高校生物学跨学科教学研究

贵州师范大学生命科学学院 黄小龙

生命科学的重要任务在于不断探索和认识客观的生物世界，通过实验观察，以概念及原理等形式揭示生命现象和活动规律，而当下我们的学习以及产生的众多学科是历史的先人和科研工作者在生活中，或者现象原理的探讨中，对有差别的概念、原理、定律的分类整合。生物学是众多学科知识整体融合的存在，生物学本身的知识内涵中就包括有各种生物体间的研究，且与环境、与社会学和文化宗教等都密不可分。由于目前高校针对各类学科的教学存在片面化和专门化，使得当下的学生只知其一不知其二，抑或是已经理解了知识但是不能运用知识，即我们俗语中的考试天才，考试能够获得高分，针对动手以及学科之间的整合呈现迷茫的状态。充分运用学科之间的交叉和融合，如生物学与计算机科学、物理化学及其他学科的结合，能够解决众多面临的科学难题，并推动当代科学技术和高校教育事业的发展。

一、跨学科教学的概念

跨学科教学是在多元智力理论的基础上发展出来的一种新的想法思路，是在原来的教育上对教育目的做出的全新的改革方案。传统的跨学科研究是指将两个及两个以上的学科或者不同专业领域知识中的理论概念、试验技术以及数据等方面相结合的研究活动。跨学科研究最早在美国大学课题中提出，而后成为许多教育工作者的研究方向。Ludwing 指出IDR（inter disciplinary research）可以将多个专业知识中的信息数据、概念理论有机地整合，从而解决超出其解决方案的问题，利于产生多元化的研究成果。利用一种团队或个人的研究模式，将信息、数据、技术、工具、观点、概念和理论从两个或多个学科或机构的专业知识中整合起来，以促进基本的理解或解决超出其解决方案的问题。其实，跨学科研究的目的在于超越以往的分科的研讨方式，实现了问题的研究整合，使得学习系统化，符合国家对人才的需求。但是我国与国外的跨学科研究还存在着一定的差距，其不仅仅是在跨学科研究的科研成果以及人才的培养和社会的服务、应用方面，还体现在国家的跨学科研究政策方针、教育指向、重大项目的开创以及资金的分配和投入方面。因此，应在最适合发展的高等学校建立跨学科研究的机构，制定符合自己国家的机构制度。

鉴于这些，国家探寻跨学科研究的发展根源，重视交叉学科研究，提升国家科技技术，使科学走向更远的平台。跨学科研究的根本目的在于超越以往的分科分专业的生物教育方式，实现问题的综合整理并进行研究，不仅使得学习系统化，而且能够解决更多的科学问题。诺贝尔生命科学奖交叉学科研究成果的统计结果显示，交叉学科获得诺贝尔奖所占比例从41.7%（1921—1940）、54%（1941-1960）、56.8%（1961—1980）、61.1%（1981—2000）增加到66.7%（2001—2008）。这些结果表明从1921 起到2008 年，诺贝尔生物学奖的交叉研究成果所占比例不断增长。越来越多的生物学家投入跨学科研究的行列，人们意识到跨学科研究对生命科学的促进作用，在教育培养活动中也更加注重学科间的融合与贯穿。最为经典的是DNA 双螺旋结构探究以及遗传物质的鉴定，许多科学家都有着跨学科学习和学科交叉的经验，多为不同高校的不同专业之间的研究。在生物学实验中应充分运用物理、化学和计算机等知识。尤其是随着计算机科学的迅猛发展，2012 年10 月美国教育部提出了“以大数据分析驱动生物学教育发展”的口号。因此，大数据的发展为生物学教育的日益改进，为教育跨学科领域提供了新的思路。

二、高校生物学科跨学科交叉教学的必要性

单一学科在面对科技、社会问题日益复杂化时，表现出了愈来愈无力的一面。因此，跨学科研究的重要性越来越被研究性大学所重视。而伴随着研究型大学对创新型成果的探求，跨学科研究被学者以及社会研究人士等所关注，近年跨学科研究也受到了来自国家层面的响应以及号召。生命科学中的很多生物学个体存在着密切的联系，构成了有机的生态整体。在生物学科的发展史中，生命经历了从整体到局部，又由局部走到整体的过程。跨学科便是局部与整体研究的产物。在高校教育中，专业的划分以及课程的设置使得高校教育走向了“精细化”，学生不知道如何将所学的知识进行有机的整合。通过高校组织学生进行通识选修课，讲座和研讨的方式能扩充学生的视野，提升学生思考解决问题的能力。

国家也在不断制定跨学科研究政策方针，更多的资金被投入跨学科研究的项目开发，包括教师的科研项目，大学生生物学生命科学竞赛和创新创业的比赛等。基于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020 年）》的方针，基础性的学科知识需要不断延伸，运用不同学科的知识，寻找融合点，将有关联的知识渗透生物科技平台的建设。习近平总书记也曾说过：“建设符合国家特色的科技产品，才能更好地受益自己。”对于教育来说，科学发展必然离不开探讨的科研人才，以及实验基地的强大。生物学教育需要依托国家科研所和研究型高校，建立水平高、队伍强的实验平台和科研基地。这些内容都突出了跨学科在将来会成为教育学科发展的重要方向，以及国家对高校生物的重视态度，是科研管理体制改革的关键点。实际上，跨学科教育尤其是生物技术领域，已经进入了新的时代，如利用各种各样的在线数据库预测基因的功能研究和药物等大分子的模拟吸收过程等。

三、跨学科教学的交叉方式

跨学科教学的交叉方式有很多种，具体表现为三种，分别是学习迁移、多元化智力发展和构建知识体系。

学习迁移是指通过一种知识的学习对另一种知识的学习产生影响，不仅能够使学生对已经掌握的生物学本质和规律有进一步的理解，同时还能将新的知识理论进行有机结合。学习迁移成为深化学习、研究学习的重要理论。对学习迁移展开探讨，能够对人类学习的本质和规律有进一步的理解，对于能力的提升和高尚道德的培育功不可没，同样的在教学中也起到了理论支持的作用。而当下盛行的教育口号是“为迁移而教”，也正好满足了辛格利与安德森所说“迁移的研究是对所有综合认知理论的严格且必要的经验”。生物学过程对于以前的知识结构能够形成发散性思维，在高校的生物教学中知识的处理、运用会更方便，联系旧知识，拓展新知识，使得大学生对于复杂的生物学能够学得更快并能锻炼科学性思维，引发新的思考，形成自主学习，对于知识学习的广度和延伸都有促进作用。

大学生智力的多元化是社会的发展必要，跨学科教育便是有效的途径。面对日新月异的生物科学与技术的发展和挑战，需要高校教师和学生持续地学习，涉及更广泛的领域。建构知识体系亦称结构主义，强调大学生的主动认知，即在原来的知识水平上补充修改并建立新知识的结构。学习知识不能只是满足于教条式的掌握，而要不断地深化，能在不同的复杂情境中运用。

建构主义理论包括了杜威的经验学习理论、皮亚杰的儿童学习理论和维果斯基的思想。建构主义理论要求知识的获取不是由教师对学生进行教导传输，而应该由学生自由构建。通过不断地生物学实验探索，反复思考，形成自己的知识体系和经验结构。因此，通过学习迁移、多元化智力发展和构建知识体系，可以有效地促进跨学科在生物学教育中的开展。通过不断实践，反复修改，形成自己的知识体系和经验结构。而这些，无非是对旧知识的补充、调整或者是对新知识的理解。

四、优化高校生物学跨学科教学的思路

基于跨学科的特点及方式，要求高校教师和大学生这两个主体在生物教学中不断努力。高校培育教师时，首先，教师要树立学科交叉渗透的教学观念。其次，教师本身要不断地学习提升自身知识的储备，加强跨学科教学和公共基础教育等。学生需要保持对知识的好奇心和渴求欲，在教师的引导下，不断接触新鲜的事物以及学习更多的知识，在生物的学习中，更高程度地拓展生物的有趣性。

在高校教育中，应通过寻找学科间有关的知识点，进行学科间的比较，发现学科之间的共性和个性，不断创建情境，促进学生对知识的渗透理解。利用微格教学，提高跨学科教学的效率。通过迁移学习，运用学习的知识来解决所遇到的问题，确定一个主题来进行知识的扩展，促进知识的融合。学校管理者要重视在职高校教师的素质能力培训，多为不同专业的教师提供学习的机会，组织高校教师进行研讨活动或者增加交叉项目的投资力度，让跨专业的科研项目深入高校教师的教学活动。通过从浅到深、由简到繁的过程迅速形成良好的教学活动和科研氛围。对高校教师而言，教师除了是教书育人者，更是随时代发展不断进行项目研发的研究员。因此，高校教师应该积极乐观地应对教师素质技能的发展，不断学习新领域中的新知识，并将该技能运用于教学及科研任务中。从技术层面而言，目前生物学专业缺乏大数据人才，以及与企业合作沟通的机会，尤其缺乏既懂大数据也懂生物学教育的人才。因此，在高校中迫切需要懂得大数据的人才和懂得生物学教育的人才组成跨学科团队，共同研发技术为教育领域做贡献。