[摘 要] “跨學(xué)科”和“計算思維”是近年教育界談?wù)摰帽容^多的兩個(gè)概念，普適計算時(shí)代的多學(xué)科交叉，不同于在傳統學(xué)科劃分基礎上的協(xié)作，而是不同學(xué)科的思想在方法論層面的融合；普適計算時(shí)代的計算，也不僅是用計算機作為工具來(lái)提高解決問(wèn)題的效率，更是計算思維在理解問(wèn)題本身、尋求解決問(wèn)題途徑中的作用?？鐚W(xué)科計算思維培養是培養大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng )新能力不可或缺的重要環(huán)節，以北方民族大學(xué)全校各專(zhuān)業(yè)大學(xué)計算思維能力培養教育教學(xué)改革為背景，針對西部民族高校學(xué)生如何進(jìn)行跨學(xué)科計算思維培養進(jìn)行了深入的分析和探討，提出了以社會(huì )計算應用為抓手培養學(xué)生網(wǎng)絡(luò )思維能力為核心的“大學(xué)計算思維”課程模型。
[關(guān) 鍵 詞] 跨學(xué)科；計算思維；教育教學(xué)改革；社會(huì )計算；網(wǎng)絡(luò )思維；課程模型
[中圖分類(lèi)號] G645 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）07-0114-02
隨著(zhù)信息科學(xué)與技術(shù)的不斷提高和普及，特別是互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應用的不斷深化，計算思維將成為我們時(shí)代思維的主要方式和手段。什么是計算思維？廣義而言，就是基于可計算的手段，以定量化的方式進(jìn)行的思維過(guò)程；狹義而言，計算思維就是數據驅動(dòng)的思維過(guò)程。信息時(shí)代和知識經(jīng)濟的特征是數據資源的開(kāi)發(fā)，計算機和網(wǎng)絡(luò )是主要工具，這個(gè)時(shí)代所需要的思維方式就是計算思維。在大數據時(shí)代，人們獲取知識所需付出的努力不斷減少，作為一種反饋和補償，計算思維必須成為“讀、寫(xiě)、算”之外的另一種素質(zhì)要求。
培養計算思維，應該著(zhù)重計算思維與其他學(xué)科的交叉與相互滲透，超越將計算思維只是作為工具來(lái)使用，追求在思想與方法論層面的融合，去解決更加復雜的問(wèn)題，理解更加深刻的現象。在教學(xué)中有機地引入跨學(xué)科元素是培養計算思維能力的一種有效措施。但是長(cháng)期以來(lái)，我們高等教育各學(xué)科之間的界限比較分明，即便在有些條件下鼓勵學(xué)生選學(xué)不同學(xué)科的課程，但每門(mén)課程內容的學(xué)科屬性依然很明顯，其結果是缺乏融會(huì )貫通。同時(shí)，雖然要求每個(gè)社會(huì )科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)幾門(mén)計算機課程，但那些課程通常只是工具性的，缺乏對學(xué)生計算思維的啟迪。
網(wǎng)絡(luò )思維是計算思維的發(fā)展，是在新時(shí)代環(huán)境下個(gè)體思維向群體思維的延伸。計算思維是遞歸的、規劃的和個(gè)體性的思維，而網(wǎng)絡(luò )思維是非線(xiàn)性、開(kāi)放性、系統性和群體性的。計算思維利用啟發(fā)式推理來(lái)尋求問(wèn)題的解答，通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉化和仿真，將問(wèn)題重新闡釋來(lái)求解，并利用海量數據來(lái)加快計算。網(wǎng)絡(luò )思維求解問(wèn)題看重個(gè)體之間的聯(lián)系，利用海量數據來(lái)挖掘各要素的關(guān)系和隱形的網(wǎng)絡(luò )結構。
一、社會(huì )計算
社會(huì )計算是使用系統科學(xué)、人工智能、數據挖掘、機器學(xué)習等科學(xué)計算理論作為研究方法，將社會(huì )科學(xué)理論與計算理論相結合，為人類(lèi)更深入地認識社會(huì )、改造社會(huì )，解決政治、經(jīng)濟、文化等領(lǐng)域復雜性社會(huì )問(wèn)題的一種理論和方法論體系。無(wú)論是自然科學(xué)還是社會(huì )科學(xué)，底層的基本過(guò)程都是可計算的，可以從計算思維的新視角進(jìn)行分析。計算思維有助于社會(huì )科學(xué)的發(fā)展，而且社會(huì )科學(xué)的原理與思想的運用也將有助于計算思維的發(fā)展。社會(huì )計算作為一種數據密集型科學(xué)，在收集和分析數據的廣度、深度以及規模上都產(chǎn)生了巨大的影響。社會(huì )計算作為一種新的計算范式，產(chǎn)生了一個(gè)新的跨學(xué)科研究與應用領(lǐng)域，其廣闊的研究?jì)热菖c應用已引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
長(cháng)期以來(lái)，社會(huì )科學(xué)的定量研究都是通過(guò)問(wèn)卷調查的方式收集數據，這種方式收集的數據量小且真實(shí)性難以確定，這些數據往往是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)或相隔很久的不同時(shí)間點(diǎn)獲得，對連續的、動(dòng)態(tài)的社會(huì )過(guò)程只能推斷。社會(huì )科學(xué)家一直希望能像研究自然現象那樣，通過(guò)“實(shí)驗—理論—驗證”的范式研究社會(huì )現象，這種期盼在高度信息化的計算社會(huì )將成為現實(shí)。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、社交網(wǎng)絡(luò )、社會(huì )媒體以及群智感知等技術(shù)的飛速發(fā)展，數據正以前所未有的速度迅速增長(cháng)和積累。數據是人類(lèi)社會(huì )最重要的財富，大數據時(shí)代的到來(lái)，為研究人類(lèi)社會(huì )動(dòng)態(tài)和模擬社會(huì )問(wèn)題帶來(lái)了前所未有的機遇，來(lái)自政治學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、傳播學(xué)、人類(lèi)學(xué)等社會(huì )和人文學(xué)科的研究者聯(lián)手計算機、物理、數學(xué)、控制等科學(xué)技術(shù)界的專(zhuān)家開(kāi)始關(guān)注大數據對社會(huì )、經(jīng)濟、科學(xué)研究等方面帶來(lái)的巨大價(jià)值，開(kāi)始使用復雜性科學(xué)來(lái)描述社會(huì )系統中的復雜現象。
自然界和人類(lèi)社會(huì )中存在的大量復雜系統都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )加以描述：社會(huì )網(wǎng)絡(luò )是人與人之間由一種或者多種特定類(lèi)型的相互依賴(lài)性（如友誼、親屬關(guān)系、信仰、知識或者威望）連接起來(lái)形成的網(wǎng)絡(luò )；神經(jīng)系統可以看做是大量神經(jīng)細胞通過(guò)神經(jīng)纖維相互連接形成的網(wǎng)絡(luò )；計算機網(wǎng)絡(luò )可以看做是自主工作的計算機通過(guò)通信介質(zhì)等相互連接形成的網(wǎng)絡(luò )；類(lèi)似的還有電力網(wǎng)絡(luò )、交通網(wǎng)絡(luò )、生物分子網(wǎng)絡(luò )、新陳代謝網(wǎng)絡(luò )、Web頁(yè)面鏈接網(wǎng)絡(luò )、地緣政治網(wǎng)絡(luò )、食譜菜系網(wǎng)絡(luò )等。網(wǎng)絡(luò )高度概括了復雜系統的重要特征，是目前公認比較合適的復雜系統建模形式。網(wǎng)絡(luò )理論像是一個(gè)大金礦，可以解釋從心理學(xué)到經(jīng)濟學(xué)跨大范圍的學(xué)科內出現的各種復雜現象。
二、國內外現狀分析
社會(huì )計算這一概念于2004年由王飛躍等人提出，他們通過(guò)分析當時(shí)國內外相關(guān)研究工作，指出了社會(huì )計算的主要研究方向，探討了社會(huì )計算的若干關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢。2005年，MIT的科學(xué)家Pentland提出了社會(huì )感知計算的思想。社會(huì )感知計算泛指通過(guò)人類(lèi)社會(huì )生活空間部署的大規模多種類(lèi)傳感設備，感知識別社會(huì )個(gè)體的行為、分析挖掘群體社會(huì )交互特征和規律、引導個(gè)體社會(huì )行為、支持社群的互動(dòng)、溝通和協(xié)作的一種計算技術(shù)。2009年2月，Lazer等人在Science上發(fā)表了計算社會(huì )學(xué)的文章，系統地闡述了社會(huì )計算、社會(huì )行為等群體演化規律，社會(huì )計算真正成為國際矚目的前沿研究。
近些年來(lái)，國內外多所院校已開(kāi)設了社會(huì )計算相關(guān)的課程，其中比較有代表性的有康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工、密西根大學(xué)，劍橋大學(xué)等國外優(yōu)秀大學(xué)，中國人民大學(xué)社會(huì )學(xué)系、中山大學(xué)管理學(xué)院也開(kāi)設了社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析課程，這無(wú)疑體現了一種共識。北京大學(xué)的李曉明教授采用康奈爾大學(xué)的David Easley（經(jīng)濟學(xué)家）和John Kleinberg（計算機科學(xué)家）合編的一本優(yōu)秀教材網(wǎng)絡(luò )、群體與市場(chǎng)，為北大、北航、天大、哈工大等學(xué)校的學(xué)生開(kāi)設了計算社會(huì )學(xué)前沿研究課程，并且學(xué)習他們在康奈爾大學(xué)組織教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐——用網(wǎng)絡(luò )講網(wǎng)絡(luò )，利用公開(kāi)的博客來(lái)收集學(xué)生的作業(yè)，從而以幾乎零成本達到一種學(xué)生之間交流和相互啟發(fā)的目的。MOOC（多人在線(xiàn)開(kāi)放課程平臺）上有斯坦福大學(xué)的公開(kāi)課《社會(huì )和經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò )：模型和分析》和密西根大學(xué)的公開(kāi)課《社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析》。
時(shí)至今日，自然科學(xué)領(lǐng)域學(xué)者所做的跨學(xué)科研究都是比較淺層次的社會(huì )科學(xué)理論再驗證，還沒(méi)有一個(gè)研究成果能基于大數據發(fā)現新的深層次社會(huì )科學(xué)理論。為計算思維賦予鮮活的人文社科特色靈魂，必將對日趨復雜的社會(huì )經(jīng)濟活動(dòng)給予更加合理的解釋。因此，在計算機專(zhuān)業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中引入一些社會(huì )科學(xué)和人文科學(xué)的元素應該成為一種普遍的實(shí)踐，而讓計算思維潛移默化在其他專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容中則是促進(jìn)自然科學(xué)與社會(huì )科學(xué)面向未來(lái)發(fā)展的助推器。
綜上所述，網(wǎng)絡(luò )思維已經(jīng)成為當代大學(xué)生必須具備的一種普遍認識和一類(lèi)普適技能，不同學(xué)科的理論、思想在方法論層面進(jìn)行融合也是大勢所趨。因此，需要開(kāi)設一門(mén)定位在本科層次的課程對來(lái)自不同學(xué)科的學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科計算思維啟迪，大學(xué)計算思維正是最符合這一需求的一門(mén)課程。本課程的開(kāi)設目標是：闡述社會(huì )計算的基本概念和理論、介紹社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析的基礎知識，通過(guò)對社會(huì )計算的前瞻性課題的介紹，使學(xué)生對社會(huì )計算、社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析技術(shù)及應用有一個(gè)初步的了解，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的興趣。
三、以培養學(xué)生網(wǎng)絡(luò )思維能力為核心的大學(xué)計算思維課程模型
基于我校教師和學(xué)生的實(shí)際情況，我們不可能直接開(kāi)設類(lèi)似社會(huì )網(wǎng)絡(luò )分析和計算社會(huì )學(xué)前沿研究那樣高端的課程，所以我們考慮先開(kāi)設科普性質(zhì)的大學(xué)計算思維課程，讓我們的學(xué)生對社會(huì )計算、網(wǎng)絡(luò )思維和計算思維有基本的認識，這樣課程目前國內外高校尚沒(méi)有開(kāi)設。
網(wǎng)絡(luò )思維涉及的相關(guān)理論包括圖論、復雜網(wǎng)絡(luò )理論以及由相關(guān)方法引出的集合論、矩陣論、多元統計分析和譜圖理論等，所以學(xué)生應該具有基本的線(xiàn)性代數、概率與統計、離散數學(xué)等基礎，這就決定了大學(xué)計算思維這門(mén)課程應該在本科三年級以后開(kāi)設，所以這門(mén)課程是不可能用計算機文化基礎課程來(lái)替代的。
Web2.0的出現產(chǎn)生了海量的社會(huì )感知數據，數據分析人才已經(jīng)成為目前最稀缺的人才，具備不同學(xué)科背景又擁有敏銳網(wǎng)絡(luò )思維的畢業(yè)生是不可能存在就業(yè)困難的。有兩種課程對學(xué)生是有益的：一種是教他們學(xué)會(huì )將來(lái)用得著(zhù)的方法和工具；另一種是讓他們得到啟迪，產(chǎn)生對生活、對科學(xué)的憧憬，大學(xué)計算思維這門(mén)課兩者兼顧。
這門(mén)課上，我們會(huì )講到大量十分熟悉的話(huà)題，包括社會(huì )網(wǎng)絡(luò )、結構洞、社群檢測與社群演化追蹤、蝴蝶效應、小世界現象、信息的不對稱(chēng)對市場(chǎng)行為的影響、流言傳播、病毒式營(yíng)銷(xiāo)、基于社會(huì )關(guān)系的推薦等，這些源自我們日常生活教學(xué)內容會(huì )讓學(xué)生感覺(jué)親切熟悉并且饒有興趣。但這些內容的講解又不是像通常做介紹性報告那樣泛泛而談（那樣的報告，一般信息量大但缺乏挑戰性思考），而是依托社會(huì )學(xué)和經(jīng)濟學(xué)的一些觀(guān)念，用數學(xué)和計算機科學(xué)的語(yǔ)言對有關(guān)現象進(jìn)行詳盡的分析推理，尤其是讓學(xué)生能夠欣賞到某些看起來(lái)隨機發(fā)生的社會(huì )行為和經(jīng)濟行為所體現出來(lái)的過(guò)程就是一個(gè)優(yōu)化計算的過(guò)程，從而常常有熟悉之中、意料之外的效果。
學(xué)科交融日益廣泛且深入的今天，在教學(xué)活動(dòng)中引入一些跨學(xué)科元素應該成為一種普遍的并且深受學(xué)生喜愛(ài)的教育教學(xué)改革實(shí)踐，讓計算思維和網(wǎng)絡(luò )思維潛移默化在其他專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容中則是我們計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)人的一種責任，這不僅僅是因為計算機專(zhuān)業(yè)要面向未來(lái)發(fā)展，更是為了促進(jìn)自然科學(xué)與社會(huì )科學(xué)
的未來(lái)發(fā)展。
參考文獻：
[1]王飛躍.面向計算社會(huì )的計算素質(zhì)培養：計算思維與計算文化[J].工業(yè)和信息化教育，2013（6）.
[2]李曉明.跨學(xué)科計算思維教學(xué)的認識與實(shí)踐淺談[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（11）：4-5.
