研究生导师：柏毅
作者：Miles MacLeoda
【摘要】：您能否请三个不同专业的本科生帮助医院解决病人就医路线的规划和安排问题？在下文提出的案例中，实践证明跨学科方法是成功的。来自应用数学，土木工程和工业与工程管理专业的学生，使用随机建模技术，共同设计了“医院交通”问题。这个项目是通过课程和问题设计来进行的，教学团队采用的特殊脚手架策略为其他教师团队提供了一些参考，使基于项目的跨学科学习成为更有效的学习方式。同时，我们努力确保学生在自己的课程中有宾至如归的感觉，并有权与其他专家一起工作。
【关键词】：跨学科; 基于项目的学习；脚手架;教师团队
1 简介
基于项目的学习或PjBL，通常用于科学和工程教育中跨学科解决问题的技能开发。教师团队根据数据收集，假设和查询来设计解决方案，为学生提供现实问题，使学生在应用并整合概念同时能够提高专业技能。我们以特温特大学的一门课程为例，说明这种脚手架形式的项目设计。该课程共15个学分，针对本科二年级学生，结合了传统课程和建模案例，让不同专业背景的学生进行协作，跨学科解决项目问题。课程中记录学生进展情况，并收集学生的各种反馈。
2 基于项目的跨学科学习的设计方面
基于项目的跨学科学习的特点，课程要求不同专业的学生联合分析问题，整合各自专业角度和资源解决问题。教师团队，跨学科的研究人员或专业人士可以共同监督学生学习过程，管理课程。并为学生提供：
良好的知识，使其了解所需的技能和学习目标；
符合学习目标的教育资源；
解决办法，帮助克服体制上的制约因素。
通过课程,学生能够认识到现实世界中的问题，不仅需要发挥自己所长，还需要与其他领域人士合作。PjBL没有把重点放在单一学科的学习上，而是提出特定问题,便于学生跨越学科界限进行协作学习。此外，我们必须意识到身份的困难，专业的跨越，以及认知的挑战等问题。如何为跨学科的PjBL项目设计问题，并结合背景课程和技能学习，最终找出解决方法。为了说明这一点，我们来看以下的案例研究。
3 案例研究：随机过程的建模和分析
这是基于脚手架形式的PjBL策略的模块案例，模块名为“随机过程的建模和分析”。表层上来看是在随机过程中，让不同专业领域的学生参加模块的学习和掌握建模的方法。根本上是希望本模块的设计能够提供给教育工作者，一个积极的实现跨学科教育成果的案例。我们将从课程设计，对学生的几次采访以及四年的课程评估对本案例进行讨论和说明。
3.1 模块细节和跨学科项目
“随机过程的建模和分析”分为三个模块，如图1所示。第1区利用马尔可夫链、排队论，随机动态规划和使用与IEM相关的示例来解决问题。从数学的角度来看，该模块有助于训练数学方法的一般应用。但同时，CE学生在交通管理建模方面受到更多学科限制。IEM和AM学生在模块1获得更为具体的学科问题，例如，排队论的某些方面与交通管理有关，但旨在建立与交叉路口设计有关的交通建模技能，这些技能与IEM和AM学生无关。
在第2区，学生和学生将收到一个名为模拟和启发式的组合块，探索建模系统的各种计算选择----例如离散事件模拟，以及从这些模型中提取解决方案的启发式方法。这里的重点是计算技巧和知识，这些对交通建模和物流都很有用。与此同时，学生也深入学习了数学推导和证明的正确联系和马科夫链分析。
图1基于课程指南2015-16的“随机过程建模与分析”案例研究的块结构。学生代码：CE=土木工程；IEM=工业和工程管理；AM=应用数学。
在跨学科的背景下，IEM学生必须通过寻找熟悉的数学模式和建立方程来学习数学家的思维和操作方式。同时，AM学生必须参与快速成型、素描、逆向工程和其他实践。各专业学生需要找到一些共同的立场，并认识到对方技能的附加值，由此他们在一起可以做的更多，而不仅仅是采取基于一个团队的方法来完成一个项目设计。
在此，我们特别介绍2016/2017和2017/2018的多学科项目(MD项目)，其目标是专业和技术的结合。模块指南中列出如下：
(a)与不同教育背景的学生进行交流与合作；
(b)(从本模块提供的一套工具中)选择适合现实生活问题的建模工具，并利用这些工具对问题进行建模和解决问题；
(c)解释上述工具的成果并提出切实可行的建议进行改进；
(d)以报告和陈述的方式告知所有人。
MD项目将学生分成几组，按比例划分各专业的学生，解决共同问题——医院诊所就医行程规划。明确地告诉学生，在以下三个约束条件下，新建的骨科诊所的主任要评估使用动态计划方法安排患者预约的可能性：
1）直接告知患者其预约时间；
2）患者获得适当的离家时间建议；
3）在患者来医院路上，将告知患者预计离开医院的时间。
反过来，要求学生提供一些具体的结果，即：
1）一种约会策略，考虑到患者往返医院和所需停车的时间；
2）一种支持尺寸决策的分析方法（施工室，员工和停车场）；
3）可用于支持在线约会的分析方法规划。
学生有两周的时间完成这个项目，每个小组负责各自的项目管理。学生必须将他们的日常活动、决定、谈话记录下来，并向主管报告项目状况，还要提交一份技术报告，说明使用计算机代码制作的主要成果。学生要求在20-30分钟内向医院管理层作报告，提出具体的改进建议。评分依据：解决方案的效率和创造性，基础模型的正确性及其在多大程度上有助于验证所提出的解决方案（还在技术报告中观察，并运行学生的电脑程序）；向利益相关者提供的建议结论（通过演示测试）；最后，小组成员在使用小组内所有专业知识程度（在上下文和日志中都进行了检查）。
（未完待续）
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审核：林娉婷
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