“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”教學(xué)實(shí)踐研究

佘麗萍

（江蘇省江都中學(xué)，江蘇揚(yáng)州 225200）

“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”教學(xué)實(shí)踐研究

佘麗萍

（江蘇省江都中學(xué)，江蘇揚(yáng)州 225200）

“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”是國(guó)際上正在興起的一種模式，作者在對(duì)“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”進(jìn)行理論研究的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了案例研究、對(duì)比研究。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)幫助學(xué)生從課堂“設(shè)計(jì)”經(jīng)歷中學(xué)習(xí)必要的知識(shí)和技能，是一種有效的適應(yīng)“創(chuàng)感時(shí)代”要求的學(xué)習(xí)模式。

教學(xué)實(shí)踐；設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)；通用技術(shù)課程

引言

一、“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”概述

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)在英文中是Design-Based Learning(簡(jiǎn)稱 DBL)或者 Learning By Design(簡(jiǎn)稱 LBD)，也可以翻譯成“基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)”。下面是專家給出的一些定義：

（1）教師使用設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)來挑戰(zhàn)學(xué)生，讓學(xué)生去設(shè)計(jì)能夠反應(yīng)主題、概念和標(biāo)準(zhǔn)的有形物體。有了這些實(shí)物，學(xué)生在一個(gè)互動(dòng)的環(huán)境中學(xué)習(xí)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)，這樣能促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的回憶和再利用。他們學(xué)習(xí)分析邏輯聯(lián)系，探究因果，提出類比，并在更高水平上進(jìn)行批判性思考。他們使用設(shè)計(jì)專業(yè)中簡(jiǎn)化的技術(shù)，包括制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；發(fā)現(xiàn)、解釋、區(qū)別、修訂和證實(shí)自己的想法。[1]

（2）設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是一種基于項(xiàng)目的探究式教學(xué)方法。它運(yùn)用我們所熟知的認(rèn)知設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境，深入學(xué)習(xí)科學(xué)概念、技能以及概念、技能的應(yīng)用。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、社會(huì)能力、學(xué)習(xí)能力以及交流能力。[2]

由此可見，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)基于這樣的理念：當(dāng)學(xué)生被要求設(shè)計(jì)并制作出需要理解并應(yīng)用知識(shí)的作品時(shí)，他們會(huì)更深入地學(xué)習(xí)。學(xué)生在完成具有真實(shí)性與挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)活動(dòng)中產(chǎn)生問題、實(shí)施調(diào)查、尋找答案、解決問題、迭代設(shè)計(jì)與完成挑戰(zhàn)。隨著成功地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，他們不僅僅學(xué)習(xí)了知識(shí)和技能，也學(xué)會(huì)了科學(xué)地實(shí)踐和科學(xué)地推理，以及如何應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)和技能來完善設(shè)計(jì)。同時(shí)，學(xué)生在相互合作中增強(qiáng)了合作意識(shí)和探究能力。

二、高中通用技術(shù)課程中應(yīng)用“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”的可操作模型

目前，“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”的可操作模型主要有兩種：一種是由多林·尼爾森提出的“逆向思維”學(xué)習(xí)的過程模型，還有一種是由克羅德納提出的 “科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型”。對(duì)比后，筆者覺得“科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型”（見圖1）更適合高中通用技術(shù)課程教學(xué)。

依據(jù)該“科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型”，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)該以循環(huán)的方式展開，包括兩個(gè)基本的循環(huán)：設(shè)計(jì)/再設(shè)計(jì)循環(huán)與調(diào)查/探究循環(huán)。通過不斷地設(shè)計(jì)、再設(shè)計(jì)才能完成設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中遇到問題時(shí)需要探究相關(guān)知識(shí)，因此設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)還需要調(diào)查/探究循環(huán)?！霸O(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”實(shí)施過程中，設(shè)計(jì)/再設(shè)計(jì)與調(diào)查/探究之間在不斷循環(huán)，同時(shí)，設(shè)計(jì)/再設(shè)計(jì)內(nèi)部和調(diào)查/探究?jī)?nèi)部也在不斷循環(huán)。設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)活動(dòng)始于理解挑戰(zhàn)，當(dāng)學(xué)生需要了解某個(gè)新事物時(shí)，他們參與調(diào)查/探究，調(diào)查/探究的結(jié)果為進(jìn)行中的設(shè)計(jì)/再設(shè)計(jì)提供了內(nèi)容、知識(shí)的支持。每個(gè)循環(huán)都整合了科學(xué)知識(shí)、設(shè)計(jì)、合作與交流實(shí)踐，每個(gè)循環(huán)都涉及各種實(shí)際操作、反思與公開展示，以幫助學(xué)生闡釋他們的經(jīng)驗(yàn)，澄清他們所學(xué)的知識(shí)，并將行動(dòng)與目標(biāo)聯(lián)結(jié)起來。在設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、學(xué)習(xí)與再設(shè)計(jì)中，學(xué)生迭代工作，逐步精制設(shè)計(jì)方案，逐步提高對(duì)科學(xué)概念的理解以及對(duì)科學(xué)實(shí)踐的掌握，同時(shí)也使學(xué)習(xí)者的設(shè)計(jì)方案及作品越來越好。

三、“走直線機(jī)器人”教學(xué)實(shí)踐與效果研究

為了驗(yàn)證“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”的教學(xué)效果，揚(yáng)州大學(xué)馮銳副教授指導(dǎo)和帶領(lǐng)我們對(duì)通用技術(shù)選修模塊“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”進(jìn)行了一系列的案例研究與效果分析。筆者選擇其中的“走直線機(jī)器人”案例與大家探討。

東北四省區(qū)土地資源豐富，但受水資源條件制約，現(xiàn)狀條件下耕地灌溉率低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力未能有效發(fā)揮。為合理利用有限的水資源，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉，充分發(fā)揮四省區(qū)的土地資源優(yōu)勢(shì)，提高糧食綜合生產(chǎn)能力，財(cái)政部、水利部、農(nóng)業(yè)部支持四省區(qū)實(shí)施節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目。根據(jù)最嚴(yán)格水資源管理制度要求，開展節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目必須進(jìn)行水資源論證工作，這是實(shí)施好節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目的重要前期工作，對(duì)科學(xué)確定發(fā)展規(guī)模，與當(dāng)?shù)厮Y源承載能力相適應(yīng)，緩解水資源供需矛盾，提高水資源利用效率，確保節(jié)水增糧增效具有重要意義。

1.教學(xué)內(nèi)容分析

我校依據(jù)江蘇省教育出版社的通用技術(shù)教材 《簡(jiǎn)易機(jī)器人制作》并結(jié)合學(xué)生實(shí)際和所使用設(shè)備“樂高機(jī)器人套件”的特點(diǎn)，開發(fā)了校本教材“走近機(jī)器人”。教學(xué)中主要涉及四個(gè)子項(xiàng)目：走直線機(jī)器人—能拐彎的機(jī)器人—走黑線的機(jī)器人—能沿指定場(chǎng)地投籃的機(jī)器人，其中“走直線機(jī)器人”是第一個(gè)子項(xiàng)目。

2.學(xué)生特征分析

筆者從任教的兩個(gè)班級(jí)中根據(jù)學(xué)生的興趣，各挑選20人組成“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班。實(shí)驗(yàn)班里共11名男生、9名女生；對(duì)照班里有10名男生，10名女生。學(xué)生在班級(jí)的排名有高有低、均勻分布。

學(xué)生只是在電視、報(bào)紙等傳媒上零星地了解到機(jī)器人的一些信息，但他們從未真正接觸過機(jī)器人，不了解機(jī)器人的本質(zhì)，更談不上應(yīng)用機(jī)器人。

表1“走直線機(jī)器人”應(yīng)用設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)教學(xué)流程

但是，學(xué)生在物理課中學(xué)習(xí)了物體運(yùn)動(dòng)、力學(xué)、簡(jiǎn)單機(jī)械等方面的基本知識(shí)；而且學(xué)生在信息技術(shù)課程中掌握了基本的信息技術(shù)手段，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件和硬件具有初步的認(rèn)識(shí)和理解，能夠簡(jiǎn)單地理解程序語言，也能編制一些非常簡(jiǎn)單的程序。所以，學(xué)生在認(rèn)知層面具備了學(xué)習(xí) “走直線機(jī)器人”的先導(dǎo)知識(shí)。

3.實(shí)驗(yàn)班“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”教學(xué)方案實(shí)施流程

該子項(xiàng)目教學(xué)需要3課時(shí)，具體流程見表1。

4.對(duì)照班教學(xué)方案實(shí)施流程

對(duì)照班教學(xué)時(shí)間也是3課時(shí)。具體實(shí)施流程為：創(chuàng)設(shè)情境—教師傳授 “機(jī)器人的內(nèi)涵及其作用”—教師傳授 “機(jī)器人的系統(tǒng)組成”—教師傳授 “機(jī)器人的工作過程”—教師傳授 “機(jī)器人機(jī)械的組成”—教師傳授 “機(jī)器人電子控制系統(tǒng)”—教師介紹“樂高機(jī)器人套件的基本組成部件和使用”—教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)—師生進(jìn)行作品評(píng)價(jià)。

5.實(shí)施過程評(píng)價(jià)依據(jù)

（1）課堂測(cè)試：對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班都進(jìn)行“走直線機(jī)器人”課堂測(cè)試，題目相同，主要考察學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的掌握情況。

（2）作品評(píng)價(jià)表：對(duì)照班和實(shí)驗(yàn)班采用同樣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作品評(píng)價(jià)。學(xué)生以小組為單位對(duì)作品進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，教師也對(duì)五組作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）學(xué)生行為觀察量表：由參與的3位教師依據(jù)觀察項(xiàng)目對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的每一位學(xué)生進(jìn)行觀察，了解學(xué)生在課堂上各方面的綜合表現(xiàn)。

表2設(shè)計(jì)作品統(tǒng)計(jì)對(duì)照表

表3課堂測(cè)試成績(jī)統(tǒng)計(jì)對(duì)照表

6.資料收集

實(shí)驗(yàn)班回收20份試卷，回收5份“設(shè)計(jì)日志 1”和5份“設(shè)計(jì)日志2”?；厥战處熖顚懙淖髌吩u(píng)價(jià)表3份、學(xué)生填寫的作品評(píng)價(jià)表5份?；厥諏W(xué)生行為觀察量表3份。

對(duì)照班回收20份試卷，回收教師填寫的作品評(píng)價(jià)表3份、學(xué)生填寫的作品評(píng)價(jià)表5份?；厥諏W(xué)生行為觀察量表3份。

7.結(jié)果分析

（1）首先對(duì)實(shí)驗(yàn)班、對(duì)照班學(xué)生的設(shè)計(jì)作品情況進(jìn)行分析。這里主要依據(jù)三位教師對(duì)實(shí)驗(yàn)班5組作品的評(píng)價(jià)表和對(duì)照班5組作品的評(píng)價(jià)表。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)得到表2。從中可以看出，實(shí)驗(yàn)班設(shè)計(jì)作品情況明顯好于對(duì)照班。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的作品結(jié)構(gòu)各異、互不雷同。而對(duì)照班學(xué)生的作品大同小異，結(jié)構(gòu)上基本模仿教師演示的作品。

（2）接著對(duì)實(shí)驗(yàn)班、對(duì)照班課堂測(cè)試情況進(jìn)行分析。出卷教師對(duì)實(shí)驗(yàn)班、對(duì)照班學(xué)生的課堂測(cè)試試卷進(jìn)行評(píng)分后，研究者進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果見表3。從中可以看出，兩個(gè)班級(jí)的成績(jī)無明顯差異，實(shí)驗(yàn)班的情況略優(yōu)于對(duì)照班。

表4“學(xué)生行為觀察量表”統(tǒng)計(jì)對(duì)照表

（3）對(duì)“學(xué)生行為觀察量表”情況進(jìn)行分析。三位教師對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)生的課堂行為進(jìn)行等級(jí)評(píng)定。研究者再進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到表4。

從上面的數(shù)據(jù)中可以看出：實(shí)驗(yàn)班學(xué)生雖然在概念、原理等科學(xué)知識(shí)的掌握上無明顯優(yōu)勢(shì)，但在作品的創(chuàng)作、探究能力、協(xié)作能力等方面都明顯優(yōu)于對(duì)照班。這說明：設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)能有效提高課堂效率，能提高學(xué)生探究能力、協(xié)作能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力。

經(jīng)過三年多的“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”教學(xué)實(shí)踐，筆者體會(huì)到：設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)有利于學(xué)生設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的提高，有利于學(xué)生更好地適應(yīng)“創(chuàng)感時(shí)代”的要求，希望更多的一線教師關(guān)注并投入到“設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)”的理論探討和實(shí)踐研究中來。

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[2]Janet L.Kolodner,Paul J.Camp,David Crismond,Barbara Fasse,Jackie Gray,Jennifer Holbrook,Sadhana Puntambekar,and Mike Ryan.Problem-Based Learning Meets Case-Based Reasoning in the Middle-School Science Classroom:Putting Learning by Design Into Practice[J].The Journal OFTHE LEARN ING SCIENCES,2003,12,(4):495-547.

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[4]馮銳，繆茜惠.探究性高效學(xué)習(xí)的意義、方法和實(shí)施途徑——對(duì)話美國(guó)斯坦福大學(xué)Linda Darling-Hammond教授[J].全球教育展望，2009，(10)．

[5]吳海飛.基于設(shè)計(jì)型的學(xué)習(xí)——《歡喜過年》教學(xué)簡(jiǎn)案[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2009，（2）．

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G40-057

A

1673-8454（2012）04-0042-04

（編輯：王天鵬）