交叉學科學生發(fā)展評價體系研究

摘 要：交叉學科建設已然成為知識創(chuàng)新與科學發(fā)展的時代顯著特征。在數智社會的背景下，構建面向高校交叉學科學生的人才發(fā)展評價指標體系，能夠為學生的發(fā)展狀態(tài)測評、能力提升以及培育提供重要參考。本研究提出了交叉學科人才發(fā)展評估框架，通過多元線性回歸數據驅動優(yōu)化指標體系，利用隨機森林確定評價指標權重，最終形成了涵蓋“學習興趣與認知投入”“創(chuàng)新潛力與實踐”“外部驅動與生活平衡”3個一級指標以及14個二級指標的交叉學科人才發(fā)展評價指標體系，應用于交叉學科學生的認知站位、內驅路徑和情景創(chuàng)建三個方面，為人才發(fā)展培養(yǎng)管理策略的提出提供有力依據。

關鍵詞：交叉學科；多元回歸分析；隨機森林；指標體系

近年來，交叉學科建設已成為人才發(fā)展的戰(zhàn)略必需以及順應時代發(fā)展的必然走向［1］。交叉學科學生作為在知識融合環(huán)境下成長起來的新型學習者群體，對多學科知識的感受與接納表現得極為積極。然而，當前交叉學科學生的基礎學科素養(yǎng)及跨學科整合能力表現各異，面對日益繁雜的知識體系以及多學科交叉所帶來的強勁挑戰(zhàn)，提升與培育新時期高階的交叉學科人才，成為人才發(fā)展在戰(zhàn)略層面的關鍵需求，也是適應時代發(fā)展的必然抉擇［2］。明確新時代背景下交叉學科發(fā)展的概念體系，有助于進一步推動交叉學科發(fā)展評價與培育工作。

1 交叉學科人才發(fā)展相關研究概述

目前，高校人才培養(yǎng)方向已逐漸從專業(yè)需求向產業(yè)需求轉變，知識體系也由專業(yè)類學科向學科交叉融合方向轉變。交叉學科絕非原有學科的單純疊加，而是通過深度交叉融合形成具有新特質的學科領域，這對于促進學科間的共性問題研究、打破語言壁壘和推動深度融合具有重要作用［3］。隨著知識融合的深化和社會對復合型人才需求的增長，交叉學科人才發(fā)展將有更廣闊的空間［4］。

學科交叉研究的發(fā)展趨勢表明會聚研究正逐步成為新興的研究范式，解決社會重大挑戰(zhàn)問題成為學科交叉研究的主要驅動力，自然科學與社會科學的交叉趨勢持續(xù)增強，學科交叉研究的發(fā)展需要與之相適配的研究與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)［5］。然而，國內外學者大多僅致力于對人才發(fā)展的研究，而已有部分關于交叉學科人才發(fā)展的探討主要集中在理論層面，缺乏實證數據的支撐。整體來看，現有關于交叉學科人才發(fā)展的研究從單一維度構建評估框架，難以滿足其在縱向深度上的延伸以及橫向輪廓上的豐富這一雙重發(fā)展要求。

2 交叉學科學生人才發(fā)展框架構建

本文從多學科融合的視角出發(fā)，將交叉學科人才發(fā)展視為動態(tài)演進的綜合性概念，圍繞高校交叉學科學生人才發(fā)展的科學內涵與實現路徑，形成“學習態(tài)度—創(chuàng)新能力—綜合影響”3個維度，采用文獻研究、數據驅動、問卷調研等方法，構建高校交叉學科學生人才發(fā)展質量評價指標體系，采用多元回歸分析進行指標優(yōu)化，并利用隨機森林算法計算各評價指標的權重。

2.1 評價體系構建原則

在交叉學科學生人才發(fā)展中要探究其內在的核心影響力，明確其和何種因素存在直接或間接關聯(lián)。交叉學科學生人才發(fā)展應當適應交叉學科特點，構建交叉學科人才發(fā)展評價指標體系中的各項指標能夠體現學習過程中的變化特性，梳理概括當下的學生發(fā)展成果，滿足社會對交叉學科學生的需求，揭示未來交叉學科人才發(fā)展的關鍵驅動力量以及給出相應發(fā)展建議。

（1）全面考量學生發(fā)展需求。交叉學科學習內容復雜且綜合，難以用單一指標進行評估。因此，教師需要關注學生的學科學習動力和基礎認知、創(chuàng)造力與行動能力、外部環(huán)境和生活狀態(tài)。

（2）適應交叉學科特點的需求。交叉學科要求學生具備跨領域知識技能，能促使學生探索學科交叉點，將知識轉化為創(chuàng)新成果，能提供外部支持與平衡保障，以應對學習挑戰(zhàn)。

（3）滿足社會對人才的需求。當今社會對交叉學科人才需求日益增長，他們須具備扎實的專業(yè)知識、創(chuàng)新能力與良好的適應能力，培養(yǎng)符合社會需求的人才，以此提升其在未來職業(yè)生涯中的競爭力。

2.2 交叉學科學生發(fā)展指標選取

依據上述研究進行歸納并以多元回歸分析法進行驗證，從3個維度構建一級指標，在一級指標下用14個二級指標進行表示，構架交叉學科發(fā)展評價體系，完成最終指標的確立。

2.2.1 數據來源與信效度檢驗

本研究的數據采集對象為東北林業(yè)大學理學院信息與計算科學專業(yè)2020—2023級的224名學生。數據由兩部分組成：（1）學生所學習課程的課程成績；（2）通過問卷調查獲取學生的數據。本研究共收到204名學生完成的問卷調查，數據清理后，有效問卷率約95.1%，剔除無效問卷，采用完整性、一致性、合理性原則，對收集到的有效問卷進行克隆巴赫系數信度檢驗、KMO檢驗和Bartlett球形檢驗，得到表1，表明調查問卷所收集的結果可以支撐學習分析。

2.2.2 指標優(yōu)化

為切實提升研究的科學性與有效性，我們引入學生學業(yè)表現這一中介變量，對初始指標體系進行全面修訂與完善。學生學業(yè)表現對其發(fā)展起著重要的引領作用。采用多元回歸分析方法，得到如下相關系數見圖1。

1.數學學科學業(yè)表現；2.計算機學科學業(yè)表現;3.數學學科喜愛度；4.計算機學科喜愛度；5.數學學科重要認知度；6.計算機學科重要認知度；7.數學學科投入度；8.計算機學科投入度；9.數學創(chuàng)新敏感度；10.計算機創(chuàng)新敏感度；11.創(chuàng)新項目參與意向；12.網課影響度；13.授課方式影響度；14.日常娛樂平衡度

2.2.3 指標選取

通過表中的數據所示，各指標對學業(yè)表現具有顯著的驅動效應，能直接反映學生的學習動機、投入程度和綜合素養(yǎng)，對學業(yè)表現的影響更為顯著和穩(wěn)定，且部分指標之間存在高度相關性，共同作用于學生的學習態(tài)度和行為模式，為構建更加合理的指標體系提供了有力依據。最終形成由3個一級指標和14個二級指標組成的交叉學科學生發(fā)展評價體系，見表2。

2.3 基于隨機森林的評價指標賦權

2.3.1 構建隨機森林模型

隨機森林以決策樹作為基分類器，在構建CART決策樹過程中，以基尼指數最小的屬性來作為最優(yōu)劃分屬性。特征的基尼指數越小，說明該特征就越重要。基尼指數作為CART算法的分區(qū)準則，在決策樹的每個內部結點上選擇屬性。

第i棵樹節(jié)點q的基尼指數GI計算公式為：

GI（i）q=∑Cc=1∑Cc′≠cp（i）qcp（i）qc′=1-∑Cc=1（p（i）qc）2

其中，C表示C個類別，pqc表示節(jié)點q中類別c所占的比例。

對于第j個特征，在第i棵樹節(jié)點q處，計算其重要性變化量：

VIM（Gini）（i）j=GI（i）q-GI（i）l-GI（i）r

其中GI（i）l和GI（i）r分別表示分枝之后兩個新節(jié)點的基尼指數。

假設隨機森林中共有i棵樹，M個特征，那么特征j在整個隨機森林中的重要性（歸一化后）為：

VIM（Gini）j=1I·∑Ii=1VIM（Gini）（i）j∑Mj=1∑Ii=1VIM（Gini）（i）j

得到最終的評價指標重要性權重。

2.3.2 評價指標賦權結果

根據隨機森林模型計算出的特征重要性結果，計算各指標的綜合權重值，得到各級評價指標權重見圖2。

圖2 交叉學科學生發(fā)展體系各級評價指標權重圖

3 對策與建議

3.1 認知站位方面

（1）強化課程認知與價值觀念。引導學生領會課程投入與認知的重要性，樹立正確態(tài)度與取向。提升學生對課程興趣、重要性和創(chuàng)新性的感知維度，從認知心理學強化元認知，激發(fā)內在動機，提高認知深度與廣度。

（2）重視外部環(huán)境認知。協(xié)助學生認識外部環(huán)境對自身發(fā)展的影響，引導其積極利用外部資源，從生態(tài)系統(tǒng)理論視角優(yōu)化外部生態(tài)環(huán)境，通過培訓課程促進學生與外部環(huán)境良性互動。

3.2 內驅路徑方面

（1）培養(yǎng)自主學習能力。教師應激勵學生主動參與學習過程，增強他們的學習主動性和參與度，培育學生分析問題和創(chuàng)新思維的能力；為學生提供自我探索和實際操作的機會，增強學生的問題解決能力和創(chuàng)新能力，支持學生的個人成長和發(fā)展。

（2）發(fā)展高階思維能力。教師應重視學生批判性思維和創(chuàng)造性思維等高階思維技能的培育；引導學生進行深層次的思考和批判性評價，提高他們的思維水平和創(chuàng)新能力，為他們的未來發(fā)展打下堅實的基礎。

（3）明確個人發(fā)展目標。教師指導學生依興趣、特長和職業(yè)計劃制定學習目標、職業(yè)目標和計劃；幫學生確立目標，調動學生學習的積極性，讓其結合自身情況設立目標和方向，保障成長有正確方向和持續(xù)動力。

3.3 情景創(chuàng)建方面

（1）優(yōu)化課程教學情景。教師應創(chuàng)新教學情景，采用多媒體教學、互動式教學等方式，提高課程的趣味性與實用性；為學生創(chuàng)設真實的學習情境，促進學生對知識的建構與應用，提升實踐能力。

（2）拓展外部學習情景。教師應充分利用外部環(huán)境資源，為學生提供多樣化的學習體驗；讓學生在真實的工作環(huán)境中鍛煉自己的能力；讓學生在真實的社會情境中學習與成長，拓寬學生的視野與發(fā)展空間。

（3）建立良好的學習氛圍。教師應為學生營造積極向上的學習氛圍，促進學生之間的交流與合作；鼓勵學生相互學習、共同進步，建立良好的學習氛圍，促進學生之間的互動與合作。

總之，通過從認知站位、內驅路徑以及情景創(chuàng)建三方面采取相應的對策建議，可以有效地提高學生的課程投入與認知水平，激發(fā)學生的學習動力和創(chuàng)新能力，為學生的全面發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。這三個方面相互關聯(lián)、相互作用，共同構成了促進學生發(fā)展的有機整體。通過綜合施策，可以優(yōu)化學生發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，提升學生的綜合素質與競爭力。

結語

在當今數智化時代浪潮澎湃涌動之際，學生發(fā)展的評價體系在持續(xù)演進并臻于完善。本文聚焦于學生發(fā)展評價指標體系，展開了深入且系統(tǒng)的探究。通過對各指標權重的縝密分析與綜合考量，明晰了學習興趣與認知投入、創(chuàng)新潛力與實踐、外部因素與生活平衡對于學生發(fā)展的關鍵影響。

然而，我們的研究尚存一定的局限性。未來，我們將進一步探索更為科學、客觀的指標體系賦權方式，同時持續(xù)驗證研究指標的可操作性，廣泛收集多元化的數據，不斷優(yōu)化評價指標體系，為交叉學科學生發(fā)展提供更為精準、有效的建議方略。

參考文獻：

［1］陳偉斌.“雙一流”建設背景下新興交叉學科建設路徑思考［J］.中國大學教學，2021（09）：8086.

［2］楊量杰，陳思捷，李翔宇.高校跨學科人才培養(yǎng)的三大困境及對策［J］.教育探索，2023（05）：2932.

［3］劉仲林，程妍.“交叉學科”學科門類設置研究［J］.學位與研究生教育，2008（06）：4448.

［4］馬寧，王紅兵，劉怡君，等.我國交叉學科發(fā)展的趨勢特征及多維測度研究［J］.研究生教育研究，2023（03）：19.

［5］張政，華中生.學科交叉賦能人才培養(yǎng)的整體性思維及其實施策略［J］.中國大學教學，2024（07）：410+58.

項目基金：東北林業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“機器學習視域下學習相關性的研究”（編號：2024 10225439）；黑龍江省高等教育教學改革研究項目“‘產賽教學研用’多元融合育人機制下應用統(tǒng)計專碩課程建設與實踐研究——以《大數據分析方法》課程為例”

作者簡介：關雅馨（2004— ），女，漢族，河北石家莊人，本科在讀，研究方向：數據分析；李明睿（2005— ），男，漢族，遼寧葫蘆島人，本科在讀，研究方向：復雜網絡；劉奎澤（2005— ），男，漢族，黑龍江訥河人，本科在讀，研究方向：機器學習；高增武（2004— ），男，漢族，河北滄州人，本科在讀，研究方向：數據挖掘。

*通信作者：馬曉劍（1977— ），女，漢族，碩士研究生，副教授，研究方向：數據挖掘和圖像處理。