立足“融合点概念”的学科交叉融合人才培养_杨文婧.pdf
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1、第 4 期2023 年 4 月 10 日计 算 机 教 育Computer Education中图分类号:G64226作者简介:杨文婧,女,研究员,研究方向为智能计算、因果推断、高性能计算,;靳若春(通信作者),男,助理研究员,研究方向为数据库、数据关联规则、数据质量,。0引 言随着我国全社会各产业门类的深度配合,现实存在的跨学科复杂问题对学科交叉融合人才培养提出更高要求。然而,面向学科交叉融合的科学研究和人才培养仍存在“简单叠加拼凑”现象,如何让不同学科真正交叉融合仍是亟待解决的难题1。学科交叉融合的难点主要源于科学概念的“断链”现象,即在科学知识经过组合组分为学科以推动知识传播的过程中,不
2、同学科在同一概念断开而沿着各自不同的研究方向发展。随着科学知识组合组分为学科的过程不断演进,科学概念的“断链”愈加常见,各学科领域开始逐步拥有各自的概念体系,这使得学科交叉融合更加复杂。学科的交叉融合需要驾驭概念“断链”现象,而驾驭概念“断链”的关键在于把握“融合点概念”,即不同学科连接与分化处所在概念。学科交叉融合人才培养也应立足“融合点概念”,根据“胜任力模型”所包含的知识、技能与品行3 个重要方面,分别深入开展基于“融合点概念”的知识构建、面向“融合点概念”的能力培养和突破“融合点概念”的创新思维培养。在人才培立足“融合点概念”的学科交叉融合人才培养杨文婧,靳若春,李雪琼(国防科技大学
3、高性能计算国家重点实验室,湖南 长沙 410073)摘 要:针对面向学科交叉融合的科学研究和人才培养仍存在的“简单叠加拼凑”问题,为提高学科交叉融合研究生人才培养质量,从科学概念的“断链”现象谈起,提出围绕“融合点概念”驾驭学科交叉融合,根据“胜任力模型”所包含的知识、技能与品行 3 个重要方面,阐述如何实现基于“融合点概念”的知识构建、面向“融合点概念”的能力培养和突破“融合点概念”的思维创新,并介绍计算机专业研究生跨学科交叉融合人才培养实践过程。关键词:融合点概念;学科交叉融合;跨学科人才培养文章编号:1672-5913(2023)04-0026-04养实践过程中将“融合点概念”融入“胜任
4、力模型”之中,帮助学科交叉人才达到“胜任力模型”融合知识、技能和品行的复合能力要求。1围绕“融合点概念”的学科交叉概念是科学家为表述理论而创造的主观语言。科学概念一般需要借助符号或代码进行抽象,对应着自然界中的“客观”对象或“客观”对象间的关系。新的概念往往预示着新学科的诞生,概念体系转换还预示着科学革命。正如托马斯库恩在科学革命的结构 中所说:“科学革命就是科学家据以观察世界的概念网络的变更”2。随着知识爆炸,科学知识经过组合组分归入不同学科,科学知识随之出现概念“断链”现象,这成为学科交叉融合的主要障碍。学科的交叉融合需要驾驭概念“断链”现象,而驾驭概念“断链”的关键在于把握“融合点概念”
5、。1.1概念的“断链”现象科学知识的创造、积淀、传播,推动知识的快速演化,科学知识的演化呈爆炸态势。知识爆炸前夜,弗朗西斯培根被认为是“最后一个DOI:10.16512/ki.jsjjy.2023.04.042专题策划CC2020 前沿第 4 期27知道一个人能知道一切的人”,而上世纪伟大的数学家庞加莱则被认为是“最后一个数学全才”。20 世纪 80 年代,美国未来学家巴克敏斯特富勒提出“知识倍增曲线”:1900 年以前,人类知识大约每世纪翻一番;二战结束时,大约每 25年翻一番;今天,平均每 13 个月翻一番,并将继续指数级增长。当下,已无人能如培根般驾驭人类积累的所有科学知识。面对知识爆炸
6、,科学知识经过组合组分为学科以推动知识进一步传播。在这一过程中,科学知识出现了概念“断链”现象。例如,“基因”概念就在遗传学和分子生物学之间形成了概念“断链”现象:遗传学以该概念为基础,研究生物的遗传和变异;分子生物学以该概念为基础,研究基因的生物分子结构。随着科学知识组合组分为学科过程的不断演进,科学知识的“断链”现象愈加普遍,各学科领域便开始逐步拥有各自的概念体系。例如,力学包含力、速度、加速度、动量、能量等概念,信息科学有信息、计算、程序、协议等概念,经济学有成本、需求、供应、价格、效用、收益等概念。1.2“融合点概念”与学科交叉融合学科的交叉融合需要驾驭概念“断链”现象,而驾驭概念“断
7、链”的关键在于把握“融合点概念”。不同学科在某些概念连接与分化,这些概念称为“融合点概念”,也称为“断链点概念”。“融合点概念”往往与概念“断链”现象紧密耦合,不同学科发生概念“断链”现象之处往往孕育着相应的“融合点概念”。例如,软件工程和微电子学在“存储器”概念发生“断链”,“存储器”的概念可视为“融合点概念”:软件工程以该概念为基础,研究存储器的分配算法、管理算法等;微电子学以该概念为基础,研究存储器的器件机理、物理组织等。学科交叉融合的关键是寻找“融合点概念”。寻找“融合点概念”类似于软件设计中的“接口”设计:统一软件接口,程序员可以高效沟通、分工合作;把握“融合点概念”的内涵,跨学科研
8、究者们可以高效沟通交流、把握研究重点、精准对接合作。“融合点概念”也是打开交叉融合新方向的窗口。“融合点概念”往往蕴含着不同学科针对同一问题的不同研究思路,因而某一学科背景的研究者透过“融合点概念”这扇窗可以学习另一学科的研究方法,借鉴跨学科思维启发科研创新。例如“生物系统”的概念是指从系统论的角度与观念看生物体与生物界,将生物不同层次的结构体系看作“系统”。这一概念可以作为“融合点概念”拓展交叉融合的新方向:生物学科背景研究者可以借助计算机软硬件系统设计、分析与优化技术,解决生物系统研究难题;计算机学科背景研究者可以从生物系统中生物的自组织行为获得启示,提出高效计算机系统设计。针对单一学科不
9、能解决的复杂问题,需要借助其他学科,从而发生交叉与融合,打破原有方法和体制的界限从而产生新的研究方向。事实上,学科之间本没有固定的边界,如物理学可以渗透到化学、天文学、地质学等领域,化学可以渗透到生物学、心理学等。面对边界本不清晰的不同学科,我们可以通过“融合点概念”将“断链”的学科重新连接,帮助研究者构建跨学科知识体系,培养跨学科能力素养,开拓跨学科创新 思维。2计算机专业研究生跨学科培养实践ACM/IEEE CC2020 计算课程体系规范提出的计算机教育“胜任力(Competency)模型”,融合知识(Knowledge)、技能(Skills)和品行(Dispositions)3 方面的综
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