高校跨学科协同教学模式的运行机理与实现策略：知识共享的视角

2018-06-06刘璘琳

重庆高教研究 2018年3期

刘璘琳

（西南政法大学商学院，重庆 401120）

一、问题提出与文献回顾

社会对复合型创新人才的迫切需求，引发高等教育的深层次变革——从传统的专业化分科模式向跨学科教育模式转变。2015年10月，国务院发布《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，其中明确提出要“培育跨学科、跨领域的创新团队”，“跨学科”成为推进高等教育深化改革和发展的重要举措［1］。2016年，在厦门举行的“一流大学本科教学高峰论坛”上，有专家指出，跨学科教育运用跨学科方法，培养学生形成跨学科知识结构、跨学科思维能力和跨学科素养，成为我国大学创建一流本科教学的必由之路［2］。

关于高校如何开展跨学科教育和跨专业人才培养的问题，众多学者进行了广泛探讨。例如，朱科蓉和王彤探索了跨学科多专业协同开展的实践教学模式，认为该模式是培养学生专业应用能力、解决实际问题的重要途径［3］；齐红倩等在跨学科视野下，探讨经济学课程教学模式的改革与创新［4］；杜芳芳和李佳敏提出基于问题的跨学科学习，通过自我导向与合作共享的双向互动，实现认知与情感的有机统一［5］；谢坤探讨了教师在跨学科教学中异质性知识的耦合问题，指出跨学科教学中的异质性知识耦合表现为差异化互动、碎片化整合以及创新性应用［6］；刘珊和詹爱岚分析国内外跨学科课程理论研究态势，以具体课程为例，尝试构建符合“2011计划”要求的跨学科课程教学新模式［7］；李雄鹰和冷文君指出，大规模开放式网络课程（MOOC）的出现意味着学生将进行更多的跨学科学习［8］。

部分学者对国际知名高校开展跨学科教育教学活动进行研究。例如，申超以密歇根大学为例，探讨推动师生跨学科研究、教学和学习的组织与制度设计问题［9］；张炜和颜盼盼运用多案例分析方法，归纳了华盛顿大学纵向一体化的跨学科教学体系和无边界跨学科运行模式［10］；郭德红探讨了美国多所研究型高校在跨学科课程开发方面的经验与启示［11］。

综合上述文献可知，前期理论性研究居多，以提出策略和模式为主，而在跨学科协同教学活动的内在运行机理方面，缺少系统深入的研究。跨学科意味着教学重点放在特定问题上，引导学生综合运用多学科知识解决问题。因此，本文所构建的跨学科协同教学模式，是不同学科学生借助统一的学习平台，共享知识，激发协同效应，相互制约和牵引，主动完成内在知识重构的过程。来自不同专业的学生，以团队形式开展学习活动，彼此间相互影响，个体行为和学习绩效持续演化，并逐步达到均衡状态。在此基础上，运用演化博弈理论对高校跨学科协同教学过程和相关影响因素进行评判，分析各类因素的作用机理，以丰富高等教育理论，推动高校跨学科教学实践的开展。

二、跨学科协同教学模式的形成及内涵

（一）跨学科协同教学模式的形成

科学技术发展到今天，很多学科的知识体系臻于成熟。这种成熟的知识体系体量庞大、结构清晰且脉络分明，同时也出现思维固化，后继乏力等问题，严重阻碍知识创新。因此，新知识的生成需要依靠打破学科之间的界限，让来自不同领域的思想进行碰撞。根据建构主义理论，学习是学习者将内部自有知识和外在未知世界建立关联并内化的动态过程。跨学科人才的培养，首先需要创造跨学科的教育环境，通过某种方式激发学习主体内在能动性，在全面掌握和深入领会相关知识的同时，提高解决实际问题的能力，从而达到培养复合型创新型人才的目标，而问题的突破点在于“某种方式”的创新与改革。

知识具有无形性和共益性的特点，一方所拥有的知识外流到另一方，几乎不会对原有方知识的所有和使用产生任何影响。某项知识传播的范围越广，发挥的作用就越大，其内在价值就越高，从而创造更多社会财富。因此，跨学科学习主体之间开展知识共享，相互提供对方所需知识背景，尤其当学科间知识具有互补性特征时，知识共享能够刺激产生协同效应，即一加一大于二的效果，最大程度实现知识增值。同时，当前任何一个学科领域的知识体量都巨大，要在三四年内充分掌握某个学科的知识，几乎需要耗费学习者全部时间。如果要求跨学科学习者，在短时间内全面了解多个学科的所有知识，显然是不现实的。因此，选择性学习成为必要和可行的方式，而知识选择的依据如何界定，则是首先要解决的问题。解决途径是采用问题导向教学方法，即将学习者投入到某种真实的情境之中，以一个具体问题为引导，学习者为了找到解决方案，主动搜集所需的信息、学习相关方法、使用辅助工具，产生主动学习的结果。

基于以上思考，结合跨学科课程的特点，提出基于知识共享的跨学科协同教学模式。即来自不同学科专业的学习者在同一平台上，以知识共享为初始条件，以解决问题为导向，以团队协作为实施方式，激发学习过程产生协同效应，实现知识再创和能力提升。

（二）跨学科协同教学模式的内涵

跨学科协同教学模式的内涵包括4个重要因素：开放、引导、协作和共享（如图1）。

1.开放

开放是实现共享的前提条件，也是网络时代开展创新的必要途径。学习者突破原有专业边界，迈向其他专业领域，需要借助外部环境的支持。设置跨专业课程，打造开放式教学平台，吸引不同专业生源参与共同学习，形成“双生同堂”甚至“多生同堂”的课堂环境，这是开放的第一层含义。不同专业领域的学员，在课堂上面对面进行交流互动，全方位感受学科之间知识体系的差异，引发双方探索学习的兴趣，每位成员既是知识的学习者又是知识的传授者。学习者秉承开放式思维模式，主动有目的地进行知识的输入与输出，积极开展知识共享，这是开放的第二层含义。这样，开放的资源平台和开放的思维方式就形成了跨学科协同教学模式的基础条件。

2.引导

跨学科协同教学模式以学生为课堂主体，教师不再是课堂中心。但是，教师引导作用却十分关键，而且无处不在。其一，教师在进行课程设计时，需要精心策划案例，设置任务目标，将重点知识内容巧妙融合在任务之中，指引学生做出正确的决策。其二，项目实施以团队形式展开，小组成员的专业结构是跨学科协同的关键因素，确保每个小组成员的专业搭配合理，是教师引导工作的重要内容。其三，教师需要认真设计考核方式，目的是激励每位学员积极参与项目，否则前期打造的跨学科平台和搭建的跨专业小组就无法发挥作用，而且学员参与程度越高，收获就越大。其四，当学生在项目推进过程中遇到障碍，随时可以向教师寻求指导和帮助，教师需要密切关注每个小组的进展情况，及时发现问题并做出相应调整。

图1 高校跨学科协同教学模式的架构

3.协作

学习小组以任务为导向，共同协作，以找寻解决方案。在项目实施过程中，小组成员分工协作，互促互进。一方面，成员为了完成所承担的任务，当面临知识不足或方法无效时，自然会有针对性地开展学习。当所需知识涉及其他专业领域，通过同组其他专业成员的指引，迅速锁定学习内容及范围，节约信息搜索时间和多余学习成本。这种学习模式，具有目的性强、范围精准、边学边实践等优势，学习效率得到极大提高。另一方面，有效学习不仅是知识积累，更多的是能力提升，包括学习能力、沟通能力、协调能力和创新能力等。成员之间协作以沟通为前提，需要做到：渠道合适，表达清楚，传递精准，理解正确。知识体系和思维方式的差异，难免引起认知冲突，加上资源配置有限，协调能力变得重要。通过协作，成员们开展精准学习，可以全面提高自身能力。

4.共享

在跨学科协同教学模式中，共享理念体现在4个方面：首先，平台共享是跨学科协同教学模式的基础。共享平台能够提高资源利用率，实现资源的有效配置，包括师生资源、设施资源和信息资源等。其次，知识共享是达成学习目标的有效路径。跨学科学员相互分享知识，彼此提供对方所需知识背景，思想直接交流。异质性知识和思维相互碰撞，产生新创意、新知识和新思想，激发知识共享的协同效应。再者，信息共享是协同创新的必要条件。良好的协作需要共同信息基础，并对信息的理解达成一致认识，有利于做出高效决策，从而采取统一行动。最后，成果分享是提高教学效果的有效途径。在同等条件下，由于个体差异，学习效果可能千差万别。小组间做成果展示，再次体现共享精神，增加学员的收获，整体提升教学效果。此外，成果分享也可作为整个课程的总结环节。

三、跨学科协同教学模式的运行机理分析

跨学科协同教学模式通过开放式教学平台将各类教学资源整合起来，其中知识是最关键的资源。知识共享是学习主体发挥主观能动性，充分利用学科间知识体系异质性，协调认知冲突，突破认知局限，实现知识再创的前提。跨学科协同教学模式的运作过程，教师通过引导和激励施加影响，突出学生的学习主体地位，以知识共享为基础，学习主体之间交互作用，并不断调整学习策略，以适应内外部环境的演变，这个过程符合有限理性下演化博弈的特征。演化博弈理论在生物进化论和经典博弈论的基础上发展而成，从有限理性的个体出发，以群体行为为研究对象，能更加合理地解释个体行为的演化过程。演化博弈论强调动态均衡，博弈各方无法在单次博弈中找到最优均衡点，通过反复模仿和改进自身策略，最终博弈各方会趋于某个稳定策略［12-14］。下面将运用演化博弈方法，阐释跨学科协同教学模式的内在运行机理。

（一）构建基于知识共享的演化博弈模型

跨学科协同教学模式的关键在于，来自不同学科专业的学习者之间存在显著知识差异，在以团队形式合作解决问题过程中，需要成员之间共享知识，激发知识协同效应。然而对于不同个体，其知识共享意愿和合作参与程度有较大区别。本文以企业知识产权管理课程为例，该课程具有显著的学科交叉特点。在学习团队中，将管理专业学生设为学习主体A，知识产权专业学生设为学习主体B。假设学习主体的策略分为两类：一类积极参与协同教学过程，乐于贡献知识，主动付出努力，实现团队目标；另一类则消极跟进教学活动的开展，不愿分享自有知识，通过“搭便车”行为，接受他人提供的知识，并瓜分团队成果。因此，学习主体A和B的策略集合均为｛积极共享，消极接受｝。

第一，用VA和VB分别表示在参与跨专业协同教学活动前，学习主体A和B的原有知识价值。在学习主体选择“积极共享”策略的前提下，aA（0≤aA≤1）和aB（0≤aB≤1）分别表示学习主体的积极程度，包括知识共享和付出努力两方面，并假设知识共享程度和付出努力程度保持一致。可知，学习主体A和B所提供的共享知识价值为aAVA和aBVB。

第二，采取团队学习的方式，实现不同学科之间异质性知识的交叉融合，是跨专业协同教学模式的初衷。如果学习主体之间知识差异越显著，知识共享产生的协同效用就越大。只有不同主体之间所共享的知识能够互补，才有合作的必要。因此，令μA（0≤μA≤1）和μB（0≤μB≤1）分别表示学习主体A和B所共享知识的异质性程度，则双方所共享的能被对方需要和利用的知识价值为μAaAVA和μBaBVB。

第三，学习主体在团队中共享知识开展合作将产生知识协同效应。共享知识的双方在共同解决问题的过程中需要克服认知冲突，开展激烈讨论，形成思维碰撞，迸发新创意，产生新知识，由此产生的附加价值称之为知识协同价值。知识协同价值的高低，与双方原有的知识总量有关，即以（VA+VB）为基数。知识协同效应的产生，需要双方同时付出努力，而且双方知识架构冲突越显著，效果越明显。因此，知识协同新生总价值表示为aAaBμAμB（VA+VB）。假设学习主体A与B的知识协同系数分别为βA（0≤βA≤1）和βB（0≤βB≤1），表示学习主体对知识协同价值的不同吸收能力。学习主体A获取的协同价值为βAaAaBμAμB（VA+VB），学习主体B通过协作新增的价值为βBaAaBμAμB（VA+VB）。

第四，当学习团队完成目标后，应依据团队成员所做贡献的大小，进行相应的奖励，激发学习主体共享知识的动力。如果组织者能够根据学习主体的努力程度有效评估其贡献，学习主体可获得公正的激励价值，设定激励系数θ（θ≥0）。依据学习主体共享知识的努力程度和贡献大小，学习主体A和B的激励价值分别为θμAaAVA和θμBaBVB。

第五，在跨专业协同教学情境下，来自不同专业的学习者或者同一团队成员之间不存在显著的竞争关系。知识作为无形资源，具有非排他性和非消耗性。学习主体将自有知识共享出来，不存在知识资源损耗或未来利益损失等风险。当学习主体积极贡献自有知识，努力参与以推动团队目标实现，付出代价的是个体时间和精力。因此，假定成本系数为λ（λ≥0），无论是学习主体A还是学习主体B，如果在团队学习过程中选择“积极共享”策略，则付出成本分别为λaAVA和λaBVB。在学习主体选择积极策略情形下，如果付出努力却无法共享对方知识价值，仅获得组织者赋予的激励价值，是无法得到充分补偿的。因此，本文假定在积极策略下学习主体所支付成本高于获得的激励价值，即λaAVA＞θμAaAVA和λaBVB＞θμBaBVB。

第六，当学习主体A和B同时选择“消极接受”策略，没有知识共享，不会产生知识协同效应，组织者也不会采取鼓励态度，同时，双方付出的努力也可以忽略。因此，双方的收益和成本均为0。

综合以上分析，得到跨学科协同教学博弈支付矩阵（见表1）。

表1 高校跨学科协同教学的博弈支付矩阵

（二）演化博弈模型的平衡点分析

有限理性下演化博弈分析的核心不是博弈双方进行最优策略选择，而是群体成员之间的策略调整、演变趋势和稳定状态，协同教学的演化博弈是一个渐进的过程。假定管理专业学生（学习主体A）在参与协同教学过程中积极共享的概率为x，则消极对待被动接受的概率为1-x；知识产权专业学生（学习主体B）积极参与并共享知识的概率为y，采取消极接受策略的概率为1-y。两类主体进行随机配对反复博弈。

UA1和UA2分别表示学习主体A（管理专业学生）选择积极策略和消极策略时的收益，UB1和UB2分别表示学习主体B（知识产权专业学生）选择积极策略和消极策略时的收则分别表示学习主体A和B的平均收益。

接下来，分别构造学习主体A和B的复制动态方程。复制动态能够反映有限理性个体的群体行为的变化趋势。

学习主体A复制动态方程：

学习主体B复制动态方程：

由复制动态方程构成的微分方程组系统，对方程组求解，可得到系统有5个局部均衡点（x，y）为：A（0，0），B（1，0），C（0，1），D（1，1）

在对两个动态方程分别求x和y的偏导数，得到雅可比矩阵：

依据雅可比矩阵，考察5个平衡点的稳定状态。当同时满足行列式Det（J）＞0和矩阵的迹Tr（J）＜0的条件时，可判断平衡点为局部稳定状态。由此可知，平衡点A和D具有局部稳定性，是演化稳定均衡；而点B和点C是不稳定平衡点，平衡点E则是鞍点。有关参数计算和判断依据如表2所示。

表2 高校跨学科协同教学演化博弈的平衡点分析

根据以上分析，得到跨学科协同教学系统的动态演化相位图，如图2所示。

跨学科协同教学系统的博弈会稳定收敛于平衡点A或者D，即演化博弈的均衡包括（积极共享，积极共享）或者（消极接受，消极接受）两种结果。当博弈初始状态落在ABEC区域内，博弈趋向收敛于稳定策略A（0，0），即双方主体均选择消极接受策略；当博弈初始状态落入DBEC区域时，博弈会收敛到稳定策略D（1，1），说明双方主体均选择积极共享策略。

（三）影响协同教学系统均衡的关键因素

通过相位图分析可知，博弈初始状况不同，均衡结果不同。图形ABEC和图形DBEC的面积大小用M1和M2表示，分别体现协同教学演化博弈收敛于A点和D点的概率，满足M1+M2＝1。跨学科协同教学系统要想达到理想效果，意味着系统应在D点达到均衡，需要促进积极共享的策略实施，即采取措施增加M2的值，同时M1值下降。

图2 高校跨学科协同教学系统的动态演化相位图

1．知识体系影响因素

（1）初始知识存量

学习主体A和B原有知识存量分别为VA和VB。假设学习主体A和B原有知识存量水平相当，即满足条件VA＝VB时，若其他变量保持不变，则M1和M2值不变。这表明，只要学习主体初始知识存量水平相当，则原有知识存量多少对系统均衡没有影响。当学习主体A和B初始知识存量水平差距明显时，对M1和M2值有影响。假设学习主体A的知识存量水平明显高于学习主体B，有VA＝nVB（n ＝2，3，…）。双方初始存量差异越大，即随着n值的提高，M1值增加，M2值减少，系统收敛于A点的概率就越大。当VA≫VB时，即有n→∞，M1＝ λ -θμAβAaBμAμB达到最大值。此时，系统收敛于A（0，0）的概率最大，博弈双方更倾向于同时选择消极接受策略。

（2）知识异质性

当学习主体将自有知识积极共享出来，并且为合作对手所需要，才能产生知识协同效应。协作双方共享知识的异质性程度用μA和μB来度量。当μA或μB越大时，M1的值越小，M2的值越大，系统收敛于D（1，1）的概率越大，博弈双方选择积极共享策略的概率越大。而且，任何一方学习主体共享异质性的提高都能独立发挥作用，促进共享协作的开展。

2．学习主体行为因素

（1）积极努力程度

任何一方学习主体积极努力的程度越高，即aA或aB越大，M1的值越小，M2的值越大，这意味着学习主体行动博弈最终均衡于积极共享策略的概率越高。由于aA和aB相互独立，即使一方学习主体在演化初始阶段选择了消极接受策略，随着另一方学习主体积极努力程度的提高，依然会引导演化最终收敛于D（1，1）。

（2）知识吸收能力

学习主体对知识的吸收能力不同，获取的知识协同价值也不同。任何一方学习主体的协同系数与M1的值为负相关关系，即随着βA或βB值增大，M1值递减，M2值递增，系统收敛于D（1，1）的概率越高。

3．外部条件因素

（1）激励有效性

激励系数θ体现组织者评价学习主体学习行为和贡献的有效性。假设组织者对学习主体的评价能够科学和客观，并对双方主体保持评价标准的一致性，可知系统收敛于A（0，0）的概率M1是激励系数θ的单调减函数。当θ值越大，学习主体A和B一致采取积极共享策略的可能性就越大。

（2）所需投入成本

学习主体积极参与协同教学活动，投入相当的时间和精力，如果不能取得良好的学习效果，将形成高昂的机会成本，学习主体产生经济损失。成本系数λ体现了机会成本的高低，系统收敛于D（1，1）的概率M2是成本系数λ的减函数。学习者参与协同教学活动的机会成本越高，学习主体A和B就会越倾向于采取消极接受策略。

四、跨学科协同教学模式的促进策略

基于对跨学科协同教学的演化博弈模型均衡结果的分析，我们提出以下促进策略。

（一）充分利用跨学科主体在知识结构和思维模式上的异质性

不同学科之间知识结构存在显著差异，学习主体之间容易产生认知冲突。认知冲突的出现，激发主体从更多角度思考问题，从而提出更有效的解决方案。教师作为组织者，应充分利用来自两个不同学科或专业——如管理学和知识产权法的学生在知识结构上的显著差异，激发学习团队内部不同学习主体的积极性，在解决强烈认知冲突过程中，促生新的创意或新的知识，形成协同效应。

首先，为保证这种异质性的激励作用能够得到有效发挥，教师应在学员自行组建学习团队时，做出适当的干预，促使每个小组内部不同专业学习者之间的交叉匹配，并在数量上达到基本均衡，形成异质性力量基本对等的势态，以保证跨学科协同教学模式取得应有的效果。其次，如果组内完全按照专业分工，成员各司其职，虽然相安无事，却难以达到期待的学习效果。表面上的配合默契，实质上是问题被规避，冲突被隐藏。因此，教师应加强引导调整分工，如让管理专业的学生来拟定合同条款，让知识产权法专业的学生来确定合同定价，使学生着手陌生工作内容，促使认知冲突的出现，并激发到适当水平。教师可以鼓励小组内开展面向问题的辩论式思考，正所谓“理不辨不清”。如此，才可能引发辩论双方自身知识体系发生改变，创新才可能由此产生。

（二）精心开展课程设计和课堂环境建设

跨学科协同教学模式的顺利开展，需要组织者精心开展课程设计。因此，教师应合理、巧妙地设计案例，通过案例驱动，以此激发来自不同学科成员的参与动力。要做到这些，教师必须具备跨学科的知识储备，以及高超的课程设计能力，而仅仅以一位教师的力量很难满足要求。因此，可以由来自多个学科的教师组成教学团队，开展集体备课，包括共同参与课程设计、案例设计和参与课堂教学等，使教师能够各展所长，集中优势力量打造精品课程，并在整个课程中相互支持，以解决教学中可能出现的各种问题。

营造良好的课堂环境是教师组织工作的关键。将跨专业的学生集中于同一课堂，打造双生同堂教学平台，是跨学科知识共享协同教学的前提。教师应关注每个学习小组内部情况，确保成员分工明确，各司其职，营造相互支持的团队氛围，从而提升跨学科协同教学模式的教学效果，使学习主体付出的努力确有所值。教师的引导作用，体现在启发同组学习者发散和拓展思维，找到更多可能性，激发学习者的思考和讨论，促使小组成员能够达成共识。尤其是当小组内整体的思考方向发生系统性偏差时，教师要及时干预，引导小组回到正轨。

（三）科学客观组织课程评价，激励学习主体的参与积极性

由于课程采用小组团队学习模式，难免存在“能者多劳”和“搭便车”现象，影响课程学习效果。为了预防类似问题，制定公平客观合理的教学效果评价体系，才能发挥有效的激励作用。

评价体系可从学习主体参与程度、团队协作效果以及个体知识结构改善3个维度展开。学习主体参与度的评估，可采用团队内成员互评的方式，通过严格排序确保客观有效。团队协作的效果通过团队目标任务完成情况来考评，可采用团队之间互评的模式。各学习小组公开展示成果，其他小组置评和对质性论辩，达到“道越论越明”的效果。个体知识结构体系的改善情况由教师独立评价。知识体系的改善应从“量”和“质”两方面来进行综合考评，包括个体知识共享、知识接收以及知识结构的调整等内容，教师可采取个体访谈或者学习报告等形式全面考察个体知识体系的优化情况。通过三维立体式评价体系，能够满足对学生学习效果客观评价的要求。保护和促进学习者的积极性，是跨学科协同教学模式产生良好效果的重要保障。

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