陳 祥

(江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 江蘇 徐州 221000)

0 引言

2017年開始，新工科建設(shè)已成為國(guó)內(nèi)教育教學(xué)改革的重要議題，“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”為新工科建設(shè)提供了方向。作為新工科建設(shè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容，跨學(xué)科工程也引起了社會(huì)普遍重視，各高校積極投身新工科與跨學(xué)科課程建設(shè)的研究與實(shí)施中。

1 跨學(xué)科的內(nèi)涵和意義

“跨學(xué)科”一詞最早在20世紀(jì)20年代提出，其后作為一種研究方法在60年代后被廣為推崇。卡特·古德在《教育詞典》中提到跨學(xué)科是一種研究方法，對(duì)某些特定問(wèn)題，優(yōu)秀的研究人員往往從不同的領(lǐng)域從各種相關(guān)的角度進(jìn)行研究，例如研究?jī)和l(fā)展問(wèn)題可以由心理學(xué)家、醫(yī)生、教育家和社會(huì)學(xué)家組成研究小組，又如曼哈頓計(jì)劃的成功也得益于大批數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)人才的跨學(xué)科。然而，彼時(shí)跨學(xué)科更像是優(yōu)秀研究人員的特權(quán)，對(duì)個(gè)人能力及研究團(tuán)隊(duì)的要求較高。

由于新一代信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革命的升級(jí)，工程技術(shù)問(wèn)題的難度和復(fù)雜性大幅提升，客觀上就需要工程人員在系統(tǒng)分析與解決時(shí)具備堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)和更加?jì)故斓膶?shí)戰(zhàn)能力。近年來(lái)國(guó)內(nèi)大力推進(jìn)新工科建設(shè)，為國(guó)家重點(diǎn)培育工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)造力強(qiáng)，可以處理復(fù)雜工程技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題的高層次復(fù)合人才，在工程實(shí)踐中“打破專業(yè)壁壘、促進(jìn)學(xué)科交叉融合”[1]形成了新工科落地的核心策略之一。

雷普克曾指出:“跨學(xué)科研究是回答問(wèn)題、解決問(wèn)題或處理問(wèn)題的進(jìn)程，它以學(xué)科依托，以整合其見解、構(gòu)建更全面認(rèn)知為目的”。高校的跨學(xué)科教育應(yīng)以交叉學(xué)科研究問(wèn)題和前沿項(xiàng)目為導(dǎo)向，通過(guò)不同學(xué)科的交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性研究的能力。在整合學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上，建立多學(xué)科知識(shí)體系，了解不同學(xué)科的耦合關(guān)系，體會(huì)單個(gè)學(xué)科在跨學(xué)科實(shí)踐體系中的作用，同時(shí)，豐富的跨學(xué)科體驗(yàn)反過(guò)來(lái)促進(jìn)對(duì)學(xué)科思想和方法的深入理解。在多學(xué)科交融領(lǐng)域，以創(chuàng)新實(shí)踐激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，主動(dòng)整合知識(shí)以解決實(shí)際問(wèn)題，成為更能適應(yīng)新時(shí)代科技飛速發(fā)展的創(chuàng)新人才。因此，跨學(xué)科是新工科的核心內(nèi)涵之一，對(duì)新工科建設(shè)有著重要意義。

首先，跨科學(xué)是新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心屬性。自2017年以來(lái)，各校先行者無(wú)不以構(gòu)建跨學(xué)科課程體系踐行新工科建設(shè)。在夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)課的前提下，以跨學(xué)科課程提升學(xué)生運(yùn)用多領(lǐng)域知識(shí)、方法、技能解決問(wèn)題的能力。南京大學(xué)開設(shè)了“計(jì)算機(jī)與金融工程”“地球系統(tǒng)科學(xué)與環(huán)境”等交叉方向試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)班，整合學(xué)科資源構(gòu)建了跨學(xué)科人才培養(yǎng)方案，開設(shè)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與金融算法、金融軟件工程等復(fù)合型課程。[2]近年來(lái)，該校開設(shè)了更加靈活的本科生DIY課，由本校專家學(xué)者開設(shè)小班研討課，學(xué)生來(lái)自不同學(xué)科，參與課程專題設(shè)計(jì)，課程深受高年級(jí)學(xué)生的歡迎。

其次，跨學(xué)科教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建是新工科建設(shè)穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)?？鐚W(xué)科課程并不是僅是幾門課程的開設(shè)，其背后有大量的教學(xué)生態(tài)的支撐?？鐚W(xué)科課程需要一批雙師型教師，或以教學(xué)團(tuán)隊(duì)的形式開展教學(xué)；需要通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂、OBE、智慧課堂等教學(xué)理念開展多樣化教學(xué)；需要線上多媒體課程資源的開發(fā)與整合；需要支持跨學(xué)科項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)；需要優(yōu)化過(guò)程監(jiān)控、成果驗(yàn)證、評(píng)價(jià)反饋等管理機(jī)制以適應(yīng)跨學(xué)科教學(xué)。這些教學(xué)生態(tài)支撐了跨學(xué)科課程的建設(shè)，同時(shí)也保障新工科穩(wěn)定的可持續(xù)發(fā)展。

2 跨學(xué)科課程案例研究

新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要以課程體系為載體，學(xué)生知識(shí)和實(shí)踐能力的獲得也需要通過(guò)課程內(nèi)容來(lái)落實(shí)。通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外的跨學(xué)科課程案例，跨學(xué)科課程主要由現(xiàn)實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)、過(guò)程項(xiàng)目實(shí)踐、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)等元素組成。如圖1所示，在交叉學(xué)科領(lǐng)域遴選熱點(diǎn)問(wèn)題，該問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和研究欲望，而后在教師團(tuán)隊(duì)引導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)，并通過(guò)過(guò)程項(xiàng)目實(shí)踐提高知識(shí)的整合和應(yīng)用能力，同時(shí)在實(shí)踐中反饋知識(shí)的不足，促使學(xué)生主動(dòng)開展創(chuàng)造型學(xué)習(xí)。最終，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)嘗試解決最初的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，或者在現(xiàn)實(shí)中驗(yàn)證產(chǎn)品的有效性。

圖1 跨學(xué)科課程組成元素

美國(guó)多所高校具有較長(zhǎng)的跨學(xué)科課程歷史和豐富的經(jīng)驗(yàn)。其中，美國(guó)波士頓大學(xué)融合了金融學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷及信息技術(shù)四門學(xué)科開設(shè)了產(chǎn)品開發(fā)課程。[3]課程在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)方面較為寬泛，既允許學(xué)生自主設(shè)計(jì)感興趣的產(chǎn)品項(xiàng)目，也可以選擇由教師預(yù)設(shè)的部分課題。課程面向多個(gè)學(xué)院招生，不同專業(yè)背景的學(xué)生不同的團(tuán)隊(duì)角色定位，組成4～10人的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行過(guò)程項(xiàng)目實(shí)踐。教師適度放松對(duì)課程的掌控，給予學(xué)生更多的信任和尊重，讓學(xué)生在寬松的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，自主進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造。在評(píng)價(jià)階段，以團(tuán)隊(duì)報(bào)告、項(xiàng)目演示、市場(chǎng)模擬以及自我評(píng)估、同伴評(píng)估等方式進(jìn)行多樣化考核，綜合衡量每位學(xué)生的過(guò)程和產(chǎn)出。然而，由于文化背景差異，且波士頓大學(xué)的學(xué)生基礎(chǔ)能力較高、學(xué)習(xí)動(dòng)力強(qiáng)，該校以及類似的美國(guó)跨學(xué)科教育方式若直接照搬至國(guó)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)較大。

2018年，西南交通大學(xué)開設(shè)了30門跨學(xué)科課程，內(nèi)容涵蓋自然科學(xué)、生態(tài)環(huán)境、哲學(xué)藝術(shù)等，一時(shí)成為了國(guó)內(nèi)的熱門話題。其中，“運(yùn)動(dòng)、科技與智慧人生”課具有優(yōu)秀的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題背景，啟發(fā)學(xué)生了解現(xiàn)代科技對(duì)體育的影響，運(yùn)用工程學(xué)科知識(shí)解決運(yùn)動(dòng)中遇到的問(wèn)題；在知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，組織了五位教師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，教授體育、力學(xué)、機(jī)械、電氣、經(jīng)管等不同學(xué)科知識(shí)；在過(guò)程實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了一系列跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，如通過(guò)拆卸乒乓球發(fā)球機(jī)學(xué)習(xí)機(jī)械原理、調(diào)試機(jī)器人模塊學(xué)習(xí)電子電氣等；最終，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)，學(xué)生交出了“射箭輔助智能訓(xùn)練”“多功能登山杖”“攀巖向?qū)PP”等產(chǎn)品。該課程難度適中，趣味性高，獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，廣受社會(huì)好評(píng)，對(duì)其他高校的跨學(xué)科課程建設(shè)具有良好的參考價(jià)值。

3 跨學(xué)科課程建設(shè)的建議

新工科背景下，跨學(xué)科課程的建設(shè)，既要跟隨社會(huì)熱點(diǎn)和前沿科技趨勢(shì)，也要從學(xué)校自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和師資力量出發(fā)，還需考慮學(xué)生的知識(shí)層次和學(xué)習(xí)能力，縱橫考量重構(gòu)課程體系，因材施教采用合適的教育形式，讓學(xué)生自我定位發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將跨學(xué)科教育融入新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

3.1縱橫整合的課程體系

跨學(xué)科教育需整合多個(gè)不同學(xué)科知識(shí)，并通過(guò)跨學(xué)科項(xiàng)目實(shí)踐掌握研究問(wèn)題的方法，在內(nèi)容量上比傳統(tǒng)學(xué)科教育更為豐富。在本科學(xué)制學(xué)時(shí)不變的情況下，必然要求在課程設(shè)置上進(jìn)行知識(shí)的整合，從整合方向上看，分為縱向整合和橫向整合?？v向整合需要梳理學(xué)科知識(shí)體系，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科基礎(chǔ)課和綜合項(xiàng)目實(shí)踐，橫向整合需要由跨學(xué)科問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科思想和方法論的整合。

在學(xué)時(shí)分配上，盡管通識(shí)課和學(xué)科基礎(chǔ)課占據(jù)了第一學(xué)年的大部分學(xué)時(shí)，但仍需重視新生項(xiàng)目課的作用。電子科技大學(xué)在本科四年構(gòu)建了“基于項(xiàng)目新生課—基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)課—基于項(xiàng)目挑戰(zhàn)課—基于項(xiàng)目高峰課”的逐級(jí)挑戰(zhàn)、跨學(xué)科項(xiàng)目課程體系。大一即引入新生項(xiàng)目課，引導(dǎo)學(xué)生興趣方向，規(guī)劃未來(lái)知識(shí)學(xué)習(xí)，避免陷入“只見樹葉不見森林”的學(xué)習(xí)陷阱。學(xué)生先見識(shí)前沿交叉學(xué)科企業(yè)級(jí)項(xiàng)目的全貌，再主動(dòng)開展跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)，既見樹葉，又見樹林。

3.2不拘泥的教育形式

跨學(xué)科教育是新工科人才培養(yǎng)的核心內(nèi)涵之一，跨學(xué)科課程也是新工科教學(xué)改革的重要組成部分，但跨學(xué)科教育的形式也根據(jù)各校情況而不同。中科院依據(jù)自身科研優(yōu)勢(shì)，以腦認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)和類腦智能計(jì)算模型為核心科學(xué)問(wèn)題，設(shè)置了“腦科學(xué)與類腦智能研究”學(xué)科方向，以專業(yè)核心課的形式設(shè)計(jì)了跨學(xué)科課程體系，包括邀請(qǐng)?jiān)菏块_設(shè)了微課“贏者通吃的抉擇”。而大部分高校缺乏如此深厚的學(xué)科積淀，往往采取公選課或第二課堂的形式開展跨學(xué)科素質(zhì)拓展教育。如江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，在保持現(xiàn)有學(xué)科體系不變的情況下，依托工學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新中心和學(xué)生社團(tuán)，開展第二課堂教育，組建跨學(xué)科學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加學(xué)科競(jìng)賽，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)得到了良好鍛煉。

當(dāng)前，新工科建設(shè)仍在初期摸索中，先行者貢獻(xiàn)了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但堅(jiān)持因材施教，從教師和學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，才是培養(yǎng)人才的最好方式?？鐚W(xué)科教育的形式，以及雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建立，翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等理念的實(shí)施，是對(duì)過(guò)去十多年教學(xué)理念的繼承和總結(jié)，也會(huì)新工科實(shí)踐中孕育出更佳的教育形式。

3.3重視學(xué)生團(tuán)隊(duì)的作用

跨學(xué)科課程往往和復(fù)雜的、現(xiàn)實(shí)的、交叉學(xué)科問(wèn)題相關(guān)聯(lián)，跨學(xué)科教育不僅是多學(xué)科知識(shí)的講授，更重要的是讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握多學(xué)科的思想和方法，學(xué)生在多次模仿及啟發(fā)下，培養(yǎng)交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力。在跨學(xué)科教育中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可發(fā)揮更多的積極作用。在學(xué)生團(tuán)隊(duì)中，跨學(xué)科以及跨年級(jí)的成員組成，對(duì)成員的成長(zhǎng)起到傳幫帶作用。在團(tuán)隊(duì)中，學(xué)生可基于知識(shí)背景、性格愿景等自我特征，找到自我定位，在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮特定的功能。在團(tuán)隊(duì)成員的幫助下，在跨學(xué)科眾多的知識(shí)點(diǎn)和方法論中，找到自己的特長(zhǎng)，有所偏向地成長(zhǎng)。在高年級(jí)同學(xué)的引導(dǎo)下，見識(shí)更復(fù)雜更優(yōu)秀的項(xiàng)目，激發(fā)創(chuàng)新潛能。

在教學(xué)改革中，師資、教學(xué)和管理往往是改革的重點(diǎn)，而易忽略學(xué)習(xí)的主體學(xué)生?？鐚W(xué)科教育并不培養(yǎng)千篇一律的人才，也不是每個(gè)學(xué)生都能融會(huì)貫通多學(xué)科知識(shí)。在對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的管理上，可設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，注重過(guò)程管理和流程優(yōu)化；在評(píng)價(jià)上，關(guān)注個(gè)性成長(zhǎng)，注重多元化考核，不能唯結(jié)果論。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)新工科背景下跨學(xué)科課程建設(shè)問(wèn)題進(jìn)行了探索?？鐚W(xué)科課程是新工科建設(shè)的重要組成部分，跨學(xué)科課程的設(shè)置需要注重現(xiàn)實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)、過(guò)程項(xiàng)目實(shí)踐、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)等環(huán)節(jié)，并根據(jù)各校學(xué)科優(yōu)勢(shì)和師生現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)課程體系和教育形式，在教學(xué)管理中發(fā)揮學(xué)生團(tuán)隊(duì)的作用，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)跨學(xué)科創(chuàng)新人才的目標(biāo)。