跨學科專業(yè)課程與實驗創(chuàng)新改革研究探討

鐘輝　周甜甜　李馳

摘要：由于教育學科專業(yè)細分，交叉學科或跨學科的課程教育體系出現(xiàn)了許多新問題?？鐚W科課程教學對拓展學生知識視野、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、提高高校交叉學科發(fā)展，起著至關重要的作用。迫切需要跨學科課程的教學內(nèi)容、教學方法等方面的創(chuàng)新改革。該文總結本校信息學院電類學科在跨學科教學方面中的課程實踐和實驗教學，對如何進一步推動跨學科教學進行了構想，以“無線網(wǎng)絡技術”這門跨學科課程為實例，討論如何開展和推動跨學科課程建設。

關鍵詞：跨學科；交叉學科；交叉學習；教學方法

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2017）10-0129-02

在IT技術不斷發(fā)展和快速更新下，對許多應用領域的學科交叉復雜應用問題依據(jù)某一學科已經(jīng)很難解決，基于學科交叉合作共同解決綜合復雜應用問題必然是一種發(fā)展趨勢。目前各學科領域對跨學科交叉研究的重視程度越來越高，科學研究的分類逐漸從一般原始精細分類發(fā)展到目前的交叉綜合。越來越多跨學科研究領域和教學領域問題暴露出來，在目前高等教育專業(yè)劃分如此細化情況下，特別是研究生教育，跨學科領域研究創(chuàng)新發(fā)展和原始陳舊的專業(yè)細分之間的矛盾越來越嚴重，隨之產(chǎn)生了許多新的跨學科專業(yè)，目的是解決目前高等教育中碰到的各種問題。因此需要急需探討和解決跨學科專業(yè)的問題研究和課程教學問題。

美國學者Shoemaker提出了跨學科教學的定義：教學將跨越學科界限，把課程的各個方面組合在一起，建立有意義的聯(lián)系，從而使學生在廣闊的領域中學習。社會發(fā)展需要跨學科教育，高等教育日益國際化是學習和研究的全球性特征的一種反映，應通過新的教育和教學方法，使學生學會在多元文化環(huán)境和國際環(huán)境中獨立思考和協(xié)同工作。跨學科專業(yè)教育具備不同的形式和內(nèi)容，從專業(yè)上講是適應不同應用領域需要而設置跨學科專業(yè)；從設置課程教學上講是開設包含跨專業(yè)內(nèi)容新課程；提煉在不同領域需要的知識內(nèi)容，讓學生系統(tǒng)掌握跨專業(yè)知識結構內(nèi)容；從學生學習上講是課程內(nèi)容跨學科化，掌握交叉融合的跨專業(yè)知識，提高解決問題的能力?？鐚W科教學的重要方式就是學生交叉學習，例如在指導本科生畢業(yè)設計時，可將不同專業(yè)的學生組成設計小組，通過將計算機專業(yè)和控制，通信專業(yè)的學生組成畢業(yè)設計小組，制定相關跨專業(yè)題目，讓學生共同完成畢業(yè)設計，從而達到培養(yǎng)學生學科交叉綜合應用能力的目標。

1.跨學科專業(yè)課程的重要性

超過一個學科范圍的研究活動稱為交叉學科或跨學科。在問題過程中不但保持各學科的差異性，而且要將多個學科綜合起來解決問題，并且綜合一起的各學科含有創(chuàng)造持續(xù)性和局部一致性成果。交叉學科不是各學科簡單的一起工作，而是由多個差異學科背景和開放思維個體，應用專一知識來協(xié)作解決完成共同的問題。在本科和研究生教學中，就存在著許多交叉學科專業(yè)課程，具有重要的專業(yè)位置。比如《電子商務》，融合了管理學、經(jīng)濟學和計算機系統(tǒng)等幾個學科的思想和方法?！队嬎銠C網(wǎng)絡》涉及的是通信，自動控制和計算機等幾個專業(yè)學科的理論和方法。

2.跨學科專業(yè)課程教學存在的問題

跨學科專業(yè)課教學體現(xiàn)著交叉學科的重要性，而在高等教育跨學科專業(yè)課教學中存在許多亟待解決的問題。

1）傳統(tǒng)專業(yè)劃分導致跨學科專業(yè)課教學的走向非主流。注重學科交叉，培養(yǎng)跨學科的高級人是高校人才培養(yǎng)的重要任務，可是在學科劃分越來越細、分割越來越嚴重的情況下，嚴重影響了交叉學科、跨專業(yè)的合作研究和教學，導致的嚴重結果就是跨學科專業(yè)課的教學邊緣化。要改進學科劃分的科學性，符合社會對人才的需求。

2）雖然許多跨學科課程成為主干核心課，但缺乏專業(yè)成熟的任課教師。在學科專業(yè)教育中占有舉足輕重位置的跨學科專業(yè)主干課程，由于專業(yè)劃分的不科學性和專業(yè)課程的教學邊緣化，同時缺乏相應的專業(yè)教師師資培養(yǎng)機制，使得這些專業(yè)主干課程形同虛設?？鐚W科課程與實驗不僅要保證理論和實踐內(nèi)容的專業(yè)性以及在本專業(yè)中的地位，還要有他的外延，重視與其他學科的連接。

3）對跨學科專業(yè)主干課程教學內(nèi)容的不及時更新，最終就不能顯示出跨學科教學內(nèi)容的前沿性?？鐚W科專業(yè)課從教材選編到教學內(nèi)容不能及時更新，難以體現(xiàn)新的前沿性研究內(nèi)容。這和目前跨學科研究相關。目前跨學科研究缺乏自己的特色，只是利用其他學科的方法和概念，跨學科研究最終不能成為真實有效的科學方法解決實際問題。缺乏跨學科研究的連續(xù)性和前瞻性，跨學科專業(yè)主干課的教學內(nèi)容必定是滯后的。

4）沒有創(chuàng)新有效的教學方法，就不能提高學生學習興趣，很難培養(yǎng)具備跨學科思維創(chuàng)新意識?？鐚W科課程教學的一個核心要素就是多種教學和思維方法并用?？鐚W科思維的創(chuàng)新意識是培養(yǎng)學生最重要的目標，但由于教師意識以及缺乏專業(yè)的專門針對跨學科專業(yè)課程教師的原因，許多教師只能偏重書本知識的傳授，不能或沒有辦法引導學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)；大多教師都是按照教材的章節(jié)順序講授，不能強調跨學科知識的互相連接性，忽略了跨學科課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系。

3.跨學科專業(yè)課的課程改革與實踐探索思路

跨學科專業(yè)課的教學為高校發(fā)展交叉學科提供綜合性課程內(nèi)容和教學支持、拓展學生跨專業(yè)知識面、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維意識等，都起著重要的作用。針對高?？鐚W科專業(yè)課的課程教學中存在的諸多問題，筆者以所授課程《無線網(wǎng)絡技術》為例，提出以下思路以供探討。

3.1注重課程介紹和引入，突出課程產(chǎn)生的源頭。

概括解決哪些專業(yè)領域問題的基本原理?？鐚W科專業(yè)課特點是跨學科的基礎性和綜合性。如《無線網(wǎng)絡技術》是一門跨通信，控制和計算機領域的課程。它是以網(wǎng)絡通信模型為理論基礎，概括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層傳輸原理，涉及控制領域、通信領域和計算機領域的理論和方法發(fā)展、演變規(guī)律的科學。總結了無線通信領域里的各種通信原理和方法，以及在不同應用領域應用不同的通信技術和標準。為計算機網(wǎng)絡在無線通信方面奠定理論基礎和實踐方法。在導入階段，分析清楚基本概念和原理，從無線通信各領域的應用目的人手。引導學生注重它與其他領域的內(nèi)在聯(lián)系，了解無線網(wǎng)絡技術的重點是在于通信協(xié)議。而通信協(xié)議主要是使用計算機技術在硬件基礎上加以實現(xiàn)。協(xié)議本身的研究關系著硬件基礎和通信原理基礎，強調計算機技術如何在通信和控制原理基礎上如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?

3.2強調以問題為導向的專題式教學

以實踐教學體系為主，自學和理論講解相結合，設立無線網(wǎng)絡技術范圍內(nèi)的實驗課題提綱，既包括基礎實驗也包含一些創(chuàng)新實驗課題，為不同專業(yè)學生構建協(xié)作型實踐教學平臺，搭建創(chuàng)新實踐基地為學生提供創(chuàng)新能力的培育平臺，用實踐過程引出理論課程講解。設立創(chuàng)新實驗項目，鼓勵學生根據(jù)自己的興趣自主立項，帶著自主實驗課題進入實踐室，開展創(chuàng)新實驗活動是學生創(chuàng)新實踐基地最具吸引力的地方。學生可以根據(jù)自己感興趣的研究課題，結合不同學科特點申請實驗課題，可以無償利用實驗室條件開展實踐研究。由于選題是學生自選，往往有很強的探索熱情和動機，在教師的指導下，可以比較容易地實現(xiàn)知識遷移，釋放創(chuàng)新能力，從而真正成為知識的探索者，產(chǎn)生創(chuàng)造性的科研成果。問題式實驗課程多以探索性的綜合實驗為主。采用的參與式的教學方法，只對實驗結果提出要求，不教方法和步驟，沒有限制，引導學生用所學的專業(yè)理論和思維方法，自己設計方案，實驗步驟，分析結果，完成實驗目標，從而形成新的知識體系。強調實驗過程中的學習體驗和個性創(chuàng)造性表現(xiàn)。

3.3突出跨學科專業(yè)課程的專業(yè)性和前瞻性

跨學科專業(yè)課程特點就是超過一個以上的傳統(tǒng)學科分支領域之間的聯(lián)合或者一個學科內(nèi)部兩個以上分支之間的聯(lián)合。跨學科課程是獨立的專業(yè)課程，有其獨立的存在價值，所以，在內(nèi)容上要避免將一門學科的東西強加給其他學科。例如無線網(wǎng)絡技術主要以現(xiàn)有的無線wifi，Zigbee等成熟技術為基礎引出基礎實驗項目，聯(lián)系通信，控制領域的基本理論知識，引導學生理解無線網(wǎng)絡技術的基本理論和原理，并引導學生建立無線mesh，無線adhoc網(wǎng)絡技術等專題實驗課題項目，進一步了解無線網(wǎng)絡的前沿技術。因此，跨學科課程要注重課程本身的獨立性、專業(yè)性和前瞻性。

3.4注重培養(yǎng)學生跨學科的創(chuàng)新思維意識

跨學科實驗研究課題的產(chǎn)生，本身就是創(chuàng)新的過程。跨學科課程的設置，對于學生跨學科創(chuàng)新思維意識的培養(yǎng)，具有非常重要的地位。問題教學是啟發(fā)思維的有效手段。啟發(fā)式的問題教學是跨學科課程的一個重要的有效教學方法。用實驗來引出問題，讓學生了解其理論原理，更容易讓學生接受新的思想和理論。更容易引導在不同學科之間學生的創(chuàng)新思維。跨學科課程的產(chǎn)生，本身就是不斷探索的過程，因此，在教學過程中，要以學法帶教法，突出思維訓練，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。不僅給學生知識形成的結果，更重要的是讓學生理解跨學科知識的形成過程，掌握學習新知識的方法，觸類旁通，學會創(chuàng)新思考。

4.結論

跨學科專業(yè)課程內(nèi)容涉及廣泛，知識面跨越范圍廣，理論知識深入，要培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維的人才，必須要提高專業(yè)課程教師的理論和知識體系廣泛性和完整性，不斷提高實踐動手能力，才能保證教學質量?？鐚W科研究是創(chuàng)新思維引發(fā)的來源，是保證教學內(nèi)容專業(yè)性和前瞻性的基礎保證。用實驗課程體系引出理論問題和培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維是一次非常有益的嘗試和探討。要大力提倡教師進行跨學科研究，大力推進跨學科課程的教學、研究和學習的統(tǒng)一，建立創(chuàng)新型的教學體系，進行跨學科教育。