交叉學科課程教學與研究生專業背景的矛盾與協調

摘要：分析了研究生專業背景的不同對交叉學科課程教學的影響，認為激發學習興趣和維護學習熱情是有效教學的關鍵，在《超聲電機理論及應用》的教學中關注學科前沿問題以激發興趣，通過知識體系的梳理緩解學生對專業外知識的陌生感，闡明創新源于實踐以提高學習熱情，結合研究生的研究課題嘗試了學生上講臺和討論的課堂教學形式，使研究生在課堂教學期間保持了足夠的學習熱情，取得較好的教學效果。

關鍵詞：研究生課程；交叉學科；專業背景；有效性

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）43-0106-03

課程教學質量是影響研究生培養質量的重要環節，是研究生獲取知識的主要渠道，其主要任務是為研究生下一階段的科研和學位論文打下基礎，教學效果直接影響到研究生知識結構的形成、能力結構的培養以及素質結構的提高，能為研究生將來從事科研工作提供長久的學術支撐力[1]。近年來，研究生課程教學質量不盡如人意，引起了廣泛關注。隨著研究生教育規模的迅速擴張，以論文為主要指標的評價體系功利色彩濃厚。研究生培養過程中論文為重的價值取向日益明顯，而研究生課程教學工作相對滯后，教學質量不容樂觀[2]。然而，所謂“論文為重”更多地表現在對論文數量和影響因子的硬性規定上，缺乏對研究生基礎知識和研究能力系統化培養的有力措施。學術探究性是研究生教育的本質屬性，但現行研究生課程無論是在課程設置還是在教學活動中，都存在研究性弱化的問題。只有優化研究生課程設置，突出經典性、前沿性、跨學科性、實踐性課程的比重，構建平等、共生的師生關系，才能深化和提升研究生課程的研究性內涵。研究生應具備較高水平的研究能力是學術型研究生教育的基本要求，但現階段研究生的研究水平不能滿足科學研究和實際工作的需要，根源之一就在于研究生課程的研究性內涵降低，弱化了研究生研究能力的發展[3]。近年來不斷涌現的新型學科和交叉學科給研究生教育中的研究性的強化帶來了契機，同時也對教學理論的發展和方法的創新提出了更高的要求。

一、交叉學科課程教學中的問題

隨著現代科技的快速發展，對科技人才專業知識的深度和廣度提出了越來越高的要求，科技發展的前沿問題大量出現在學科的交叉、融合的過程中，新興學科和交叉學科應運而生，在推動技術進步的同時，成為傳統學科進一步發展的驅動力和復合型人才培養最直接的支撐。然而，學制時間有限與信息量不斷膨脹的矛盾也日益突出，成為高等教育中無法回避的嚴峻問題。現有培養計劃一般在本科第二年進行本專業基礎知識的教學，三、四年級重點培養基本技能并涉及本專業學科的前沿問題，交叉學科普遍出現在本科畢業前或研究生培養階段。本科畢業前學生們或忙于找工作或忙于考研，這期間的課程設置對大多數學生來說形同虛設，造成在本科階段學生們很少接觸本專業體系外的基礎知識。而研究生一般在第二年才開始接觸交叉學科，此時大部分研究生已進入碩士課題的研究工作，期望他們投入更多的時間在交叉學科基礎知識的學習上是不現實的。事實上，在進入交叉學科教學之前，除了要求學生具備本專業堅實的基礎知識并對前沿科技水平具有足夠的了解之外，還要對相關學科基礎知識具有足夠的儲備，才能使交叉學科的教學活動順利開展。顯然，由于交叉學科所含信息量龐大并處于快速的更新和發展中，要實現交叉學科的教學目標，需要認真研究交叉學科課程的特點和教學規律，建立高效的教學模式和教學方法。

目前國內部分研究生課程教學方法仍采取灌入式講授法，教學方法缺乏啟發式和創造性理念。學生往往還是被動認知，很少有機會主動去思考一些問題并提出解決方案[4]。對于交叉學科的課程教學，情況更為嚴重。交叉學科課程與傳統學科最大的不同是所闡述理論和方法的基礎是傳統學科的結論，而由于時間限制，難以對這些結論進行詳盡的論述，因而，交叉學科課程所涉及的“教”、“學”兩方面的問題也具有自身的特點。對于“學”，主要的問題是學生對本專業之外的知識了解較少，有些幾乎是空白，需要耗費大量時間“惡補”本專業外的基礎知識，而研究生們更愿意把時間用在課題的研究上。這引發了第二方面的問題，如何“教”？同一個課堂上來自不同專業的學生，課程中某一個專業知識點，對于本專業的學生太過簡單，難以激起他們的興趣，味同嚼蠟，而對于非本專業的學生太過深奧，也使他們興味索然，使講授者無所適從，我們在課程《超聲電機理論及應用》的教學中深切體會到，按部就班的講授方法難以達到教學目標。

二、交叉學科課程教學方法的嘗試

《超聲電機理論及應用》是一個典型的交叉學科專業課程，涉及機械工程、力學、材料科學與工程、儀器科學與技術、控制科學與工程等學科，內容豐富，是壓電驅動技術研究方向核心專業課之一，與研究生研究課題密切相關。然而，由于課時較少（32學時），課程內容難以充分展開。為了在課時內讓學生建立起基本概念、積累基礎知識，并對研究方向上的前沿問題有所了解，一些傳統學科研究生課堂教學的革新方法可以借鑒，包括讓學生上講臺、專題討論等。然而，這些方法也存在一些問題。由于研究生教學強調對學生研究能力和創新能力的培養，討論已成了研究生課堂教學的一種重要方式[5]。然而，實際效果不盡如人意，大部分學生不能真正參與討論，主要原因或是“不關我的事”或是“我又不懂”，概括起來就是“沒興趣”。造成這種現象的核心問題是未能激發學生的興趣和熱情，以致好的教學方法流于形式，教學的有效性大打折扣。做一件“沒興趣”的事令人煩躁，如果這件事“我又不懂”，痛苦將伴隨這件事的整個過程，大多數人的本能選擇是放棄。有興趣是主動學習最有效的驅動力，而適度的難度是維持這種驅動力的基礎，克服困難過程中產生的成就感是增加驅動力、使學習進入良性循環的“荷爾蒙”。事實上，絕大部分學生對自己的專業是有興趣的，這也是當初選擇專業的主要根據之一；而如何維持并提升興趣，在教學中設置“適度”的難度，并使學生獲得“成就感”就成為有效教學的技術目標。圍繞“興趣”的維持和提升，結合課程教學任務我們嘗試了一些方法，包括：關注學科前沿問題以激發興趣，通過知識體系的梳理緩解學生對專業外知識的陌生感，闡明創新源于實踐以提高學習熱情，鼓勵學生上講臺實現自我肯定，結合研究生的研究課題開展主題討論。使研究生在課堂教學期間保持了足夠的學習熱情，取得了較好的教學效果。

1.關注學科前沿問題。這部分的介紹至關重要，是引導學生進入課程學習狀態的關鍵，教師對學科前沿問題及基礎理論必須有充分的了解和深刻的理解，大量的課前準備工作是必需的。一般來說，面對還沒有解決的問題，人們會不自覺地思考：我有沒有可能去解決？這個問題的答案會很快做出，如果涉及這個問題的因素中大量的都是自己不懂的，答案是“沒有可能”；如果涉及這個問題的因素中只有很少是自己不懂的，答案是“有可能”。因此，介紹問題的過程中需使用學生能聽得懂的表述，將專業詞匯盡可能用大白話代替或進行必要的解釋。如“遲滯”，可以簡單畫個圖，說明由于某些因素的影響造成來回的路徑不同，而形成了一條回線；關于“匹配”，可以舉個例子：男女朋友如果“匹配”，發生爭吵和沖突的機會就小，即使發生沖突也會最終和解，其原因是他們的世界觀和價值觀是協調的，就像電路中兩個功能模塊之間由外界干擾而出現參數波動，但由于阻抗匹配，波動總是存在于平衡點附近。這樣的敘述方法增加了“有可能”的自我認定，誘發解決問題的沖動，這將是一個良好的開端。

2.創新離我們有多遠。關于科學家的故事大家都耳熟能詳，很難再引發學生的深刻思考，也很難與熟悉的課本、陳舊的課桌、缺乏生氣的實驗裝置和儀器聯系起來。激發興趣的關鍵問題是要讓學生們搞清楚創新離我們到底有多遠。很多偉大創新的故事具有戲劇性和偶然性，如門捷列夫的元素周期表據說是“夢”出來的，不論這種說法是否真實，有一點是毋庸置疑的：之前他已經進行了長期艱苦的研究工作，“夢出來”也就不奇怪了；玻璃的發現是做飯做出來的，夠偶然吧？但也有必然性，如果做飯的人對灰燼中的琉璃狀物質視而不見，或不再進行進一步的實驗研究，玻璃的歷史將會改寫。學科的建立和發展源于一些看似“偶然”實則“必然”事件的發生和發展，以及好奇心的驅使和社會需求的拉動。對學科發展歷史和重要事件的回顧，目的不是緬懷過去，而是通過一些事件的分析讓學生發現創新離我們并不遙遠，也不僅僅屬于大科學家和天才，任何具備科學研究基本素質的人都有可能被寫進歷史。發現一個現象是創新，發明一種方法是創新，它們都隱藏在看似平凡的實踐工作中。對于一個已經存在的問題，嘗試用新的方法去解決；對于一個新發現的現象，嘗試用一種已有的方法去解決，都可能成為一項新技術或新概念的發端。在實驗過程中發現實驗數據與預期的規律不一致，可能引發一個新的發現，前提是研究者是一個“有心人”和“實干家”，實踐中善于觀察、勇于探索給平凡的工作注入了靈氣，孕育出創新的靈感。

3.知識體系的梳理。知識體系的梳理就好比整理硬盤，所形成的樹狀結構除了使大腦中信息的檢索和存儲更為有序、便捷之外，更重要的是讓學生了解專業外的知識距離我的專業并不遙遠，且具有相關性。人類的知識具有相關性，尤其是自然科學，原因很簡單，他們是由一個知識點或有限個知識點不斷深化、擴張，然后經過多級分化、相互促進所形成的。工程學科中的問題大多可以追溯到中學物理，尋找不同專業知識點相互之間的親緣關系的過程對學生在交叉學科課程的學習中意義重大，除了使學生對本專業外的知識不再陌生，不再有“隔行如隔山”的感慨，同時還能誘發學生建立一般規律的探索熱情。壓電振子是一個機電耦合系統，其力學量和電學量雖然分屬兩個不同的學科卻有著內在的聯系，將力學量等效為電學量建立系統參數描述即等效電路的過程使電學專業和力學專業的學生產生濃厚興趣：那電學量是否也能等效為力學量建立系統的力學方程？等效后“效果”怎么樣？會有多少誤差存在？是不是在其他學科中也存在類似的“等效”方法？一旦這些問題在頭腦中產生，追尋答案便成為自覺的行為了。教學中適時引入類比激發聯想是一種提高課堂教學有效的方法，如介紹壓電材料的“電滯回線”時，可以重申電和磁是兩種可相互轉化的能量存在形式，那么有沒有“磁滯回線”存在呢？

4.演講和討論。讓學生上講臺已不是一個新生事物，主要功能是促進學習、活躍課堂。將理解的知識簡明扼要地表述出來不是件容易的事，需要做大量的準備工作，教師必須向學生提供幫助，對演講內容和形式進行指導。演講內容最好選擇學生最熟悉、最擅長的部分，目標明確、邏輯清楚，并充分考慮到聽眾的理解能力，選擇最樸素的語言。理由很簡單，如果聽眾聽不懂，演講者是很難講下去的。好的演講不僅使聽者受益，更重要的是講者的自我價值得到肯定，同時激發其他學生的學習熱情，達成良性循環。一堂優質的討論課可以活化課堂、啟迪智慧，培養學生分析問題、解決問題的能力。對于交叉學科課程的課堂討論，除了討論主題的選擇需要更加慎重之外，問題所涉及的學科間的“接口”需要重點關注。討論主題的選擇應與學生未來的研究課題相關，學生一旦發現“這個問題有用”，參與討論就變成自覺行為了。討論涉及跨學科問題會阻礙學生思路并產生挫敗感，實時進行解釋和闡述是引導討論順利進行的關鍵。教師將自己的研究發現和研究成果與學生進行分享，尤其是失敗經驗的分享對學生產生重要心理作用：原來老師也不比我高明多少，只要好好學、好好工作，我很快就會超越他。

事實上，不論采用什么教學形式，有效教學的基礎是教師的準備工作是否到位。準備不足，再好的形式也只能是空中樓閣，隨時可能坍塌。準備工作包括教師自身的知識積累、工作態度和對學生知識結構的了解。無論教師的水平多高，投入充足的時間和精力是取得良好教學效果的唯一途徑。在當今教學和科研并重且科研“收益”明顯大于教學“收益”的情況下，課堂教學的前期準備時間被大幅壓縮，這就要求我們付出更多的努力，多進行換位思考，把學生當成教學工作的合作者而不僅僅是信息的接收器，才能使教學工作更為有效。

參考文獻：

[1]宋秋前.有效教學的涵義與特征[J].教育發展研究，2007，（1）：38.

[2]于忠海，趙瑋芳.研究生課程研究性弱化歸因及其改進理念和策略[J].學位與研究生教育，2011，（4）：34-38.

[3]占志勇.從教學內容來看研究生課程教學改革[J].科教導刊，2012，（7）：179，209.

作者簡介：金家楣（1965-），男，博士，副研究員，研究方向為壓電驅動技術。