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      菜單

      當社會學、經濟學遇到計算思維……

      2018-11-30   作者:張琦、連晉宏

      當今社會具有高度互聯及豐富互動的特征,社會議題逐漸復雜化及信息化。在北大,有這么一門課程,它以社會學與經濟學的若干經典問題為載體,以計算機科學的典型思維方法為工具,學習與體會兩類學科知識與方法的交叉與互動。通過對社會網絡、關系平衡、匹配市場、中介市場、拍賣市場、信息級聯、網絡效應、流行性、新事物的傳播、小世界現象、表決制度等議題的討論和對個體行為導致全局形態規律的探討,學生可以初步掌握計算思維的方法,用來分析和研究那些現象和問題,從而加深對生活與社會現象的理解,體驗到整合知識、探索未知領域的創造過程。

       

      這門課,叫“社會科學中的計算思維方法”。

       

      聽上去是不是有點意思?我們先來看一個經典的案例。

       

      題不難,想要對答案,文末有彩蛋。

       

      這題用到的是社會學中經典的“三元閉包原理”,即如果兩個人有個共同的朋友,那么這兩人成為朋友的可能性會增強。原因有三:第一,這兩人會因此有更多見面機會;第二,因為有共同朋友雙方信任會增強;第三,那個共同朋友會有一定的心理壓力(潛意識里會擔心這兩人對他有意見)。這個原理說明,社會結構中會蘊含信息。而用應用數學中的圖論作為基本工具把這一原理呈現出來,就可以很好地研究社會網絡的結構,進而推演出信息,進而更能理解原理。

       

      圖論,就是這門課程的語言工具之一。這門課的另一個工具,是博弈論。利用這兩個工具,“社會科學中的計算思維方法”推演著網絡背景下人群的行為和互動機制。

       

      緣起

       

      從2011年開始,以李曉明教授為首的教學團隊在北大開設了一門有關交叉學科的新課。最初課名為“網絡結構與效應原理”,全校公選;后改為“社會科學中的計算思維方法”,全校通選。2013年秋,憑借MOOC興起的東風,該課程開出了一個MOOC對應版本“人群與網絡”,從而使得該課程在北大以外的地區普及開來。作為一門新興的交叉學科課程,“社會科學中的計算思維方法”不僅深受師生歡迎,還進一步促進了交叉學科的研究和發展。

      圖:李曉明教授向學生介紹課程

       

      世界呼喚跨學科

       

      談起開課初衷,李曉明老師這樣說道:

       

      “我在大學教了三十多年書了,經常想大學生究竟該通過課程學些什么?記得蔡元培先生曾說過一句話,大意是大學是為未來,而不是為過去和現在,培養人才的。因此我們應該思考未來的人們將面對什么。過去幾十年來,中國社會和國際社會都發生了巨大的變化,使得人類社會現在面對的問題也與先前有了巨大差別。曾經,人們的主要關切是解決吃飯穿衣的問題,是如何提高生產率的問題?,F今,社會則更關切環境、生態、貧富差距、健康、教育、非傳統的安全(比如恐怖主義)等新問題,可以說整個社會都在為解決它們而努力。而這些問題不是單一學科的問題,都是跨學科的問題。這些問題的尺度都非常大,特別是在當今信息化社會,可以說和計算都有很大關聯?,F在的大學生在未來都得面對這些問題,因此跨學科的能力是必要的。傳統的單一學科,不便于學生理解和思考這些問題。其實交叉學科在北大十幾年前就開始得到學校重視了,也推出了許多相關的教學科目,比如說‘整合科學’,‘大數據’等。作為一名教師,如果意識到這個方向的重要性,能做點什么呢?自己能掌控的大抵就是開發一門新課程吧。我是計算機學科背景,因此從計算思維的角度切入,再結合社會學和經濟學的一些議題,似乎是可行的。這是我開設課程的初衷。

       

      同時,我也是受到了David Easley和Jon Kleinberg合寫的《Networks、Crowds and Markets》的啟發與幫助,這是康奈爾大學的經濟學家和計算機科學家的合作成果,其中對于學科交叉的觀念以及在教學層面的實際操作讓我產生了強烈的共鳴。于是我便和社會學系的邱澤奇老師商量于2011年開始合開了這門課程,這本“靈感之書”的譯作《網絡、群體與市場》也就因此成為了課程教材。”

       

      整合知識 探索未知

       

      李曉明老師表示,其實這門課程的重點不在于解決問題,而是“理解”問題。比如說眾所周知的,社會學里有一個社會網絡的概念,我們每天使用的微信就形成了一種在線社會網絡,那么相應的現實中也有社會網絡,把每個人都當作一個點,彼此之間互相認識就相連構成一條邊,結合起來就是一張網,這種點和邊的結構就是對圖論的利用,雖然抽象,但能從中獲得很多信息,比如說度數的多少就是認識的人數多少。李曉明老師每次開課,也都從這個議題來引入。他會調查課堂同學們的信息,用圖論來分析這個課堂的社會網絡:

      圖:每學期第一堂課通過圖論構建班級社交網絡引導學生了解課程

       

      而課程的另一個重要工具博弈論則更多用于經濟學,比如“市場是個隱形之手”、信息不對稱導致劣幣驅逐良幣等。舉一個例子,從博弈論中的“布雷斯悖論”引申開來,我們就能體會,在社會科學下的系統中,如果系統的結構不合理,投入資源可能反而會使結果更糟糕,因此不如不投入。

       

      課堂上要做的就是將其操作化,比如生活中的工作選擇問題——

       

      T和R是兩種性質完全相同的工作,因此參與T的有50人,參與R的也有50人,每人得200是最好的選擇。

       

      但如果此時老板說投入新的資源,也鼓勵人們兩種工作都做,即第三種工作是T和R的結合,讓100人在這三種工作中選擇,相應的,每有一人選擇T&R,T和R中就要各自減去100。從個體來看,100個人都選T&R,每個人獲得150是最佳的個體選擇。但是我們相比第一種情況可以發現,如果老板沒有投入第三份工作資源,每人可以拿到200,但是一旦投入,每人卻都只可以拿到150。這說明在投入資源后雖然依舊是對于個體而言最好的選擇,但是整體上卻不如不投入資源。這就是“布雷斯悖論”的一種操作化體現。

      這門課還會用到其他一系列案例,比如修路問題??傊?,課程用圖論或博弈論或結合兩者,幫助同學們學會用操作化的方法,對結構和信息進行推理和分析,從而從一種新的角度來理解通常只是定性討論的原理或問題。從這個意義上,通過循序漸進地對個體行為的探討,讓學生認識到整合知識、探索未知領域的創造過程的目的才得以實現。

       

      從課堂到MOOC

       

      這門課程在教學方式上的創新主要是基于MOOC的翻轉課堂,MOOC上課程名為“人群與網絡”,學生來上課前需要在慕課預習課程并完成作業。課堂上老師將用例子進行引導及討論。

       

      李曉明老師覺得效果不錯,他表示他曾經做過一個課上的問卷調查,有82個學生參與,其中52個學生認為慕課好,10個學生認為傳統教學方式好,還有20個學生覺得無所謂??偟膩碚f,學生對這種教學方法滿意度還是比較高的。

      圖:河南工業大學某學生認真完成MOOC課程獲得認證證書

       

      師生良性互動

       

      從學生評估和課上的調查問卷中我們可以發現,李曉明老師的課程著實收獲了很積極的反饋。與此同時他表示,還有一些令他特別感動和欣慰的瞬間:

      2011年第一次開課,其中有一個計算機系的大二學生,三年后從北大畢業后去普林斯頓大學念社會學博士,還在美國發表了社會學相關的文章。

      2015年的時候他收到一封郵件,一個在2012年選修過這門課的物理學院同學,后來去哥倫比亞大學攻讀生物統計學博士,告訴老師說他經常想到課上學的東西,感到很有趣。

      現在數學學院的一個大三同學,他說他覺得這是他在北大上過的最好的課,因為交叉學科讓他覺得很新鮮。

      ……

       

      這些都讓李曉明老師覺得很感動,也覺得開設這門課程富有意義。

       

      而從反饋與互動中獲得新的研究啟發也是常有之事。“總有學生提出讓我意外的結果或者意見。”李曉明老師說道,“比方說關于圖論的問題,有些證明很嚴格很數學,我不一定知道也根本來不及想,上課的時候只是稍有提及,第二天就會有學生發郵件來討論,并且最后還真的搞定了那些問題。另外很多問題可以通過很多角度進行探討,而學生時常會給出新穎的看法。舉個例子,社會網絡中有一種叫聚集系數的很定量的說法,比如我認識3個人,這三個人互相認識的情況怎么樣就是我的聚集系數。 我讓學生們想想這個概念還有什么表達方式,有人就提出說可以稱之為‘凝聚力’,我覺得這就很有意思。”

      圖:學生發微博夸贊這門課

       

      跨學科合作趣事多

       

      李曉明老師是做信息科學的,我們注意到,課程團隊還有來自社會學系的邱澤奇老師。對于不同學科的老師如何一起設計課程、開展合作教學,李曉明老師這樣說道:

      “這其實是一個過程,首先是有一本教材,然后我們商量彼此cover一些部分,大致有個分工,經過這么多年教學,現在分工也已經穩定明確了。我們彼此交替上課,也時常一起上課,有不同的想法就會在課上提出。學生甚至開玩笑說喜歡看老師在臺上吵架。”

       

      但是從李曉明老師處我們很遺憾地得知,這學期邱澤奇老師不參與教學了,他開了一門面向社會科學學科低年級本科生的新課,叫《社會科學方法導論》,邀請李曉明老師參與其中一部分教學工作。

       

      在各自的研究方面,李曉明老師表示其實他現在不太鉆研單個領域,主要關心計算與社會科學交叉的問題。“和其他專業老師聊天會激發很多想法,而只是關注計算機技術是不可能想到這些問題的。比如邱澤奇老師曾告訴我,社會學的基本問題是‘社會為什么可能?’,當時給了我很大的震撼。”老師眉飛色舞地說道,“我們還一起探討傳銷模型、在差序格局意義下鄧巴數的推廣等研究問題。一旦對學科交叉的領域有些接觸,我們就可能提出一些新問題,或者對老問題有新思考。”

       

      目標是推廣到全國

       

      “未來的目標不是把通選課升級為專業,而是要做推廣,最大的愿望是讓這類課程在全國更多大學開出來。全國目前大約有30多所學校開了這個課程,數量還是很少的,因此在過去幾年我們辦了多期全國教師培訓班。同時在本校也要培養接班人,目前北大有兩個年輕老師一起參與些工作,期望他們能夠接棒,而不應該在我們退休后這個課程就無人問津。”說起課程的后續推廣,李曉明老師一臉鄭重。

       

      同時老師也表示,未來可能還會從該課程里頭衍生出分支的課程,例如:經濟學中的計算思維,社會學中的計算思維,新聞傳播學中的計算思維等。而其他學科也可能會涉及,但目前還看不太清楚??偟膩碚f,還是需要有更多的老師關注學科交叉,有興趣和熱情從教學上投入到這個領域中來。

      圖:李曉明老師指導全國教師培訓班的學員用手機看MOOC

       

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      受訪者 | 北京大學信息科學學院李曉明教授

      采訪 | 張琦、連晉宏

      圖片 | 李曉明教授提供

       撰稿 | 張琦、連晉宏

      制圖 | 阮軍儒

      編輯 | 張琦

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