跨学科创新能力评价指标体系的构建与实证研究,*

钟柏昌，龚佳欣

(华南师范大学 教育信息技术学院，广东 广州 510631)

所谓创新能力，即个体在学习科学知识、解决科学问题和科学创造活动中，根据一定目的，运用一切已知信息，产生出某种新颖、独特、有社会或个人价值的产品的智力品质或能力[1]。作为新时代人才必备的关键能力之一，创新能力受到高度关注[2]，研究数据显示，其重要性已获得全球21个具有影响力的国家或组织的官方认证[3]。机会构型理论认为，组合即创新，创新能力的表现形式不外乎是不同旧知识新颖且有用的新组合[4]，从这种角度说，创新能力似乎与生俱来带有跨学科的特性。

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[5]。诸多证据表明，跨学科不仅是创新能力的源头活水，也是创新人才的必由之路。例如，Oonk等人经统计发现，直观反映创新研究成果跨学科性质的边界交叉指数随时间推移呈几何指数增长[6]；
又如，1925年具有跨学科背景的诺贝尔奖获得者占总人数的29.7%[7]，而2016年该数字已高达87.6%[8]，由此可见，跨学科已日益接近创新舞台的中央，成为培养创新人才与创新能力的重要途径。

现实世界的复杂性常常导致单一学科视角身陷囹圄，以此为关照，跨学科既是一种“迫不得已”的对策，更是一种“水到渠成”的进路。有别于单一学科，跨学科强调通过多个学科的交叉与综合建构新的知识体系，从而解决单一学科无法解决或不能彻底解决的复杂问题，在此过程中，学生的创新思维得以激发，创新能力得到发展[9]。交叉与综合意味着跨学科是一种“发散”与“整合”兼具的复合行为，而这也正是创新能力的核心要义。显而易见，跨学科与创新能力的最终目标不谋而合，跨学科既是创新产生的环境，又是创新所需的手段，因此，本文将这种在跨学科背景下培养的创新能力称之为“跨学科创新能力”。

近年来，随着跨学科教育(STEM教育)的推广，国内诸多学者就如何培养学生的跨学科创新能力进行了大量研究：一是跨学科创新能力培养的学理机制；
二是跨学科创新能力培养的模式建构；
三是跨学科创新能力培养的原则建议。总体而言，目前跨学科创新能力的研究集中于培养模式的分析与探讨，对培养质量的关注较少，跨学科创新能力评价研究更是寥寥无几。跨学科培养学生创新能力的成效，一方面取决于有效的培养策略，另一方面也要倚仗创新能力评价提供的反馈、矫正信息。有鉴于此，本文尝试利用文献分析法与德尔菲法，构建跨学科创新能力评价指标体系，以期丰富相关研究，为跨学科创新能力的培养与评价提供借鉴与反馈。

目前学界对于跨学科创新能力存在两种截然不同的评价方向，一种侧重于评价学生的跨学科实践能力，如占小红等人将跨学科创新能力细化为构思问题能力、跨学科知识认知能力、方案设计能力、方案实施能力、收集、分析与解释数据能力、交流与评价能力以及优化设计能力等七种能力[10]；
另一种评价方向则仍以传统的创新能力要素为基础，如周蓓蓓等人通过创新思维、创新人格、认知结构、创新实践、创新成果五个维度评价学生的跨学科创新能力[11]。二者区别在于评价落脚点的差异，即跨学科创新能力究竟评的是跨学科还是创新？本文认同后一种观点，即跨学科创新能力评价的落脚点在于学生的创新能力，跨学科创新能力评价应以创新能力的评价为基础，在指标的描述上注重跨学科背景，在指标的测量上凸显跨学科特征。

遵循上述思路，首先应确定创新能力的核心要素。为此，本文选取了中文核心期刊中22篇高质量创新能力评价实证研究作为提炼创新能力核心要素的基础。通过分析这些文献发现，有关创新能力的要素划分较为多元，差异多于共识，缺少统一的参照。结合我国基础教育改革倡导学生核心素养培养这一重要背景，我们认为核心素养是一个比较合适的参考框架：一方面，核心素养中必然蕴含创新能力的重要特质，能够准确映射出创新能力的评价内容；
另一方面，核心素养具有较好的包容性和客观性，在一定程度上可以规避创新能力内涵及构成的争论。基于此，本文使用《中国学生发展核心素养》[12]中的科学精神、学会学习以及实践创新三大核心素养及其细化的26个评价指标作为参照，抽取22篇论文涉及到的评价内容，将超过半数(11篇)的论文关涉的指标视为创新能力的核心要素。经统计，共八项指标获得了大多数研究的青睐与认可[13]，以下结合指标内容与评价角度做简要描述。

首先，在创新人格方面，共有17项研究涉及好奇心与想象力两项指标的考察。例如，李军红认为想象力相当程度上决定着大学生的创新能力[14]。创新人格可以视作创新能力的“起跑线”，奠定了创新能力的发展基础，拥有旺盛的好奇心与丰富的想象力的学生无疑赢在了起跑线上。

其次，在创新思维方面，发散思维与逻辑思维是重点关注的对象，分别有16项研究与14项研究对二者进行了考察。例如，刘甜甜等人利用立体思维、横向思维等指标测量发散思维，同时利用概念思维、系统思维、因果思维以及筛选思维四个指标测度逻辑思维[15]。创新思维高度强调新颖性与适宜性，发散思维的发散性与独特性意味着新想法的出现，而新想法的施行则需要逻辑思维的推理演绎与筛选综合来保证，经此过程后新想法方能蜕变成创造性想法。

其三，不少研究对创新学习是创新能力的重要维度达成共识，然而施测角度却迥然不同：一是从知识基础方面了解学生的知识掌握情况[16]；
二是从自主学习方面评判学生的创新学习能力[17]；
三是从学业成绩方面评价学生的学习情况[18]。知识基础对应评价的起点取向，自主学习对应过程取向，学业成绩对应结果取向。起点取向与结果取向关注学生在某个节点的创新表现，但创新能力培养是一个长期的过程，关注过程才能触及创新能力本质，故强调过程的自主学习评价指标更能代表创新学习维度的核心要义。

再次，问题提出与问题解决是最重要的创新技能，11项研究评价了学生的问题提出与解决能力。两种能力还可以进一步分解为提出问题、分析问题、设计方案、解决问题等环节，其中分析问题可以作为发现问题的一个部分，设计方案可以作为解决问题的一个部分。对中小学生而言，要培养其达到发明家一般出类拔萃的创新能力并非易事，相较而言，培养学生解决问题的能力容易获得质的提升与发展。同样不能忽视的还有问题提出能力，二者相比，问题提出更需要学生的创新思考，更能反映出学生的创新水平；
问题提出与问题解决是相生相成的辩证关系，也是创新能力的核心部分。

最后，成果产出指标受到最多关注，22篇文献中有18篇为其留有一席之地，然而研究者们尚未统一成果的衡量标准。有研究者利用论文发表、课题申请等成果的数量对学生的创新成果进行评议[19]，还有研究者主要考虑产出成果的质量与贡献[20]。如果说前述指标都是若隐若显的，成果产出便是直接外显于客观世界的评价指标，这一显性成果之于创新能力的重要性不言而喻。

综上，通过文献分析，创新能力八项核心评价指标已然显现，分别为好奇心、想象力、发散思维、逻辑思维、自主学习、问题提出、问题解决、成果产出。八项指标又可以聚类为创新能力的五大维度：创新人格、创新思维、创新学习、创新技能以及创新成果。其中，创新人格是有助于创新活动开展、创新能力发展的个性与品质，是创新主体的内驱力，其核心动力为好奇心与想象力；
创新思维是突破固有经验局限，从新的角度思考并形成独特创意的思维活动，主要包括发散思维与逻辑思维；
创新学习强调在学习的过程中自主探索，获取新知识、新技能，发现新途径、新方法，自主性是创新学习区别于接受式学习的重要特质；
创新技能是指实现创新所需的技能，例如在日益复杂的真实世界发现与解决实际问题的技能；
创新成果是指在创新实践的过程中，产出的具有新颖性与价值性的产品，本文特指产出跨学科实践成果作品。

五大维度各有侧重，亦相互影响。创新人格是创新不可或缺的要素，是创新的起点与根源；
创新思维承接创新人格而来，将创新情愫演变为创新想法，内蕴创新潜能；
创新学习是创新思维的施行前提与持续准备，把控整体创新导向；
创新技能是创新学习的运用与阶段性成果，也是创新能力的表现途径；
创新成果是创新技能的具象表达，其承载着个体的创新人格、创新思维、创新学习与创新技能。倘若用一颗树作为比喻，创新人格好似树根，汲取所需养分，创新思维是树干，吸收营养向上生长，创新学习则是树枝，朝着不同方向前进，创新技能像树枝所到之处长出的茂盛树叶，创新成果便是树叶下的果实。简言之，创新人格是稳定的创新要素，创新思维是创新要素激发出的创新潜能，创新学习是创新由潜能变显能的基础，创新技能是创新学习基础上的灵活运用，创新成果是创新技能进一步物化的结果，是创新能力在客观世界的载体。如图1所示，五大维度协同关联，由隐及显、由内而外、由下至上构成创新能力的核心要素。

图1 创新能力的五大要素

指标构建主要经历了两个阶段，首先是基于前述创新能力要素的跨学科语境转化，然后是采用德尔菲法进行多轮修订。

(一)指标转化

如前所述，作为一种重要的教育理念，跨学科教育是培养学生创新能力的重要时代背景，而创新能力又是跨学科教育的最终归宿，故跨学科创新能力的评价不应脱离创新能力的实质。一般而言，创新能力可分为通识创新能力与领域创新能力两种[21]：通识性创新能力是一种普适性创新能力，偏向于创新人格、创新思维等较为稳定的一般性创新潜质；
领域性创新能力是某种专业领域内的创新能力，趋向于创新学习、创新技能、创新成果等有赖专业知识基础的问题解决与创新行为[22]。跨学科创新能力介于二者之间，是一种通识性与领域性兼备的特殊创新能力，其多学科综合属性是通识创新能力的具体表现，其跨学科融合特性是领域创新能力的深化发展。既然创新能力评价要素由五大维度八项指标构成，跨学科创新能力评价指标也应由此嬗变得来，并融合跨学科的基本特质。基于此，本文将创新能力评价五大维度作为跨学科创新能力评价指标的一级维度，继而将八项指标分作二级指标。

指标转化依循抓住“关键少数”的原则，重点增加与优化跨学科取向的指标。由于创新人格与创新思维及其下属指标属于稳定的创新要件，不宜过度强调跨学科取向，故该部分保留原有一级维度与二级指标不作增订。在创新学习维度，尽管选取了自主学习作为代表性指标，但就跨学科角度而言，真实问题的创新解决不仅体现在不同情境中的知识迁移能力，也体现在多学科交叉地带的知识迁移能力，故在创新学习维度增加“知识迁移”这一具有跨越含义的评价指标，并与“自主学习”一起凸显了跨学科知识习得与迁移能力的重要性。问题提出与问题解决是学生阶段最核心的创新技能；
于真实情境而言，问题的提出与解决通常是跨学科的。简言之，创新技能维度实质上已内蕴跨学科特征，故该维度保持原有指标不变。机器人教育、创客教育等跨学科教育都极为强调造物活动[23]，创新成果维度的评价重点即为所造之物创新性水平。相比百家争鸣的创新能力定义，研究者对创新成果的评判标准基本达成一致，即创新成果必须是新颖性与价值性的统一体[24]，这即是对创新思维“发散”与“逻辑”的回应，亦是创新思维与创新行为的统一。基于此，本文将创新成果下的成果产出指标具体为新颖性与价值性；
同时，为了强调创作过程中运用的跨学科知识与方法，新增跨学科指标。经此优化，创新成果维度下设新颖性、价值性、跨学科三类指标，激励学生在创新成果的结构与功能等方面实现创新，在实用性与解决实际问题等方面体现价值，在制作过程中注重运用跨学科知识与方法。

概言之，在创新能力核心要素基础上构建的跨学科创新能力评价指标有如下重要变化：在创新学习维度新增知识迁移指标，在创新成果维度细分为新颖性、价值性、跨学科三类指标。其他维度则保持不变。至此，跨学科创新能力评价指标初步形成。

(二)德尔菲法修订

随后，我们采用德尔菲法将所构评价指标发放给专家评议，进一步修订评价指标、明确指标内涵。德尔菲法既避免了专家间的相互影响，又吸收了专家的集体智慧，为跨学科创新能力评价指标的确定提供了科学性与权威性双重保障。

1.专家权威性

为保证评价指标的科学性，本研究共邀请到5位具有丰富研究与实践经验的专家进行意见征询(如表1所示)。其中，高校教授、研究专家3名，研究领域涉及跨学科教育、创新能力培养；
一线教学名师、正高级教师1名，研究领域为创客教育和人工智能教育；
教研员、特级教师1名，研究领域为创客教育。

表1 受邀专家基本信息

专家积极系数与权威程度是评价指标权威性的认证。咨询问卷的回收率代表专家积极系数，经统计，两轮专家咨询问卷的回收率均为100%，积极系数即为1，这显示出专家们对此研究内容的关心与兴趣。专家权威程度依靠专家对研究内容的熟悉程度以及做出判定的依据(实践经验、理论分析、同行了解、直觉)决定，专家权威系数大于0.7时表明专家具有可接受的权威性[25]，本文邀请的专家其权威程度均在0.9以上，均值达到0.92，故专家团队符合研究基本要求，在本领域具有一定的权威性。

2.实施过程

本研究采用问卷进行专家咨询。问卷共分四部分，第一部分简述了上述指标构建来源与跨学科取向的指标修订情况；
第二部分为各指标的专家评分表，同时拟定了一套跨学科创新能力评价量表供专家理解各指标含义，同时也为后续试用该量表奠定基础，该部分采用李克特五点计分法，均留有意见填写栏；
第三部分为开放式意见填写；
最后是结构化问题，用以了解专家信息和对指标的理解程度。

第一轮为五位专家发放咨询问卷，回收问卷后对结果进行统计讨论，根据专家建议修改评价指标并进行第二轮专家咨询；
第二轮专家需对修改后的指标进行确认与评价，直到专家对该评价指标的看法趋于一致，从而确定最终的跨学科创新能力评价指标。

3.第一轮专家意见分析

指标的重要性均值、变异系数等参数可作为修改评价指标的量化依据，专家建议可作为质性分析依据，以确保修订过程合理科学、有据可依。第一轮专家意见各指标得分如表2所示，5个一级指标的重要性均值均大于4.5且变异系数未超0.1，可认为专家们肯定一级指标的重要性并对此保持高度一致，因此一级指标全部保留。11个二级指标中，除“跨学科”这一指标外，其余10个指标重要性均大于4且变异系数小于0.2，整体看来专家对本文构建的评价指标基本认同。

表2 第一轮专家咨询指标得分情况

多数专家认为该评价指标体系结构明确、维度合理。整理专家开放性意见，主要集中于以下五点：(1)跨学科创新能力评价较多沿用创新能力评价要素，建议着眼于跨学科意识、态度、思维、技能、成果等方面进行评估，充分挖掘跨学科创新能力的内涵与特征；
(2)在一级指标中，是否考虑增加创新意识；
(3)二级指标及量表题目中创新性与跨学科性的体现有待凸显；
(4)注意二级指标及量表题目的前后关系，例如，可考虑调换“自主学习”与“知识迁移”二者顺序及相应题目；
(5)创新成果中“跨学科”指标指向不明，同时成果评价的实用属性偏重，是否考虑提高定位，融入审美表达与艺术创作等内容。针对上述意见，我们做了相应的回应和修订。其中，针对意见(1)，其实质仍是跨学科创新能力的界定问题。本文认为跨学科创新能力中的“跨学科”只是创新能力的前缀，是一种培养创新能力的环境与手段，旨在强调其异于单学科培养创新能力的优势，本质上仍在于学生创新能力的提高，专家提及的跨学科态度、思维、技能、成果等方面是教育过程中涉及的跨学科要素，故本文未就大体结构进行调整。意见(2)认为可以考虑增加创新意识这一指标，在前述文献分析中，确有部分论文(6篇)对创新意识进行评价，但主要评价的是学生的问题意识与求知欲。问题意识与求知欲不能忽视，但问题意识的内涵已蕴于“问题提出”之中，求知欲又可溯源于创新人格，可以认为是好奇心的进一步诠释，二者含义重叠，故不考虑增补。意见(3)和(4)已修改，主要更换了题目表述使其具有跨学科特色，并调整了创新学习维度及创新成果维度中二级指标的前后顺序。建议(5)极具价值，将“跨学科”这一重要术语放置在二级维度中不仅语义模糊，且定位不准，故采用“过程性”一词替换，重点描述创新过程中使用的跨学科工具与技术；
此外，尽管跨学科教育都强调创意物化与解决实际问题，但不代表弱化作品对美的追求，创造美是跨学科创新的应有之义，故在创新成果维度增加了“艺术性”指标。

4.第二轮专家意见分析

将修改后的评价指标作为第二轮问卷供专家审阅，第二轮指标得分如表3所示，下划线表示修正或新增的指标。数据显示，各指标的重要性均值有明显提高(均大于4.5)，变异系数显著降低(均小于0.2)。第二轮专家对跨学科创新能力评价指标满意度较高，对题项进行了一些表述与顺序上的反馈，有专家认为题目中应涉及跨学科概念、创新方法等跨学科创新知识内容的考察，故增加了跨学科概念辨析与创新思维方法两类题目。从指标数据与开放性意见来看，第二轮专家征询结果业已趋同，因此不再进行第三轮征询。

表3 第二轮专家咨询指标得分情况

续表3

5.指标含义的描述

综上所述，跨学科创新能力评价指标整体上承接了创新能力的五个要素，在二级维度与量表中融入了跨学科特征，最终形成了包含5个一级指标与12个二级指标的评价指标体系，结合专家建议，表4简要描述了各指标的含义。

表4 修正后的跨学科创新能力评价指标及其含义

根据上述评价指标，本文编制了《跨学科创新能力自陈量表》并进行了试用。量表共32题，采用李克特五点计分法，5分为非常同意。测试样本为华南师范大学首届“新师范”融合创新夏令营活动的40位营员，营员们来自全国各地，包括28位本科生与12位研究生，涉及教育技术学、计算机科学、物理学等11个不同专业，是较为理想的测试对象。为期十天的夏令营通过统一授课、项目式学习、竞赛评比等方式，为营员们提供体验实践跨学科教育的机会，提升学生的跨学科创新能力。在此期间，分别对40位学员进行营前测试与营后测试，以此验证跨学科创新能力评价指标的合理性与有效性。

(一)信效度分析

以前测数据为例，有效问卷共39份，采用Cronbach"s alpha系数方法分别对五个一级维度及总量表进行信度分析，结果如表5所示。结果显示，量表总信度为0.957，五个一级维度信度均高于0.7，表明该量表具有良好的信度。

表5 跨学科创新能力信度分析

根据专家反馈结果，上述评价指标在两轮咨询后专家意见趋于一致，故可认为该量表的内容效度较高，能用于评价学生的跨学科创新能力。在经历十天的跨学科教育后，学生的跨学科创新能力应得到提高，因此，本文对同一学生的前后两次量表测试得分进行单因素方差分析，检验结果如表6所示。结果显示，各维度及总量表均呈现出显著性差异(p＜0.05或p＜0.001，效应量η2均大于0.6)，表明学生跨学科创新能力有明显提升，符合研究预期，也间接证实了评价指标的有效性。

表6 跨学科创新能力前后测单因素方差分析结果

(二)跨学科创新能力的评价

跨学科创新能力是一种受到多因素影响的复杂的综合能力，直接加总求和各个维度的得分来表征个体的跨学科创新水平有失偏颇。为此，本文使用Topsis综合评价法对学生的跨学科创新能力进行模糊综合评价，以展现跨学科创新能力评价的真实应用场景。Topsis法(逼近理想解排序法)的基本原理是在各维度或各指标中找出正理想解与负理想解(即最优解与最劣解)，继而计算各评价对象与正负理想解的距离，得出该对象与理想目标的接近程度，以此对评价对象进行排序。简单来说，一个评价对象的排序靠前，意味着其不仅要离正理想解足够近，还需要离负理想解足够远。运用Topsis法进行跨学科创新能力评价，各维度的水平差异不易被其他维度抵消，能够相对真实地反映学生的跨学科创新能力水平。Topsis法作为综合评价的代表性方法之一，其相对于加总求和排序更为真实客观，将评价目标从一维线性的总分扩展为二维平面的理想解；
其相对于雷达图分析法，更为适合需要进行等级划分或综合排序的教育需求，具有更普遍的应用场景，适合作为跨学科创新能力的评价方法。

表7显示了样本应用Topsis法的评价结果，在评价前已将学生按照总分高低进行排序以便对比，可以看到，总分排名第7位的同学在Topsis综合评价中排名第13，该同学在营期表现积极，时常冒出新奇点子，但是该同学总是在将想法变为现实时遇到困难，卡在了由思维变行为的第一步，自主学习能力不够理想，需要教师进行大量指导。查询该同学自评量表细项得分，发现其在创新学习维度中存在得分为1分的选项，这拉近了其与负理想解的距离，故排序下降至13位。上述示例表明本文构建的跨学科创新能力评价指标与客观情况较为吻合，能够用评价后的量化数据表示个体的跨学科创新能力水平，展现了评价指标的合理性与可操作性。

表7 Topsis法综合评价结果

续表7

在知识爆炸的信息社会，单一学科的研究与创新正遭遇越来越多的瓶颈与挑战[26]。在此背景下，跨学科创新已成为创新能力的应有之义。跨学科创新能力评价指标是反映个体跨学科创新能力水平的重要依据，有利于清晰地掌握学生跨学科创新能力的现况与潜能，从而提升教学质量以及改进培养模式。本研究抓住创新能力的核心本质，突出跨学科特征，通过一系列较为严谨的过程，最终确定了由5个一级指标和12个二级指标组成的跨学科创新能力评价指标体系，丰富了跨学科创新能力的研究。

比较相关研究，本文构建的评价指标体系既有共识也有差异。例如，祝智庭等人认为创新能力由创新人格、创新思维、创新技能组成[27]，这一观点也获得了国内学者的普遍认同[28]。本文构建的跨学科创新能力评价指标体系与之相符，将创新人格与创新思维设为一级维度，同时为了强调创新所需基础与最后结果，将创新技能分解为创新学习、创新技能与创新成果三个一级维度，凸显了疑、思、学、行、创这一循序渐进的创新全过程。也有研究将创新能力分为创新品质、创新思维与创新技能三个一级维度，同时将跨学科能力、设计能力与操作能力视为创新技能的二级维度[29]。这一观点显然认为创新需要跨学科能力，这一思路与本文无异，但跨学科能力作为一种复杂能力能否被创新技能所囊括，以及将跨学科能力单设为二级维度的做法均有待商榷。在这一点上，本文始终强调要将跨学科作为创新产生的环境而非能力，在创新的各个环节融合跨学科元素而非横向割裂，因此相较而言，本文构建的跨学科创新能力评价指标体现出了较为浓厚的跨学科色彩。

在运用该评价指标评价学生跨学科创新能力时，可根据实际需要，针对具体情况对评价指标做适应性改造，开发诸如评价量表、调查问卷、访谈提纲、测试题等多模态评价工具以满足实际需求，从而对学生的跨学科创新能力进行合理评估。同时，该评价指标深刻揭示了学生跨学科创新能力从隐现到呈现再到显现的全过程，除了对学生进行综合评价外，各维度的评价结果也是教师优化教学设计的重要依据，有利于教师针对特定教学环节进行改进与完善。此外，该评价指标亦可作为合作分组的参考依据，根据学生各维度水平，进行同质或异质分组，以发挥每个个体的独特优势，助力学生跨学科创新能力发展的提质提效。然而，评价指标也不应滥用，要注意学生的隐私保护，还要动态看待学生创新能力的发展，不应标签化。

诚然，本研究尚存不足之处，创新能力评价指标的筛选尽管经过了严谨的文献选取与指标统计，但跨学科创新能力研究领域尚未形成较多共识，选取的初始指标有可能限制专家修改意见的提出，故有待进一步检验。从评价工具的角度看，本研究在应用部分采用了自陈量表，但自陈量表本质上更适合评价学生跨学科创新的自我效能感，在评价学生真实的跨学科创新能力水平时存在局限；
要真实评价学生的跨学科创新能力，仍然离不开基于真实情境的项目评价，自陈量表可以作为三角互证的多模态证据之一。此外，试用阶段的测试样本数量偏少，今后将尝试开展更大规模、更多学段、更多地区的持续性评估实践，不断完善评价指标体系。