交叉學(xué)科類課程教學(xué)中的心智模型養(yǎng)成研究

董元方

（長(zhǎng)春理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，吉林長(zhǎng)春，130022）

一、前言

由于深化交叉學(xué)科建設(shè)的內(nèi)生動(dòng)力不足［1］，我國(guó)高等教育界在交叉學(xué)科領(lǐng)域的研究成果多集中在宏觀或中觀層面，如跨學(xué)科教育的國(guó)際比較和個(gè)案分析，真正具體到微觀層面（如人才培養(yǎng)、教學(xué)改革、課程建設(shè)、實(shí)踐探索）的研究卻鮮見(jiàn)，尤其是作為高等學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心元素和基礎(chǔ)性工程的課程，在很大程度上決定了一所大學(xué)的發(fā)展?jié)摿涂赡芨叨龋?］。

交叉學(xué)科背景下，項(xiàng)目式教學(xué)固然是很好的解決辦法，但實(shí)踐過(guò)程中也存在目標(biāo)性不強(qiáng)、形式散漫的問(wèn)題，需要學(xué)生有強(qiáng)大的自制力和自學(xué)能力，這對(duì)多數(shù)學(xué)生來(lái)講是困難的，在缺乏教師指引的情況下很容易陷入困境。因此需要探討把項(xiàng)目式教學(xué)的核心內(nèi)容引入日常專業(yè)課教學(xué)的方法，這與把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育的目標(biāo)是一致的。也就是說(shuō)，交叉學(xué)科類課程教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)的特點(diǎn)，又不失課程教學(xué)的規(guī)范。

把心智模型引入交叉學(xué)科的專業(yè)課教學(xué)符合這個(gè)要求。建立更復(fù)雜心智模型的方法是有章可循的。比如檢索練習(xí)、有間隔的練習(xí)、演練、規(guī)則學(xué)習(xí)以及結(jié)構(gòu)構(gòu)建，都有助于建立更復(fù)雜的心智模型，從而提高學(xué)習(xí)與記憶水平。同時(shí)，心智模型也可以被調(diào)整，以適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

在課程教學(xué)中，心智模型至少可應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：（1）學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的有效提升。多學(xué)科交叉融合不是學(xué)科專業(yè)的機(jī)械堆砌與簡(jiǎn)單疊加，也不是增設(shè)幾門新型課程或前沿課程，而是強(qiáng)調(diào)學(xué)科專業(yè)之間的交叉與融合。［2］這種交叉和融合，落實(shí)在教學(xué)中，并不是可以由教師直接講授的，或者說(shuō)，必須經(jīng)由學(xué)生的主動(dòng)思考和主動(dòng)實(shí)踐才能獲得。（2）應(yīng)用引領(lǐng)的類項(xiàng)目式教學(xué)情境搭建。從學(xué)科情境轉(zhuǎn)向應(yīng)用情境和適應(yīng)情境，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向和需求導(dǎo)向。（3）教師的角色轉(zhuǎn)換。教師依照心智模型的構(gòu)建原理，從宏觀上引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生，發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，在交流和切磋中幫助學(xué)生完成心智模型的建立和完善。

本文討論交叉學(xué)科背景下，將心理學(xué)和認(rèn)識(shí)論的心智模型引入課程教學(xué)的方法。通過(guò)探究心智模型的概念、類型、養(yǎng)成機(jī)理，借鑒心智模型建立的過(guò)程、優(yōu)化的條件、激發(fā)的方法，應(yīng)用于專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出有借鑒意義的交叉學(xué)科類課程的一般教學(xué)方法。

二、交叉學(xué)科和心智模型的概念與研究現(xiàn)狀

（一）交叉學(xué)科和心智模型的概念

交叉學(xué)科是自然科學(xué)、哲學(xué)社會(huì)科學(xué)各大學(xué)科門類以及本門類諸多學(xué)科、專業(yè)之間交叉融合而形成的知識(shí)體系?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命的一個(gè)特點(diǎn)是，自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)相互影響、相互滲透的傾向日益增強(qiáng)，人類全部知識(shí)綜合為統(tǒng)一科學(xué)的趨勢(shì)日益明顯。［3］交叉學(xué)科是推動(dòng)、催生重大原創(chuàng)性成果的主要驅(qū)動(dòng)力。［1］

“心智模型”這個(gè)名詞由蘇格蘭心理學(xué)家Kenneth Craik在1943年出版的《The Nature of Ex?planation》一書(shū)中提到。1989年，Johnson-Laird確定了心智模型的三個(gè)不同來(lái)源：學(xué)習(xí)者從來(lái)自于有關(guān)世界的知識(shí)的一組基本成分或來(lái)自于學(xué)習(xí)者擁有的類比模型中，以歸納的方式建構(gòu)模型的能力；對(duì)外部世界的日常觀察；其他人的解釋。

邱美虹［4］認(rèn)為，心智模型是長(zhǎng)時(shí)記憶中的元素與外界環(huán)境或刺激物交互作用所產(chǎn)生的內(nèi)在表征，它會(huì)隨外在人、事、物等異動(dòng)而改變，因此具有動(dòng)態(tài)變化特質(zhì)。呂曉?。?］則認(rèn)為，心智模型是一個(gè)相對(duì)持久的動(dòng)力系統(tǒng)，是在對(duì)社會(huì)事件進(jìn)行描述、歸因和預(yù)測(cè)活動(dòng)中體現(xiàn)出來(lái)的有關(guān)社會(huì)事件的知識(shí)和信念，以此作為后發(fā)式的行為決策的基礎(chǔ)，決定了人們看待世界的方式。

（二）交叉學(xué)科類課程特點(diǎn)

交叉學(xué)科類課程的特點(diǎn)是“廣而新”?！皬V”體現(xiàn)在融合了不同學(xué)科或?qū)I(yè)的主干知識(shí)，且需要廣博的知識(shí)體系把課程整合起來(lái)。“新”體現(xiàn)在前沿課程新且變化快。這些特點(diǎn)使知識(shí)更新不能完全依賴教師講授，使項(xiàng)目式教學(xué)獲得了普遍認(rèn)可。［6］項(xiàng)目式教學(xué)把“學(xué)習(xí)什么”轉(zhuǎn)化為“如何解決問(wèn)題”，以實(shí)踐項(xiàng)目為目標(biāo)，并不提出問(wèn)題，而是由學(xué)生在項(xiàng)目中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后用所學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，在知識(shí)受限的情況下，又去擴(kuò)展知識(shí)。［7］但是項(xiàng)目教學(xué)的過(guò)程控制和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)難以把握，其目標(biāo)也很難放在一門課程中貫徹。

（三）心智模型理論的發(fā)展

把握新舊知識(shí)的關(guān)聯(lián)和構(gòu)建認(rèn)知框架，才是真正的學(xué)習(xí)。美國(guó)前國(guó)防部長(zhǎng)唐納德·拉姆斯菲爾德在2002年的一次新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“有些事是已知的已知——有的事情我們知道自己知道；有些是已知的未知，意思是我們知道有的事情是自己不知道的。但是還有未知的未知——那些我們不知道自己不知道的事情?！卑l(fā)現(xiàn)未知，把未知變成已知，是學(xué)習(xí)的過(guò)程。然而，學(xué)生往往只能片面地或者孤立地進(jìn)行宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征，并不能將三者有機(jī)結(jié)合并進(jìn)行自由轉(zhuǎn)換。根據(jù)建構(gòu)主義觀點(diǎn)，真正的學(xué)習(xí)應(yīng)滿足三個(gè)條件：首先，學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)中必須具備可以固定新知識(shí)的舊知識(shí)；其次，學(xué)生必須意識(shí)到新舊知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性；最后，學(xué)生必須有意識(shí)地用一些普遍的方法將新舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者必須分清并解決那些存在于他們已有的認(rèn)知框架與新的認(rèn)知框架中的不統(tǒng)一與不和諧，這才是真正的學(xué)習(xí)。

構(gòu)建心智模型就是構(gòu)建這樣的心理框架。［8］在接觸新資料時(shí)，提取核心觀點(diǎn)，并從中構(gòu)建出一套完整的心理框架，就是結(jié)構(gòu)構(gòu)建。這些框架有時(shí)被稱作心智模型或心智圖。下足功夫練習(xí)，就會(huì)使彼此相關(guān)的復(fù)雜理論或是連續(xù)的運(yùn)動(dòng)技能整合為一個(gè)有意義的整體，這就是心智模型。結(jié)構(gòu)解釋了元素彼此間是如何聯(lián)系的，心智模型就是被牢牢記住并熟練應(yīng)用的技能或知識(shí)結(jié)構(gòu)。有效的學(xué)習(xí)能建立更復(fù)雜的心智模型，更深刻地理解概念或機(jī)理間的關(guān)系。

（四）心智模型養(yǎng)成與創(chuàng)新融入

Stephens等［9］認(rèn)為，學(xué)生利用模型來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)就是在進(jìn)行基于模型的推理，建模能力與基于模型的推理能力有密切的聯(lián)系?；诂F(xiàn)象、基于關(guān)系的推理，認(rèn)為模型是現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)單復(fù)制；基于模型的低層次關(guān)系推理，意識(shí)到模型建構(gòu)過(guò)程中的目的性；基于模型的高層次關(guān)系推理，認(rèn)為建模是為了檢測(cè)并發(fā)展思想而非復(fù)制。因而，提高建模能力，就是提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，而認(rèn)識(shí)水平的提高是創(chuàng)新之源。

同時(shí)，不同學(xué)生在不同時(shí)期及不同場(chǎng)景下，可能經(jīng)歷不同的建模過(guò)程。［10］建模過(guò)程可能成功，也可能失敗。這種把舊有知識(shí)與新知識(shí)關(guān)聯(lián)，并構(gòu)建心智模型的過(guò)程，需要教師的引導(dǎo)和參與。

三、交叉學(xué)科類課程教學(xué)中的心智模型養(yǎng)成方法

課程教學(xué)的目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握一門課程的知識(shí)體系和基本原則，但實(shí)踐過(guò)程中缺少學(xué)生的主動(dòng)參與和創(chuàng)新熱情。項(xiàng)目式教學(xué)的核心理念是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，創(chuàng)造“學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新”的學(xué)習(xí)環(huán)境。但實(shí)踐過(guò)程中對(duì)學(xué)生自主性要求較高，教師的指引作用依賴于學(xué)生能力、教師能力和師生配合，這為項(xiàng)目成果注入了很多不確定性?？梢?jiàn)，課程教學(xué)與項(xiàng)目式教學(xué)的理念雖不相背離，但方法各有千秋。

項(xiàng)目式教學(xué)中的明確目標(biāo)可以帶來(lái)強(qiáng)大的激勵(lì)作用，主動(dòng)學(xué)習(xí)自然彌合了知識(shí)跨度，師生互動(dòng)引領(lǐng)認(rèn)知產(chǎn)生創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，這些都是交叉學(xué)科類課程中強(qiáng)烈需要的。利用應(yīng)用場(chǎng)景粘合相關(guān)專業(yè)課程，有針對(duì)性地?cái)U(kuò)展理論和實(shí)踐知識(shí)，建立舊知識(shí)和新知識(shí)的有效聯(lián)結(jié)，有助于形成綜合性、創(chuàng)新性的復(fù)雜思維，促進(jìn)專業(yè)課學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新內(nèi)涵及培養(yǎng)復(fù)合型人才的目標(biāo)。同時(shí)，應(yīng)用場(chǎng)景使交叉類課程內(nèi)涵外現(xiàn)，“廣而不雜，創(chuàng)新點(diǎn)突出”，提高課程教學(xué)效果和效率，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，引導(dǎo)創(chuàng)新行為。

本文提出的心智模型養(yǎng)成方法（如圖1所示），首先構(gòu)建恰當(dāng)場(chǎng)景，把項(xiàng)目式教學(xué)的要素引入課程教學(xué)，在課程教學(xué)中以問(wèn)題引導(dǎo)創(chuàng)新，使學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)與專業(yè)課教學(xué)相互促進(jìn)、交相輝映，有利于心智模型的養(yǎng)成和專業(yè)素質(zhì)的提升。

交叉學(xué)科背景下的課程教學(xué)，可以用心智模型的養(yǎng)成過(guò)程來(lái)描述。心智模型的形成機(jī)理告訴我們，在學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行有效檢索、試錯(cuò)和比較，有助于提煉關(guān)鍵概念、糾正錯(cuò)誤并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)由反思進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)建，進(jìn)而生成心智模型。這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在認(rèn)知機(jī)理作用下，經(jīng)過(guò)對(duì)知識(shí)的分析處理，構(gòu)建認(rèn)識(shí)世界和分析決策的方法和模式。

四、心智模型養(yǎng)成方法中的教師模型和學(xué)生模型

教師和學(xué)生在心智模型培育過(guò)程中相互促進(jìn)，既提升教師作用，也激發(fā)學(xué)生共鳴，共同促進(jìn)心智模型的養(yǎng)成，并不斷優(yōu)化完善。師生的相互作用就是教與學(xué)的相互作用。教師在引導(dǎo)與啟發(fā)的同時(shí)注意提煉和解決關(guān)鍵問(wèn)題，學(xué)生在實(shí)踐和學(xué)習(xí)的同時(shí)不忘反思和思維構(gòu)建，才能最終達(dá)成課程教學(xué)中學(xué)生心智模型的成熟。

（一）課程教學(xué)中的教師模型

教師的指引和指導(dǎo)在課程教學(xué)中非常重要。但是，要觸發(fā)學(xué)生自主參與，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建立、擴(kuò)展和完善心智模型，不僅需要豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，還需要充分利用心智模型的觸發(fā)和構(gòu)建機(jī)制。比如：提供相關(guān)場(chǎng)景，讓學(xué)生主動(dòng)參與以產(chǎn)生持久記憶；制造合意困難，給學(xué)生留出苦思難題的空間，犯錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤，其實(shí)是在搭建通往高層次學(xué)習(xí)的橋梁；提供多種方法和工具，指導(dǎo)學(xué)生比對(duì)和選擇；提供答疑和必要的指引，使心智模型構(gòu)建過(guò)程順利完成。本文對(duì)這樣的一般教師模型進(jìn)行了總結(jié)，如圖2所示。

圖2 心智模型養(yǎng)成過(guò)程中的教師模式

（二）課程教學(xué)中的學(xué)生模型

學(xué)生要構(gòu)建完善而成熟的心智模型，需要演練和反思。通過(guò)在專長(zhǎng)領(lǐng)域進(jìn)行的數(shù)千小時(shí)的練習(xí)，可以積累大量類似的心智模型，從而保證在特定環(huán)境下做出正確分析，挑選出正確的應(yīng)對(duì)方案并加以執(zhí)行。心智模型的結(jié)構(gòu)構(gòu)建，需要從新知識(shí)中提取關(guān)鍵概念，并把這些概念和已知聯(lián)系起來(lái)，在不斷調(diào)整中構(gòu)建分析模式，從而掌握復(fù)雜知識(shí)。在這個(gè)過(guò)程中，反思有助于分離出關(guān)鍵概念，鞏固并構(gòu)建已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)；比較有助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題背后的相似性，發(fā)現(xiàn)不相關(guān)問(wèn)題的普遍解決方案，提高總結(jié)基本規(guī)則的能力。融入這些模式，需要對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行恰當(dāng)設(shè)計(jì)。本文對(duì)這樣的一般學(xué)生模型進(jìn)行了總結(jié)，如圖3所示。

圖3 心智模型養(yǎng)成過(guò)程中的學(xué)生模式

生成的心智模型，被用于解決應(yīng)用場(chǎng)景的問(wèn)題，并通過(guò)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建的聯(lián)結(jié)得知進(jìn)一步的知識(shí)擴(kuò)展，學(xué)習(xí)后調(diào)整心智模型，直到其成熟。成熟的心智模型可以靈活應(yīng)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的挑戰(zhàn)。

五、總結(jié)與展望

本文在討論交叉學(xué)科和心智模型概念的基礎(chǔ)上，分析了交叉學(xué)科類課程教學(xué)中的心智模型養(yǎng)成方法，提出了心智模型養(yǎng)成的一般模型，適用于知識(shí)跨度廣、知識(shí)內(nèi)容新且知識(shí)更新快的交叉學(xué)科專業(yè)的本科和碩士高年級(jí)專業(yè)課程。在進(jìn)一步工作中，還將探討心智模型的評(píng)價(jià)和表現(xiàn)形式、心智模型的調(diào)整過(guò)程以及心智模型成熟的標(biāo)志。