［摘 要］ 當(dāng)今各類高校在新工科背景下培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的復(fù)合人才是重要發(fā)展方向，跨學(xué)科課程體系的建設(shè)是培養(yǎng)多學(xué)科專業(yè)人才的重要組成部分?？鐚W(xué)科課程的開設(shè)如何實(shí)現(xiàn)工文學(xué)科的真正交叉和融合，仍是探索培養(yǎng)跨領(lǐng)域復(fù)合型人才的重要課題。通過對講授跨學(xué)科課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化探索，并利用F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法研究工、文兩類學(xué)生滿意度的樣本差異性來源，準(zhǔn)確計(jì)算出工、文交叉學(xué)科課程的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)比例，并揭示跨學(xué)科課程的系統(tǒng)內(nèi)涵性。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；跨學(xué)科；假設(shè)檢驗(yàn)；優(yōu)化；課程結(jié)構(gòu)

［基金項(xiàng)目］ 2024年度西南交通大學(xué)本科教改重點(diǎn)培育項(xiàng)目（20240023）

［作者簡介］ 鄭曉彤（1979—），男，四川達(dá)州人，工學(xué)博士，西南交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院（生物醫(yī)學(xué)工程研究院）副教授，主要從事智能生物材料研究。

［中圖分類號］ G642.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）38-0020-04 ［收稿日期］ 2023-03-21

引言

面對社會科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的新形勢，新工科人才的培養(yǎng)是當(dāng)前各類高校打造社會復(fù)合型人才的重點(diǎn)關(guān)注問題。從大學(xué)走出去的本科畢業(yè)生是各行各業(yè)的生力軍，支撐服務(wù)著整個國家的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。因此，新工科背景下大學(xué)必須加強(qiáng)不同學(xué)科專業(yè)之間的交叉和融合：理工科的學(xué)生需具有政治、管理、人文等社會性的情懷和精神；文科的學(xué)生需具有工程、技術(shù)等創(chuàng)造性的思維理念。以此提升各學(xué)科專業(yè)的內(nèi)涵，提高復(fù)合型人才的素養(yǎng)和能力，使之進(jìn)入社會后能適應(yīng)并解決各行業(yè)在高新技術(shù)和經(jīng)濟(jì)文化中的創(chuàng)新和精神需求［1］。

復(fù)合型人才的培養(yǎng)主要表現(xiàn)為兩個或兩個以上的學(xué)科交叉和整合的教學(xué)活動，跨學(xué)科課程是由一些有著內(nèi)在聯(lián)系的不同學(xué)科合并或融合而成的新課程，也稱交叉學(xué)科課程［2］?！翱鐚W(xué)科”是為學(xué)生提供跨學(xué)科的教育平臺，這種創(chuàng)新教學(xué)方法可以提升課程質(zhì)量，改善學(xué)生分析思維能力、人際關(guān)系能力、專業(yè)態(tài)度、全球意識和創(chuàng)造能力［3］。然而，作為起示范作用的課程改革，跨學(xué)科課程在具體實(shí)踐中應(yīng)考慮幾個突出的方面：（1）融合性。什么樣的課程具有工、文交叉性，即使理工科各專業(yè)之間，也存在專業(yè)相關(guān)性的問題；跨學(xué)科課程肯定不是簡單地給理工科學(xué)生開人文類的課，給文科學(xué)生講工程技術(shù)知識，否則會陷入“為了跨而跨”的形式教學(xué)［4］。（2）科學(xué)性?？鐚W(xué)科課程在結(jié)構(gòu)上要符合教學(xué)規(guī)律和創(chuàng)新要求，學(xué)生能在新的知識領(lǐng)域中運(yùn)用各自的專業(yè)思維思考和解決復(fù)雜多樣的問題［5］。（3）隨機(jī)性。同樣課程由不同教師講授，不同專業(yè)學(xué)生的吸收方式，以及師生地位不對等的關(guān)系，都決定了跨學(xué)科課程的評價較難體現(xiàn)交叉融合的內(nèi)涵性和優(yōu)勢。

在促進(jìn)本科跨學(xué)科課程建設(shè)中，西南交通大學(xué)提出以“創(chuàng)新型的教學(xué)、研究型的學(xué)習(xí)、跨學(xué)科的課程”為導(dǎo)向的課程改革，并通過茅以升學(xué)院推出多門“跨學(xué)科榮譽(yù)課程”。筆者在參與講授跨學(xué)科課程中，針對跨學(xué)科課程自身結(jié)構(gòu)的融合性和科學(xué)性，始終以授課學(xué)生為評價中心，排除人為等主觀因素對課程的影響，只針對課程的系統(tǒng)性誤差進(jìn)行評價。

一、跨學(xué)科課程假設(shè)檢驗(yàn)的方法

樣本的優(yōu)化。我們通過7次跨學(xué)科課程講授周期，針對全校本科生開設(shè)有5次小班、2次大班，總共356人。選課學(xué)生覆蓋全校17個學(xué)院，按學(xué)科專業(yè)分為工科和文科兩類，分別有292人和64人，工文比例為4.56∶1，遠(yuǎn)優(yōu)于全校工科和文科生的就讀比例。同時，跨學(xué)科課程在實(shí)際教學(xué)中容易出現(xiàn)在重人文性的課程中學(xué)生以拿學(xué)分為目的的情況，難以促進(jìn)學(xué)生對專業(yè)的思考和能力培養(yǎng)；重工程性的課程中不同學(xué)科的學(xué)生參與度不高、融合性不足。因此，分析課程內(nèi)容的選擇和命名是重要的，我們也對選課過程的數(shù)據(jù)情況進(jìn)行了樣本優(yōu)化。開設(shè)的跨學(xué)科課程名稱對選課學(xué)生的類別有明顯影響?！爸悄懿牧稀边x課的文科生比例較小，即使工科專業(yè)覆蓋的數(shù)量也只有幾個，學(xué)生認(rèn)為課程偏工程技術(shù)。選“未來生活”課程的文科生比例較高，工科和文科比達(dá)到了2.5∶1，覆蓋專業(yè)的數(shù)量也超過10個，具有非常明顯的跨學(xué)科性；然而，學(xué)生認(rèn)為課程可以輕松獲得學(xué)分，對本專業(yè)幫助不大，因此這樣的課程也不能達(dá)到跨學(xué)科課程開設(shè)的目的。“智能世界與未來技術(shù)”課程的選課比例為4.1∶1，覆蓋專業(yè)的數(shù)量超過15個，選課學(xué)生也普遍對這門課抱有期待，說明工科生和文科生的選課比例比較理想，我們也將從選這門課的學(xué)生中抽取假設(shè)檢驗(yàn)的樣本。

二、跨學(xué)科課程的內(nèi)涵性檢驗(yàn)

1.F檢驗(yàn)及結(jié)果分析。對跨學(xué)科課程的評價不僅要以學(xué)生為中心，還要體現(xiàn)工科類和文科類學(xué)生評價的一致性，甚至是不同專業(yè)學(xué)生評價的一致性。F檢驗(yàn)作為方差比率的檢驗(yàn)，不僅可以比較具有正態(tài)分布的兩組統(tǒng)計(jì)值是否有相同的方差齊性，還可以通過方差的大小反映樣本數(shù)據(jù)的精密度。

2.t檢驗(yàn)與結(jié)果分析。t檢驗(yàn)是用t分布理論推斷差異發(fā)生的概率，從而判定兩個樣本平均數(shù)的差異是否顯著。因此，工科類和文科類學(xué)生對跨學(xué)科課程的滿意度評價可以分析課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)是否存在系統(tǒng)性誤差，并科學(xué)準(zhǔn)確地判斷跨學(xué)科課程開設(shè)的正確度。在F檢驗(yàn)方差齊性一致的情況下，P1和P2樣本對滿意度指標(biāo)采用正態(tài)分布的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

三、研究結(jié)果與思考

1.跨學(xué)科課程的設(shè)置精確性。通過對課程設(shè)置的統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)評價，可以對跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)設(shè)置進(jìn)行數(shù)量化分析，探究跨學(xué)科課程的設(shè)置精確性。學(xué)生是授課的對象，課程設(shè)置是否合理必須以學(xué)生為中心的滿意度來衡量，然而學(xué)生的專業(yè)背景不一樣，在工文兩部分的知識理解上也存在差異，會造成學(xué)生評價的隨機(jī)誤差，從而不能對跨學(xué)科課程進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置。本研究從學(xué)生評價的隨機(jī)性考慮，基于隨機(jī)因素的可統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)，對學(xué)生評價的滿意度進(jìn)行分類設(shè)置，比如：定性的指標(biāo)是C和T，其中C指標(biāo)又涵蓋CD、CP、CE，而T包括四個方面的指標(biāo)，基本概括了一門課程的滿意度指標(biāo)，并建立了系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

從假設(shè)檢驗(yàn)的結(jié)果也能看出，學(xué)生對跨學(xué)科課程的理解存在主觀情緒，但也絕不是跨學(xué)科課程就沒有專業(yè)“營養(yǎng)”的體驗(yàn)課。首先，工、文兩類學(xué)生在新工科的大背景下，也并不滿足自身專業(yè)知識的學(xué)習(xí)需求，希望在本專業(yè)以外能開闊更廣的視野，拓寬更多的知識領(lǐng)域，因此學(xué)生對跨學(xué)科課程抱有一定的興趣和期待。此外，新時代下成長的大學(xué)生希望自己學(xué)到的知識能提高專業(yè)能力，并為未來就業(yè)和進(jìn)一步深造提供參考和幫助，因此面向工、文兩類學(xué)生的跨學(xué)科課程就要具備較好的針對性，課程設(shè)置也尤其重要。工、文兩類的知識內(nèi)容在課程中占比為12∶4和4∶12時，不同專業(yè)的學(xué)生對CD指標(biāo)的滿意度沒有顯著性差異，但對CP和CE兩個指標(biāo)的評價差異非常明顯，說明這兩個比例設(shè)置的課程不能讓學(xué)生都滿意。當(dāng)工、文兩類的知識內(nèi)容在課程中占比為8∶8和10∶6時，學(xué)生在CD、CP和CE指標(biāo)的評價卻沒有顯著性差異，10∶6的課程內(nèi)容偏重顯示出更好的滿意度。

本文對跨學(xué)科課程比例的精確檢驗(yàn)分析不是限制所有交叉學(xué)科的課程設(shè)置，而是提出了跨學(xué)科課程精確設(shè)置的新方法。通過F檢驗(yàn)，可以對不同授課教師、不同專業(yè)學(xué)生的隨機(jī)性評價有更科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析，從正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)值檢驗(yàn)方差齊性，為交叉學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)設(shè)置建立可靠的分析基礎(chǔ)；通過t檢驗(yàn)，可以為工、文交叉的課程結(jié)構(gòu)提供精確的差異性評價，為復(fù)雜多樣的交叉課程提供專業(yè)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)正確性。在理工科類大學(xué)開設(shè)跨學(xué)科課程必須考慮各專業(yè)之間的相關(guān)性因素，因?yàn)樾鹿た票尘跋屡囵B(yǎng)綜合型人才要開設(shè)的跨學(xué)科課程不能只考慮新鮮、好奇甚至為了吸引眼球，給理工專業(yè)的學(xué)生開設(shè)人文類課程，給文科專業(yè)的學(xué)生講專業(yè)技術(shù)前沿，這樣會變成只有形式、沒有理解和思考的“網(wǎng)紅”式課程。本研究對跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)采用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)分析，為各類理工科大學(xué)的跨學(xué)科課程開設(shè)的合理性提供理論依據(jù)。

理工科大學(xué)中交叉學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)正確性基于課程開設(shè)的核心目的，即在課程教學(xué)的實(shí)踐過程中，交叉課程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及具體的授課模式，都是由講授教師或團(tuán)隊(duì)在對兩門及以上交叉學(xué)科的專業(yè)、技術(shù)、前沿、儲備、思想、知識點(diǎn)的理解基礎(chǔ)上，進(jìn)行一系列的理論分析、融合加工、科學(xué)整合，從而提高聽課學(xué)生的興趣、增強(qiáng)知識的理解力、拓展不同專業(yè)的廣闊性，最終對學(xué)生解決問題、發(fā)揮創(chuàng)造性的能力有正向幫助。然而，在真正的實(shí)踐過程中，部分教師會把交叉學(xué)科課程理解為不同專業(yè)的“跨”學(xué)科知識，沒有進(jìn)行知識的加工和融合，最終導(dǎo)致學(xué)生不能從中獲取相應(yīng)的技能和知識。例如，在理工科學(xué)校中開設(shè)關(guān)于“茶文化”的交叉學(xué)科課程，主講教師介紹了全國不同地區(qū)的茶葉種類、文化以及有關(guān)的詩詞，教師甚至帶學(xué)生品鑒了不同茶葉，欣賞了茶藝等傳統(tǒng)文化，學(xué)生的興趣較高；然而，如果沒有將茶葉的制作工藝和相關(guān)技術(shù)對茶味道的影響、茶文化的影響結(jié)合，沒有更多的理論依據(jù)和專業(yè)技術(shù)支撐，最終學(xué)生只停留在新奇、好玩的層面。

推動跨專業(yè)學(xué)生的思維模式，以提高其解決問題的能力和創(chuàng)造能力，是跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)正確性評判的標(biāo)準(zhǔn)。真正的跨學(xué)科課程需要從不同專業(yè)的前沿知識領(lǐng)域中提煉出更多的主題內(nèi)容，并進(jìn)一步讓學(xué)生參與研討和分析，從而發(fā)揮學(xué)生的專業(yè)潛力，整合交叉課程的主題思想。比如，“智能世界與未來技術(shù)”課程圍繞“智能世界”和“未來技術(shù)”的主題，時間跨度從人類誕生的遠(yuǎn)古神話到基于現(xiàn)有知識想象千年后的人類技術(shù)，知識維度從具有人文氣息的生活享受到前沿的智能技術(shù)，理解深度從智能手機(jī)、智能機(jī)器的發(fā)展到人類對未來世界的技術(shù)能力，從課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到科學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，可以精準(zhǔn)地判斷跨學(xué)科課程結(jié)構(gòu)的正確性。我們通過多年的講授周期，調(diào)研選課的全部學(xué)生，統(tǒng)計(jì)樣本人數(shù)達(dá)到356人，覆蓋全校工科和文科共17個學(xué)院，通過對學(xué)生滿意度的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)探尋跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)正確性的分析方法。最終，本研究以多學(xué)科專業(yè)的學(xué)生評價結(jié)果為中心，建立課程結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識、授課方式等滿意度的評價模型。

3.跨學(xué)科課程的系統(tǒng)內(nèi)涵性。通過對課程滿意度評價的統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)，可以對跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)設(shè)置進(jìn)行數(shù)量化分析，進(jìn)一步深刻理解跨學(xué)科課程的設(shè)置準(zhǔn)確性。對于授課的學(xué)生主體，首先是專業(yè)屬性問題，我國在高中階段就實(shí)行文理分科教育制度，即通過教學(xué)課程的分科對學(xué)生進(jìn)行分別教育，這將一直延續(xù)到大學(xué)教育。優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生可以根據(jù)個人的興趣、愛好、理想去學(xué)習(xí)和就業(yè)發(fā)展，缺點(diǎn)是這將加速學(xué)生在大學(xué)讀書階段的人文文化與科學(xué)文化的割裂。在社會科技和新產(chǎn)業(yè)的變革下，我國與發(fā)達(dá)國家的智能制造發(fā)展還存在差距，這勢必需要各類高校打造新工科復(fù)合型人才，使其成為各行各業(yè)的生力軍，肩負(fù)起國家發(fā)展的責(zé)任與使命。因此，不同學(xué)科之間的交叉與融合是培養(yǎng)復(fù)合型人才的必然需求，只有實(shí)現(xiàn)工文科、理文科之間的交叉融合教學(xué)，才能使跨學(xué)科課程既是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)，又是高質(zhì)量政治素養(yǎng)、文化素養(yǎng)引領(lǐng)未來發(fā)展的保障。

對于跨學(xué)科課程概念的內(nèi)涵性，我們可以從廣泛認(rèn)同的跨學(xué)科定義來理解。從戴安娜·羅頓、維羅妮卡·曼西拉、艾倫·雷普克等人不同的定義可以總結(jié)出：無論跨學(xué)科課程如何設(shè)計(jì)和教學(xué)，最終的目的都是希望學(xué)生通過知識學(xué)習(xí)和思考，提高回答、解決和處理寬泛復(fù)雜問題的能力。也就是說，面對多元化發(fā)展的社會，包括政企、科技、文化等各類人才都不是僅依靠單一學(xué)科的知識儲備適應(yīng)發(fā)展的，需要交叉學(xué)科的知識經(jīng)驗(yàn)才能與其他學(xué)科主體交流合作，共同完成重要的目標(biāo)。從以上定義的理解我們可以總結(jié)出跨學(xué)科課程的內(nèi)涵要素：跨學(xué)科課程要以科學(xué)問題的思考和解決為根本；跨學(xué)科課程要以多學(xué)科視野為依托，絕不能停留在單一學(xué)科的研究上；跨學(xué)科課程的結(jié)構(gòu)設(shè)置要有科學(xué)性，以學(xué)生對內(nèi)容廣度、深度的滿意評價為標(biāo)準(zhǔn)；跨學(xué)科課程要抓住主題內(nèi)核，以最優(yōu)化的學(xué)科整合推動學(xué)生認(rèn)知和創(chuàng)新能力的拓展。

然而，跨學(xué)科課程在理工學(xué)科與人文學(xué)科的交叉程度和有效性上都有待提高。理工科類高校與人文、教育、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科交叉和合作的范圍較窄，形式也比較單一，只是將人文知識以通識教育的形式吸引學(xué)生，僅有語言情境的吸引力，忽視跨學(xué)科課程系統(tǒng)內(nèi)涵性的研究以及課程結(jié)構(gòu)設(shè)置的合理性。最終變成教學(xué)內(nèi)容只是人文情懷的概覽，沒有達(dá)到使學(xué)生學(xué)會“學(xué)以致用”的目的。在跨學(xué)科課程在高校火爆開設(shè)的形勢下，我們需要保持清醒的頭腦，避免盲從，要在現(xiàn)有的專業(yè)認(rèn)識、學(xué)科融合等積累中，有目的、有計(jì)劃地利用現(xiàn)有儲備進(jìn)行學(xué)科交叉，以達(dá)到學(xué)生培養(yǎng)目的。高校也要在保證質(zhì)量的同時提高跨學(xué)科課程的數(shù)量，并且對跨學(xué)科課程的正確性建立合理、科學(xué)的評定機(jī)制。

結(jié)語

本文通過F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)分析工文兩類學(xué)生對跨學(xué)科課程的滿意度，并以此評價課程的精密度和系統(tǒng)性誤差。結(jié)果發(fā)現(xiàn)12∶4和4∶12的工文偏重比設(shè)置存在學(xué)生滿意度不一致、偏差波動較大等問題，8∶8的課程比也并不是正確的，10∶6的課程內(nèi)容更能體現(xiàn)不同學(xué)科專業(yè)學(xué)生的滿意度一致性，準(zhǔn)確度更高。本文始終以授課學(xué)生為評價中心，圍繞課程的命名、內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)置，只針對跨學(xué)科課程的系統(tǒng)性和融合性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)分析，并排除隨機(jī)因素對課程的影響，實(shí)現(xiàn)交叉學(xué)科課程的系統(tǒng)最優(yōu)化。此外，這種檢驗(yàn)分析方法可操作性強(qiáng)、數(shù)據(jù)結(jié)果可靠，可以為課程本身的系統(tǒng)性內(nèi)涵探究，以及各類高校（特別是理工科類大學(xué)）的跨學(xué)科課程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

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Exploration of the Optimized Structure of Interdisciplinary Courses

ZHENG Xiao-tong， ZHOU Jie， ZHI Wei

（College of Medicine（Institute of Biomedical Engineering）， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China）

Abstract： Nowadays， it is an important development direction for colleges and universities to cultivate innovative and complex talents under the background of emerging engineering disciplines. The construction of interdisciplinary curriculum system is an important part of cultivating multidisciplinary professionals. However， how to realize the real crossover and integration of students from different majors in engineering and humanities in the opening of interdisciplinary courses is still an important topic to explore the cultivation of interdisciplinary talents. Aiming at this problem， in this paper， we make a long-term optimization of the content structure of teaching interdisciplinary courses， and use the statistical methods of F test and t test to study the source of differences between the samples of engineering and humanities students， so as to reveal the systematic connotation of interdisciplinary courses.

Key words： emerging engineering education; interdisciplinary; hypothesis testing; optimization; course structure