試析交叉學科知識點的形成機理和作用方式

關(guān)鍵詞：交叉學科；知識點；知識點運動；理論模型

摘要：學科指一個專門的研究領(lǐng)域，現(xiàn)代意義的學科主要指學術(shù)的分類，即按科學知識的性質(zhì)而劃分的知識門類，是專門的系統(tǒng)化的知識體系。研究知識點跨學科的運動現(xiàn)象，確定有效的搜索知識點的策略是非常重要的，它可以降低選擇知識點時的失敗幾率。按照關(guān)聯(lián)度的大小、強度的大小、關(guān)聯(lián)度和強度疊加、搜索中心轉(zhuǎn)移、多搜索中心搜索等知識點搜索定位，跨學科知識點相互作用有：比較、二門或三門學科知識點合成、多學科知識點合成、軟學科和硬學科知識點合成及共存五種方式。

中圖分類號：C644 文獻標志碼：A 文章編號：1009-4474(2007)02-0015-06

一、學科知識點的基本概念

1．學科分類的結(jié)構(gòu)

學科指“一個專門的研究領(lǐng)域”，現(xiàn)代意義的學科主要指學術(shù)的分類，即按科學知識的性質(zhì)而劃分的知識門類，是專門的系統(tǒng)化的知識體系。描述學科結(jié)構(gòu)的方法是學科分類。我國的《學科分類與代碼》(國家標準BG/T 13745-92)，是將一個復雜的科學體系用一種簡單的線性列表形式來確定各學科之間的關(guān)系、排列順序，以構(gòu)成實用性較強的學科分類工具。

《學科分類與代碼》分為四個層次，第一個層次為“門類”。第二、第三、第四個層次分別為一、二、三級學科。在分類表中不明確列出“門類”層次，直接按一級學科統(tǒng)一排列，以使一些具有綜合性質(zhì)的學科和交叉學科放在適當?shù)奈恢茫皇堋伴T類”界線的約束。

學科的形成，往往來源于某一領(lǐng)域研究課題的集合，又是專業(yè)分工的必然結(jié)果。學科研究隊伍的產(chǎn)生和社會功能的增強或消亡等，都受到自然和社會條件復雜因素的影響。因此，學科發(fā)展是不平衡的。

學科分類的抽象結(jié)構(gòu)為“樹”，其中，門類為“根”。學科分類有五個門類，即為五棵樹。從屬于門類的各學科形成“樹”中的節(jié)點(三級學科可以理解為葉節(jié)點)。學科體系“樹”的縱向?qū)哟畏从沉藢W科上下級的關(guān)系，決定一個學科層次的主要因素包括它與上級學科的關(guān)系、上下級和同級學科的發(fā)展歷史、成熟程度和影響范圍等。除了上下級關(guān)系，各個節(jié)點在橫向或樹與樹之間一般不存在連通和交叉的關(guān)系。

2．學科分類末端繼續(xù)抽象分解

(1)課程群。三級學科以下，是“課程群”。課程群由相同的學科分類屬性的課程組成。課程是學科具體知識條理化的組織形式，集中地、系統(tǒng)地論述某一方面的問題。課程群既可以按照線性方式組織，又可以按照網(wǎng)絡方式組織，還可以按照“元”的方式組織。

(2)課程分解。現(xiàn)在將課程繼續(xù)分解，會出現(xiàn)不同的知識單元：公共知識、專業(yè)知識。公共知識是從上級學科繼承下來的知識以及橫斷學科賦予的知識，專業(yè)知識是用以區(qū)別其他課程的、具有本課程特征的知識。專業(yè)知識又可以細分為專業(yè)基礎(chǔ)知識和專有知識，不同課程的標志是專有知識。則課程分解的邏輯式為：課程=公共知識∪專業(yè)知識=公共知識∪專業(yè)基礎(chǔ)知識∪專有知識。

值得注意的是，與學科樹不同，課程層面不排除不同門類的知識元素。例如，語言學、數(shù)學、系統(tǒng)科學等就跨越了不同的學科門類。

(3)專有知識分解。將專有知識分解，得到專有知識點，專有知識是專有知識點的集合，專有知識分解的邏輯式為：

專有知識={x|x：專有知識點}。

表達專有知識點需要依靠專有概念，于是專有知識的分解改用另一個邏輯式表達：

專有知識={y|y：專有概念}。

(4)專有概念分解。專有概念仍然可以繼續(xù)分解為關(guān)鍵概念和輔助概念，其中輔助概念是關(guān)鍵概念的鋪墊、前提、假設(shè)等，即專有概念=關(guān)鍵概念u輔助概念。

決定專有知識點性質(zhì)的是關(guān)鍵概念。關(guān)鍵概念用一個陳述句表達，邏輯形式為：A是B，或：如果c，則A是B。

通過上述分解，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然學科分類樹節(jié)點之間、根與根之間不存在橫向聯(lián)系，但在葉節(jié)點的深部卻存在著十分活躍的知識點(群)，它們可在學科分類樹的任何位置自由流動、組合和分解。換句話說，學科分類結(jié)構(gòu)的本身就蘊涵著溝通所有學科節(jié)點的微觀動力。知識點的概念是分析跨學科知識形成機理的前提。

二、知識點跨學科的運動

1．知識點的激活和擴散

要讓知識點跨學科運動，首先要使其激活，獲得脫逸原知識群或結(jié)構(gòu)的能量，然后向其他學科擴散。運用認知結(jié)構(gòu)的激活擴散模型可以解釋這個過程。

認知的激活和擴散是外界輸入信息和認知結(jié)構(gòu)中原有知識形成聯(lián)系的基礎(chǔ)。研究者都有自己的認知結(jié)構(gòu)，具體的認知結(jié)構(gòu)由于個人興趣、教育和社會角色的關(guān)系，帶有較為固定的學科(母學科)特色。交叉學科的研究者，必須要改變母學科帶來的思維定勢，學會從其他學科獲得新的關(guān)鍵概念或知識點。

如圖所示，認知結(jié)構(gòu)的激活擴散模型就是一個能夠起到這種作用的網(wǎng)絡模型。它以語義聯(lián)系或語義相似性將概念組織起來。概念之間的聯(lián)系用連線表示，連線的長短表示聯(lián)系的緊密程度，連線愈短，表明兩個概念有愈多的共同特征，關(guān)聯(lián)度越高，如果速度用d(i，j)表示，則d(A，c)比d(A，B)有更高的關(guān)聯(lián)度；連線的粗細表示聯(lián)系的強度，由使用的頻率確定，連線越粗，表明兩個概念的聯(lián)系越強，例如d(A，c)比d(A，B)的聯(lián)系強。該模型包含概念之間上下層次的邏輯關(guān)系，同時也包含更多的概念之間的橫向聯(lián)系。

一個概念被加工或受到刺激時，這個概念節(jié)點就被激活，然后激活沿該節(jié)點的各個連結(jié)，同時向四周擴散，先擴散到與之直接相連的節(jié)點，再擴散到其他節(jié)點。激活沿不同一的連線擴散，當不同來源的激活在某一個節(jié)點交叉，而該節(jié)點從不同來源得到的激活的總和達到活動閾限時，就可以對這種交叉的網(wǎng)絡通路進行評價。例如，在“客機”與“飛機”之間找到上下級連線，同時在“飛機”與“飛行器”間找到上下級連線，就可以肯定“飛機是飛行器”的判斷。激活擴散模型包含搜索過程和決策過程(也可看作計算)。從激活擴散模型我們可以看出，知識的保持不僅與知識的組織程度有關(guān)，還與知識的運用頻率和信息加工過程的決策計算有關(guān)。

在三級學科以下的課程群中，知識點不受學科分類結(jié)構(gòu)的約束。兩個學科進入交叉狀態(tài)，各自學科的知識點就可以構(gòu)成的模型。

2．知識點搜索的途徑

確定有效的搜索知識點的策略是非常重要的，它可以降低選擇知識點時的失敗幾率。

(1)按關(guān)聯(lián)度的大小搜索

以三級學科上的某個知識點為搜索中心，以研究者的學術(shù)知識或搜集的資料為參照，按照關(guān)聯(lián)度的大小構(gòu)造，可以連接不同知識點的線條集合。如圖所示，設(shè)中心知識點為k₀，K_i(i=1，2，…，n)為異于k₀的知識點，R_i(K_i，k₀)為k_i與k₀的關(guān)聯(lián)度，將R_i降序排列成R：R₁＞R₂＞…>R_j＞…>R_n-1>R_n，即得到連接不同知識點的線條集合，構(gòu)造不同知識點搜索途徑模型。

根據(jù)這個模型，選擇不同的知識點，可按照從內(nèi)在聯(lián)系緊密到內(nèi)在聯(lián)系松散、從鄰近學科到遠程學科、從本門類到其他門類的順序展開的。R₁、R₂所連接的K₁、k₂將被首先搜索，而R₅所連接的k₅將被最后搜索。

(2)按強度的大小搜索

同按關(guān)聯(lián)度的大小搜索一樣，也是以三級學科上的某個知識點為搜索中心，以研究者的學術(shù)知識或搜集的資料為參照，按照強度的大小構(gòu)造連接不同知識點的粗細線條集合。如圖所示，設(shè)中心知識點為k₀，K_i(i=1，2，…，n)為異于k₀的知識點，P_i(k_i，K₀)為K_i與K₀的強度，將P_i降序排列成P：P₁＞P₂＞…>P_j＞…P_n-1＞P_n，即得連接不同知識點的粗細線條集合，而構(gòu)造不同知識點搜索途徑模型。

根據(jù)這個模型，選擇不同的知識點，可按照從常用到不常用、從鄰近學科到遠程學科、從本門類到其他門類的順序展開。如圖，P₁所連接的k₁將被首先搜索，P₂、P₃所連接的k₂、k₃隨后將同時被搜索，而P₅所連接的k₅將被最后搜索。

(3)按關(guān)聯(lián)度和強度疊加的途徑搜索

如果關(guān)聯(lián)度與強度成正比例，關(guān)聯(lián)度大的同時強度也大，這種情況下可將按關(guān)聯(lián)度排列的模型和按強度排列的模型疊加。如果關(guān)聯(lián)度與強度不成比例(如關(guān)聯(lián)度小而強度大)，則按兩種排列的高值進行搜索。

(4)搜索中心轉(zhuǎn)移 如圖所示，如果k₀與k_j的關(guān)系(關(guān)聯(lián)度或強度)非常緊密，則可以忽略二者之間的距離，將k_j作為后續(xù)搜索的搜索中心；在逐層搜索中，也可將搜索中心后移。搜索中心的轉(zhuǎn)移，形成次級搜索中心。次級搜索中心下搜索鏈條的等級高于前級搜索中心下排在次級搜索中心后面的搜索鏈條。

在圖中可按關(guān)聯(lián)度排列搜索順序。當搜索順序①執(zhí)行到K₃時，出現(xiàn)了次級搜索中心點，搜索順序①中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行搜索順序②，搜索R₃₁、R₃₂、R₃₃；然后再從K₄繼續(xù)搜索，執(zhí)行搜索順序③。K₃下的K₃₁、K₃₂、K₃₃，的搜索等級高于K₄、K₅。

(5)多搜索中心搜索

如果在同一交叉學科知識點的搜索過程中出現(xiàn)了兩個及以上的搜索中心，則需要分別進行搜索，即使有相同的知識點被搜索到，由于是來自不同方向的搜索，所反映的結(jié)果不同，因而也不能遺漏。如圖所示，有K_A和K_B兩個搜索中心，先選K_A為中心，按照關(guān)聯(lián)度R_A的排列進行搜索，然后再選K_B為中心，按照關(guān)聯(lián)度R_B的排列進行搜索，反之亦然。其中，K_A2是兩個搜索過程的共同點，當K_A為中心時，它的檢索等級最高；在K_B為中心時，它的檢索等級最低；K_A-R_A2-K_A2與K_B-R_B2-K_A2在搜索結(jié)果的歸屬上不同，所發(fā)揮的作用也不一樣。

三、跨學科知識點的相互作用

知識點搜索定位以后，接著要考察來自不同學科知識點之間的作用。

1．跨學科知識點之間的一般性作用過程

設(shè)A學科的知識點為K_A，而B學科的知識點為K_B。

如圖6所示，由k_A搜索到K_B的知識點相互作用為f_A，K_A概念的屬性從內(nèi)涵到外延，經(jīng)f_A作用到K_B概念的外延，并逐步滲透到內(nèi)涵，當這種滲透足以引起內(nèi)涵變動時，k_B的屬性就會發(fā)生變化(修正、擴充、重新定義)而形成新的知識點K_C的概念。由K_B搜索到K_A的知識點相互作用為f_B，K_B概念的屬性從內(nèi)涵到外延，經(jīng)f_B作用到K_A概念的外延，并逐步滲透到內(nèi)涵，當這種滲透足以引起內(nèi)涵變動時，K_A的屬性就會發(fā)生變化(修正、擴充、重新定義)而形成新的知識點K_D的概念。

K_A與K_B在相互作用時不具備交換律，即K_AK_B≠K_BK_A。因為在f_A作用下，是取K_A的部分屬性與K_B的全部屬性相互作用，而在f_B作用下，是取K_B的部分屬性與K_A的全部屬性相互作用，如同取一滴紅色墨水放入藍色墨水瓶和取一滴藍色墨水放入紅色墨水瓶，結(jié)果不會相同一樣，除非紅色墨水和藍色墨水的量完全相同，而這種假設(shè)前提幾乎是不成立的。

2．跨學科知識幾種典型的作用方式

(1)比較。對來自具有可比性的兩個或兩個以上的不同學科的知識點用比較的方法進行研究，得出探索其中運動發(fā)展的特殊規(guī)律及其一般規(guī)律的新知識點。參與比較研究的知識點可取自跨時代、跨地域、跨民族、跨學科、跨領(lǐng)域的學科，這些學科可分布在同一學科門類的內(nèi)部，也可分布在不同學科之間。經(jīng)過比較將得出一個新的概念、一個新的知識點。選擇知識點來源學科時要注意其可比性，不要選擇沒有差異或差異非常小的學科領(lǐng)域。知識點對比的宏觀結(jié)果是形成比較學科。

(2)二門或三門學科知識點的合成。設(shè)有來自A學科的知識點K_A和來自B學科的知識點K_B，取K_A和K_B的部分屬性有機地融合在一起，形成新的知識點K_A∩B(注意，K_A∩B與K_B∩A是不同的)。合成的宏觀結(jié)果是產(chǎn)生邊緣學科，主要是指二門或三門學科相互交叉、滲透而在學科間的邊緣地帶形成的學科。邊緣學科中要分清基底學科和植入學科，基底學科是邊緣學科的基礎(chǔ)，植入學科是借用的理論、概念、方法和手段，二者不能交換。如工程心理學與心理工程學、化學物理與物理化學等均是兩門不同的學科。

邊緣學科有多種分類方法：①按學科交叉的遠近，可以分為“近緣邊緣學科”和“遠緣邊緣學科”；②按形成方式分類，可以分為方法借用型、技術(shù)借用型和理論融合型。它們的劃分在前述的微觀模型中都可以找到解釋。

(3)多學科知識點的合成。將合成知識點的來源學科擴大到三門以上進行合成，形成的新知識點將具有更多的新的概念屬性和覆蓋面，合成的結(jié)果是產(chǎn)生軟學科。軟科學是綜合地運用決策理論、系統(tǒng)方法、預測技術(shù)、計算機技術(shù)等現(xiàn)代科學技術(shù)的知識手段，對各種復雜的自然現(xiàn)象和社會問題，從經(jīng)濟、科學、技術(shù)、管理、教育等各個社會環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系人手，研究其規(guī)律性，從而找出解決問題的各種方案，為有關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略、目標管理、政策原則及組織管理等提供科學的決策依據(jù)的一類科學。

(4)軟學科和硬學科知識點的合成。將合成知識點的來源學科延伸到軟學科和硬學科，形成的新知識點體現(xiàn)出綜合性的特點，合成的宏觀結(jié)果是產(chǎn)生綜合學科。與軟科學相比，綜合學科體現(xiàn)了軟科學成分、硬科學成分兼有的特點，如環(huán)境科學、城市科學、行為科學等。

(5)共存。即來自不同學科的知識點在相互作用時，各自保有較大的獨立成分，并將這些獨立成分帶入新的知識點中，其宏觀結(jié)果是產(chǎn)生橫斷學科。橫斷學科是在廣泛的跨學科研究基礎(chǔ)上，以各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)、層次、物質(zhì)運動形式等的某些共同點為研究對象而形成的工具性、方法性較強的學科。橫斷學科有三個顯著特點：①普適性。具有廣泛的普遍適用性，是橫斷學科的最基本特征。②數(shù)學化。對具有數(shù)量意義的問題建立數(shù)學模型，進行定量研究。③工具性。提供了新的世界觀、新的思維方式及新的科學方法。

四、跨學科知識點相互作用的實例

下面我們從學科結(jié)構(gòu)人手，對跨學科知識點的相互作用做簡單的實例考察。

1．三級學科之間的知識點相互作用

三級學科之間的知識點相互作用，可擴大學科知識的覆蓋面，容易施行，是科學研究經(jīng)常使用的思維方法，但創(chuàng)新成分有限。相互作用的結(jié)果仍處于二級學科的范圍，共性大于特性。例如，“鐵路電氣化工程”、“鐵路通信信號工程”、“鐵路機車車輛工程”、“鐵路運輸管理”均為三級學科，它們的知識點無論如何交叉，所產(chǎn)生的新知識點仍在“鐵路運輸”二級學科之下，可歸入“鐵路運輸其他學科”，屬于技術(shù)革新或局部創(chuàng)新的范疇。

2．三級學科與二級學科之間的知識點相互作用

三級學科與二級學科之間的知識點相互作用，其前提是三級學科不屬于上位的二級學科，即有二級學科A和二級學科B(A≠B)，三級學科A₀屬于A，則A₀的知識點只能與B的知識點相互作用，而與A的知識點作用無意義。例如，三級學科“鐵路機車車輛工程”中的知識點可與二級學科“海洋工程”的知識點相互作用，形成諸如海洋鐵路等新知識點，但與二級學科“鐵路運輸”的知識點相互作用，效果與三級學科之間的知識點相互作用相同。三級學科與二級學科之間知識點相互作用，交叉學科研究色彩比較濃厚，成果的顯示度比較高，可以產(chǎn)生行業(yè)性的創(chuàng)新效果。

3．三級學科與一級學科之間的知識點相互作用

三級學科與一級學科之間的知識點可以相互作用，它可以通過一級學科作為媒介，溝通與其他三級學科之間的聯(lián)系，跨學科意義明顯，交叉范圍廣闊，可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的創(chuàng)新效果。

如景觀建筑學是由建筑學、城市規(guī)劃、城市設(shè)計衍生出來的新型交叉學科，它的知識點是由三級學科“城鄉(xiāng)規(guī)劃方法與理論”、“城市系統(tǒng)工程”與上位的一級學科“土木建筑工程”的知識點合成的，屬于邊緣學科。

又如電子商務是融計算機科學、市場營銷學、管理學、法學和現(xiàn)代物流學等的新型交叉學科，它的知識點是從三級學科“生產(chǎn)管理”、“物流系統(tǒng)管理”與上位的一級學科“管理學”及遠程一級學科“計算機科學技術(shù)”、“法學”中的知識點合成而來的，屬于邊緣學科。

再如金融工程學，它的知識點是以現(xiàn)代金融理論(從屬三級學科“國際金融學科”)為基礎(chǔ)，以數(shù)學模型為分析方法，兼收經(jīng)濟學(一級學科)、投資學(從屬三級學科“投資理論”)、數(shù)學(一級學科)等學科的知識點合成的，屬于邊緣學科。

4．二級學科與一級學科之間的知識點相互作用

二級學科與一級學科之間的知識點相互作用，形成較大范圍、較大縱深的結(jié)構(gòu)化跨學科交叉領(lǐng)域，知識點的分布寬泛，關(guān)系復雜，建構(gòu)能力強，是構(gòu)成新學科領(lǐng)域的重要途徑。如納米光子學的知識點，就是由二級學科“光學”與一級學科“材料科學”的知識點合成的。

5．一級學科之間的知識點相互作用

一級學科之間的知識點相互作用將直接導致整體性的交叉學科出現(xiàn)，創(chuàng)新作用重大，需要投入相當?shù)娜肆Α⑽锪?、財力及時間才有可能完成。例如工業(yè)設(shè)計是一門理、工、文相結(jié)合，融機電工程、藝術(shù)學和計算機設(shè)計于一體的新型交叉學科，其知識點由一級學科“機械工程”、“計算機科學技術(shù)”、“藝術(shù)學”中的相關(guān)知識點合成，拓展空間很大。

6．門類之間的知識點相互作用

門類之間的知識點相互作用構(gòu)成跨學科研究體系的最高層次，所形成的宏觀結(jié)果往往是具有革命性的。知識點跨門類運動，印證著這樣一個事實，在知識經(jīng)濟的時代背景下，人類所面臨的許多重大的科技、經(jīng)濟社會問題的研究和解決，單靠任何一門學科都難以應對，只有綜合運用自然科學和人文社會科學的知識以及先進的技術(shù)手段，才能形成解決世紀難題的最佳方案。如生態(tài)系統(tǒng)管理學是“自然科學”、“人文與社會科學”和“工程與技術(shù)科學”三大門類的新型交叉學科，它對社會發(fā)展和學科體系發(fā)展有著巨大的促進作用。