慕课背景下交叉学科的机遇与发展

邓芸 唐一苗 谢利娟 缪恒锋 阮文权 张长波

摘 要：《水污染控制新技术》是一门针对环境学科硕士研究生的课程，环境学科是一门综合性交叉学科，但尚处于渗透式交叉阶段。研究生培养是高校人才培养的重要任务，如何提高研究生的理论水平和创新能力是高等教育持续关注的焦点和亟待解决的重要课题。慕课平台在提供了多个相关学科大量优质课程资源的同时，也可保证授课内容的专业性、权威性和先進性，并且可以提高学生学习的兴趣和自主性。因此，慕课平台为水污染控制技术与化学、物理、生物、数学、计算机等学科的先进知识螯合式交叉融合创造了机遇，实现了培养能够利用多门学科知识进行创新的环境专业人才的可能性。

关键词：慕课;交叉学科;环境学科

《水污染控制新技术》是一门针对环境学科硕士研究生的课程，环境学科是一门综合性交叉学科，涉及化学、物理、生物、数学等多学科领域[1]。随着大数据时代的到来，环境学科也与时俱进，开始融入计算机、自动化控制等更多学科。因此，培养具有多学科知识，并能融会贯通，利用多门学科知识进行创新的环境专业人才是环境学科硕士研究生专业教育的目标[2]。

1 传统教学模式下交叉学科教学存在的问题

1.1 交叉学科的特点

交叉学科是指由数门学科知识或某一学科衍生出的相关学科知识相互融合而形成的一门统一的新学科，具有知识覆盖面广、知识量大、结构复杂的特点。由于交叉学科涉及了多门学科的知识，因此能够采用多种知识手段来解决复杂问题。同时，交叉学科对多门学科整合和融合，可以促进学科间的相互交流，从而带来理论创新和实践突破的火花，使学术研究产生新动力，它是知识生产的前沿，是孕育重大科技成果新突破的源泉。20世纪下半叶以来，不同学科交叉融合已成为取得重大科技创新成果的主要来源和驱动力之一[3]，世界各界都非常重视学科的交叉融合，并采取各种措施和方法推动交叉学科的发展和研究。

交叉学科是不同学科有机整合而成，各学科间的知识相互间之存在逻辑关系，按照新学科架构重组知识体系，而不是把各种知识简单地拼凑起来。按照知识的融合程度，阿布勒拉等将其划为三个等级，刘庆生对应比喻为捆绑式交叉、渗透式交叉和螯合式交叉。捆绑式交叉是指不同学科之间保持独立性，仅仅从各自学科的视角出发，运用本学科的方法解决新学科的一个问题。渗透式交叉是指不同学科的知识相互补充配合，用于解决新学科的问题。螯合式交叉是指不同学科的知识紧密结合，形成了一个完整的学科架构[3]。如何促进学科交叉融合，一直以来都是一个难题。

1.2 研究生交叉学科教育的重要性

推进交叉学科建设，加强交叉学科人才培养，是我国人才强国战略和创新驱动发展战略的根本立足点之一。2015年，国务院印发《关于深化高校创新创业教育改革的实施意见》（国办发[2015]36号），指出高校要“探索建立跨院系、跨学科、跨专业交叉培养创新创业人才的新机制，促进人才培养由学科专业单一型向多学科融合型转变”。为此，高校应采取有力、有效的教学改革措施，激发交叉学科发展的活力，培养具有多学科知识的创新人才。这对我国科技发展、科学研究取得重大原创性突破、解决重大国计民生乃至关乎人类长远生存与发展的关键性问题具有极其重要的意义[4]。

如果要实现学科的创新，就需要突破原有的专业、学科的壁垒，进行多学科交叉融合。当今的知识飞速更新，多学科交叉融合的创新人才是时代的迫切需求。研究生培养是高校人才培养的重要任务，如何提高研究生的理论水平和创新能力是高等教育持续关注的焦点和亟待解决的重要课题[5]。2017年，教育部召开的“新工科”建设研讨会上，与会代表一致认为，培养多样化、创新型卓越工程科技人才，提升研究生创新创业、跨学科交叉融合、自主终身学习、沟通协商能力和工程领导力，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑，既是当务之急，也是长远之策。

1.3 传统教学模式引起的问题

对环境学科来说，污染控制的手段从原理上来分，大类包括物理方法、化学方法和生物方法，在工程应用上，又涉及机械、化工、热力学等学科知识，在研究污染物性质方面，又需要使用统计、数学模型等数学和计算机知识。就知识融合度而言，部分学科处于渗透式交叉阶段，有部分学科尚处于捆绑式交叉阶段。

《水污染控制新技术》课程的主旨在于让学生学习水处理的各种新技术，授课教师一般是环境专业或其他细分专业的背景。在传统教学方式下，受授课教师的知识范围所限，课程所教学的内容不够“新”;即使在常规的水处理领域属于“新”技术，但是也很难突破几种传统水处理技术的范畴。学生在学习之后，很难利用所学的知识进行本质上的创新，多数只能对现有技术进行小修小补。此外，由于授课对象是硕士研究生，大部分已经对自己的研究领域和工作方向有了初步规划，所以学生往往会认为大部分教学内容对自己没有用处，造成学习积极性严重下降。

就学科自身发展而言，虽然水污染控制技术自身在理论和方法方面均有较大进步，但是还难以从根本上解决诸多问题，如果不加强与其他学科的交叉和融合，很难取得突飞猛进的发展。只有培养了具有多门学科知识且有创新能力的研究生，才能推动环境学科发展为螯合式交叉，从而有可能突破水污染控制技术的各项瓶颈问题。

2 互联网时代的教学新模式——慕课

2.1 慕课概述

慕课即“大规模开放的在线课程”（Massive Open Online Course，MOOC），具有开放性、互动性、全面性、广泛性、实用性、便捷性等特点[6]。

慕课的制作、设计均是根据实现制定教学目标，在进行教学内容的制作和设计，为学习者提供知识中的精华部分，为学习者的学习提供服务，因此慕课平台上的课程资源体现了实用性[7]。慕课的课程资源通常将教学内容进行细化和精练，为学习者提供最重要的知识，学习者通过学习能够快速掌握知识体系中的重点内容，并且慕课的课程时间通常在10分钟左右，学习者的注意力能够持续地保持学习状态，提高学习效率。