跨学科计算思维教学的认识与实践浅谈
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新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践近年来我国小学教育大势所趋,是在贯彻新课程改革思想的指导下,进行“融合”教学。
小学课程融合,具体而言,就是在小学课程活动中,采用以“跨学科”教学模式,进行科学与其他学科融合教学,实现“一个学科”教学目标。
本文以“新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践”为主题,着重谈论跨学科教学的优势和必要性,以及实践中的具体实施步骤和问题。
一、跨学科教学的优势及必要性1、跨学科教学能营造良好的学习氛围:在跨学科教学中,教师不仅可以培养学生的动手能力和创新意识,而且可以创造轻松、和谐、富有活力的学习氛围,使科学教学不再枯燥乏味,有助于培养学生的兴趣和激发学习积极性,从而使之更有效地学习科学。
2、跨学科教学能够解决小学生情感问题:在跨学科教学中,教师能够利用不同的学科内容教育小学生,更加全面地拓展学生的知识面,让学生从不同学科层面去理解自己身边的世界,不仅能够扩大学生的视界、拓宽思维,提高学习能力,还能帮助学生更好地解决遇到的情感问题,进一步提高学生的情感素质。
3、跨学科教学能够提高学生的实践能力:跨学科教学以实践活动为基础,可以比较直观地展示科学知识的实际运用,让学生能够体验科学知识的实践性和可视性,进而提高学生的实践能力,发掘学生的潜能,从而提升学生的学习效果。
二、实践中的具体实施步骤及问题1、要在实践中实现跨学科教学,教师首先要把握科学的融合的方向,合理组织课堂活动,同时充分发挥不同学科所拥有的特点,使科学知识与其他学科相互结合和熔合,融入课堂活动中,达到“一个学科”教学目标。
2、实践中还应重视学生的思维发展:通过科学跨学科教学,可以从不同角度和多种视角去理解和认识所学知识,激发学生的思考、归纳、总结的能力,让学生能够做到把握整体,深入到研究机理,积极参与到跨学科教学活动中去。
3、实践中还要重视教学细节:跨学科教学项目中,教师要做到严格把握教学过程,注重实践环节,重视任务细节,有条有理地安排课堂活动,特别是要创设学习氛围,形成激励效应,吸引学生、调动学生积极参与到活动中去。
计算思维教育与实践创新的探究一、引言计算思维作为一种新兴的思维模式,被广泛应用于各领域的实践和创新中。
因此,计算思维教育与实践创新逐渐成为了当前教育和科技领域中的热点话题。
本文将围绕计算思维教育与实践创新展开探究,包括计算思维的概念、计算思维教育的现状及问题、计算思维在实践创新中的应用等方面。
二、计算思维的概念及特点计算思维是一种跨学科的思维模式,它将人类的思考方式和计算机的工作方式相结合,能够帮助人们更有效率地解决各种问题。
计算思维的基本特点包括:1. 信息处理能力:计算思维能够帮助人们通过系统收集、存储、处理和利用信息,从而更好地解决问题。
2. 抽象和模型化能力:计算思维能够将现实问题抽象成具体的模型和模式,进而更加简化和理解问题。
3. 自动化思维能力:计算思维能够帮助人们更加自然、高效地进行自动化思考,进而拓展对事物的认知深度。
三、计算思维教育的现状及问题在当前教育环境下,其实计算思维教育的普及并没有那么高,尤其是在一些基础教育阶段。
这是由众多因素导致的,特别是由于缺乏计算思维教育师资力量以及教材和课程方面的不足。
此外,还存在以下问题:1. 传统教育方法需要改变:传统的教育方法并不能完全适应计算思维的要求,所以需要改革现有的教育方法,引入计算思维思维模式。
2. 师资力量与教育资源不足:计算思维的引入还需要足够的专业教育师资力量和教育资源支持,尤其是在落后地区或缺乏经济发展的地区。
3. 缺乏评估标准和行业认可:目前还没有完全的计算思维评估标准和行业认可体系,因此需要有更好的规范。
四、计算思维在教育与实践中的应用1. 在基础数学教育中:通过数学教育可以培养学生的计算思维、逻辑思维和空间思维等能力。
例如电脑编程、数据统计和实际工程设计需要高度专业的数学技能。
2. 在高等教育和职业教育中:计算思维的培养更是成为了学习高级的科学、工程和医学的必备技能。
高等教育和职业教育的课程中广泛使用计算思维,来帮助学生更好地适应专业工作需要并促进其创新潜力。
培养学生的创新思维能力:跨学科教育的实践模式引言当今社会变化迅速,面临着复杂多变的挑战。
为了适应这个发展迅猛的时代,学生需要具备创新思维能力。
创新思维能力不仅是解决问题的关键,也是塑造未来的重要因素。
因此,培养学生的创新思维能力成为教育的重要任务。
而跨学科教育模式是一种有效的方式,它能够帮助学生培养创新思维能力,并促进学科之间的交叉融合。
本文将介绍跨学科教育模式,并探讨其在培养学生创新思维能力方面的实践。
什么是跨学科教育模式跨学科教育模式是指将不同学科的知识、理念和方法相互融合,使学生能够跨越学科的界限,形成综合性的能力。
这种模式可以帮助学生在解决问题时运用多种学科的知识和技能,促进创新思维能力的培养。
跨学科教育模式的优势1. 拓宽知识面传统教育模式往往重视单一学科的知识传授,而跨学科教育模式则强调学科之间的交叉和综合。
通过跨学科学习,学生可以接触到更广泛的知识,了解不同学科的概念和原理,从而形成更宏观、全面的思考方式。
2. 培养创新思维跨学科教育模式注重培养学生的创新思维能力。
在解决问题的过程中,学生需要将不同学科的知识和方法进行整合,提出新的观点和解决方案。
这种跨学科的思维方式能够激发学生的创造力,培养他们的创新能力。
3. 提高问题解决能力跨学科教育模式能够帮助学生培养解决复杂问题的能力。
在解决现实问题时,往往需要综合应用不同学科的知识和技能。
通过跨学科学习,学生可以学会分析问题、寻找解决方案,并有效地解决现实中的复杂问题。
4. 促进学科交叉融合跨学科教育模式可以促进学科之间的交叉融合。
在传统的学科教育模式中,学科之间往往是独立的,缺乏交叉和融合。
而跨学科教育模式能够打破学科边界,将不同学科的知识和方法相互交叉,形成新的学科领域。
跨学科教育模式的实践1. 项目制学习项目制学习是一种跨学科教育的实践方式。
在项目制学习中,学生通过参与具体项目的实施,将不同学科的知识和技能应用到实际问题中。
例如,一个关于环境污染的项目可以涉及到地理、化学、生物等不同学科的知识。
实践中的跨学科学习:感悟与启示引言跨学科学习作为一种综合性的学习方式,旨在打破传统学科之间的界限,通过跨领域的知识融合,提高学习者的综合素质和创新能力。
本文将结合实践中的经验,对跨学科学习的感悟和启示进行探讨。
实践中的跨学科学习1. 跨学科学习的定义与特点跨学科学习是指在学习过程中,将不同学科的知识、方法和技能融合在一起,以解决实际问题或开展创新性研究的一种学习方式。
跨学科学习具有以下特点:- 开放性:跨学科学习不受单一学科的限制,强调知识体系的开放性。
- 综合性:跨学科学习注重不同领域知识的整合,提高学习者的综合素质。
- 创新性:跨学科学习鼓励在学习过程中产生新的思想、方法和解决方案。
- 实践性:跨学科学习强调将理论知识应用于实际问题,提高解决实际问题的能力。
2. 跨学科学习的实践案例以下是一个跨学科学习的实践案例:案例:某高校开设了一门名为“人工智能与艺术创意”的课程,该课程将计算机科学、人工智能、艺术设计等多个学科的知识进行融合,让学生在学习过程中掌握人工智能技术在艺术创作领域的应用。
通过这门课程,学生不仅了解了人工智能的基本原理,还学会了如何将艺术设计与人工智能技术相结合,开展创新性的艺术创作。
感悟与启示1. 感悟- 跨学科学习有助于拓展知识体系,提高综合素质。
通过跨学科学习,我们可以了解不同学科的基本原理和方法,从而更好地认识世界,提高解决问题的能力。
- 跨学科学习有利于培养创新思维。
在跨学科学习过程中,我们需要不断地将不同学科的知识进行整合,从而激发新的思考,产生创新性的想法。
- 跨学科学习有助于提高团队合作能力。
跨学科学习往往需要与他人共同探讨、研究,这有助于培养团队协作精神和沟通能力。
2. 启示- 教育部门应加大对跨学科学习的支持力度,鼓励高校开设跨学科课程,促进学科间的交流与融合。
- 学习者应主动参与跨学科学习,充分利用各类资源,拓宽知识面,提高自身综合素质。
- 社会各界应关注跨学科学习的发展,为跨学科研究提供更多的支持和机会,促进创新人才的培养。
第1篇摘要:随着教育改革的深入,跨学科教学作为一种新型的教学模式,越来越受到教育界的关注。
本文从跨学科教学的定义、意义、实践方法以及在我国的应用现状等方面进行探讨,以期为我国跨学科教学的实践提供借鉴。
一、引言跨学科教学是指将不同学科的知识、方法和技能相互融合,以培养学生的综合素质和创新能力的教学模式。
在当今社会,知识更新迅速,学科界限日益模糊,跨学科教学成为适应时代发展需求的重要途径。
本文旨在探讨跨学科教学的实践,以期为我国教育改革提供有益的启示。
二、跨学科教学的定义与意义1. 定义跨学科教学是指将两个或两个以上学科的知识、方法和技能相互融合,以实现教育目标的教学活动。
跨学科教学强调学科之间的联系,注重培养学生的综合素质和创新精神。
2. 意义(1)促进学生综合素质的发展。
跨学科教学使学生接触到多个学科的知识,有助于拓宽视野,提高综合素质。
(2)培养学生的创新精神和实践能力。
跨学科教学鼓励学生运用不同学科的知识和方法解决问题,培养学生的创新精神和实践能力。
(3)提高教学效果。
跨学科教学有助于打破学科界限,使教学内容更加丰富、生动,提高教学效果。
三、跨学科教学的实践方法1. 整合教学内容(1)寻找学科之间的联系。
教师应充分挖掘不同学科之间的内在联系,将相关内容进行整合,形成一个有机的整体。
(2)构建跨学科课程体系。
根据教学目标和学生需求,构建跨学科课程体系,实现学科之间的融合。
2. 调整教学方法(1)采用项目式教学。
项目式教学强调学生通过参与项目,将不同学科的知识和方法应用于实际问题,提高实践能力。
(2)开展合作学习。
合作学习使学生相互交流、分享,培养团队协作精神。
3. 优化评价体系(1)建立多元化的评价标准。
评价标准应涵盖知识、技能、态度等多个方面,全面评价学生的学习成果。
(2)采用形成性评价与终结性评价相结合的方式。
形成性评价关注学生学习过程中的进步,终结性评价关注学生学习成果的达成。
四、我国跨学科教学的实践现状1. 跨学科课程建设取得一定成果。
学校基础教育中跨学科教学的实践与反思随着社会变革和科技进步,人类知识和技能的需求也在不断地发生变化,学校的教育也需要满足这种变化的需求,这就需要跨学科教学了。
本文将介绍本人对跨学科教学实践的总结和反思。
一、跨学科教学是什么?跨学科教学是指将多个学科领域的知识或技能联系起来,通过交叉学科的学习方式来实现有机整合的教育教学活动。
它弥补了单科教育的不足,是教育教学中的一种创新方式。
应当说,跨学科教学是基于学生的认知和知识思维,意在提高学生学习效益和课程整合度的创新教育方式。
二、跨学科教学的实践在我所在的学校中,跨学科合作开始在基础学科的教学中得到了应用。
1、资源共享多个学科教师可以共享资源,充分利用课堂教学的质量和效益。
例如,在生物学,化学学习中输入物理知识,冯诺伊曼结构、景观生态等跨学科融合模式。
2、跨越知识领域在语文学科中,通过课堂阅读与交流、讨论和作文,IT技术的引入和运用,将阅读、书法、美术与计算机、网络等技术等建立联系。
3、多样化的评估方式跨科学习的实践形式可以由学生所构想的融合。
比如,让学生通过通识课程去扩大自己的知识体系,从而打造更加独特的多方面评估。
三、跨学科教学的反思不可否认,跨学科教学的实践,尤其是对学生的思维能力和综合能力的提升,是很有益的,但是,跨学科教学也存在着一些问题,需要我们去深入反思。
1、教学的难度实现跨学科教学涉及到多个学科的教师之间的交流和协作,实现难度较大,而且教学可能会出现课程重叠、知识冗余等问题。
教育管理部门和学校、部门之间缺乏跨领域交流平台是十分重要的问题。
2、老师的角色跨学科教学需要老师具备跨学科知识和综合思维能力,并且需要老师具有跨学科协作的意识,不但要自己运用,更重要的是要注重团队协作管理方式。
这对老师的素质提出了更高的要求。
3、学生的接受程度随着跨学科教学在基础学科的应用,学生在接受新的知识前需要一定的学科基础。
因此,在教学过程中,应注重基础教育,先从具体的案例开始讲解,逐步转向的抽象知识,从基础到分子深入透彻的教育教学方法是必须要注重的。
跨学科教学模式探索与实践随着社会的发展和知识的不断积累,传统的学科教学模式已经不能满足现代教育的需求。
为了培养学生的综合能力和创新思维,跨学科教学模式应运而生。
本文将探讨跨学科教学模式的定义、特点以及实践经验,并分析其对学生的影响和意义。
一、跨学科教学模式的定义跨学科教学模式是指将不同学科的知识和技能有机地结合起来,通过跨学科的学习和教学活动,培养学生的综合能力和创新思维。
跨学科教学模式突破了传统学科的界限,使学生能够在多个学科领域中进行综合性的学习和思考。
二、跨学科教学模式的特点1. 综合性:跨学科教学模式将不同学科的知识和技能有机地结合起来,使学生能够在一个学习活动中综合运用多个学科的知识。
2. 创新性:跨学科教学模式鼓励学生进行创新思维和跨学科的思考,培养学生的创新能力和解决问题的能力。
3. 实践性:跨学科教学模式注重学生的实践操作和实际应用,使学生能够将所学知识应用到实际生活中。
4. 合作性:跨学科教学模式鼓励学生之间的合作和交流,培养学生的团队合作精神和沟通能力。
三、跨学科教学模式的实践经验1. 设计合适的学习任务:跨学科教学模式需要设计合适的学习任务,使学生能够在任务中综合运用多个学科的知识和技能。
2. 提供多样化的学习资源:跨学科教学模式需要提供多样化的学习资源,包括书籍、网络资源、实践活动等,以满足学生的学习需求。
3. 引导学生进行跨学科思考:跨学科教学模式需要引导学生进行跨学科的思考,培养学生的创新思维和解决问题的能力。
4. 鼓励学生之间的合作和交流:跨学科教学模式需要鼓励学生之间的合作和交流,培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、跨学科教学模式对学生的影响和意义1. 培养学生的综合能力:跨学科教学模式能够培养学生的综合能力,使学生能够在多个学科领域中进行综合性的学习和思考。
2. 培养学生的创新思维:跨学科教学模式能够培养学生的创新思维和解决问题的能力,使学生能够在实际生活中进行创新和创造。
第1篇随着社会的发展和教育改革的不断深入,跨学科教学作为一种新型的教学模式,越来越受到教育界的关注。
跨学科教学旨在打破学科之间的界限,将不同学科的知识、技能和思维方式有机结合起来,培养学生的综合素养和创新能力。
本文将从跨学科教学的意义、实践策略和实施案例三个方面探讨如何更好地进行跨学科教学实践。
一、跨学科教学的意义1. 培养学生的综合素养跨学科教学强调学科之间的交叉融合,有助于学生全面了解不同学科的知识体系,培养他们的综合素养。
通过跨学科学习,学生可以学会运用多种学科的知识和方法解决问题,提高自己的综合素质。
2. 培养学生的创新思维跨学科教学鼓励学生打破思维定势,从多个角度思考问题,培养学生的创新思维。
在跨学科学习过程中,学生可以接触到不同学科的前沿理论和研究成果,激发他们的创新灵感。
3. 提高教学效果跨学科教学有助于教师打破学科壁垒,将教学内容与实际生活相结合,提高教学效果。
通过跨学科教学,教师可以激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。
二、跨学科教学实践策略1. 教学内容的选择教师在选择跨学科教学内容时,应充分考虑以下因素:(1)学生的兴趣和需求:教学内容应贴近学生的生活实际,激发他们的学习兴趣。
(2)学科间的关联性:选择具有较强关联性的学科进行跨学科教学,有助于学生更好地理解和掌握知识。
(3)教学目标:教学内容应符合教学目标,培养学生的综合素养和创新能力。
2. 教学方法的设计跨学科教学可以采用以下教学方法:(1)项目式学习:将多个学科的知识点整合到一个项目中,让学生在实践中学习。
(2)案例教学:通过分析真实案例,让学生从不同学科的角度思考问题。
(3)探究式学习:引导学生自主探究,培养他们的探究能力和解决问题的能力。
3. 教学评价的改革跨学科教学评价应注重学生的综合素养和创新能力,采用多元化的评价方式:(1)过程性评价:关注学生在学习过程中的表现,如参与度、合作能力等。
(2)结果性评价:关注学生的知识掌握程度和解决问题的能力。
学校跨学科教学的实践总结近年来,学校不再仅仅依赖传统的学科教育,而是逐渐引入了跨学科教学的概念。
跨学科教学是指将不同学科的知识融合在一起,通过多角度的学习,培养学生的综合素质和解决问题的能力。
本文将对学校跨学科教学的实践进行总结,探讨其中的优势和挑战。
一、跨学科教学的优势1. 培养学生的综合素质:跨学科教学能够打破传统学科的壁垒,使学生在解决实际问题时能够综合运用各学科的知识。
通过综合素质的培养,学生能够更好地适应未来的社会和工作环境。
2. 激发学生的创新思维:跨学科教学强调学科间的联系和交叉,并注重培养学生的创新意识和跨界思维。
学生通过综合运用各学科的知识,能够更好地发现问题,提出创新解决方案。
3. 增强学生的合作意识:跨学科教学注重团队合作,鼓励学生在解决问题时互相合作、共同探讨。
通过这样的教学方式,学生能够增强团队意识,学会与他人合作,提高协作能力。
二、学校跨学科教学的实践案例1. 实施综合实践课程:学校开设了综合实践课程,将不同学科的内容有机地结合起来。
比如,在一堂课上,通过探讨环境保护问题,学生需要涉及科学、地理、社会学等多个学科的知识,培养了学生的综合素质和解决问题的能力。
2. 开展跨学科项目研究:学校组织学生开展跨学科项目研究,例如通过植物的研究,学生需要调查植物的分类、生态环境等知识,并结合实际情况进行展示和讨论。
这种项目研究的方式能够提高学生对知识的综合运用能力。
三、学校跨学科教学的挑战1. 师资和教材的整合:跨学科教学需要教师具备广泛的学科知识和跨学科的教学能力。
而教材的整合也是一个挑战,需要学校制定统一的教材或寻找合适的跨学科教材。
2. 教学评价的困难:跨学科教学的评价比传统教学更为复杂,因为学生需要展示出综合运用各学科知识的能力。
学校需要制定相应的评价标准和方法,确保评价的客观性和准确性。
四、跨学科教学的发展前景跨学科教学是一种创新的教育模式,将继续得到广泛的应用和推广。
第1篇摘要:随着信息技术的飞速发展,计算思维已成为当代教育的重要组成部分。
本文旨在探讨计算思维的教学实践,从理论背景、教学目标、教学方法、实践案例等方面进行论述,以期为计算思维的教学提供有益的参考。
一、引言计算思维是一种以计算为核心,以算法为工具,以问题解决为导向的思维方式。
在当前信息化、智能化时代,计算思维已成为培养学生创新能力、提升学生综合素质的重要途径。
我国教育部在《关于全面深化课程改革,推进素质教育的决定》中明确提出,要培养学生的计算思维。
因此,探讨计算思维的教学实践具有重要的现实意义。
二、理论背景1. 计算思维的定义计算思维是一种将问题转化为算法、利用计算机技术解决问题的思维方式。
它强调抽象、算法化、形式化、模块化等特征,旨在培养学生的逻辑思维能力、创新能力、实践能力等。
2. 计算思维的重要性计算思维是当代教育的重要组成部分,对于培养学生的创新能力、提升学生的综合素质具有重要意义。
具体表现在以下几个方面:(1)提高学生的逻辑思维能力:计算思维强调逻辑推理、抽象思维,有助于培养学生的逻辑思维能力。
(2)培养学生的创新能力:计算思维鼓励学生从不同角度思考问题,勇于创新,提高学生的创新能力。
(3)提升学生的综合素质:计算思维涵盖数学、逻辑、编程等多个领域,有助于学生全面发展。
三、教学目标1. 理解计算思维的概念、特点及价值。
2. 掌握基本的计算思维方法,如抽象、分解、组合、迭代等。
3. 培养学生的逻辑思维能力、创新能力、实践能力等。
4. 学会运用计算思维解决实际问题。
四、教学方法1. 引入案例教学法案例教学法是计算思维教学的重要方法。
通过引入具有代表性的案例,引导学生分析问题、提出解决方案,从而培养学生的计算思维能力。
2. 模块化教学将计算思维分解为若干个模块,如抽象、分解、组合、迭代等,逐一进行教学。
这样有助于学生系统地掌握计算思维方法。
3. 实践教学通过编程、算法设计等实践活动,让学生在实际操作中体验计算思维的魅力,提高学生的实践能力。
跨学科教学模式探索与实践随着社会的进步和发展,知识的边界日益模糊,单一学科的知识已经无法满足现代社会对人才的需求。
因此,更多的教育机构开始采用跨学科教学模式来培养具有综合能力和创新思维的学生。
本文将探索跨学科教学模式的背景、特点和实践经验,希望能为教育工作者提供一些借鉴和启示。
背景在传统的教学体系中,知识被划分成不同的学科,并按照学科分类进行教授。
然而,现代社会对人才的需求不再局限于某个特定领域,而是要求学生具备跨学科思维和能力。
跨学科教学模式应运而生,为学生提供了整合不同学科知识的机会,培养他们解决复杂问题和跨越学科边界的能力。
特点跨学科教学模式具有以下几个特点:综合性:跨学科教学模式通过整合不同领域的知识和技能,帮助学生建立全局观念,理解知识之间的联系和相互影响。
实践性:跨学科教学注重将知识应用于实际情境中,鼓励学生主动参与实践活动,通过实践来深化对知识的理解和运用能力。
创新性:跨学科教学鼓励学生思考、质疑和探索,培养创新思维和解决问题的能力。
协作性:跨学科教学注重团队合作,鼓励学生分工合作、互相协作,在协作中提高团队合作和沟通能力。
实践经验设计具有挑战性的项目在跨学科教学模式中,设计具有挑战性的项目是非常重要的。
这样可以激发学生的兴趣和求知欲望,并促使他们积极主动地进行研究和探索。
运用多媒体资源在跨学科教学过程中,使用多媒体资源可以帮助学生更直观地理解抽象概念以及解决复杂问题。
例如,通过展示精美的图片、视频或动画等方式,可以加深对知识点的理解,并提高学习效果。
鼓励合作与交流在跨学科教学中,鼓励学生进行合作与交流是非常重要的。
通过小组讨论、团队项目等方式,可以促进信息交流和思想碰撞,并培养良好的团队合作精神和沟通能力。
授予适当自主权在跨学科教学中,给予学生适当自主权也是必不可少的。
这样可以激发他们参与并主导自己的学习过程,并培养他们面对挑战时的自信心和解决问题的能力。
提供及时反馈在跨学科教学过程中,及时反馈是非常重要的。
跨学科计算思维教学的认识与实践浅谈
摘 要:本文介绍了一门跨学科课程的内容与教学实践的体会,该课程以网
络为中心,以社会学与经济学的若干经典问题为背景,以应用数学和计算机科学
的基本概念为语言,向学生展示了一种交叉学科尤其是计算思维在社会科学中运
用的广阔图景。同时,作者也对当下开展跨学科与计算思维教学活动的背景和意
义以及开展这类教学活动实践的可行性提出了认识与思考。
关键词:跨学科;计算思维;社会科学;本科生课程;认识;实践
一、“跨学科”与“计算思维”
近年来,在我所处的工作环境中,能感到有两股思潮:一是“跨学科”,二是
“计算思维”。有关呼吁或者宣示在许多场合都能听到,人们愿意用这样两个词语
描述他们的想法和工作,国内外都是如此。这种氛围,10年前体验不多,20年
前感受更少,也就是近几年才浮现起来的。尽管现在看得见摸得着的东西似乎还
不多,也有些人表示疑惑,但我体会其所代表的方向性和潮流感是明显的。
我相信这两个观念。这种信念的准确来源难以说清楚,但触发在于一次某国
外大学董事会代表团访问北京大学,我参与接待,其中一位著名大学前校长在听
完了我们学校的情况例行介绍后问了这样一个问题:How Peking University
is addressing the critical challenges our mankind is facing? 我立刻
感觉这是一个好问题,这后面有个潜台词,那就是大学的教育不能不关注人类发
展所面临的重大共性问题。在这样的发问下,简单报告一个大学有多少学科、多
少经费、多少成果等等就显得比较苍白了。
人类现在面临什么重大问题?换言之,现在面临的问题与以前有什么显著不
同?从第一次工业革命算起,过去二百多年来,人类经济社会发展的主旋律是追
求不断提高的生产效率,是要以最少的成本生产最多的产品,是GDP。然而,
近几十年来这种情形发生了变化,虽然这个地球上一些地方依然有贫困与饥饿,
但从人类已经创造出来的生产力来看,现在面临的主要挑战已不再是吃饭穿衣的
困难,而是自然资源消耗过快、全球变暖、环境污染、医疗保障、非传统安全、
老龄化、贫富差距过大等严峻问题。
从我熟悉的角度来看,我认为解决这些问题有两个共同的要求,一是多学科
交叉,二是离不开计算。这里所说的多学科交叉,不同于在传统学科划分基础上
的协作,而是不同学科的思想在方法论层面的融合;这里所说的计算,不仅是用
计算机作为工具来提高解决问题的效率,更是计算思维在理解问题本身、寻求解
决问题途径中的作用。图灵奖获得者,加州大学伯克利分校Richard Karp教授
去年发表过一篇文章Understanding Science Through the Computational
Lens,讲的就是计算思维在推动其他科学门类的发展中会发挥日益重要与深刻的
作用。
二、“网络、群体与市场”课程的开设
鉴于上述体会与认识,我们开始花一些时间考虑跨学科与计算思维的问题。
最后认定,可以从教学做起,也算是符合我们在大学工作的本意,其中也受到罗
格斯大学Fred Roberts教授的文章The Challenges of Multidisciplinary
Education in Computer Science的影响。于是,经过一两年的准备,2011年
秋天与社会学教授邱泽奇老师在北大开出了一门以社会学和经济学问题为背景、
以网络分析为手段、以计算思维为线索的本科生公选课程“网络、群体与市场”。
今年春天有幸也在北航高等工程学院讲了一遍;夏天又办了一个全国教师培训
班,用一周的时间,向来自35所学校的38名老师介绍了这门课的主要内容和教
学精神。
课程的内容不仅特别,也很丰富,下面给出我在北大开课申请上描述的内容。
1.图论与社会网络。课程将从讨论网络的结构性特征开始,进入社会网络
分析主题,包括介绍社会学中著名的“弱关系的优势”、“结构平衡”等经典概念,
也要讨论在计算机技术支持下进行大规模在线社会网络实证研究的相关方法和
结果。
2.博弈论基础。除了结构性特征蕴含丰富的社会性含义外,由网络互连起
来的实体的互动行为更是精妙多彩。刻画这些行为相互作用的成熟的技术工具即
是博弈论。我们通过例子展开相关讨论,包括不同拍卖形式的性质以及在网络流
量模式中出现的一些悖论现象。
3.网络中的市场和策略性相互作用。市场参与者之间的相互作用能够自然
地看成是网络中发生的现象。通过网络建模,我们讨论个体在网络结构中的地位
与其交易能力的关系。通过这样的讨论,学生们能够感受到图论和博弈论原理在
网络行为分析中联动的情境。
4.信息网络和World Wide Web。学生们应该已经了解了互联网及其应
用的一般知识。这里要讨论将World Wide Web看成一个网络的宏观形象,搜
索引擎怎么利用信息之间的关系来进行网页排名以及搜索引擎广告位定价的市
场机制。
5.网络动力学的总体模型。网络促进了信息(包括观点、信念、创新、技
术等)的流动。这里讨论在人群总体意义上流动是如何发生的。所谓“人群总体”
是指网络本身可能看不见(但存在),从而我们只能观察到聚集效应。这一部分
会介绍一些有趣的现象,包括信息的级联、在市场上产品成功的转折点、幂律、
长尾和齐布夫定律等。
6.网络动力学的结构模型。这一部分讨论当了解网络结构细节的时候,事
物是如何在网络中传播扩散的。所谓“事物”包括信息、行为、疾病等。小世界现
象以及线粒体夏娃的存在性都是这一部分的亮点。
7.制度及其聚合行为。基于网络及其隐含的信息传播能力,我们讨论对一
些制度的性质的认识,由此可能激发学生对一些领域的政策提出新的见解。这些
将通过一些经典例子来解释,涉及信息在市场中的作用以及产权等。
三、认识与体会
以这门非传统的课程为背景,经过几轮教学实践,体会颇深,而且每一轮都
有新的收获。首先,学生们对这样的教学内容很感兴趣。这门课上,我们谈到大
量十分熟悉的话题,包括社会网络、匹配市场、小世界现象、信息的不对称对市
场行为的影响等等,但不是像通常做介绍性报告那样泛泛而谈(那样的报告,一
般信息量大但缺乏挑战性思考),而是依托社会学和经济学的一些观念,用数学
和计算机科学的语言对有关现象进行详尽的分析推理,尤其是让学生能够欣赏到
某些看起来随机发生的社会行为和经济行为所体现出来的过程就是一个优化计
算的过程,从而常常有熟悉之中、意料之外的效果。举一个例子,社会网络中的
小世界现象是人们耳熟能详的,但大都只是知道当年Milgram的实验所带来的第
一个认识,即任意两个人之间存在大量短路径,所谓六度分隔。人们一般不知道
那个实验还带来另一个惊奇,即为什么那些被转发的信件能够实际上沿着短路径
到达目的地。短路径的存在性并不必定意味着分散搜索过程一定会实现在短路径
上。另一个例子是幂律、长尾、齐布夫定律等与流行性相关的几个概念的关系。
这几个术语现在常见于各种文献资料中,一谈到网络大数据,几乎离不开它们,
也是人们乐此不疲展示的现象。这几个概念之间似乎是有关系的,但这种关系只
是当我们从市场的角度来解释这几个概念的时候,一个将它们串起来的线索才自
然显现出来。我体会到,有两种课程对学生是有益的:一种是教他们学会将来用
得着的方法和工具;另一种是让他们得到启迪,产生对生活、对科学的憧憬。这
门课重在后者。
其次,计算机专业的教师能上好这样的课。这是一门定位在本科层次的跨学
科课程,学生可以来自多个不同专业(例如这学期北大又开了这门课,学生分布
在十多个院系),对于计算机专业的教师来说,需要补充一些社会学和经济学的
基础知识,但主要都是一些常识性的内容,因此不会有乍听起来那么困难。对比
之下,这门课要讲出计算思维的味道,我觉得计算机专业的教师也许要比其他专
业的教师容易一些。而且,课程各部分内容相互独立性较强,可以较方便地剪裁
成不同规格的课程,例如天津大学计算机学院这学期给2012级新生开了一门概
论性质的课“计算社会学前沿研究”,1个学分,就取材于上述内容。
最后,教材很关键。这种教学实践目前能够有效地开展,得益于康奈尔大学
的David Easley教授(经济学家)和Jon Kleinberg教授(计算机科学家)合
编的一本优秀教材Networks, Crowds, and Markets,我们将它译成了中文,
叫做《网络、群体与市场》。在学习翻译这本教材的过程中,也是感触颇深,其
涵盖的知识面之宽、思想性之强,令人赞叹。同时,我们也学习他们在康奈尔大
学组织教学活动的实践——用网络讲网络,利用公开的博客来收集学生的作业,
从而以几乎零成本达到一种学生之间交流和相互启发的目的。
再放眼望去,除了康奈尔大学外,斯坦福大学、麻省理工、密西根大学,剑
桥大学等国外优秀大学都已经纷纷开出了相关课程,这无疑体现了一种共识。因
此,我认为在计算机专业的教学活动中引入一些跨学科元素应该且将成为一种普
遍的实践。而让计算思维潜移默化在其他专业的教学内容中则是我们计算机专业
学人的一种责任,这不只是因为计算机专业要面向未来发展,更是为了促进自然
科学与社会科学的未来发展,我们应该在人才培养方面作出符合时代特征的贡
献。