如何在高校教学中增强学科交叉意识

摘 要：科学技术发展的趋势表现为不同学科之间的交叉与融合，适应交叉科学的发展，我国高校教学改革势在必行。作为当代高校教师，时代要求我们不断扩展视野，不断完善知识结构，不断调整教学模式。这就要求我们在教学中不断增强学科交叉意识，在课堂中积极引入现代科技前沿知识， 体现其他学科与本学科的密切相关性，培养学生良好的思维习惯和较高的科研能力。

关键词：高校 教学 学科交叉 素质教育

面临重大复杂的科学问题、社会问题和全球性问题，学科交叉往往是突破点和科学前沿。在我国， 虽然高校交叉学科的发展受到长期以来传统单学科观和学科分类体制的限制，但交叉科学研究的发展已经初具规模。而与之适应的高校教学改革却远远滞后于交叉学科的发展。面临高校科研和教学现状，作为一名高校教师，同时也作为一名交叉学科的科研工作者，我一直在思考，如何在日常教学中渗透学科交叉，拓宽学生的视野，启发学生的思维，培养学生的科研创新能力。基于以上想法，在自己的教学中做了一些尝试，得到了一些启发。

一、教师必须加强学习，增强学科交叉意识

我国高校教学改革滞后于交叉科学的发展现状要求教师加强学习，增强学科交叉意识。在科学研究方面，从20世纪80年代开始，人们开始认识到交叉科学的重要性。至今，交叉科学的发展已经初具规模。我国在钱学森、乌家培、刘仲林等前辈的努力下，一些交叉科学学会很早就成立了。1985年，在北京召开了我国首届交叉科学学术讨论会，当时参加会议的交叉科学学会多达17个。随后，一些理论研究专著相继出版，1985年，刘仲林论述了“跨学科学”；1989年，李光和任定成出版了《交叉科学导论》；1990年，刘仲林出版了《跨学科学导论》。21世纪以来，交叉科学得到了国家相关部门的大力支持，更多的跨学科机构应运而生，优秀的交叉学科的研究者层出不穷。虽然我国高校目前学科交叉建设中仍然存在着许多困难和问题，但已基本实现了社会科学与自然科学间的交叉，同时实现了社会学、化学、物理、生物、哲学、地理学和工程学等多学科间的交叉。

在交叉科学的发展形势下，教学改革势在必行，在我国，高校教学仍处于封闭式的专业教学，各专业、各学科均朝着单一化发展。教师在长期封闭、单一的专业分化体制下工作、学习，形成了单一的价值观念、单一的工作方式，甚至单一的思维方式。这种传统的、封闭的教学方式大大限制了交叉科学的发展。所以为适应科学的发展，改善目前的教学状况，教师要做出很大努力，首要任务是加强学习，不仅要掌握自己专业知识，同时要了解其他专业的相关知识和前沿发展，做到心中有数，并能融会贯通。

近年来，高校的招生就业现状要求教师加强学习，增强学科交叉意识。高校扩大了招生规模，问题随之而来。以前的精英教育转变为现在的大众教育，毕业生面临更为严峻的就业压力。高校的管理人员以及全体教师，应该思考适时调整工作方式和教学模式，注重培养学生的学科交叉意识，拓宽学生的知识面，也就拓宽了学生的就业面。注重培养学生的综合科学素养，努力提高学生的科学研究能力，也就提高了学生在就业市场的竞争能力。

二、注重与其他专业教师的交流与合作，增强学科交叉意识

在教学中渗透学科交叉意识，目前存在的问题大体有以下几个方面，首先，高校传统的、固化的专业设置限制了教学改革，我国长期以来，大学的专业分化太细，不适应交叉科学的发展，限制了教学改革。其次，教师固化的思维模式成为当代教学改革的绊脚石。解决这些问题一个有效的途径是注重不同专业教师和学生们之间的交流与合作。

首先教师要认识到不同专业教师间的交流与合作是“双赢”的，也就是说，对双方都是极其有益的。通过交流与合作，双方都可资源共享，经过思维碰撞，均可达到取长补短的目的。有了这样的认识，要积极主动地行动起来，去与其他专业的教师就教学改革进行交流与合作。把原来封闭的、固化的教学模式变为开放的，适应科技发展的教学模式。具体的做法有很多，比如可以邀请其他专业的教师共同开设一些公开课，通过评课实现交流。也可以就实现教学交叉开展一些经验交流和讨论。以下是我的一个教学实例：热力学中熵的教学。

在物理热力学课程中根据热力学第二定律引入了一个态函数――熵，根据卡诺定理可以证明：当热力学系统从一平衡态经绝热过程到达另一平衡态时，它的熵永不减少；如果过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。

讲到这一内容时，我联系了生命信息的内容：薛定谔在1943 年就提出， 生命以负熵为生，即有机体是依赖负熵为生的。所谓新陈代谢，就是通过吃、喝、呼吸不断地从环境中汲取负熵，目的是抵消在生活中产生的熵的增加。因为按照熵增加原理， 演化总是朝着混乱、无序和衰退方向进行，如果有机体没有不断吸收负熵，必然会衰退和死亡。这就是生命的热力学基础，也是从生命活动的角度对熵这一概念很好的诠释。

以上讲解中，一方面能使学生对物理概念――熵有一个更全面、更深刻的理解， 另一方面开拓了他们的思维，很自然地实现了学科的交叉。邀请生命科学院的教师来听课，由于联系到了他们熟悉的生命信息内容，使他们对课程内容倍感亲切，轻松地拉近了学科距离，改变了原来“隔行如隔山”无法交流的局面，并激发了教师间交流与合作的积极性。让教师们意识到，学科本来没有分界线，引导他们积极开展学科间的合作，激发他们使用学科交叉的新方法、新思路去看待和解决教学改革问题。

三、教师在教学实践中，增强学科交叉意识

为改变目前封闭式的专业教学，高校教师首先要意识到教学改革的重要性，然后从点滴做起，勤于学习、善于思考，最终要从自己的每一节课做起，勇于探索、敢于创新，养成良好的学科交叉思维习惯，培养学生的学科交叉意识。多年的高校物理教学实践和交叉科学研究经历，让我意识到了教学改革的重要性。于是，近年来，在教学中做了一些改革的尝试，以下是我在近几年来物理教学中的几个实例，供大家分享和借鉴，希望它们在教学的改革中，起到抛砖引玉的作用。

1.在力学中流体力学教学中加入血液流动的原理

在力学课中讲过流体力学，其任务在于研究流体的规律以及它与固体间的相互作用。反映流体力学基本规律的两个重要方程为：

（1）黏滞定律

（1）

黏滞定律给出了流体内部不同部分间的摩擦力的变化关系，其中，f为流体内面元两侧的相互黏滞力，η为黏滞系数， 为流体的速度梯度，为面元面积。

（2）泊肃叶公式

（2）

泊肃叶公式描述的是水平圆管内流体流速的变化规律，其中，v为流速， p1，p2分别表示圆管两端的压强，R为圆管的内半径，r为考察点距离圆管中心轴线的长度，l为圆管的长度，η为黏滞系数。

血液的流动不正是一种黏滞液体在一段圆管中的流动吗？所以学习这一内容时，我们会很自然地想到生物学中的血液流变学。于是，可以用公式（1）分析血液流动中血管内血液流动速度的分布，以及不同部分血液间的摩擦力。利用公式（2）计算血管中各点的血液流动速度，进而揭示血液的流动性和黏滞性在各种疾病中的变化规律，揭示潜伏在这些宏观现象下面的微观机制和发生原因。

通过这样的学习，使学生们深刻理解流体力学的基本规律，同时使学生领悟到， 各学科的知识不是相互独立的， 而是相互渗透、相互联系的， 一个学科的发展会带动其他学科的发展， 人类对自然界的认识过程越深， 学科间的渗透就越多。

2.在电磁学中的电位教学中加入神经信息传输的原理

电位是电磁学中的一个基本概念，当一根导线两端的电势不相等时，导线的两端就存在着一定的电势差，也就是电位不为零，产生电位的方法可以通过导线两端连接电势不同的带电体，也可以在导线两端连接电源。由于这一概念比较抽象，初学者对电位的理解往往有一些困难。

学到电位这一概念时，我们不妨联系神经细胞的电信号系统。其实，神经细胞在不活动和活动状态下，细胞膜两端对应不同的电位。当细胞膜不活动时，如果选膜外为电势零点，则膜内电位大约为-50～-70mv，此电位被定义为静息电位，这时细胞膜处于极化状态。而当施予细胞一个足够大的刺激时，在非常短的时间内，膜发生了一个去极化过程，此时膜对离子的通透性发生了变化，使得Na+从膜外大量地涌入膜内。结果使膜内电位升高，出现了动作电位。

通过神经细胞活动的实例，大大提高了学生的学习兴趣，并有效拓宽了学生的视野，同时对物理概念的理解达到了一个新的高度。也可以使学生以一个良好的思维习惯投入到对其他内容的学习。

从以上实例可以看出，如果教师能够在日常教学中注重渗透学科交叉意识，既可以提高学生对本学科的学习兴趣，又能够有效拓宽学生的知识面，培养学生良好的思维习惯和较高的科研能力。这样一举两得的事情，我们何乐而不为？

近几年的教学中，笔者一直尝试在物理课堂中渗透学科的交叉，在我的教学实践中已经初见成效，具体地说，通过努力，首先提高学生对物理的学习兴趣，我的课堂对学生的吸引力增强了，选课人数逐年增长。其次，学生对交叉学科更感兴趣了，表现为我院的学生报考交叉学科专业的比例增多。学科交叉是当代科学发展的趋势，各学科之间是紧密联系，相互渗透的，各学科之间是没有界限的。随着科学的发展，学科间的渗透会不断增加。这就要求我们做出适应这种科学发展的教学改革。

面临高校教学和科研现状，作为高校教师，我们只有不断拓宽自己的思维，不断地调整和增加新的内容，不断引进新的教学方法，才能调动学生的学习兴趣，启发学生的思维，使之适应当代科技的快速发展和进步。作为高校教师，为适应科学发展现状，我们要从日常的教学做起，从点滴做起，经过我们全体教师的不懈努力，展现出与当代科学发展相适应的教学模式。

基金项目：内蒙古自治区自然科学基金（项目编号：2012MS0115）

参考文献：

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