慕課背景下交叉學科的機遇與發展

鄧蕓 唐一苗 謝利娟 繆恒鋒 阮文權 張長波

摘?要：《水污染控制新技術》是一門針對環境學科碩士研究生的課程，環境學科是一門綜合性交叉學科，但尚處于滲透式交叉階段。研究生培養是高校人才培養的重要任務，如何提高研究生的理論水平和創新能力是高等教育持續關注的焦點和亟待解決的重要課題。慕課平臺在提供了多個相關學科大量優質課程資源的同時，也可保證授課內容的專業性、權威性和先進性，并且可以提高學生學習的興趣和自主性。因此，慕課平臺為水污染控制技術與化學、物理、生物、數學、計算機等學科的先進知識螯合式交叉融合創造了機遇，實現了培養能夠利用多門學科知識進行創新的環境專業人才的可能性。

關鍵詞：慕課;交叉學科;環境學科

《水污染控制新技術》是一門針對環境學科碩士研究生的課程，環境學科是一門綜合性交叉學科，涉及化學、物理、生物、數學等多學科領域[1]。隨著大數據時代的到來，環境學科也與時俱進，開始融入計算機、自動化控制等更多學科。因此，培養具有多學科知識，并能融會貫通，利用多門學科知識進行創新的環境專業人才是環境學科碩士研究生專業教育的目標[2]。

1?傳統教學模式下交叉學科教學存在的問題

1.1?交叉學科的特點

交叉學科是指由數門學科知識或某一學科衍生出的相關學科知識相互融合而形成的一門統一的新學科，具有知識覆蓋面廣、知識量大、結構復雜的特點。由于交叉學科涉及了多門學科的知識，因此能夠采用多種知識手段來解決復雜問題。同時，交叉學科對多門學科整合和融合，可以促進學科間的相互交流，從而帶來理論創新和實踐突破的火花，使學術研究產生新動力，它是知識生產的前沿，是孕育重大科技成果新突破的源泉。20世紀下半葉以來，不同學科交叉融合已成為取得重大科技創新成果的主要來源和驅動力之一[3]，世界各界都非常重視學科的交叉融合，并采取各種措施和方法推動交叉學科的發展和研究。

交叉學科是不同學科有機整合而成，各學科間的知識相互間之存在邏輯關系，按照新學科架構重組知識體系，而不是把各種知識簡單地拼湊起來。按照知識的融合程度，阿布勒拉等將其劃為三個等級，劉慶生對應比喻為捆綁式交叉、滲透式交叉和螯合式交叉。捆綁式交叉是指不同學科之間保持獨立性，僅僅從各自學科的視角出發，運用本學科的方法解決新學科的一個問題。滲透式交叉是指不同學科的知識相互補充配合，用于解決新學科的問題。螯合式交叉是指不同學科的知識緊密結合，形成了一個完整的學科架構[3]。如何促進學科交叉融合，一直以來都是一個難題。

1.2?研究生交叉學科教育的重要性

推進交叉學科建設，加強交叉學科人才培養，是我國人才強國戰略和創新驅動發展戰略的根本立足點之一。2015年，國務院印發《關于深化高校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發[2015]36號），指出高校要“探索建立跨院系、跨學科、跨專業交叉培養創新創業人才的新機制，促進人才培養由學科專業單一型向多學科融合型轉變”。為此，高校應采取有力、有效的教學改革措施，激發交叉學科發展的活力，培養具有多學科知識的創新人才。這對我國科技發展、科學研究取得重大原創性突破、解決重大國計民生乃至關乎人類長遠生存與發展的關鍵性問題具有極其重要的意義[4]。

如果要實現學科的創新，就需要突破原有的專業、學科的壁壘，進行多學科交叉融合。當今的知識飛速更新，多學科交叉融合的創新人才是時代的迫切需求。研究生培養是高校人才培養的重要任務，如何提高研究生的理論水平和創新能力是高等教育持續關注的焦點和亟待解決的重要課題[5]。2017年，教育部召開的“新工科”建設研討會上，與會代表一致認為，培養多樣化、創新型卓越工程科技人才，提升研究生創新創業、跨學科交叉融合、自主終身學習、溝通協商能力和工程領導力，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當務之急，也是長遠之策。

1.3?傳統教學模式引起的問題

對環境學科來說，污染控制的手段從原理上來分，大類包括物理方法、化學方法和生物方法，在工程應用上，又涉及機械、化工、熱力學等學科知識，在研究污染物性質方面，又需要使用統計、數學模型等數學和計算機知識。就知識融合度而言，部分學科處于滲透式交叉階段，有部分學科尚處于捆綁式交叉階段。

《水污染控制新技術》課程的主旨在于讓學生學習水處理的各種新技術，授課教師一般是環境專業或其他細分專業的背景。在傳統教學方式下，受授課教師的知識范圍所限，課程所教學的內容不夠“新”;即使在常規的水處理領域屬于“新”技術，但是也很難突破幾種傳統水處理技術的范疇。學生在學習之后，很難利用所學的知識進行本質上的創新，多數只能對現有技術進行小修小補。此外，由于授課對象是碩士研究生，大部分已經對自己的研究領域和工作方向有了初步規劃，所以學生往往會認為大部分教學內容對自己沒有用處，造成學習積極性嚴重下降。

就學科自身發展而言，雖然水污染控制技術自身在理論和方法方面均有較大進步，但是還難以從根本上解決諸多問題，如果不加強與其他學科的交叉和融合，很難取得突飛猛進的發展。只有培養了具有多門學科知識且有創新能力的研究生，才能推動環境學科發展為螯合式交叉，從而有可能突破水污染控制技術的各項瓶頸問題。

2?互聯網時代的教學新模式——慕課

2.1?慕課概述

慕課即“大規模開放的在線課程”（Massive?Open?Online?Course，MOOC），具有開放性、互動性、全面性、廣泛性、實用性、便捷性等特點[6]。

慕課的制作、設計均是根據實現制定教學目標，在進行教學內容的制作和設計，為學習者提供知識中的精華部分，為學習者的學習提供服務，因此慕課平臺上的課程資源體現了實用性[7]。慕課的課程資源通常將教學內容進行細化和精練，為學習者提供最重要的知識，學習者通過學習能夠快速掌握知識體系中的重點內容，并且慕課的課程時間通常在10分鐘左右，學習者的注意力能夠持續地保持學習狀態，提高學習效率。