規(guī)模復(fù)雜離散事件仿真，必須采用基于多主體的仿真平臺(tái)，如NetLogo、Swarm等。從教學(xué)角度考慮，選用NetLogo多主體仿真平臺(tái)是最合適的，該軟件免費(fèi)、易安裝，學(xué)生容易上手，編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單靈活，有多種可視化工具，示例很多，功能很強(qiáng)大。借助NetLogo多主體仿真平臺(tái)，學(xué)生容易構(gòu)建虛擬的自然/社會(huì)復(fù)雜模型，并通過(guò)反復(fù)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)探討真實(shí)情境中難以觀(guān)察到的各種有趣現(xiàn)象和問(wèn)題?；贜etLogo多主體建模與仿真，不僅能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)探索的興趣，而且能夠培養(yǎng)他們的深度學(xué)習(xí)能力和科學(xué)研究技能[1]。

五、教學(xué)方法

“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”通識(shí)課程始終貫徹“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，營(yíng)造探究性學(xué)習(xí)環(huán)境，將課內(nèi)講授、研討與課外自主探索活動(dòng)融為一體，通過(guò)跨學(xué)科教育實(shí)現(xiàn)自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的知識(shí)融合，著力培養(yǎng)本科學(xué)生的系統(tǒng)思維、科學(xué)素養(yǎng)、批判性思維、信息素養(yǎng)、問(wèn)題解決、學(xué)術(shù)創(chuàng)新、小組學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等核心能力。課程主要采用老師講授、課堂討論、多媒體教學(xué)、數(shù)值模擬與仿真演示、基于IBL的小組學(xué)習(xí)、自主探索活動(dòng)等教學(xué)方法。下面重點(diǎn)介紹數(shù)值模擬與仿真、基于IBL的小組學(xué)習(xí)與自主探究活動(dòng)兩種教學(xué)方法。

(一)數(shù)值模擬與仿真

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬和復(fù)雜系統(tǒng)多主體仿真越來(lái)越成為復(fù)雜性科學(xué)教學(xué)和研究的重要工具，有助于學(xué)生加深對(duì)非線(xiàn)性、混沌、涌現(xiàn)、自組織等概念的理解，提高學(xué)生解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的能力[7-8]。在教學(xué)過(guò)程中，選擇了一些典型模型(見(jiàn)表2)進(jìn)行教學(xué)演示和自主探索學(xué)習(xí)。

表2 典型的教學(xué)演示模型

(二)基于IBL的小組學(xué)習(xí)與自主探究活動(dòng)

探究式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的一種教學(xué)方法，在大學(xué)階段越來(lái)越受到歡迎。首先，將學(xué)生分成多個(gè)小組，每個(gè)小組5～6人，每組選定一個(gè)研究主題；采用過(guò)的部分研究主題有：圣塔菲研究所的跨學(xué)科研究模式與啟示、金融危機(jī)與多米諾骨牌效應(yīng)、基于組合交通仿真模型的交通擁堵仿真分析、多主體仿真平臺(tái)NetLogo的特點(diǎn)與編程、基于NetLogo的課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)的仿真分析等。然后，小組分工合作,通過(guò)查找資料(不少于10篇論文)，小組內(nèi)部討論，決定問(wèn)題的解決策略。之后，指導(dǎo)老師與小組討論，提供不同程度的學(xué)術(shù)指導(dǎo)(如編程難點(diǎn)、知識(shí)整理、PPT制作等)。最后，小組成員課堂匯報(bào)研究成果，并回答質(zhì)疑。

自主探究活動(dòng)按照表1所列內(nèi)容，由學(xué)生自主選擇仿真項(xiàng)目5個(gè)，課余時(shí)間自主實(shí)踐。通過(guò)“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”QQ群(291798605)，教師提供及時(shí)指導(dǎo)，同學(xué)之間進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。自主探究活動(dòng)為學(xué)生提供了可選擇性的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，促進(jìn)了個(gè)性化的學(xué)習(xí)。

六、教學(xué)評(píng)價(jià)

(一)課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估

課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估量表由學(xué)校教務(wù)處開(kāi)發(fā)，面向全校所有本科課程進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與教師考核掛鉤。表3是本課程主講教師2013—2014學(xué)年第1學(xué)期課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，綜合得分為優(yōu)良。

表3 “復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果

(二)面對(duì)面訪(fǎng)談

選擇25個(gè)修讀本課程的學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面訪(fǎng)談，訪(fǎng)談時(shí)間約30分鐘，訪(fǎng)談結(jié)果整理如下。

問(wèn)題1：你認(rèn)為這門(mén)課程有趣嗎？92%的同學(xué)認(rèn)為課程內(nèi)容非常有趣，85%的同學(xué)認(rèn)為拓寬了知識(shí)面，了解了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)以外的東西，特別是生物學(xué)的內(nèi)容。有學(xué)生說(shuō)：“老師講得很好，很有趣，收獲很大。我喜歡演示軟件自帶的模擬案例。”還有學(xué)生說(shuō)：“我對(duì)周老師的課很喜歡，雖然以前沒(méi)接觸過(guò)，但上周老師的‘復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)’之后，我懂得了很多我們生活中很細(xì)微的規(guī)律和人生規(guī)律。”

問(wèn)題2：你認(rèn)為這門(mén)課程很難嗎？83%的學(xué)生認(rèn)為這門(mén)課程激發(fā)了好奇心與求知欲，老師講課很有深度、發(fā)人深省，很有哲思，感覺(jué)收獲很大。但也有學(xué)生說(shuō)：“可能是因?yàn)橐郧皼](méi)接觸過(guò)這門(mén)課，所以學(xué)習(xí)起來(lái)有點(diǎn)吃力?！?1%的學(xué)生認(rèn)為自己基本理解了非線(xiàn)性、混沌、自相似、自適應(yīng)、涌現(xiàn)等概念，89%的學(xué)生表示能夠用NetLogo、Vensim、Simulink仿真平臺(tái)演示案例。但仍然有19%的同學(xué)認(rèn)為數(shù)學(xué)知識(shí)太多、太難，哲學(xué)討論不夠豐富。

問(wèn)題3：你愿意為這門(mén)課程投入多少時(shí)間和精力？多數(shù)同學(xué)表示，由于這門(mén)課有大量有趣的上機(jī)演示，愿意課后花更多的時(shí)間和精力熟悉建模技巧，并期望能用NetLogo來(lái)解決一些專(zhuān)業(yè)問(wèn)題。

問(wèn)題4：你認(rèn)為這門(mén)課程需要做哪些改進(jìn)？部分學(xué)生希望老師上課時(shí)稍微嚴(yán)厲一點(diǎn)，多管理課堂紀(jì)律。沒(méi)有一本統(tǒng)一的教材，學(xué)習(xí)很不方便。推薦的多本參考書(shū)借不到，復(fù)印很花錢(qián)。學(xué)時(shí)太少，內(nèi)容太多。

(三)問(wèn)卷調(diào)查

本通識(shí)課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)問(wèn)卷由作者自主編制，由6個(gè)題項(xiàng)組成，按李克特6級(jí)計(jì)分制，0～5代表從強(qiáng)烈不同意到強(qiáng)烈同意，總分范圍是0～30分。本問(wèn)卷由學(xué)生在最后一次課堂填寫(xiě)，需耗時(shí)5分鐘，調(diào)查樣本數(shù)為73人。調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表4：

表4 “復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”通識(shí)課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)問(wèn)卷

根據(jù)以上三項(xiàng)教學(xué)評(píng)價(jià)分析，可以得出如下結(jié)果：雖然課程內(nèi)容跨越數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等許多領(lǐng)域，但學(xué)生喜歡這種跨學(xué)科課程；雖然復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的解答涉及到非線(xiàn)性微分方程、面向?qū)ο蟮木幊淘怼ava 語(yǔ)言、Matlab等較難的數(shù)學(xué)知識(shí)和高級(jí)編程技術(shù)，但采用了Vensim、NetLogo、Simulink等容易上手的復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)，學(xué)生基本能夠演示典型模型或解決一些實(shí)際問(wèn)題；課程激發(fā)了學(xué)生的好奇心與學(xué)術(shù)探究的欲望，擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面，實(shí)現(xiàn)了一定程度的文理交融；通過(guò)仿真演示，學(xué)生基本能夠理解復(fù)雜性科學(xué)中的基本思想和核心概念；本課程的教材建設(shè)是一項(xiàng)薄弱環(huán)節(jié)。

七、結(jié)語(yǔ)

綜合分析課程建設(shè)方案和教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果，得出三個(gè)結(jié)論：“復(fù)雜性科學(xué)與哲學(xué)”跨學(xué)科通識(shí)課程的開(kāi)設(shè)是必要的，也是成功的，得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可；基于復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真平臺(tái)的教學(xué)模式是可行且有效的，能幫助學(xué)生更充分理解復(fù)雜性科學(xué)中的各種現(xiàn)象、概念和理論，教會(huì)學(xué)生解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的各種學(xué)術(shù)技能；將復(fù)雜性科學(xué)融入本科人才培養(yǎng)方案，還有漫長(zhǎng)的路要走，相應(yīng)的教材建設(shè)還是空白。

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(責(zé)任編輯：張 杰)

On “Complex Science and Philosophy” Course Practice

ZHOU Kaifa

(Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

：A new created interdisciplinary general education course Complex Science and Philosophy was presented, and the course design, content structure and teaching organization were described. Based on the data collected by questionnaire, interview and classroom teaching evaluation scale, the SPSS descriptive statistical analysis was used to evaluate the effectiveness of the learning model based on complex system modeling and simulation platform. The results indicated that it is very necessary and successful to create the new interdisciplinary general education course Complex Science and Philosophy. The teaching strategy used is practical and effective. This course enhanced the students’ curiosity, extended their knowledge, and achieved some blend of arts and science.

undergraduate education; interdisciplinary; general education; complex science; modeling and simulation

2016-07-22

教育部人文社會(huì)科學(xué)研究西部和新疆規(guī)劃基金項(xiàng)目“基于復(fù)雜性科學(xué)的大學(xué)課程與課堂教學(xué)變革研究”(13XJA880008)；重慶市社會(huì)科學(xué)規(guī)劃一般項(xiàng)目“云計(jì)算時(shí)代高等教育變革研究”(2015YBJY061)；重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“探究性學(xué)習(xí)環(huán)境下混合教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”(2015—GX—022)

周開(kāi)發(fā)(1963—)，男，江西貴溪人，重慶交通大學(xué)副教授，研究方向：高等教育哲學(xué)、彈塑性力學(xué)。

G642.3

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1674-0297(2017)01-0116-06