跨学科计算思维教学认识及实践浅议

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1、跨学科计算思维教学认识及实践浅议摘要：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

2、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：HowPekingUniversityisaddressingthecriticalchallen

3、gesourmankindisfacing?我立亥U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GDPo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

4、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RichardKarp教授去年发表过一篇文章Understandi

5、ngScienceThroughtheComputationalLens,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FredRoberts教授的文章TheChallengesofMultidisciplinaryEducationinComputerScience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

6、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

7、方法和结果。1.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。2.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。3.信息网络和WorldWideWeb0学生们应该已经了解

8、了互联网及其应用的一般知识。这里要讨论将WorldWideWeb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。4.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