从知识生产到认知建构：学科交叉人才培养一体化理论探讨

贺培凤，于 琦，何小峰，吴胜男，邰杨芳，吕艳华

(山西医科大学管理学院， 晋中 030600)

教育部通过实施“六卓越一拔尖”计划2.0，全面推进新工科、新医科、新农科和新文科建设，将学科交叉融合发展推向了新高度[1]。

学科交叉是不同学科之间相互合作融合的协同创新活动，其主要创新范畴仍在高等教育的四大职能之内，即人才培养、科学研究、社会服务和文化传播，利用学科交叉的协同创新属性对人才培养进行创新实践，是其最根本的任务之一，也是四新建设的核心任务之一。

1 学科交叉人才培养概述

1.1 学科交叉的源动力

学科交叉通常会源于两个问题，一是对产生新知识的迫切愿望，单一学科发展到一定阶段后会遇到学科发展瓶颈，很难再产生重大理论突破，迫切需要拓展原有的学科知识边界进入新的研究领域，以实现新知识的发现与生产，如半个世纪以来自然科学方法涌入社会科学研究产生了许多新的重大理论；二是解决重大科学问题的需要，任何学科都遗留有大量本学科难以解决的科学问题，需要其他学科理论知识方法的介入予以解决，如图论中著名的四色问题，是在引入计算机技术后才得以证实，又如在医学研究中应用大数据技术后成功拓展了多种药物的适应证范围。

1.2 学科交叉的发展阶段

学科交叉的协同创新也具有自己的生命周期。我们一般认为学科交叉会经历探索期、成长期和成熟期。

在探索期，相关学科的学者在内外力的驱动下运用自身的学科知识、研究方法和思维范式共同致力于知识生产和问题解决。这时的学科交叉尚未形成独立的研究体系，只是偶然为之的问题解决行为，是学科间协同合作的浅层试验[2]。这一阶段的学科交叉研究仍以某学科的固有研究范式为基础，将其他学科的某一方法或技术进行临时借鉴、利用，学科交叉不具备全局性和系统性。

在成长期，随着研究问题域的不断扩展，学科交叉的范围、深度和参与力量都发生了飞跃式增长。学科范围内的多数研究人员都认识到学科交叉的必要性，具备了学科交叉研究的主动性。主管部门也开始有意识地制定管理机制，促进学科间的交叉融合。单学科的研究范式逐渐与其他学科融合，但仍保有自己原有的框架模式。

到了成熟期，学科交叉已经完全成为共识。交叉领域已经形成较为成熟的、源于多学科的共有的新的研究范式，知识体系逐渐成型，延伸出新的学科，即交叉学科，并最终取得学界的一致认同，获得新的学科专业代码。

1.3 学科交叉人才培养的主要环节

在人才培养过程中，培养目标和规格的制定、培养过程的设计以及考核评价体系的设立通常是不可或缺的关键环节。

学科交叉的人才培养就是将学科交叉生产的新知识(包括因学科边界拓展产生的新知识，也包括利用学科交叉解决科学问题的新知识)，融入并创新原有知识体系，通过一定的教学模式传授给学生，并创设学习情境帮助学生建构自己的认知空间(图1)。

图1 学科交叉人才培养的主要过程

学科交叉人才培养所涉及的新知识，既包括因渴望新知识而产生的学科交叉成果，也涵盖因解决重大科学问题而生产的新内容；其适用范围既包括已经发展成熟形成的交叉学科，也包括仍在交叉研究成长期的原有学科。

2 学科交叉人才培养研究现状

建构主义视域下，人才培养的研究可主要划分为三大模块，一是知识，二是过程，三是认知，分别代表了新知识的生产、教育教学模式的改革和学生认知空间的搭建[3]。我们梳理相关研究发现，关于学科交叉的研究大多集中于新知识的生产，而关于教育教学模式和学生认知空间的研究多集中于已有学科，学科交叉人才培养的整体研究仍处于起步阶段，且未形成较为系统的理论模型。

2.1 学科交叉的研究

学科交叉研究主要聚焦于以科研合作为主导的新知识生产，具体来说涵盖三个方面。一是学科交叉的本体研究，即从科技哲学的角度对学科交叉本源性规律的一般性论述，如罗生全在“学科交叉的源动力与创新发展机制”里提到的学科交叉是一种以共同的研究问题为出发点，通过移植、融通两门及以上学科相关概念、方法、理论等的科学研究活动，并运用发生学原理为学科交叉的源动力探析提供方法论支持[4]。二是学科交叉的推动机制研究，即从实际工作的角度出发，探讨推进学科交叉的通用措施和建议，涉及管理机制、运行体制、资源建设等诸多层面，如钱锋在“以需求和目标为导向，大力推进学科设置与布局调整”提出必须以需求和目标为导向，优化学科体系建设和管理[5]。三是具体到某一学科交叉范畴内，具体分析学科交叉的障碍和瓶颈，并提出相应的对策和解决措施，或为某些具体学科交叉提出发展规划等，如孙志明等在“基于学科交叉融合的矿物加工工程专业教学改革与实践”中提出：从课程体系、教学模式、实践教学等方面进行改革与实践，可为新工科背景下矿物加工工程专业培养复合型、创新型人才提供有益借鉴，对打破矿物加工工程与其他学科之间的壁垒，传统专业改造升级及高层次创新型人才培养具有重要意义[6]。

2.2 人才培养过程研究

这一领域从来都是教育改革研究的主要方向，从人才培养模式到教育教学体系的构建，从师资队伍的建设到课程体系的改革，从教学方法的演进到考核评价体系的优化，教材体系的建设也是其中的主要内容，各学科、各专业、各课程都有数量庞大、体系完整的相关研究，此处不再赘述。但相关研究往往都集中于成熟的单一学科，极少关注多学科交叉的情况。

2.3 学生认知空间建构研究

认知空间研究本是基础教育的主要领域，重点关注中小学生在数学、英语、物理等基础学科的认知情境构建和教学方式的构建，以帮助学生顺利建构自己的认知空间。但近年来，随着高等教育逐渐从知识本位向能力本位、素养本位、人格本位的转变，学生认知空间的建构也逐渐成为高等教育的重要研究领域，其研究重点主要集中于如下几个方面：一是课堂教学过程中如何改善对话模式，从教师为主导转变为学生为主导的教学，如任桂杰等针对生物化学进行了研究，提出改变传统以教师为中心的教育理念，将培养学生良好的学习习惯与学习方法作为教学的重点[7]；二是学生自主学习平台的搭建，通过平台建设有效促进团队式、自主式学习氛围的形成，如李磊等在“互联网+线上平台在外科教学中的应用效果”一文中设计了临床医学五年制本科生关于外科学学习平台的建设情况[8]。

2.4 交叉学科的人才培养研究

从学科交叉的演进维度来看，交叉学科是学科交叉的发展阶段和发展结果，但从学科体系结构来看，交叉学科又是众多成型学科中的一个。又因交叉学科多为新兴学科，其人才培养模式、方式、路径等有较大的改进空间，所以对交叉学科人才培养的研究多以应用型学科人才培养/模式/体系/途径为主，如唐友等探索的应用型高校数字农业交叉学科信息类人才培养模式研究[9]。

但交叉学科并不能完全代表学科交叉。其一，交叉学科只是学科交叉的一个发展阶段。学科交叉人才培养既包含了交叉学科的人才培养，也包含了覆盖范围更广的学科交叉其他阶段的人才培养。探索期学科交叉研究所取得的成果，具有明显的偶发性和散发性，难以与原有知识形成明确的关联体系，不适合纳入系统化的教学知识体系；成长期的学科交叉研究已经具备了较为稳定的合作方向，形成了系统化的合作路径，取得了系列化的研究成果，完全具备了从新知识生产到知识体系建构的演进条件，可以实施学科交叉教学。其二，交叉学科不是学科交叉的唯一产出。学科交叉协同创新过程中，对原有学科的研究路径带来了极大冲击，也对原有学科的知识体系进行了新的拓展，如医学和信息科学的交叉融合，延伸出生物信息学、智能医学等交叉学科。但传统医学本身的研究范式和知识体系也随之发生改变，如何优化传统医学知识体系、改革教学模式也必然成为学科交叉人才培养的重要研究领域。

已有研究忽视了学科交叉成长期的人才培养研究，也淡化了学科交叉研究过程中原有学科的人才培养改革，延缓了新知识、新技术、新方法的教育教学，削弱了学科交叉对人才培养发展的改进作用。因此，我们有必要针对学科交叉人才培养进行系统化、理论化研究。

3 学科交叉人才培养的一体化模式构建

前文已经述及，学科交叉人才培养需要系统考虑新知识生产、知识体系建构、教学内容选定和设计、教学过程设计和学生认知空间情境构建。实现这一系统建构的关键在于学科交叉协同创新的范畴，即在科学研究交叉融合创新基础上，在知识体系梳理、教学过程设计和学习平台搭建的系列活动中实现阶梯式、系统化的交叉融合、协同创新(图2)。

图2 学科交叉一体化人才培养模式

3.1 教学内容整合

学科交叉研究产生的新知识，具有前沿性、零散性、非连续性的特点，直接应用于传统学科的教育教学会打破原有教学秩序，系统性、科学性无法得到有效保障。此时，学科交叉主攻方向从科学研究转变为教育教学合作，合作备课和交叉授课是将新知识融入原有知识体系的有效手段。

3.1.1 新知识的融入 针对不同源动力的新知识，教师需要设计不同的教学内容体系。源于主动性交叉融合发现的新知识，可作为学科前沿、分支进行教学，不影响原有知识体系的框架，待新知识发展成熟自成体系后，可另设课程进行教学，如医学信息学课程即属于此类。源于科学问题解决而产生的新知识，往往会散落在原有知识体系内部，此时学科交叉双方或多方应共同开展教学研究，或基于问题导向、或基于方法论导向，将新知识有机融入原有知识体系。当新知识的积累从量变转化为质变时，教师审慎开设新课程，如大数据技术在临床医学的应用即属于此类。

3.1.2 辅修课程的支撑 跨学科新知识的介入意味着学生需要更多的基本背景知识作为支撑，此时辅助课程体系的建设就显得尤为重要。以医学与信息科学的交叉融合为例，基于前期交叉研究发现，教师可以在医学统计学课程嵌入R语言的数据挖掘技术，在临床医学导论中加入精准医学相关内容，在影像诊断学课程中增加图像处理的相关内容。医学生对R语言、精准医学、图像处理等内容基础相对薄弱，通过选修课、辅修课等形式开设相关支撑性课程就成为有效的教学改革措施。

3.2 教学过程设计

在前期科研合作过程中，学科交叉的参与教师已经对双方/多方学科形成了较为统一的认识和接纳。但考虑授课教师专业背景和前期积累，学科交叉知识点的授课，前期应以合作备课、交叉授课为主要方式，或进行双师教学，在教学过程中互相借鉴、学习，逐步将相应知识体系内化融合，后逐渐形成跨学科教学一致性。同时，师资队伍的建设应注重具有学科交叉背景教师的引进。

在具体教学过程中，各学科具有不同的教学模式、教学平台(理论/实践)、教学逻辑。随着学科交叉知识点的不断扩充，各学科原有教学环境将不再能完全满足现有教学诉求。教师需要在课堂教学、实践教学、课外教学中逐步改革原有教学模式，同时改进和建设各类教学、实验平台，以适应新的教学内容体系。

如山西医科大学在医学和信息科学融合教学过程中，教师改变传统教学模式，打造PBL、CBL为主的课堂教学，拓展原有实践教学平台，推行以虚拟仿真、模拟医院等信息技术融入度较高的虚拟实践平台，并在临床见习、实习环节中大量引入“互联网+”和5G信息技术，推出移动查房、手术示教、大数据病例分析等医信融合实践教学环节，实现了教育教学全过程的医信融合。

3.3 学习平台搭建

随着知识本位向素养本位的演变，学生自主学习扮演着越来越重要的作用。建构主义视角下强调深度学习应注重学生学习的自主性与独立性，使得教学发生的原点与旨归都侧重到学生身上，利于学生教学主体地位的复归[10]。从这一角度出发，课堂教学中PBL和CBL的推行已经起到很好的促进作用。

而建造主义关注学习的具身性、社会化和共享性，单纯依靠课堂教学中教学方式方法的改变就显得力有不逮。打造团队式、探究式、问题导向的学习平台，能够通过学生实操增强具身性，通过现实问题引入和团队合作学习增强社会化学习，同时在团队学习过程中学习成果的共享共用又成为必然结果。

基于多学科的团队学习平台的打造，有助于复杂问题的求解，在实际探究过程中系统化建造学生跨学科认知空间。如山西医科大学所打造的“生信沙龙”“医加恩”等跨学科探究式团队学习平台，有效提升了学生医信融合能力和创新性问题的解决能力。

学科交叉人才培养源于学科间的交叉合作研究。在此过程中新知识不断涌现，为跨学科人才培养提供了丰富资源。但如何有效组织新知识，形成完整知识体系并转化为适于教学的内容体系，如何通过有效的教学过程传授知识，又如何创设学习情境帮助学生建构认知空间，需要在已有教育理论的基础上进行长期、系统、有效的研究。