摘 要：培养能够从跨学科视角思考和解决问题的复合型人才是我国高等教育人才培养的一大宗旨。上海交通大学—巴黎高科卓越工程师学院借鉴法国工程师学院的教育培养模式，在预科基础阶段非常重视跨学科教育。本文介绍了学院在日常教学活动及项目式探究性学习中具体开展跨学科教育的做法，为我国高校如何更好地实行跨学科教育提供经验和借鉴。
关键词：跨学科；法国工程师教育；预科基础阶段
2012年上海交通大学与法国巴黎高科工程师集团（以下简称巴黎高科集团）开展合作办学，创立了上海交大—巴黎高科卓越工程师学院（以下简称“交大巴黎高科学院”），旨在借鉴法国高等工程师学校的教育体系和先进理念，致力于培养符合当代社会发展需要的高水平工程师人才。法国高等工程师教育属于精英教育体系，具有规模小、专业化程度高、重视实习实践等特色[1]。此次合作办学创立了独特的“预科基础阶段+工程师阶段”的人才培养计划。学院学制为4+2.5年，其中最初三年的“预科基础阶段”不分专业，课程以数学计算机、物理化学为主，目的是使学生具备扎实的数理化基础，构建全面完整的知识体系，具备独立思考和解决问题的实践能力。预科基础教育阶段对于学生而言，是后续的工程师专业阶段乃至日后整个职业生涯的基础，其重要性显而易见。
跨学科是指打破学科的单一边界，注重不同学科之间的联系。跨学科教育是当前跨学科复合型人才培养的必然趋势[2]。跨学科教育不仅能完善学生的知识体系，使学生用更宽广的视角思考问题，而且还能激发学生的学习兴趣，使他们觉得学有所用，继而学有所乐。学习兴趣是形成学习积极性和主动性的主要因素，它能激发学生的求知欲，促使他们不停地学习，并运用知识去解决实际问题。交大巴黎高科学院无论是在日常的教学活动中，还是在项目式的探究性学习中，都非常重视跨学科教育。
一、跨学科教学模式
交大巴黎高科学院引进法国工程师预科教育阶段的大平台教学制度，即在基础教育阶段不分专业、强调打下坚实的数理基础，目的是培养学生能够综合运用多学科知识思考和解决问题。除了人文语言、思想政治类课程外，所有学生仅上两门课程：数学计算机和物理化学。数学计算机课程共有58学分，包括微积分、线性代数、概率论统计、复变函数、操作系统等。物理化学课程共44学分，包括电学、光学、力学、热力学、电磁学、普通化学原理等。两门课程均由同一位教师或一个教学团体连贯地完成所有教学任务，这为实现跨学科教育奠定了基础。教师在教学中发挥主导作用，是影响教学质量的决定性因素。一些重要的数理课程会周期性地循环出现，且难度逐渐加大。
在教学内容设置与编排上，交大巴黎高科学院在预科基础阶段更加注重通过跨学科教学调动学生的学习主动性及养成多角度思维的习惯。跨学科体现在以下几个方面：第一，物理学科注重不同分支之间的联系，比如电学与力学、电磁学与电学之间的联系。第二，注重物理与化学之间的联系。第三，注重数学计算机与物理化学两门课程之间的联系。
在教学方式方面，交大巴黎高科学院把跨学科教育贯彻到各个具体的教学环节中，包括日常的教学活动及探究性学习的实践项目。一般情况下，国内大学的理工科类基础课程（高等数学、大学物理等）大部分还是传统的大课教学，加上少许习题和实验。这种以教师为主导地位的教学过程往往习惯性地忽视学生作为学习主体的存在，在很大程度上限制了学生学习的主动性、积极性和创造性。而法国工程师教育非常注重“以学生为中心”，全力培养时代要求、企业需求的跨学科复合型人才。交大巴黎高科学院沿用了法式教育：除了传统的大班理论课，还配置了大量的实践课程和教学活动，包括习题课、实验课、每月考核（笔试+口试+家庭作业）及跨学科综合实践项目[3]。
二、跨学科教学实践
交大巴黎高科学院数学计算机和物理化学课程的课时安排如下：每周理论课6课时（第一学期是4课时）、习题课2课时，每周或每两周2课时的实验课。每月有数学、物理化学和法语口試各1课时，家庭作业时长约2～4小时，月考2课时。跨学科综合实践项目在第一学年春季学期后的小学期进行，为期3周。
理论课教学采用传统的说教式教学法。教师在理论授课中会联系不同的学科及其分支学科的相关知识。在法国预科教育阶段，物理与化学是不分家的，没有单纯的物理老师或者化学老师。在物理教学中会重视不同分支学科间的联系及类同。比如在讲解简谐振动的时候，教师将电学中的RLC（电阻电感电容）电路与力学中的弹簧振子联系起来，使学生更直观深刻地去理解简谐运动的实质。此外，数学是研究物理的工具和手段，教师在理论讲解中会注重严谨的数学推导，使学生在学习物理的过程中也能提高对于数学的认知和掌握。
与理论课配套的习题课和实验课是小班化教学，一般人数控制在20人左右，做到师生配比高，以此保证教学质量。习题课依据当前理论课的进度，对其涉及的知识进行复习巩固、再深入实践，使学生在加深理解理论课的同时，拓宽知识在实践中的应用。习题题目由任课教师精心挑选，除了具有代表性和实际应用意义，教师还会考虑到跨学科。比如教师在讲解力学中以小球沿曲面斜坡滑下时，会让学生思考有哪些在其他分支学科中类似的现象（如光学中的折射定律）。题目会事先布置，要求学生思考解题或者随堂分发。最后在课上，教师会邀请学生到黑板上书写解题过程边解释解题思路，教师在一旁进行指导并作进一步的说明。
同样，小班化教学的实验课着重训练强化学生的实际动手能力和独立思考进而解决问题的技能。每次实验课由任课老师选取具有实际应用意义的主题，认真细致地撰写实验指南并在课前分发给学生，要求学生事先完成理论部分的学习，重点是亲自推导一些重要的理论结果。实验课上，学生随机两两组合做实验，如遇到问题能及时与教师沟通解决，每堂实验课配有两名任课教师。
除上述每周的常规课程，持续性的每月考核制度（家庭作业+月考+口试）意在增加学生不同层面跨学科的认识和思考。其中，家庭作业和月考的题目是由任课教师悉心筛选或亲自编写的，均为由浅入深地整合若干科目后的大课题。另外，口试时长1课时，由一位老师同时对三位学生进行考查。教师首先就当前理论课的理论知识进行提问，再要求学生运用相关知识去解决实际问题并叙述解题思路，全程在互动中完成考核。
对于跨学科综合实践项目，学生自由组合，3～4人为一组，通过抽签选定物理、数学、计算机方面的一个给定主题。然后运用在课堂上学过的数学、物理、计算机知识，经过理论解析、数值模拟采集等过程，对选定的实际问题进行分析讨论、理论建模计算、通过Matlab等软件编程，最后得出结果。在最后一周制作PPT，撰写全法语的报告，并用法语进行约30分钟的答辩。答辩委员会由数学计算机、物理和法语教师共同组成，全方位、跨学科地检验项目的完成程度和展示效果。对于物理课题，要求学生从物理建模到数学解析，再到最后的数值模拟。对于数学课题，老师只给出简单的项目介绍，有的只有一个方程，要求学生从查阅文献到数值模拟，再到最后的物理应用。对于计算机课题，与数学课题类似，要求学生实现理论模拟后再思考寻找其在物理中的运用价值。在项目教学中，每位学生都表现出了极大的热情。他们不仅大量查阅各种相关资料信息，还积极主动地找老师讨论问题，更有小组实际动手做实验，将实验结果与模拟出的数值结果作对比。同组的学生通过团结协作，高质量地完成项目任务，制作出丰富精彩的PPT，并用流利的法语进行介绍及提问回答。通过这种自主性的学以致用，使学生在对数学计算机和物理知识有了更深一层理解的同时，也锻炼培养了学生融入团队、合力协作的意识和能力。
三、对跨学科教学的反馈研究
我们针对跨学科教学在预科基础阶段中（物理化学）实施开展的情况作了一次无记名问卷调查，包括大课（理论课）、习题课、实验课、每月考核及跨学科综合实践项目。调查对象为交大巴黎高科学院学习过预科基础课程的4届学生，试卷共计118份。问卷就跨学科教育在上述各个具体的教学环节中的反馈感想进行了调研。
首先就学生在同等深入学习情况下希望教师是局限于单一学科还是注重跨学科教学的诉求进行了调查。大多数学生（76%）希望教师采用跨学科教学。预科阶段科目多，理论性较强，局限于单一科目的教学易使学生觉得枯燥乏味，提不起学习兴趣。跨学科教学能使相关学科知识融会贯通，有利于构建完整的知识体系，激发学生从更广阔视角去思考、解决问题。
调查二要求学生就跨学科教学在理论课中的开展情况及教学效果评分。跨学科教学评价分为三个层面：一是物理不同分支学科之间的联系，二是物理与化学之间的联系，三是物理化学与数学计算机之间的联系。先对三个层面分别打分，再综合做出一个总体评价。从打分的均值来看，学生对于理论课的跨学科教学的总体评价较高。其中第一层面评价最好，第二层面不如第一层面但优于第三层面。
调查三是学生就跨学科教学在习题课中开展情况的反馈。总体趋势与理论课的评分情况相同，但均值略低。趋向一致是因为习题课的课堂教学模式也是传统的讲授式。略低是因为每周与理论课相配置的习题课仅2课时。一般而言，一次习题课只能讲解三个练习题。习题课题目是由任课老师精挑细选的，除了具有实际应用意义，教师也会注重跨学科。比如在讲解力学中以小球沿曲面斜坡滑下时，教师会让学生思考在其他分支学科中有哪些类似的现象（如光学中的折射定律）。
调查四是受访学生就跨学科教学在实验课中开展情况的反馈。由于实验课教学模式的不同，导致各个层面的打分情况与理论课、习题课产生差异。目前，学院预科阶段设有实验课的物理科目为力学、电学、光学与电磁学。实验次数为每周或每两周一次。教师只在实验课开始时简单介绍一下实验目的、实验内容、实验仪器使用等，绝大部分时间是学生自己动手实践。学生遇到问题时，能随时与老师讨论交流。所以，我院实验课课堂教学模式是启发式和讨论式的结合。在实验课上，计算机广泛应用于实验数据采集、处理等，由此第三层面的打分反馈较理论课、习题课有所提高。
另外，我们还调查了跨学科教学在每月考核中的实行效果。每月考核包括口试、家庭作业和月考，由于测试涵盖大量的课程内容且考核评价模式单一（答题给分），在跨学科联系上稍显薄弱。
在此次调研中，我们还就学生对第一学年夏季学期开展的跨学科综合实践项目进行了调查。总体趋势与实验课的打分情況一致，并且总体评价最高。此项目实现了数学计算机、物理化学与法语多学科交叉的教学培养活动。我们参与过夏季学期的跨学科项目教学，感慨颇多。对于物理课题，要求学生从物理建模到数学解析，再到最后的数值模拟；对于数学课题，老师只给出简略的目的要求，有的仅给出一个方程，要求学生从查阅文献到数值模拟，再到最后的物理应用；对于计算机课题，与数学课题相似，要求学生实现理论模拟后再思考寻求其在物理中的运用之处。在完成项目的过程中，学生表现出极大的热情：大量查阅各种相关资料信息，积极主动地找老师探讨等。更有小组亲自动手做了实验，其课题是通过受力分析模拟出风筝线的形状，学生自已想到通过实际做实验来与模拟出的数值结果作比较。同组的学生通过团结协作，出色地完成了项目。在答辩阶段，学生高质量的项目完成结果、内容丰富精彩的PPT和流利的法语介绍及提问回答，都让在场的数学计算机、物理及法语老师赞叹不已，连连直呼超出想象。当提及对于项目的感想时，学生都不约而同地认为获益匪浅。通过这样一次绝对自主性的学以致用，使学生在对数学计算机和物理知识有更深一层理解的同时，也锻炼培养了学生融入团队、合力协作的意识和能力。学生对于跨学科教育的综合实践项目普遍表示满意。我们认为，以后可以开设更多此类。跨学科实践项目活动。
四、结语
跨学科教育在交大巴黎高科学院的预科基础阶段得到全面推广，并体现在教学的各个环节。通过从教学内容与方式两方面重视跨学科教育，不仅使学生能够深入理解各个学科的知识及其相互间的联系，构建起完整、紧密的知识框架，培养提升了学生从跨学科、多角度去思考并解决问题的习惯和能力，而且还能调动学生的学习兴趣，产生强烈的求知欲望，进而积极主动地去思考探究。这些都是值得我国高等教育教学改革借鉴和学习的。
参考文献：
[1] 孙东平，祝笑旋.我国引入法国工程师教育体系和先进理念[N].新华日报，2015-12-03.
[2] 黄程程.跨学科教育：一流本科的必然选择[N].中国教育装备网，2016-05-23.
[3] 李萍，钟圣怡，李军艳，等.借鉴法国模式，开拓工科基础课教学新思路[J].高等工程教育研究，2015（1）.
[责任编辑：夏鲁惠]