论文理交叉学科的结构和功能，本文主要内容关键词为：学科论文,结构论文,功能论文,论文论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要本文从学科史的角度考察了交叉学科的由来与发展趋势，特别是20世纪以来交叉学科突飞猛进的人类社会和文化教育的深层原因，从整体上探讨了现代文理交叉学科的结构和功能；从本质上揭示了交叉学科的基本内涵和主要特征；提出了交叉学科的三大交叉方式和四大类型；阐明了文理交叉学科在当代科学文化教育体系中的地位和作用，并对我国高等学校实施文理交叉学科的教学提出了构想。
关键词文理交叉学科；交叉方式；体系结构；功能
在高等学校的教学中，尤其是在课程设置及其教学中，存在着怎样对交叉学科进行系统分类，交叉学科本身具有什么样的结构，交叉学科的发展有何规律，以及交叉学科的教育功能何在，又如何在教学中组织实施等等诸如此类的问题。本文试图对这些问题作点探讨和分析，以推动该领域的研究与开发。
一、交叉学科的由来与发展
西方的文艺复兴运动是人类思想观念更新和思维方式变革的“智力发酵”运动，在文化史上称为从传统向现代转折的伟大时代，也是富于发明创造的时代。近代科学技术就是在这场运动中孕育出来的。古希腊科学遗产的重新发现、哥白尼的天文学革命，促进了自然科学分门别类的研究。17世纪是近代自然科学发展的第一次高潮，科学英雄辈出，理论成果迭出。1637年出版的《方法论》的作者、近代辩证法大师笛卡儿，率先将代数学和几何学进行交叉，首创了代数几何学，即后来人们称作的解析几何。它标志着变量数学的诞生，成为数学发展史上的一座丰碑。由此，笛卡儿开交叉研究之先河，并成为交叉学科之父。这位交叉大师的思维方式和研究方法对后世的学术研究和科学发展产生了极其广泛而深远的影响。
1664年，英国剑桥大学的巴罗担任卢卡斯数学讲座教授，开始讲授解析几何学。他的著作《几何学讲义》于1670年出版发行，标志着近代第一门交叉学科的确立。巴罗的学生牛顿站在巨人的肩膀上，一举发明流数术，完成微积分的统一。进而将数学与自然哲学进行交叉，创立了一门崭新的学科——数理自然哲学，后人称之为理论物理学。牛顿的著作《自然哲学的数学原理》（1687年）的出版标志着经典力学体系的确立，这是近代自然科学发展史上的第一次科学理论的大综合。科学巨著《原理》一书对三百多年来的自然科学以及科学文化教育的发展产生了极其深远的影响，成为后来所有科学著作和学科教科书的典范。
交叉学科之王配第，以其交叉研究而成为“最有天才的和最有创见的经济研究家”、“政治经济学之父，在某种程度上也可以说是统计学的创始人”（马克思语）。配第将数学和政治学交叉而开创了一门崭新的学科——数学经济学。他的代表作《政治算术》成了文理交叉研究的奠基性著作，而且他本人也是科学史上第一位具有现代意义的文理“两栖”的科学家。
18世纪，法国的启蒙运动和政治大革命，推动了科学技术和科学教育的发展。他们在实施科学教育的过程中，倡导百科全书式的教育方式，把科学技术和人文历史进行交叉研究，在各门科学专史研究和教学的同时，开创了科学通史这门充满智慧的新兴交叉学科。居维叶是科学教育史上第一位正式的科学史教授。他出版了《自然科学进步史》（1810年）和《论目前科学状况与社会的关系》（1816年）两部重要的学术著作，促进了科学的社会研究。
法国科学教育的繁荣昌盛与英国科学日渐衰败形成了鲜明的对比，于是引发了英国科学教育界反思落后原因的科学复兴运动。其中最主要的代表人物有巴比奇、赫舍尔和惠威尔等人。他们在深刻地反思了影响英国科学发展的内外因之后，促使英国政府成立科学促进协会，实行科学开放政策。在加强科学史研究和教学的同时，他们还建立了一门以研究科学方法为主要对象的科学哲学交叉课程。剑桥大学的科学哲学教授惠威尔出版了《归纳科学的哲学》（1840年），标志着科学哲学这门交叉学科的正式确立。
19世纪中叶，德国的科学技术取得重大突破，整体科技水平开始超过英法两国。生物化学和物理化学两门交叉学科在德国诞生，成为重要的科学生长点。科学与社会的相互作用得到加强，科学的生产力功能开始显现。恩格斯以战略家的慧眼，站在科学发展的高峰，运用交叉研究的方法，首创了自然科学辩证法这门全新的交叉科学。他以整个自然科学为研究对象，与唯物辩证法进行交叉，充分揭示了自然科学的本质、结构、功能和发展规律，开辟了科学哲学研究领域中的辩证唯物主义和历史唯物主义的研究方向，为理论自然科学的发展指明了前进的航向。恩格斯在《自然辩证法》一书中，第一次明确提出了关于交叉研究的科学观点。他指出，科学的突破口和生长点在科学之间的接触点上。恩格斯的这一科学发现为尔后的科学发展的实践所证实。恩格斯创立的自然科学辩证法曾对科学和哲学的教育产生过巨大作用。
20世纪是人类社会剧变的世纪。大冲突、大革命、大转折、大竞争、大问题，引发了人们的大思考，人类进入“大科学”时代。20世纪中叶，是现代科学技术革命的鼎盛时期，也是交叉学科大发展的黄金时代。维纳的控制论，贝尔纳的科学学等大交叉学科的诞生，不仅仅是科学技术发展史上的又一次大综合，而且使整个学科体系发生结构性的重大变革。
20世纪科学研究的最大特点，就是科学研究的对象从传统的“运动形式”转变到以人类自身生存和发展的“现实问题”上来，导致科学技术的体系结构发生质的变化。当今人类所面临的环境问题、“科技”问题、自动化问题，都是直接关系到整个人类自身生存和发展的重大现实问题。以这些复杂问题为对象的大交叉学科，就在人类社会的需求与科学发展的内在逻辑的交叉点上产生出来。马克思在19世纪40年代所预言的“未来一门科学”正在变为现实；列宁在本世纪初所指出的“两门科学汇合”的潮流正在得到进一步强化。
二、交叉学科的基本内涵
交叉学科（crossdisciplinary）是人们为了解决某一问题， 应用交叉的方法把已有的不同学科进行整合而形成的一门新学科。交叉学科的研究对象是现实问题。这种现实问题可能是自然界事物中所固有的，也可能是人工自然界中所出现的问题。或者是社会问题，或者是人文问题。交叉学科的发展以科学分化为前提。笛卡儿为了解决当时人们描述自然界运动规律的工具问题，巧妙地将代数学与几何学进行交叉整合而创立了一门崭新的学科——解析几何学。配第为了解决当时英国的国计民生的现实社会问题，独出心裁地将数学与政治学进行交叉整合而首创了一门新兴的学科——数理经济学。恩格斯为了解决19世纪中叶自然科学革命中所出现的“思维混乱”问题，创造性地将哲学、社会科学、数学、自然科学等跨度很大的不同学科进行交叉整合而建立了一门文理交叉的新型学科——自然科学辩证法。他不仅为自然科学的发展指明了前进的方向，而且还为社会科学的研究开辟了一条新的道路。本世纪的科学巨匠维纳，为了解决当时人工自然中的火炮射击自动化问题，成功地将数学、物理学、生理学、心理学、电子机械工程学等已有的不同学科进行交叉整合而创建了一门全新的学科——控制论。
交叉学科具有辩证性、综合性和通识性三大基本特点，在学科体系中独树一帜。
交叉学科在科学方法论上的最大特点是辩证性。其实质就是运用唯物辩证法中的对立统一规律，将其转化为一种异中求同的哲学思维方法。科学家们将表面上看起来完全不相同的学科，通过自觉地进行辩证法的交叉研究，发现它们之间的本质联系，提出新的科学思想和新的科学方法，由此而产生出一门具有“杂交”优势的独立学科。
在基础科学知识方面，综合性是交叉学科的又一特点。这是由交叉学科的本性所决定的。交叉学科都是由两门以上不同学科交叉渗透而形成的，在它们共同拥有的交叉地带中所产生的科学领域，必然蕴含原有各基础学科的知识要素，使之具有“亦此亦彼”的综合特征。
交叉学科在科学教育学上的最大特点是通识性。交叉学科本身具有基础学科性、应用学科性和元学科性的三重“品格”。因此，交叉学科不仅仅是一种横断性的学科，而且还是一种纵向性的学科，它纵贯各学科体系之中。这就决定了交叉学科在科学教育中具有广泛的通识性。
交叉学科具有特定的研究对象、思维方法和理论体系，已经成为学科系统中的一大门类。特别是大量文理交叉科学的涌现，使得传统学科分类体系已无法容纳。现在是对传统的学科分类进行改造的时候了。事实上，当今图书分类中对交叉学科的归属问题已经出现混乱现象。
客观世界的交织性是交叉学科生成的根基，唯物辩证法则是交叉学科的理论基础。整个客观世界是由种种联系、相互作用、不断转化生成的有规律的物质客体所交织起来的立体网络体系。从宇观到渺观、从宏观到微观，“两极相通”，彼此之间交叉渗透。从自然界到人类社会，从第一自然到第二自然，都是整个宇宙链条上的一个环节，任何事物都是这张自然之网上的一个纽结，无一例外。因此，普遍联系是客观的，不以人们的意志为转移的。
人类对自然界的认识，总是从个别到一般，从局部到整体，从低级到高级，从静态分割到动态联结，逐步地从一级本质到二级本质或更深、更高层次的本质展开。作为人类对客观世界认识和改造结果的科学技术知识，也必然有一个不断发展变化的过程，交叉学科知识就正好是客观世界这张网上的纽结、交叉点认识的积淀和总结。一部科学技术学科发展的历史，就是各学科相互作用、不断交叉、渗透和整合以及新陈代谢的历史。
三、文理交叉学科的体系结构
学科的课程结构是科学系统的一种映射。作为交叉科学的教学科目的交叉学科，毫无疑问要受到整个科学的制约，并随着交叉科学的发展而发展。今天，自然科学和社会科学之间的交叉科学大量涌现，呈突飞猛进的态势，把自然科学和社会科学之间的传统界限打破了。其结果，一方面推动了自然科学和社会科学本身的发展，把人类的整体科学认识能力提高到了一个崭新的水平；另一方面，对当代的教育思想、教学内容和教学方法产生了重大影响，成为当代教育革命的重要动因。
面对变化了的科学技术系统，传统的学科分类体系就不中用了，传统的科技教育内容和与之相关联的大学科学教育中的课程结构体系也就受到了严重的挑战。关于整个学科的分类问题不是本文的论题，下面仅就文理交叉学科的分类及其课程设置问题谈点看法。
根据文理交叉的“重心”，文理交叉学科可分为四大类型：1.“哲理型”交叉学科；2.“数理型”交叉学科；3.“社会型”交叉学科；4.“自然型”交叉学科。
“哲理型”交叉学科是哲学与自然科学交叉整合而形成的学科。它主要是研究自然科学更深层次的运动规律和自然科学本身的结构发展规律。例如物理哲学、化学哲学等等。
“数理型”交叉学科是数学与社会科学交叉整合而形成的学科。它主要是研究人类社会问题的定量结构，其实质是运用数学的概念、原理和方法，对人类社会的有关问题进行数学处理，建立数学模型。例如数理经济学、人口控制论、计量历史学等等。
“社会型”交叉学科是社会科学与自然科学交叉整合而形成的学科。它主要研究自然科学对象的社会价值和自然科学发展的历史演进规律。例如生态经济学、生态伦理学、物理学史等。
“自然型”交叉学科是自然科学与社会科学交叉整合而形成的学科。它主要是研究自然科学对象中的相关社会因素，其实质是自然科学原理、方法在社会科学中的推广和应用。例如社会医学、经济地理学等等。
根据文理交叉的“维度”，我们可以将文理交叉学科分为三大系列：1.“线”交叉学科群；2.“面”交叉学科群”；3.“体”交叉学科群。三大系列中由不同层次上的分支学科所组成，由此构成了一个庞大的交叉学科系统。“线”交叉学科，是指两门不同学科交叉整合而形成的一门学科。这是一种最简单的交叉形式，也是最基本的交叉形式。它在文理交叉学科系统中数量最多。例如，地质经济学、生物经济学、化学社会学等等。“面”交叉学科，是指两大不同门类学科交叉整合而形成的一组学科。这是一种比较复杂的交叉形式。例如，环境科学就是由自然科学和社会科学两大门类的学科交叉整合而成。它包括环境物理学、环境化学、环境生物学、环境地学、环境天文学等等“自然型”学科和环境政治学、环境法学、环境经济学、环境社会学、环境管理学等等“社会型”学科组成的学科群体。“体”交叉学科，是指所有不同学科门类交叉整合而形成的一群学科。这是一种全方位的交叉形式。例如，科学学这门学科就是由自然科学、技术科学、社会科学、人文科学，以及哲学、数学等进行全方位的交叉整合而形成的学科群。其中最主要的学科有：科学哲学、科学史学、科学社会学等等。
文理交叉学科从一级的“线”交叉到二级的“面”交叉，最后到三级的“体”交叉，逐级上升而构成完整的“宝塔式”交叉学科系统。该系统从层次结构上看，具有学科量递减、整合度递增的特质。因此，在大学的文理交叉学科教学中，要根据交叉学科本身的体系结构，建立起相应的课程教学体系。鉴于目前我国高校文理二分的教学管理体制、课程设置以及教师的知识结构等现状，当前可采用过渡的办法，在大学中先设置文理交叉学科的研究与教学机构，暂为文科、理科和交叉学科的“三分天下”。在具体的操作过程中，目前可根据教学对象，除了培养专门的交叉学科人才外，可在文、理科中适当选择一组交叉学科的课程组织教学实施。随着现代科学体系的确立，待时机成熟之后逐步实现“三分归一”的教学体制。
四、文理交叉课程的科学教育价值
文理交叉课程的出现，是现代科学技术发展的必然产物，同时也是适应现代社会发展需要的结果。它对于建立完整的科学教育体系，提高整体教育质量，培养现代化的科学技术人才具有十分重要而深远的意义。
首先，文理交叉课程的设立，顺应了科学发展的潮流，对于推动现代科学技术的整合和发展具有重大价值。传统的文、理截然分开的教学方式，从根本上讲是一种“跛足”的教学体制。这种教学体制完全不能适应当代两种科学汇流的趋势。我们所面对的世界（包括自然界和人类社会）本来就是一个有机联系着的整体，我们人类对世界认识和对世界改造的知识理应是一个整体。原来的文理两分离不是由事物本质决定的，而是人类认识能力所局限的。随着人类认识视野的扩大、认识手段的更新和认识能力的提高，这种人为造成的分离必然会消失。交叉课程的设置为解决当代科学的汇流和科研工作者的联盟提供了一种重要的途径、手段和方法。
其次，文理交叉课程的设立，完善了科学教育的体系，对于激发和提高学生的科学研究能力具有重要的价值。传统的科学教育在课程设置方面是按照“基础课—专业基础课—专业课”模式实施的。这种模式的最大弊端是缺少科学的灵魂。不断创新是科学的本质特征，创造性思维是科学研究中的活的灵魂。科学教育的目的主要是提高学生的科学素质，这就是了解科学知识的本质，准确地将科学原理运用于实践领域，学会运用科学方法解决问题。因此，科学知识、科学精神、科学态度与科学方法是科学教育的必要内容。科学教育的实质应当是创造性教育。所以，健全完整的科学教育系统应当由“基础学科—应用学科—元学科”三大层次的学科构成，而交叉学科结构中的哲理型交叉学科就属于元学科。作为元学科的科学认识论、科学方法论等等交叉课程的设置为科学研究活动提供了一把钥匙，并成为加强智能教育的最佳选择。
再次，文理交叉课程突破了传统的文理两科人为隔离的局限性，对于建立合理的知识结构、培养现代化的科学技术人才具有重大意义。长期以来，在高等教育中始终存在着两种文化（人文文化和科学文化）教育相分离的现象。这在以分门别类进行科学研究为主的时代是不可避免的；但是，随着现代科学对象和研究方式的变革，这种传统的教育方式就不适应了、落后了。两种文化隔离教育的结果，必然造成学生知识面狭窄，在解决实际问题时感到知识不足或学非所用。信息时代，科学已经成为发展的工具，导致以“问题”为对象的应用性科学的大发展。科学中的基础学科向应用学科转化率加速、基础学科之间的渗透率提高，使传统的专业知识界限变得模糊，整个知识结构发生重大变化。因此，开发现代科学课程的首要问题是如何向学生传授日益扩大而渊博的科学知识体系，从整体上把握科学技术发展的特点和趋势。只有理论基础知识雄厚、开发应用能力强，培养的学生才能适应性强。交叉课程的设置为消除两种文化的隔阂，培养高质量的具有适应能力的全面发展的现代化人才开辟了一条道路。
最后，文理交叉课程的开设，对于解决“知识爆炸”和知识更新问题具有重大意义。现代科学技术革命不仅导致科学技术知识质量的大跨越，而且带来了科学技术知识数量的急剧膨胀。各种新的观念、新的理论、新的方法和新的知识层出不穷。如何将这些庞大的知识纳入学校的学科教育之中，怎样处理知识更新以及用有限的时间来学习掌握这日益膨胀的科学知识，就成为当今科学教育中的一个重大问题。作为多门科学交叉而形成的交叉学科，以全新的视角和全新的知识以及大信息量的优势而成为解决上述问题的一种最佳选择方案。实践证明，具有浓缩特质的交叉课程的设置，特别是“面”交叉和“体”交叉学科，为人们解决当代科学知识的“爆炸”和知识的新陈代谢等问题提供了一条切实可行的途径。
总之，交叉课程已成为当代课程体系中的重要组成部分。在科学教育中占有十分重要的地位，具有多方面的功能。在高校中开设文理交叉课，对于改变文科和理科学生的知识结构、智能结构，以及增强他们的适应能力，从而提高他们的整体科学素质无疑具有十分重要的作用。
收稿日期：1996—08—20 本课题为湖北省教委的教学研究立项课题。