跨学科视域下学生创客大赛的现状、问题与改进

赵慧臣?张娜钰?赵萍

摘 要：学科与竞赛相结合是创新融合新阶段人才培养的重要方式。创客大赛属于“跨学科实践型”竞赛。文章在跨学科视域下探讨学生创客大赛的现状，分析创客大赛存在的问题：跨学科创新主题偏重理科知识，人文方面有待加强;团队跨学科合作偏重形式，异质性内容耦合不足;学生跨学科创新意识强烈，跨学科创新能力薄弱;跨学科竞赛区域发展不平衡，跨学科课程体系建设亟待加强。针对以上问题，文章从学生、学校、社会三个层面提出改进策略：学生综合运用跨学科知识，从“跨学科阅读—跨学科思维—跨学科实践”三个维度形成解决复杂问题的方案;学校充分引导师生参与跨学科创客大赛;社会营造创客大赛的跨学科文化氛围。

关键词：学生;创客大赛;跨学科;创新思维

中图分类号：G434文献标志码：A文章编号：2096-0069（2020）02-0009-07

收稿日期：2019-11-12

作者簡介：赵慧臣（1982— ），男，河南永城人，河南大学教育科学学院教授，教育技术学博士，教育学博士后，教育技术学硕士生导师，

主要研究方向为教育信息化和 STEM 教育;张娜钰（1997— ），女，河南周口人，河南大学教育科学学院硕士研究生，主要研究方向为教育信息化;赵萍（1997— ） ，女，河南南阳人，河南大学教育科学学院硕士研究生，主要研究方向为教育信息化。

近年来，学生创客大赛参与人数不断增加。例如，北京市中小学生科技创客活动的参与人数从2015 年600余人增加到2018年近20000人;进入海峡两岸青少年创客大赛决赛的数量从2016年的80多人，增加到 2018年的210人。作为培养学生综合素质和创新精神的有效手段和重要载体，创客大赛对于培养学生的创新精神与实践能力、激发学生的学习兴趣和潜能具有重要作用。

一、作为跨学科培养学生创新能力的创客大赛

根据“学科类型”（单学科、跨学科）与“竞赛类型”（知识习得型、实践训练型）形成了竞赛类型的四维 象限，包括单学科知识型竞赛、单学科实践型竞赛、跨学科知识型竞赛和跨学科实践型竞赛，如图1所示。

其中，单学科实践型竞赛与单学科知识型竞赛为传统学科竞赛的代表，突出个别学科知识的运用。例如，物理竞赛、化学竞赛、英语能力竞赛、语文能力竞赛等属于单学科竞赛，主要注重分科知识的培养，所涉及的竞赛题目，也大多以实现某单学科知识点为基础。跨学科知识型竞赛更注重不同学科知识的整合。跨学科实践型竞赛以学科创新融合为实践指向，注重提升学习者的设计思维能力，促进学生核心素养的发展[1]。而创客大赛则属于跨学科实践型竞赛，在跨学科知识的支持下，培养学生的综合实践能力。

二、跨学科视域下学生创客大赛价值的审视

创客大赛是面向全体青少年群体的科技创新实践活动，以跨学科竞赛的形式提升学生跨学科知识掌握、创新实践能力和综合解决实际问题的能力。随着社会对学生创客大赛重视程度的加大，越来越多的学生参与创客大赛。跨学科视域下学生创客大赛价值进一步凸显。

（一）促进社会“双创”教育，提升创新人才培养质量

跨学科学生创客大赛结合学生认知发展特点，采用“竞赛+教育”的模式，以竞赛为着力点，将“创新创业”作为提升学生创新能力和就业能力的重要抓手，将创新与教育相结合，以创新的思维、前沿的理念、具体的实践使学生学习并融合不同学科的知识，逐步发展为具有跨学科思维和创新实践的复合型人才。

（二）推进学校教育综合改革，实施跨学科教学模式

创客大赛引导学生主动地投入到创造性的实践活动中去，促使学生能够进行创新研究与动手实践。围绕教育深化改革的重点问题[2]，通过跨学科的理念促进学生个性特别是创新精神和实践能力充分发展，建立多元参与的跨学科教育模式，创新跨学科资源的提供方式，在“训练—竞赛—评价—调整”的模式中，实施跨学科的教育教学模式，推进学校教育教学改革，提升学校教育综合改革水平。

（三）促进教师提升跨学科教学能力，引导教师角色转换

从参赛选手的培训到竞赛前的辅导，从理论基础与学科知识到训练逻辑思维与实践操作等方面，指导教师都有着至关重要的作用[3]。创客教师利用跨学科视域下创客大赛，通过“培养创新意识”“激发创新欲望”“提供创新条件”和“形成创新能力”四个环节培养学生的创新实践能力[4]。教师在创新事例与创新教学模式的过程中，不断积累不同学科知识，逐步提升教学能力与专业素养，不断优化在创新人才培养中的角色。

（四）提高学生跨学科学习能力，发展学生研学水平

创客大赛能够打破学科、年级的界限，引导具有相同兴趣、爱好的学生参与其中[5]。不同学科学生的跨学科研究与学习水平在竞赛中得到发展。

首先，有利于学生创新创意思维的培养。创客大赛的竞争模式可以更好地向学生传递创新观念，使学生培养个人的思维观念[6]。学生在具体的竞赛情境中，深化创新创意思维观念，为他们进行科学研究活动提供积累。

其次，有利于学生创新实践能力的习得。学生在竞赛前根据大赛项目要求，从日常实践活动中发现问题，并进行理论依据和科学数据的查阅，在竞赛中锻炼问题解决能力与实践操作能力。

再次，有助于学生团队协作能力的提高。中学开展创客大赛有益于培养学生的个性化能力及社会认同。学生在创客实践交流中感知合作与竞争的辩证关系，体验团结合作的重要性，有利于培养学生的团队合作精神，增强学生团队的凝聚力。

最后，有利于学生解决问题能力的增强。创客大赛将创意实践活动置于富有挑战性、趣味性、刺激性的问题情境中，让学生在竞赛过程中积极思考、创新实践、交流共享，形成基于“项目”的学习经历，引导他们体验创新兴趣，享受创新成果，在不断分析和解决问题的过程中培养实践探索精神。

三、跨学科视域下学生创客大赛的现状分析

本文以21个学生创客大赛的案例为分析对象，依据大赛激发学生兴趣与梦想、培养学生创新思维与能力等性质，对大赛的首届时间、主办单位、参赛人数、赛事主题进行总结，进一步分析跨学科视域下学生创客大赛的现状。

（一）主题关注未来与创新，引导学生从跨学科视角关注现实问题

创客大赛主题关注教育、文化、健康、环境、城市未来和可持续发展等热门话题，如表1所示，融合创新理念和前沿科技，从跨学科的视角进行创意、设计、制作、分享等活动。其中，海峡两岸青少年创客大赛、全国中小学生创·造大赛、CICC 全国青少年创客联赛、全国青少年人工智能 STEAM 创新大赛四个大赛均以“未来”作为主题关键词，引导学生充分发挥想象力发明创造出未知的产品，“酷创星球”全国青少年创客大赛则在 2016 年和 2017 年以“創新”作为主题词。不同大赛始终关注未来与创新，让学生在实践的过程中，从跨学科的视角出发，关注和分析现实问题，形成解决问题的有效方案。

（二）内容逐步拓展，涵盖不同学科内容

部分学校现把开展学生创客大赛活动作为提升学生创新能力和实践技能的重要手段，将创客大赛的参与率和高水平大赛的获奖情况作为检验学校教学质量和学风建设的关键指标[7]。在此背景下，学生创客大赛紧密结合时代主题，所涉及内容越来越多样化，涵盖不同领域和学科内容，包括编程、建模、电子、设计、表达、物联网、人工智能。例如，在 2018 年举办的全国青少年人工智能STEAM创新大赛中以人工智能为主题，将前沿科学技术融入创客大赛中，引导学生将创新与时代相联结。

（三）应用前沿科学技术支持跨学科研究方案

创客大赛充分发挥科学技术的优势，引导师生应用前沿科学技术来分析和解决现实问题，形成符合区域特色的跨学科教研体系。其中，跨学科方案主要指面向创客教师的跨学科教学方案，以及面向学生的跨学科学习方案。例如，河南省淮滨高中构建基于学生成长实际的“2341”模式创客课程体系[8]，构建“学—思—动—用—创”新型学习体验模式，整合多元教育资源，形成了丰富的创客教育跨学科研究方案。

（四）创客大赛跨学科支持服务体系逐步完善

创客大赛主办单位的规则设置大致合理，参赛队伍的“跨学科”结构较为完善。创客大赛的参与学校鼓励学生积极参与，提供充分的物质条件支持，营造良好的竞赛氛围;部分建立有创客大赛教师培训工作坊，增加对创客师资的投入，引进有经验的创客教师，引导多学科教师组建创客大赛指导队伍;健全创客大赛教师成果奖励机制，增加对参赛师生的多方支持，共同保证创客大赛跨学科服务体系。

四、跨学科视域下学生创客大赛的问题反思

近年来，越来越多的地区开展了各具特色的学生创客大赛，学科融合视域下创客大赛“创新创造”特性的体现，需要促使不同学科的知识之间发生可连接性，即实现跨学科学习与教学中异质性知识的输出[9]。如图2所示（见下页），对不同的教师教学形式（单学科教学、跨学科教学）与学生学习形式（单学科学习、跨学科学习）划分，在坐标系中将不同元素组合，获得教学方式的四维象限。第Ⅰ象限为“跨学科教学-跨学科学习”，第Ⅱ象限为“单学科教学-跨学科学习”，第Ⅲ象限为“单学科教学-单学科学习”，第Ⅳ象限为“跨学科教学-单学科学习”。教师和学生在四种情况的跨学科教学与学习中，异质性知识的输出与获得不同。

对于教师而言，知识的类型与教师的跨学科教学能力之间存在一定的正向相关关系。其中，教师的单学科教学能力越强，同质性知识掌握越多;教师的跨学科教学能力越强，异质性知识掌握则越多，不同知识之间发生可连接性的可能变大，跨学科教学中异质性知识的输出也越多。对于学生而言，教师采用跨学科的教学形式，更易输出异质性知识;学生采用跨学科形式学习更易获得异质性知识。

在学生学习形式与教师教学形式关系的四个象限中，最理想的教与学形式为第Ⅰ象限“跨学科教学-跨学科学习”。创客大赛即属于该象限。因而，开展跨学科视域下创客大赛，需要进一步对创客大赛的主题、团队合作、创新能力和课程体系建设等方面重新审视，采取更有效的方式实现教学方式的变革。

（一）跨学科创新主题偏重理科知识，人文方面有待加强

创客大赛尽管以融合创新为基本思想，然而目前偏重理科知识，跨学科综合方面有待强化。例如，全国青少年电子信息智能创新大赛、中国青少年机器人竞赛、全国青少年无人机大赛等在众多创客大赛中属于过于偏重理科知识操作的范畴。高中生创新能力大赛、“创客中国”小小创客创新创意大赛、中国青少年人工智能及创客大赛虽以创新、综合为主题，但在实际竞赛的过程中人文方面有待加强。

（二）团队跨学科合作偏重形式，异质性内容耦合不足

创客大赛指导教师团队通常由科研水平较高、创新实践能力强且有相关竞赛指导经验的教师组成，但创客教师侧重于单学科内容，跨学科教学中的异质性知识耦合中的差异化互动、碎片化整合以及创新性应用不足[10];缺乏学科间的联系与沟通，跨学科教师团队合作效果不明显。

此外，创客大赛团队不仅需要小组成员的合作意识与团队精神，还对学生的跨学科知识、技术水平和动手实践能力提出了较高要求。然而，现实情况是学生团队的小组成员常常局限于本年级，高低年级间的搭配较少，学生之间难以从多个学科视野实现合作，降低了创客大赛的创新实践效果。

（三）学生跨学科创新意识强烈，跨学科创新能力薄弱

创新意识主要是解决“为什么要创新”和“为谁创新”即创新的动力问题，对统领创新人才的培养具有至关重要的作用[11]。应试教育背景下，学生缺乏怀疑精神与创新精神。即便部分学生有创新意识，但不善于利用和创造条件;思维敏捷，但不善于掌握创新性思维方式;有灵感，但不善于捕捉[12]。由于创新思维与创新能力相对不足，一些学生即使有参赛意愿，却因为创新意识薄弱，而无法达成参赛要求;部分学生因实践操作能力存在不足，无法将富有创造力的想法转化为真实作品。

（四）创客竞赛的区域发展不平衡，跨学科课程体系建设亟待加强

创客大赛的发起方多为全国性组织，发达地区创客大赛的关注度和参与度较高，欠发达地区则较低。学科融合视域下创客大赛要大面积、长时间推广实施，学校层面还需要研发制定学科融合的校本课程。重点是构建满足社会需求的跨学科课程，避免课程资源“孤立化”和“学科化”的倾向，有效整合相关学科的教学内容，形成具有本土特色的跨学科的课程资源[13]。将创客大赛人才培养常态化，从“创客师资”到“创客学生”，让“学科+竞赛”的创新创造文化融入校园建设之中，将创客大赛融入课程体系建设中。

五、跨学科视域下学生创客大赛的改进建议

面对存在的问题，跨学科视域下学生创客大赛应作为提高学生创新精神与实践能力的重要途径，努力在学生、学校和社会三个层面加以改进，以进一步加大校内外支撑平台和大赛团队建设的力度，从而更好地以创客大赛提升学生的创新能力。

（一）学生综合运用跨学科知识，形成解决复杂问题的方案

跨学科整合是以富有成效的方式训练和培养学生运用跨学科知识的能力。学生需要以“跨学科阅读-跨学科思维-跨学科实践”作为标准，在跨学科阅读中获得灵感和想法，在跨学科思维中尝试构建多种解决复杂问题的方案，在跨学科实践中验证方案的可行性和获得创新产品，从而提升综合运用跨学科知识的能力，如图3所示。

1.养成跨学科的学习习惯，从跨学科阅读中获得创意

跨学科阅读是获取学习资源、充实学习内容、寻找学习方法、了解不同学科发展现状和研究方法等的重要途径，是进行跨学科学习的必要手段[14]。跨学科教育从受教育者的角度来看，其实质是博览群书，进行跨学科学习和跨学科阅读[15]。学生在跨学科阅读中不断积淀知识的种类与处理不同知识的工具，提炼归纳零星的想法，用系统的、多维的知识将其重新整理。

2.培養跨学科思维方式，形成跨学科的问题解决方案

跨学科思维的方式可将跨学科阅读中获得的灵感和启发归纳总结，成为可操作的问题解决方案。其中，教师设计的跨学科学习方案是训练学生跨学科思维方式的重要支持。除了接受教师设计的跨学科学习方案，学生还要培养异质性思考问题的方式，主动优化不同学科知识之间的联系，找到不同学科知识之间的异质性，形成跨学科问题的解决方案。

3.进行跨学科交流，加强跨学科实践的合作氛围

学校综合运用跨学科知识有助于学生提升创新思维、探索精神与合作精神。一方面，学生应积极主动地学习不同学科知识，并与不同学科教师交流讨论，创造性地对所学知识进行意义建构。另一方面，学生应该积极向不同年级、不同特长的同学展示想法，接受建议与批评，加强跨学科实践的合作氛围。

（二）学校充分引导师生参与跨学科创客大赛

作为创客大赛的主要实施阵地，学校应当构建融合“学科+竞赛”的课程体系，建设学科融合的创客大赛指导教师队伍，投资组建跨学科创客实验室，从而充分引导师生参与跨学科创客大赛。

1.联合社会、学校组建跨学科创客实验室

学校要充分利用社会和政府提供的资源，建设跨学科创客实验室。学校不仅负责创客教师的培训、培训课程的安排（保证创客实验室的开放时间），还应将部分跨学科的实验内容作为开放项目，使不同学科学生利用创客实验室开展跨学科研究活动，从而以学生创客大赛为依托建立跨学科的学习支持，鼓励学生进行跨学科的创新项目训练。

2.建设“学科+竞赛”的跨学科课程体系

学校要将“学科+竞赛”的教学模式融入现有课程体系中，融入编程技术、艺术鉴赏、人工智能等相关交叉学科的内容，为学生提供创客教育与大赛活动的专业知识与技能培训。此外，学校应鼓励和引导参与大赛的高年级学生将竞赛经验、竞赛心得与收获以及以往竞赛中容易出现问题的细节传授给低年级学生，发挥高年级学生的帮带作用。

3. 建设跨学科的创客大赛指导教师队伍

教师在跨学科教学中要注意建构知识的价值取向，解决学科知识从原本完整知识体系中剥离出来的零散、刻板和悬浮化问题，构建学生连续统一的认知印象[16]。然而，并不是所有的任课教师都具有指导学生跨学科创新活动的意愿与能力。

为此，学校应选拔不同学科的教师组成跨学科视域下创客大赛指导团队。跨学科视域下创客大赛的教师队伍既要尽量让不同学科教师均参与进参赛的过程中，又应有明确的组成分工，充分发挥不同学科教师的优势。

（三）社会营造创客大赛的跨学科文化氛围

作为创客大赛的重要推进力量，政府和社会要完善创客大赛管理机制，组织多种形式的创客大赛，更新大赛形式，保证大赛内容与时俱进，从制度上保障创客大赛的公平、公正、公开，营造和谐的创客大赛氛围。

1.政府完善创客大赛的跨学科管理机制

为了切实营造创新发展的良好环境，政府相关部门应健全跨学科大赛保障机制，对大赛的申报受理、审核认定、组织管理和日常监督作出明确规定。政府要规范考试加分政策，加强对创客大赛的监管，以创客大赛来积极扩大优质教育资源和加快优质教育资源服务的均化。

2.行业机构组织多种形式的跨学科创客大赛

行业机构组织要以多种平台为依托，组织多种形式的跨学科创客大赛，如通过电视节目、教育 APP 等线上与线下相结合，开展多种形式的跨学科视域下创客大赛，引导更多学生积极报名参与创客大赛。例如，全国中小学生创意大赛即为依托少儿频道播出的创意类栏目，通过科技和艺术的融合激发孩子们的创造力。

3.家庭扮演跨学科创客大赛的助推角色

家庭在引导学生不断发现、获得灵感的过程中扮演着推动和引导的角色。教育工作者、各级各类的学生和家长具有较高的参与记录，这有助于提高项目可持续性[17]。家长通过布置自由式任务、共同进行合作型游戏等方式培养学生的跨学科创新思维，引导学生从不同学科的视角分析问题，应用不同学科的知识解决问题，从而更好助推跨学科大赛开展和学生综合创新能力提升。

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（责任编辑 王策）

Abstract： The combination of discipline and competition is an important method to integrate creatively new stage talents cultivation.Maker competition belongs to the competition of interdiscipline and practice.This article has discussed the current status of student maker competition and analyzed the existing problems of maker competition from the perspective of interdiscipline：the innovative subject of interdiscipline lays particular stress on the knowledge of science，and the humanity needs to be strengthened;the team interdisciplinary cooperation lays particular stress on the forms，and heterogeneity content is undercoupling;studentsconsciousness of interdisciplinary innovation is strong，but the interdisciplinary innovative ability is weak;the development of interdisciplinary competition area is imbalanced，and the establishment of interdisciplinary curriculum system needs to be strengthened.From the above problems，this paper has put forward improving strategies from three aspects，namely，societies，schools，and students：students apply interdisciplinary knowledge comprehensively，and form the plan of solving complicated problems from three dimensions，nam-ly，“interdisciplinary reading-interdisciplinary thinking-interdisciplinary practice”;schools fully guide teachers and students to attend maker competition interdisciplinaryly;societies create an interdisciplinary cultural atmosphere of maker competition.

Key words： student;maker competition;interdisicpline;maker thinking