数据驱动：跨学科项目创新思维进阶

数据驱动：跨学科项目创新思维进阶

彭寅

平湖市东湖中学

【内容摘要】跨学科是未来创新人才培养的主要方向，选取创新思维指标的四个维度作为学生创新评价的指标，实践完成四个跨学科项目，通过数据统计，得出量化的学生创新活跃度指标，形成学生的创新架构；提供可操作的创新思维实践路径。

【关键词】创新能力  跨学科  评价 项目

在初中阶段搭建一个创新平台，培养学生创新的萌芽，引导学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，是我们初中段信息科技老师责任。跨学科项目化学习现在已经成为全球科技发展的趋势，重大的创新往往产生于学科交叉领域，跨学科教育将成为创新人才培养的主要方向。

一、跨学科项目设计

跨学科是指超出一个已知学科的边界而进行的涉及两个及以上学科的实践活动，在钟柏昌、龚佳欣跨学科创新理论中，创新思维指标可分解为好奇心、想象力、发散思维、逻辑思维、自主学习、问题提出、问题解决和成果产出八项指标，并聚类为创新人格、创新思维、创新学习、创新技能和创新成果五大维度[1]。

本次教学实验选用钟柏昌、龚佳欣的创新能力理论中的四个维度作为过程性评价标准，结合专项竞赛成绩作为结果性评价标准，得出对学生的评价指标。本课程的最终目标是学生分组制作一个创意机器人，分解为四个子项目，配合信息教学平台，实施为期一学年的跨学科教学实验课程，学生人数为13人。实践分成四个组成部分展开教学。

（一）无人驾驶项目，排除创新障碍

驱动性问题：如何让你的小车实现无人驾驶？

实施过程：第一是软件安装熟悉操作界面，形成分工协作机制。第二是机器人建模、控制、仿真和优化，掌握基本技巧。第三是机器人无人驾驶优化训练。项目时长16课时。

成果与评价：结合创新能力指标，生成一个评价量表，记录每次学生上课数据，评分标准是：参加一次拓展集训，自主学习记一分，同学间有效交流提问各记一分，提出一个好想法想象力记一分，有不同思路，发散思维记一分。用比赛促进学习，参加市级虚拟机器人无人驾驶比赛，生成结果性评价，两个评价汇总如下表1：

【数据分析】汇总数据后四个维度只有两个中有数据记录，通过对比过程性和结果性评价，发现结果性评价头部和底部的同学：过程性评价得分是相似的；但比赛成绩却是一个在天上，一个在地下，为什么会出现这种状况？询问得知，头部同学自主探究学习微视频课程时，效率高，每次软件模拟都是自己发现问题，分析问题，解决问题；而底部同学则效率低下，发现问题后，无法分析和解决问题，进度越来越慢；一个是不用问，一个是不会问。原因找到了，学生得到结论：提问是学习的最佳策略，向同学提出好问题，既帮助自己，也开阔他人思路。

（二）电路创新制作，完善创新链条

驱动性问题：如何用百拼套件组装、焊接你的第一台收单音机？

实施过程：第一是电子元件认识和装配，第二是焊接过程，学到焊接技术的原则和要领。第三是电路调试，学生通过认识各种电子元件特性，识别和修理故障，从而使自己的电路正常工作。项目总计12课时。

成果与评价：用比赛促进学习训练，参加省和市内比赛，生成电子创新制作记录成绩，结果如下表2。

【数据分析】汇总数据可知，数据基本上还只有两个维度，提出问题、解决问题对比明显活跃。学生发现了提问的魔力，问题分析后，会主动和同学探讨，找到问题的根源，从而解决问题，因而在比赛中能获得优异的成绩。

（三）百拼电子编程，链接创新技能

驱动性问题：如何让你的软件程序控制电路？

实施过程：第一电子百拼程序设计，学习编程语言软件的基础知识，实现相应控制功能。第二电路设计，复习前面学习过的电子百拼的基本知识，实践电路设计、调试和维护。第三电子编程创意设计，提升其创新能力和跨学科思维能力。项目总计13课时。

成果与评价：结合创新能力指标，生成一个评价量表，记录每一次的学生上课数据，得到过程性评价得分；用比赛促进学习训练，参加省和市内比赛，生成百拼电子编程成绩，结果如下表3。

【数据分析】汇总数据可知，数据基本上还只有两个维度，提出问题、解决问题对比明显活跃，有少量发散思维萌芽。学生养成了自主探究学习的良好习惯，学习效率高。在问题分类中对程控编程有了更深刻的理解，链接起软件与硬件的通路。

（四）创意机器人，萌芽创新架构

驱动性问题：如何设计一件创意改变生活的机器人小作品？

实施过程：第一确定研究主题，上报作品名称和研究的大概方向，评估项目可行性。第二硬件组装，理解机器人的组成、机械运动原理，按视频教程完成硬件的初步搭建。第三算法设计和运动控制，根据要完成的动作规划，设计相应的程序算法。第四组建创新团队，与同学探讨生活中真实困境，结合机器人技术，加入创新点，实现微创新。项目总计8课时。

成果与评价：结合钟柏昌、龚佳欣的创新能力指标，生成一个评价量表，记录每一次的学生上课数据，得到过程性评价得分；用比赛促进学习训练，参加市创新大赛，生成创意机器人成绩，结果如下表4。

【数据分析】通过数据记录可知，学生在进行创意机器人制作时，想象力和发散思维比之前的活动明显更加活跃，汇总得出创新能力指标四个维度数据

，以自主学习为基础，结合其他三个维度，可计算得出：

创新活跃度=（想象力+发散+提问解决）/自主学习

观察到该数据指标与学生的结果性评价有着正向联动效应，在自主学习的基础上，学生发现问题，分析问题，对问题进行定义，从而产生出微创意；在与同学不断地交流探讨中，形成一个创新的流程，组合成多个创新小团队，形成不怕失败敢于创新的创新文化氛围，萌芽出在想象力、发散思维和提出问题等创新能力上的创新微架构，如上图1所示：

二、创新思维进阶策略

在项目中学生会遇到多方面的挑战，从以下三个方面加以指导：

（一）培养发现问题能力

在项目中动手操作，学生需要通过观察来发现问题，培养他们的观察能力，提高他们对问题的敏感度和思维深度；在项目中收集分析信息，发现问题和挑战，培养他们的信息分析能力，提高他们对问题的洞察力。

（二）引导学生发散思维

通过引导学生进行发散思维，可以产生多个可能性的解决方案，打破传统思维模式，拓宽思维空间，从而更好地理解和解决问题。例如在无人驾驶项目中路径可以有多种选择，在设计算法时也可以有多种版本效率不同的算法。

（三）激发学生想象力

想象力是学生创造力和创新能力的基石，面对现实生活问题，激发学生的想象力，帮助他们从不同的角度思考问题，提出创新的解决方案。

三、结论

本次项目化教学实现了信息科技、科学、劳动技术知识技能的整合，养成了学生自主探究的习惯，量化了学生的创新活跃度指标，形成了跨学科学习的微架构，培养了学生的创新思维。

参考文献:

[1][2][3]钟柏昌,龚佳欣.跨学科创新能力评价指标体系的构建与实证研究[J].中国电化教育,2022,(12):27-34.

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