跨学科专业课程与实验创新改革研究探讨

钟辉　周甜甜　李驰

摘要：由于教育学科专业细分，交叉学科或跨学科的课程教育体系出现了许多新问题。跨学科课程教学对拓展学生知识视野、培养学生创新意识、提高高校交叉学科发展，起着至关重要的作用。迫切需要跨学科课程的教学内容、教学方法等方面的创新改革。该文总结本校信息学院电类学科在跨学科教学方面中的课程实践和实验教学，对如何进一步推动跨学科教学进行了构想，以“无线网络技术”这门跨学科课程为实例，讨论如何开展和推动跨学科课程建设。

关键词：跨学科；交叉学科；交叉学习；教学方法

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2017）10-0129-02

在IT技术不断发展和快速更新下，对许多应用领域的学科交叉复杂应用问题依据某一学科已经很难解决，基于学科交叉合作共同解决综合复杂应用問题必然是一种发展趋势。目前各学科领域对跨学科交叉研究的重视程度越来越高，科学研究的分类逐渐从一般原始精细分类发展到目前的交叉综合。越来越多跨学科研究领域和教学领域问题暴露出来，在目前高等教育专业划分如此细化情况下，特别是研究生教育，跨学科领域研究创新发展和原始陈旧的专业细分之间的矛盾越来越严重，随之产生了许多新的跨学科专业，目的是解决目前高等教育中碰到的各种问题。因此需要急需探讨和解决跨学科专业的问题研究和课程教学问题。

美国学者Shoemaker提出了跨学科教学的定义：教学将跨越学科界限，把课程的各个方面组合在一起，建立有意义的联系，从而使学生在广阔的领域中学习。社会发展需要跨学科教育，高等教育日益国际化是学习和研究的全球性特征的一种反映，应通过新的教育和教学方法，使学生学会在多元文化环境和国际环境中独立思考和协同工作。跨学科专业教育具备不同的形式和内容，从专业上讲是适应不同应用领域需要而设置跨学科专业；从设置课程教学上讲是开设包含跨专业内容新课程；提炼在不同领域需要的知识内容，让学生系统掌握跨专业知识结构内容；从学生学习上讲是课程内容跨学科化，掌握交叉融合的跨专业知识，提高解决问题的能力。跨学科教学的重要方式就是学生交叉学习，例如在指导本科生毕业设计时，可将不同专业的学生组成设计小组，通过将计算机专业和控制，通信专业的学生组成毕业设计小组，制定相关跨专业题目，让学生共同完成毕业设计，从而达到培养学生学科交叉综合应用能力的目标。

1.跨学科专业课程的重要性

超过一个学科范围的研究活动称为交叉学科或跨学科。在问题过程中不但保持各学科的差异性，而且要将多个学科综合起来解决问题，并且综合一起的各学科含有创造持续性和局部一致性成果。交叉学科不是各学科简单的一起工作，而是由多个差异学科背景和开放思维个体，应用专一知识来协作解决完成共同的问题。在本科和研究生教学中，就存在着许多交叉学科专业课程，具有重要的专业位置。比如《电子商务》，融合了管理学、经济学和计算机系统等几个学科的思想和方法。《计算机网络》涉及的是通信，自动控制和计算机等几个专业学科的理论和方法。

2.跨学科专业课程教学存在的问题

跨学科专业课教学体现着交叉学科的重要性，而在高等教育跨学科专业课教学中存在许多亟待解决的问题。

1）传统专业划分导致跨学科专业课教学的走向非主流。注重学科交叉，培养跨学科的高级人是高校人才培养的重要任务，可是在学科划分越来越细、分割越来越严重的情况下，严重影响了交叉学科、跨专业的合作研究和教学，导致的严重结果就是跨学科专业课的教学边缘化。要改进学科划分的科学性，符合社会对人才的需求。

2）虽然许多跨学科课程成为主干核心课，但缺乏专业成熟的任课教师。在学科专业教育中占有举足轻重位置的跨学科专业主干课程，由于专业划分的不科学性和专业课程的教学边缘化，同时缺乏相应的专业教师师资培养机制，使得这些专业主干课程形同虚设。跨学科课程与实验不仅要保证理论和实践内容的专业性以及在本专业中的地位，还要有他的外延，重视与其他学科的连接。

3）对跨学科专业主干课程教学内容的不及时更新，最终就不能显示出跨学科教学内容的前沿性。跨学科专业课从教材选编到教学内容不能及时更新，难以体现新的前沿性研究内容。这和目前跨学科研究相关。目前跨学科研究缺乏自己的特色，只是利用其他学科的方法和概念，跨学科研究最终不能成为真实有效的科学方法解决实际问题。缺乏跨学科研究的连续性和前瞻性，跨学科专业主干课的教学内容必定是滞后的。

4）没有创新有效的教学方法，就不能提高学生学习兴趣，很难培养具备跨学科思维创新意识。跨学科课程教学的一个核心要素就是多种教学和思维方法并用。跨学科思维的创新意识是培养学生最重要的目标，但由于教师意识以及缺乏专业的专门针对跨学科专业课程教师的原因，许多教师只能偏重书本知识的传授，不能或没有办法引导学生创新思维能力的培养；大多教师都是按照教材的章节顺序讲授，不能强调跨学科知识的互相连接性，忽略了跨学科课程内容的内在联系。

3.跨学科专业课的课程改革与实践探索思路

跨学科专业课的教学为高校发展交叉学科提供综合性课程内容和教学支持、拓展学生跨专业知识面、培养学生的创新思维意识等，都起着重要的作用。针对高校跨学科专业课的课程教学中存在的诸多问题，笔者以所授课程《无线网络技术》为例，提出以下思路以供探讨。

3.1注重课程介绍和引入，突出课程产生的源头。

概括解决哪些专业领域问题的基本原理。跨学科专业课特点是跨学科的基础性和综合性。如《无线网络技术》是一门跨通信，控制和计算机领域的课程。它是以网络通信模型为理论基础，概括物理层、链路层、网络层、传输层和应用层传输原理，涉及控制领域、通信领域和计算机领域的理论和方法发展、演变规律的科学。总结了无线通信领域里的各种通信原理和方法，以及在不同应用领域应用不同的通信技术和标准。为计算机网络在无线通信方面奠定理论基础和实践方法。在导入阶段，分析清楚基本概念和原理，从无线通信各领域的应用目的人手。引导学生注重它与其他领域的内在联系，了解无线网络技术的重点是在于通信协议。而通信协议主要是使用计算机技术在硬件基础上加以实现。协议本身的研究关系着硬件基础和通信原理基础，强调计算机技术如何在通信和控制原理基础上如何实现数据传输的。

3.2强调以问题为导向的专题式教学

以实践教学体系为主，自学和理论讲解相结合，设立无线网络技术范围内的实验课题提纲，既包括基础实验也包含一些创新实验课题，为不同专业学生构建协作型实践教学平台，搭建创新实践基地为学生提供创新能力的培育平台，用实践过程引出理论课程讲解。设立创新实验项目，鼓励学生根据自己的兴趣自主立项，带着自主实验课题进入实践室，开展创新实验活动是学生创新实践基地最具吸引力的地方。学生可以根据自己感兴趣的研究课题，结合不同学科特点申请实验课题，可以无偿利用实验室条件开展实践研究。由于选题是学生自选，往往有很强的探索热情和动机，在教师的指导下，可以比较容易地实现知识迁移，释放创新能力，从而真正成为知识的探索者，产生创造性的科研成果。问题式实验课程多以探索性的综合实验为主。采用的参与式的教学方法，只对实验结果提出要求，不教方法和步骤，没有限制，引导学生用所学的专业理论和思维方法，自己设计方案，实验步骤，分析结果，完成实验目标，从而形成新的知识体系。强调实验过程中的学习体验和个性创造性表现。

3.3突出跨学科专业课程的专业性和前瞻性

跨学科专业课程特点就是超过一个以上的传统学科分支领域之间的联合或者一个学科内部两个以上分支之间的联合。跨学科课程是独立的专业课程，有其独立的存在价值，所以，在内容上要避免将一门学科的东西强加给其他学科。例如无线网络技术主要以现有的无线wifi，Zigbee等成熟技术为基础引出基础实验项目，联系通信，控制领域的基本理論知识，引导学生理解无线网络技术的基本理论和原理，并引导学生建立无线mesh，无线adhoc网络技术等专题实验课题项目，进一步了解无线网络的前沿技术。因此，跨学科课程要注重课程本身的独立性、专业性和前瞻性。

3.4注重培养学生跨学科的创新思维意识

跨学科实验研究课题的产生，本身就是创新的过程。跨学科课程的设置，对于学生跨学科创新思维意识的培养，具有非常重要的地位。问题教学是启发思维的有效手段。启发式的问题教学是跨学科课程的一个重要的有效教学方法。用实验来引出问题，让学生了解其理论原理，更容易让学生接受新的思想和理论。更容易引导在不同学科之间学生的创新思维。跨学科课程的产生，本身就是不断探索的过程，因此，在教学过程中，要以学法带教法，突出思维训练，培养学生的创新思维能力。不仅给学生知识形成的结果，更重要的是让学生理解跨学科知识的形成过程，掌握学习新知识的方法，触类旁通，学会创新思考。

4.结论

跨学科专业课程内容涉及广泛，知识面跨越范围广，理论知识深入，要培养具备创新思维的人才，必须要提高专业课程教师的理论和知识体系广泛性和完整性，不断提高实践动手能力，才能保证教学质量。跨学科研究是创新思维引发的来源，是保证教学内容专业性和前瞻性的基础保证。用实验课程体系引出理论问题和培养学生创新思维是一次非常有益的尝试和探讨。要大力提倡教师进行跨学科研究，大力推进跨学科课程的教学、研究和学习的统一，建立创新型的教学体系，进行跨学科教育。