基于协同论的课程组演变机理分析

杨 坦，高苏蒂，蒋亚龙，吴 睿

(1.安徽新华学院 土木与环境工程学院，合肥 230088；2.安徽新华学院 大学生素质教育研究中心，合肥 230088;3.中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室，合肥 230026)

近些年来，随着社会经济发展的变化，人才供给和社会需求关系也在发生着巨变，体现在高校毕业生工程实践能力较差，同时企业对技能型和创新型人才需求量剧增，高校毕业生不能满足企业对人才素质的要求。面对社会经济发展态势和国家产业结构的升级，很多高校及时对其人才培养方案进行了调整，更加突出学生工程实践能力培养，与此同时，高校办学过程中越来越重视特色发展，以求在高校人才培养竞争活动中“错位争先”。课程建设作为人才培养的基础，对人才培养战略的实施起到至关重要的作用，然而，目前中国高校课程的设置主要是以专业相关的多门课程组合的形式进行建设，在教学计划的编排过程中多以专业人才培养为核心，以高等教育专业教学指导委员会推荐课程为基础，结合高校自身特色进行课程建设[1]。这种课程建设方式在很长一段时间内促进了中国高等教育发展，但是随着高校扩招以及社会力量办学的迅速发展，这种课程建设方式已经越来越不能满足人才培养的需求。为了解决课程建设滞后的问题，相关教育工作者做了大量的工作，其中效果最为显著的就是用协同论观点指导课程组建设实践。例如，张敏[2]采用了协同学理论对高校数字课程群建设进行了分析，得出数字课程群建设应体现系统性、学生主体性、充分交叉和分工协作性的特点；林晓玲[3]采用创新实践视角对包括“学科群”、“通识型”、“实践性”课程体系的跨学科课程改革研究；曾玉妍[4]将“自组织性”观点引入物理教学案例分析中，通过分析序参量的变化，引导学生学习的自组织性发展，以完成认知结构的更新；吴延强[5]在对遵义师范学院电工技术课程进行教学分析后，提出教师在教学过程中要处理好“继承与创新”“内容多与课时少”“教与学”“学与用”之间的关系；王超[6]在地方高校课程教学协同创新研究中提出高校应强化管理创新，成立专门指导服务组织，加大宏观调控力度，推动高校之间，高校与科研院所、企业、政府之间的协同创新，解决研究协同创新进程中的各种问题。这些研究都认识到协同论对课程组建设的指导性作用，但是在实践过程中，因为对课程组演变的机理研究不足，出现了课程整合过程中盲目性较大，课程组构成要素的选择及课程组建设方向缺乏科学性等现象。因此，有必要对课程组的演变机理进行系统性分析。

1 课程组演变的机理分析

1.1 课程组的定义及其特征分析

根据“工程控制论”中有关系统的定义，可以对课程组这一复杂系统进行定义，即课程组是由相互作用和相互依赖的若干个课程组合而成的具有满足知识教学和学生个性化学习需求功能的有机整体。课程组建设有别于单个课程建设思路，采用系统工程的观点，通过将内容联系紧密、内在逻辑性强、属于同一培养范畴的一类课程进行整合，形成一种综合性和实践性较强的课程体系，促进了课程内容之间的相互融合，弱化了课程结构的独立性，同时强化了课程之间的亲和性，使课程之间的连贯性得到加强。

由以上定义可以看出课程组系统应当具有整体性、目的性、相关性和动态性等特征[7]。

(1)整体性。课程组系统由若干个课程组合而成，各门课程之间是相互联系的，且教学内容应当服从实现知识教学和学生个性化学习这一最优目标的需求。虽然课程组各门课程的教学内容和教学方法存在着差异，但它们通过综合、统一形成的整体就具备了新的特定功能，即课程组是作为一个整体来实现其功能的。

(2)目的性。课程组系统的目的性体现在内部各门课程的组合并非简单的叠加和拼凑，而是通过组合来实现教学效果。为了达到课程组系统的既定目标，必须在课程组建设的周期内，对各门课程及其内在联系进行优化设计和控制。目的性是课程组组建和发展的内在动力，为此而进行的优化设计和控制都是促进系统演变的措施。

(3)相关性。构成课程组系统的各要素之间、要素与课程组系统之间都存在着相互联系、相互依赖、相互作用的特定关系，体现在当系统要素出现某种程度的波动，将会引发更大范围要素的长鞭效应，进而改变系统原有的稳定状态。

(4)动态性。课程组系统的动态性指的是构成系统的要素状态不是静止不变的，相反的这种状态随着外部环境条件的变化，会出现潮汐现象，并反映在系统内要素的数量、分类及功能的变化。同时，这种动态性也是导致课程组系统涨落的根本原因。

1.2 协同论的相关概念及基本思想

协同论是德国物理学家H.Haken创立，主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下，如何通过系统内部协同作用，自发地出现时间、空间和功能上的有序结构。

1.2.1协同论相关概念分析

协同论包含了3个基本概念：序参量、涨落和自组织性[8]。

序参量来源于子系统间的协作，同时又起到支配子系统行为的作用，它控制着系统的演变过程、决定了系统演变的方向和子系统之间的有序程度。其中，子系统之间的协作产生宏观的有序结构。通常情况下，复杂系统中存在多个序参量，各序参量在对系统演变过程控制活动中产生博弈，并通过协作产生对系统演变结果产生合成作用，共同决定系统最终结构。

涨落是在系统演变过程中相对平衡状态的偏离情况，是系统演变的动力。

自组织是在一定的环境条件下，由系统内部自发组织起来，并通过各种形式的信息反馈来控制和强化这种组织的结果。

1.2.2协同论基本思想

协同论基本思想包含2个层次，即一方面认为任何复杂系统都有若干相互关联的子系统构成，且各子系统之间的协作呈现非线性特征；另一方面开放系统之间的协作的结果是产生微观个体层面上不存在的新结构和功能。其本质是开放系统的演变是一个持续的有序化的自组织过程。

2 课程组演变的协同论分析

2.1 课程组自组织协同的原理

课程组作为一种复杂自组织系统，具有交流过程开放、演变过程非线性和突变性以及演变结果的涨落现象等特征，存在自组织现象。根据协同理论，课程组自组织协同即在系统内部和外界因素的相互作用下，内部课程内容、教学资源等要素的某些偏离课程教学稳定的涨落得到放大，从而导致课程组系统中产生更大幅度的变化，进一步推动课程组系统从旧的稳定状态向更高级别的平衡状态有序演变。首先，课程组系统在演变过程中与外界因素之间不断发生着物质、能量和信息的传递，这说明课程组系统具有开放性；其次，课程组系统处于动态平衡中，系统内部以及系统与外界的相互作用会引发系统序参量的涨落，当涨落达到突变临界点时，系统演变过程会发生突变，即演变过程。涨落达到临界点时将会引起系统演变过程的突变，系统将产生新的结构；最后，课程组系统各要素之间的相互作用并非单向的，而是存在较为复杂的非线性特征，这进一步改变系统演变方向，使系统趋向更高级别的新的平衡状态。

2.2 课程组系统演变过程分析

课程组系统演变过程如图1所示。在初期，多门课程之间相对独立的完成人才培养的任务，课程之间是相对独立发展的。随着社会对人才需求的变化和应用型高校人才培养模式的转变，旧的课程体系无法满足新环境下的人才培养需求，课程之间的相关性逐渐凸显，并逐步形成课程组。此时课程组内部需求变化促使系统原有平衡状态被打破，系统状态出现涨落。随着涨落的不断累积，当达到临界值时，即出现突变效应，并产生新的课程组结构，课程组系统重新进入新的更高层次的平衡态。

3 课程组演变过程的动力学分析

系统科学的本质是对系统内部与外界之间的交流以及系统内部构成要素之间的融合与排斥现象进行动态分析，研究其动力学特征，并认为动态系统的特点是在其状态空间中，由一个平衡态向另一个平衡态的迁移，且这种迁移并非瞬时完成的，而是需要经历一个相对复杂的非线性变化过程。课程组系统的演变也是一个随时间变化的动态过程，具有动态系统的特点，同样可以采用动力学理论和方法进行研究。

假设课程组演变过程用X(t)表示，其状态函数是由课程组系统内部因素M1和外部因素,M2构成，如式(1)所示。

X(t)=f(M1,M2)

(1)

其中M1由课程内容、教学资源的分配、教材建设活动、课程组(群)建设效果评价体系等子系统构成；M2包括教学思想和目标的确立、教师的教学活动、学生的学习过程、企业和行业的人才需求、社会对公民素质的期望等。为了方便分析，将两个因素进行整合，并定义其综合变量为M。根据协同轮观点可知，课程组的演化过程是一个经过前期缓慢增长到突变涨落直至达到新平衡的过程，可将课程组定义为“课程组生态系统”，即课程组会像一般生物群落一样，经过“出生—指数增长—稳定”的变化达到新的平衡态。因此，“课程组生态系统”的演变过程满足“S”型曲线(logistics曲线)[9]的发展规律，其函数微分表达式为：

(2)

其中，k为系统特征系数，r=kM为系统特征函数，受到系统特征和综合变量M的共同影响(下同)。

对(2)式进行数学变化和推导，可以得出：

(3)

其中，c为积分常数。

对式(3)分别进行一阶求导，得到式(3)：

(4)

由图2可知，课程组系统演变初期，即形成期(t0-t1)，系统的涨落较小，演变过程较为平缓，体现在课程组内部各门课程内容基本满足人才培养需求，仅对教学内容做适当微调；随着人才培养需求的变化，课程组系统进入快速成长期(t1-t3)，课程组内部分课程内容较为滞后，已经无法满足人才培养需求系统演变过程出现突变(t2)；当课程组内部课程整合完成后，系统产生新的结构，并在自组织活动中逐渐进入稳定状态。

4 课程组演变机理对课程组建设的启示

课程组作为一个复杂系统，其构成要素错综复杂，呈现明显的非线性系统的特征，其演变机理表明课程组形成和演变过程过程分为形成期、快速成长期、突变期和新结构平衡期4个阶段。同时在突变期存在者明显的突变点，体现在课程组内部分课程发展滞后，已经无法满足当前阶段人才培养要求，虽然此时课程组系统演变过程仍然呈现上升趋势，但其演变速率曲线出现明显拐点，课程组演变速率下降曲线，这种现象对课程组的演变的作用是制约的，如不能及时采取措施予以处理，将会导致课程组演变趋于停滞，考虑到人才培养计划应适应社会经济发展的某种需求，这种停滞可能产生的后果是教学内容与人才培养需求的脱节，最终不能适应人才培养需求的变化。

以安徽新华学院安全工程专业课程组[10]为例，当前安全工程专业的人才培养需求主要以满足建筑行业安全生产需求的出发点的，在课程组设置时细化为“安全工程专业技术类课程组”、“建筑安全类课程组”和“安全管理法规类课程组”，主要培养基础扎实、创新能力强，能从事工程项目现场安全技术和管理、建筑安全检测、生产企业安全管理、安全评价、咨询等安全技术与管理的高级应用型人才。这种设置在现阶段是能够促进人才培养的，但是随着社会经济的发展，尤其是“一带一路”战略的实施，安全工程专业国际化水平不断提高，其人才培养目标必然会逐步与国际接轨，这对人才的国际化视野和适应国际型企业的安全管理的需求会提出更高的要求，具体体现在毕业生应当具备较高的外语水平和进行安全文化建设的能力，此时，现有的课程组设置已无法适应这种变化。为适应变化，该校探索了一条新的路径，一方面对现有课程组设置进行了优化，在原安全管理法规类课程组基础上，扩充了其内容，以选修课程的形式增加了“安全文化学”“安全哲学”课程；另一方面以双语教学形式进行“安全系统工程”和“土木工程材料”教学实践，并与国际教育学院合作，开展安全工程专业国际教育。目前这种改革已经取得阶段性成果，毕业生入职美国DOW化学、CATERPILLAR等国际化企业从事职业安全管理工作的比例有所上升，并有部分毕业生参与了West Virginia University等高校的交换生项目。

综上所述，课程组演变机理对课程组建设的启示主要有以下几点：

(1) 课程组建设的应以满足人才培养需求为目标。课程组演变的不同阶段是以人才培养需求为指标的，这是判断课程组改革需要的依据。

(2) 课程组改革的时间点应先于课程组演变的突变点。对高校而言，人才培养是一个周期性活动，当课程组建设不能满足人才培养需求时，可以在下一个周期里进行调整，但对学生而言，在校期间的教育是一次性活动，课程组建设的滞后所带来的后果是难以弥补的，因此在课程组建设过程中应慎重选择改革的时间点，先于课程组演变的突变点。

(3) 课程组改革应以解决社会经济发展中的问题为导向。人才培养质量的优劣最终是以毕业生能否满足社会经济发展需求为评价指标的，而社会经济发展对人才的需求是多方面的，既要求人才能够适应工作岗位的职业素养，又要求人才能够具备创新意识和能力。课程组改革是促进人才培养改革的落脚点，应满足社会经济发展的需求，培养具有德性、思想性和创新性品质的优秀人才，促进社会经济的发展。

(4) 课程组改革应因时、因地而进行，形式应体现多样性。中国高校布局地域跨度大，各高校发展的层次差异明显，无法采用一种模式进行课程组改革，这要求高校应充分分析自身优势和地方发展需求，采取不同形式进行课程组改革。

5 结论

在对课程组系统演变过程进行分析的基础上，可以发现，课程组具有较为明显的协同特点。课程组的演变一方面受到外部社会对人才需求特点的影响，另一方面也受到内部课程之间的协同竞争状况的制约，其中内部因素的影响最终落实在人才培养特点的变化，即涨落，其本质是课程组为适应外部环境的变化而进行了自组织活动，这是课程组演变的动力所在。为了使课程组的演变进入良性循环，课程组建设过程中应当重视外部因素的影响，同时也不能忽略课程组内容因素的协同竞争特点。一方面课程组的形成过程中应充分调研社会对专业人才的需求，为课程组建设营造良好的外部环境，另一方面要充分整合课程教学资源，精炼教学内容，打造课程组特色，充分发挥课程组的自组织性，引导课程组尽快摆脱低层次的稳定状态，向更高层次的平衡状态发展。此外，因为缺乏充分的研究数据，本文对影响课程组演变的具体内外部因素分析并未充分展开，也未对各因素的影响程度进行研究，后续研究可以此为切入点开展，以达到更好的效果。