設(shè)計(jì)思維方法支持下的師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展研究

摘 要：如何在教學(xué)中培養(yǎng)師范生信息化教學(xué)能力是橫亙在教師教育研究者和實(shí)踐者面前亟待解決的問題。鑒于設(shè)計(jì)思維具有以人為本并根植于問題解決、強(qiáng)調(diào)真實(shí)世界的活動內(nèi)容與綜合化思維過程、模式具有方法論指導(dǎo)意義等特點(diǎn)，作者構(gòu)建設(shè)計(jì)思維方法下的師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展模型，并基于該模型厘定具體的信息化教學(xué)技術(shù)路線。一學(xué)期教學(xué)實(shí)踐后，對8名師范生進(jìn)行訪談，發(fā)現(xiàn)他們具有積極的信息技術(shù)應(yīng)用意識和態(tài)度，擁有一定的信息技術(shù)操作技能與技術(shù)支持學(xué)習(xí)的傾向，掌握技術(shù)支持教學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本技能，能力有待加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)思維;信息化教學(xué)能力;模型

中圖分類號：G655 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2020）12-0001-08

一、引言

在國家“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能等重大戰(zhàn)略背景下，對教師教學(xué)能力的新要求已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從“信息技術(shù)應(yīng)用技能”到“信息素養(yǎng)”再到“信息化教學(xué)能力”的完全轉(zhuǎn)變，也意味著教育信息化從融合應(yīng)用邁向創(chuàng)新發(fā)展的高階演進(jìn)。當(dāng)下，信息化教學(xué)能力的相關(guān)研究如雨后春筍躍升而出，但是從研究對象看，主要偏重于職后教師，對職前教師——師范生關(guān)注度不夠;從研究方法看，關(guān)于模式、策略、課改方向、問題解決思路的探討，以文獻(xiàn)研究為主，輔以問卷調(diào)查，多為基于理論構(gòu)想的闡釋，基于經(jīng)驗(yàn)的演繹與推理，對能力培養(yǎng)的效果驗(yàn)證，還需有針對實(shí)際環(huán)境和真實(shí)問題的實(shí)證研究才可取信。[1]由此，從理論到實(shí)踐，如何在教學(xué)中培養(yǎng)師范生信息化教學(xué)能力是橫亙在教師教育研究者和實(shí)踐者面前亟待解決的問題。

設(shè)計(jì)思維（Design Thinking），即像設(shè)計(jì)師一樣思考，對不存在的事物進(jìn)行規(guī)劃和想象，找出富有創(chuàng)意的想法[2]。1987年，哈佛設(shè)計(jì)學(xué)院院長彼得（Peter R.）首次使用設(shè)計(jì)思維概念，隨后其被廣泛地應(yīng)用于工程、建筑、設(shè)計(jì)與管理等領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域也受到越來越多的認(rèn)可。近年來，研究者們認(rèn)為設(shè)計(jì)思維對信息素養(yǎng)發(fā)展至關(guān)重要[3]，并嘗試將設(shè)計(jì)思維融入信息化課程或教學(xué)中。如，科等人（Koh J.H.L.， et al.）探討教師如何將整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPACK）在設(shè)計(jì)思維過程中加以運(yùn)用，形成融合技術(shù)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以應(yīng)對21世紀(jì)學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)。[4]澳大利亞政府教與學(xué)辦公室資助的“基于設(shè)計(jì)思維框架的變革性跨學(xué)科教學(xué)法”課題研究結(jié)果顯示，大學(xué)生運(yùn)用設(shè)計(jì)思維策略為中小學(xué)生設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)活動，能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量;而大學(xué)教師也能夠用設(shè)計(jì)思維提高在線大學(xué)課程的設(shè)計(jì)水平。[5]有研究表明，設(shè)計(jì)意向和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐與教師對TPACK的看法有直接關(guān)聯(lián)，教師教育者需要幫助教師進(jìn)行“設(shè)計(jì)”以提升其技術(shù)與教學(xué)融合的能力。[6]特別地，有研究者將設(shè)計(jì)思維本身看作是數(shù)字時代教師教學(xué)能力發(fā)展的新生長點(diǎn)，認(rèn)為它是一種針對技術(shù)變革情境的問題解決能力。[7]

鑒于師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)訴求以及設(shè)計(jì)思維的教學(xué)價值，本研究旨在探討借助設(shè)計(jì)思維這一方法論體系來促進(jìn)師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展的三個問題：作用可能性、模型構(gòu)建及其實(shí)踐應(yīng)用，以期能夠回應(yīng)信息化教學(xué)能力實(shí)踐探索面臨的挑戰(zhàn)。

二、何為設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)思維

如同問題解決，設(shè)計(jì)是一種自然的、普遍存在的人類活動，是一種推理活動，從一個未知對象的部分概念開始，并試圖將其擴(kuò)展到其他概念或新知識中，從而找到靈感和創(chuàng)意。設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵構(gòu)成要素包括以人為中心、面向行動、注重過程，通過有意義的、親自實(shí)踐的項(xiàng)目，學(xué)習(xí)者發(fā)展起對一個核心學(xué)科領(lǐng)域的深刻理解。設(shè)計(jì)能夠影響學(xué)會學(xué)習(xí)的技能，比如團(tuán)隊(duì)合作、遵循流程、定義問題和創(chuàng)建解決方案。[8]設(shè)計(jì)活動并不看重學(xué)生在解決問題時是否能立即找到解決方案，相反，重點(diǎn)是借助多重資源和迭代來探索問題的所有方面。也就是說，給學(xué)生機(jī)會去探索，這是學(xué)習(xí)的重要組成部分。

設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與思維相依的雙螺旋關(guān)系，具有生成性和創(chuàng)造性雙重屬性，并關(guān)注學(xué)習(xí)制品（artifacts）的生成。關(guān)于設(shè)計(jì)思維，主要有三種理解：方法論說，設(shè)計(jì)思維是一套關(guān)于創(chuàng)新性解決問題的方法論體系;思維能力說，設(shè)計(jì)思維是一種復(fù)雜的思維能力、設(shè)計(jì)的心理過程;創(chuàng)新過程說，設(shè)計(jì)思維是一個通過探索、構(gòu)思、制作、評價解決問題的創(chuàng)造過程。[9]三種理解并不矛盾，綜合而出設(shè)計(jì)思維的本質(zhì)——面對復(fù)雜問題或劣構(gòu)問題（wicked problem），設(shè)計(jì)者利用設(shè)計(jì)師看待和思考問題的一套思維和方法，經(jīng)歷一種涉及記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造等所有形式的認(rèn)知活動，得出創(chuàng)新性的問題解決方案，整個過程反映出設(shè)計(jì)者獨(dú)有的復(fù)雜思維能力。那么，如何運(yùn)用設(shè)計(jì)思維引導(dǎo)實(shí)踐？科洛德納（Kolodner J.）和威爾斯（Wills L.）將設(shè)計(jì)思維分為三個階段：準(zhǔn)備、同化和策略監(jiān)控。[10] 卡羅爾（Carroll M.）等人認(rèn)為設(shè)計(jì)思維過程包括理解、觀察、陳述觀點(diǎn)、設(shè)想、原型制作、測試六個步驟。[8] 斯坦福大學(xué)設(shè)計(jì)思維學(xué)院（D.School）將設(shè)計(jì)思維過程模型分為共情、定義、構(gòu)思、原型、測試五個環(huán)節(jié)。[11]著名設(shè)計(jì)咨詢公司IDEO定義的設(shè)計(jì)思維實(shí)施流程是發(fā)現(xiàn)、解釋、構(gòu)思、實(shí)驗(yàn)、進(jìn)化。布朗（Brown T.）的研究中，設(shè)計(jì)思維被分為靈感、構(gòu)思、實(shí)施三個階段。[12]上述框架或模式不盡相同，但基本都包含“分析—構(gòu)思—實(shí)施”三個環(huán)節(jié)，分析環(huán)節(jié)是通過各種方式對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行全面深入的了解，被細(xì)分為理解、觀察、共情、定義或發(fā)現(xiàn)、解釋;構(gòu)思環(huán)節(jié)是“綜合”各種設(shè)想，并確立方案的過程;實(shí)施環(huán)節(jié)是將方案變成現(xiàn)實(shí)，生成制品，并加以實(shí)踐檢驗(yàn)，包括原型、測試或?qū)嶒?yàn)、進(jìn)化。設(shè)計(jì)思維模式框架的顯著特點(diǎn)是以人為本，以問題為起點(diǎn)，并為問題解決提供加工路徑;通過反復(fù)迭代，實(shí)現(xiàn)知識綜合運(yùn)用和強(qiáng)化;倡導(dǎo)多領(lǐng)域合作，拓展創(chuàng)新視野和開放性頭腦;在設(shè)計(jì)作品過程中，發(fā)展高品質(zhì)思維能力。

三、設(shè)計(jì)思維何以作用于信息化教學(xué)能力發(fā)展

1.以人為本并根植于問題解決，有助于教師開發(fā)以學(xué)生為中心、強(qiáng)調(diào)情境與協(xié)作的教學(xué)活動

布坎南（Buchanan R.）是第一個真正從設(shè)計(jì)角度看待設(shè)計(jì)思維的人，他的關(guān)于設(shè)計(jì)中的“劣構(gòu)問題”的文章成為設(shè)計(jì)思維乃至整個設(shè)計(jì)領(lǐng)域的參考基礎(chǔ)。布坎南展現(xiàn)設(shè)計(jì)師處理劣構(gòu)問題的專業(yè)思維方式，這類具有根本不確定性的問題沒有單一的解決方案，要找到解決辦法就必須投入很多創(chuàng)造性，設(shè)計(jì)過程包括兩個不同階段：問題定義的分析步驟和問題解決的合成序列。[13]由此，設(shè)計(jì)思維支持下的活動以解決劣構(gòu)問題為導(dǎo)向，它通過許多情境練習(xí)來幫助設(shè)計(jì)者理解如何從處理某種事物中產(chǎn)生意義建構(gòu)。作為創(chuàng)造性解決問題的手段，設(shè)計(jì)思維直接、動態(tài)地聯(lián)系著思維和行動，其精神在于：需要不斷地考慮所創(chuàng)造的事物是否符合人們的需求，需要設(shè)計(jì)者參與活動并看到不同的、多重的問題解決方法，需要發(fā)展合作交流能力，是一個迭代的、探索性的過程。[14]

信息化教學(xué)本身就是一個開放的、充滿不確定性的問題系統(tǒng)，需要教師能夠在真實(shí)的教學(xué)情境中，運(yùn)用ICT將學(xué)科知識“轉(zhuǎn)化”成學(xué)生有效獲得，實(shí)現(xiàn)技術(shù)促進(jìn)型學(xué)習(xí)（Technology-Enhanced Learning）[15]。也就是說，教師要以學(xué)生為中心、以解決教學(xué)問題為起點(diǎn)，創(chuàng)新性地用信息技術(shù)支持教學(xué)和學(xué)習(xí)方式全方位、深層次的轉(zhuǎn)變，包括學(xué)習(xí)資源、技術(shù)平臺、教學(xué)模式和評價方法的選擇、整合和創(chuàng)新，構(gòu)建起一個符合學(xué)生認(rèn)知需求、能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、解決教學(xué)重難點(diǎn)問題的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在反復(fù)迭代和探索教學(xué)系統(tǒng)問題解決過程中，教師發(fā)展起媒介與信息素養(yǎng)（media and information literacy），以及根據(jù)具體而真實(shí)的教學(xué)情境所生發(fā)的“信息技術(shù)—教學(xué)法—課目內(nèi)容”三者融通轉(zhuǎn)化的能力。

可見，信息化教學(xué)與設(shè)計(jì)思維過程都蘊(yùn)含著共同的內(nèi)在思想——“問題”“設(shè)計(jì)”和“創(chuàng)造”，兩者在目標(biāo)和路徑上完全契合，這也正是設(shè)計(jì)思維應(yīng)用于信息化教學(xué)能力發(fā)展的可能性和前提基礎(chǔ)。

2.強(qiáng)調(diào)真實(shí)世界的活動內(nèi)容與綜合化思維過程，有益于教師運(yùn)用TPACK開展信息化教學(xué)

思維是一種復(fù)雜的心理過程，是人腦對各種信息進(jìn)行分析、綜合、抽象、概括等的認(rèn)知過程。歐文（Owen C.）繪制出一個概念圖（見圖1），以揭示不同專業(yè)領(lǐng)域之間的差異，進(jìn)而幫助定義設(shè)計(jì)思維的本質(zhì)。[16]根據(jù)活動過程和活動內(nèi)容或領(lǐng)域定義橫軸、縱軸分別為分析/綜合軸、符號/真實(shí)軸，縱軸左側(cè)領(lǐng)域更關(guān)心的是“發(fā)現(xiàn)”（finding），右邊與“制造”（making）和“發(fā)明”（inventing）有關(guān);橫軸上方更關(guān)注抽象的、象征性的世界，下方與真實(shí)世界有關(guān)。靠近中心的領(lǐng)域相對于軸而言更具“普遍性”，遠(yuǎn)離中心的則更“專業(yè)化”。比如，作為一個在使用過程中分析性很強(qiáng)的領(lǐng)域，科學(xué)處于最左邊，并且它的內(nèi)容大部分是象征性的而非真實(shí)的，因?yàn)樗姆治鲋黝}通常是抽象的。而對于設(shè)計(jì)，它是高度綜合的，并強(qiáng)烈關(guān)注現(xiàn)實(shí)世界的問題。由于設(shè)計(jì)涉及溝通和符號化，而且需要分析才能進(jìn)行綜合性問題解決，所以設(shè)計(jì)不僅深入真實(shí)/綜合領(lǐng)域，也包含分析和符號元素。由此，設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)形象和抽象、分析與綜合、發(fā)散與聚合、邏輯與直覺等思維之間的平衡，在各種思維運(yùn)用過程中，孕育和發(fā)展創(chuàng)新能力。在教育教學(xué)中，圖1中的四個象限都很重要，學(xué)習(xí)者通過不同活動分析性、綜合化地處理現(xiàn)實(shí)世界的問題，獲得高階思維技能。

教師在進(jìn)行信息化教學(xué)時，面對鮮活的學(xué)生個體和真實(shí)的教學(xué)場景，不僅要分析學(xué)情和教材，更要將豐富的教學(xué)內(nèi)容、先進(jìn)的教學(xué)理論、獨(dú)特的教學(xué)方法和恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)加以綜合、概括。這是因?yàn)?，信息化課程設(shè)計(jì)活動給教師帶來具體且真實(shí)的教學(xué)問題，要求他們通過綜合課目主題知識（Content Knowledge）、教育學(xué)知識（Pedagogical Knowledge）、技術(shù)知識（Technological Knowledge）、有關(guān)學(xué)習(xí)者的知識（Knowledge of Learners，包括學(xué)習(xí)者特征以及原有認(rèn)知水平）和有關(guān)情境的知識（Knowledge of Context，涵蓋了班課情境、教育目標(biāo)與價值以及教師關(guān)于教與學(xué)的認(rèn)識論、信念等）來產(chǎn)生解決方案，也就是需要教師能夠?qū)ζ洮F(xiàn)有的TPACK進(jìn)行綜合、改造、重組，并將其轉(zhuǎn)化為解決手頭教學(xué)問題所需的TPACK，即信息化教學(xué)知能結(jié)構(gòu)體。

所以，信息化教學(xué)能力如同設(shè)計(jì)思維一般，并非過分強(qiáng)調(diào)線性思維、邏輯思維，而是鼓勵教師創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出能夠讓學(xué)生以多樣化思維去處理的學(xué)習(xí)任務(wù)，支持學(xué)生運(yùn)用形象、直覺、靈感、想象等思維形式，與理性科學(xué)思維相互補(bǔ)充，為信息化教學(xué)打開新的視角。

3.模式具有方法論意義，與學(xué)科教學(xué)技術(shù)路線相耦合，有利于支持師生教與學(xué)的能力發(fā)展

在課程設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施方面，很多實(shí)踐者都依據(jù)設(shè)計(jì)思維操作流程或模式開展教學(xué)活動，將設(shè)計(jì)思維作為一種教與學(xué)的方法與學(xué)科教學(xué)相融合，既關(guān)注教師如何應(yīng)用設(shè)計(jì)思維開展教學(xué)，也關(guān)注學(xué)生掌握設(shè)計(jì)思維。設(shè)計(jì)思維可幫助無任何與設(shè)計(jì)相關(guān)的背景的人，通過簡單化的設(shè)計(jì)實(shí)踐發(fā)展21世紀(jì)技能。以卡羅爾（Carroll M.）等人的設(shè)計(jì)思維過程模型為例（見圖2），第一階段是理解，設(shè)計(jì)者沉浸在學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)相關(guān)的問題中，他們廣泛搜集資源，獲得問題的背景知識。第二階段是觀察，設(shè)計(jì)者學(xué)會觀察和反思，重點(diǎn)是與用戶或利益相關(guān)者產(chǎn)生共鳴，以了解和確定需求。設(shè)計(jì)思維的理解和觀察階段強(qiáng)調(diào)以人為中心，有助于培養(yǎng)設(shè)計(jì)者的移情意識。第三階段是陳述觀點(diǎn)，在理解和觀察基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者對所獲取的信息進(jìn)行整合、優(yōu)化和陳述，確定要解決的關(guān)鍵問題。第四階段是設(shè)想，設(shè)計(jì)者致力于設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，通過頭腦風(fēng)暴方法提出想法，并對各種想法持開放態(tài)度，力圖形成解決方案。第五階段是原型制作，將解決方案可視化，即形成快速傳達(dá)想法的任何實(shí)質(zhì)性表達(dá)形式，并及早發(fā)現(xiàn)問題，不斷迭代修正原型。第六階段是測試，這是提供用戶反饋的迭代過程，目的是了解方案的有效和無效部分，不斷提升解決方案質(zhì)量。由此可見，設(shè)計(jì)思維在具體方法工具層面，可以為設(shè)計(jì)者提供一套系統(tǒng)模式，整個模式以“劣構(gòu)問題”為起點(diǎn)，貫穿“主體性活動”，作為學(xué)習(xí)主體的設(shè)計(jì)者綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決挑戰(zhàn)性問題，學(xué)會共情、思考、創(chuàng)想、修正原型制品，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識遷移和知識創(chuàng)新。

培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)技能的一種有效方法是讓他們參與“融入ICT的有意義學(xué)習(xí)”[6]，教師應(yīng)用信息技術(shù)實(shí)施教學(xué)已成為必然趨勢。信息化教學(xué)的核心是以學(xué)生為中心、強(qiáng)調(diào)情境與合作學(xué)習(xí)的重要性，利用各種信息資源和技術(shù)進(jìn)行有意義導(dǎo)學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)思維方法支持下的信息化教學(xué)大致分為“分析—構(gòu)思—實(shí)施”三個階段，不僅反映教師開展教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施的全過程，也滲透在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動當(dāng)中，支持學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展

四、基于設(shè)計(jì)思維的師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展模型構(gòu)建與運(yùn)用

設(shè)計(jì)思維方法不同于設(shè)計(jì)流程，往往是一種粗線條式的指導(dǎo)方案，具有較好的普適性、包容性?；谝延械脑O(shè)計(jì)思維過程模型，本研究將設(shè)計(jì)思維作為一種變革教學(xué)的方法融入教師教育課程教學(xué)中，構(gòu)建并運(yùn)用“基于設(shè)計(jì)思維的師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展模型”（見圖3）。

1.模型結(jié)構(gòu)與內(nèi)容

在此模型中，教師教育者既要將設(shè)計(jì)思維融入自己的課程，示范信息化教學(xué)，也要通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方式，指導(dǎo)師范生將設(shè)計(jì)思維應(yīng)用于設(shè)計(jì)、實(shí)施“技術(shù)制品”——信息化教學(xué)所需的課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)資源等綜合體，該模型包括一主線、二流程、四變量。一主線是指設(shè)計(jì)思維的核心指導(dǎo)路線：共情、定義、構(gòu)思、實(shí)施、改進(jìn)，反映課程實(shí)施的五個主要階段，同時指導(dǎo)師生教學(xué)的兩條設(shè)計(jì)流程。教師教育者的教學(xué)流程是確立設(shè)計(jì)框架與構(gòu)思、設(shè)計(jì)與開發(fā)課程資料、實(shí)施課程與示范教學(xué)、行動中反思;師范生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程是問題識別與方案制定、制品生成、課程實(shí)施、課程反思與修訂。主線和流程共同體現(xiàn)“通過設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)技術(shù)”的理念，也就是運(yùn)用設(shè)計(jì)思維開發(fā)“技術(shù)制品”，在此過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)技術(shù)、發(fā)展信息化教學(xué)能力的核心目標(biāo)。

如布朗所說，一個設(shè)計(jì)思維者應(yīng)該具有同理心、綜合的思維方式、樂觀的價值觀、經(jīng)驗(yàn)主義和熱愛合作。[17]針對教師教育者和師范生的設(shè)計(jì)活動，第一步均是強(qiáng)調(diào)以生為本的環(huán)節(jié)，教師作為一個持有“同理心”的敏銳觀察者移情于具體教學(xué)情境，感知和理解學(xué)生，分析學(xué)情，確定學(xué)生學(xué)習(xí)需求，并對需求點(diǎn)進(jìn)行加工定義，確定深層次的教學(xué)問題。第二步是教師將上一階段生成的創(chuàng)想進(jìn)行“綜合”化思維的過程，即整合教學(xué)內(nèi)容、信息技術(shù)和教學(xué)法以形成信息化教學(xué)設(shè)計(jì)方案，并通過不斷創(chuàng)建、測試，越來越靠近學(xué)生的需求，生成最佳的“技術(shù)制品”。第四步和第五步都是實(shí)踐“技術(shù)制品”，并加以“行動—反思—再行動—再反思”的反復(fù)迭代，不斷提升制品質(zhì)量。

模型含有認(rèn)知、技術(shù)、元認(rèn)知、信念四個條件變量。技術(shù)變量不可或缺，其重要性體現(xiàn)在：一是信息技術(shù)支持教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，如翻轉(zhuǎn)教學(xué)時空，在課前課后推送教學(xué)資源和開展教學(xué)評價;二是信息技術(shù)能夠優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，如用工具表征不易理解的知識本質(zhì)，用思維導(dǎo)圖工具以及探究、創(chuàng)作工具將學(xué)生構(gòu)想過程可視化、創(chuàng)意想法現(xiàn)實(shí)化，以一種非言語方式表達(dá)思想;三是信息技術(shù)使得師生溝通更加便捷，如在線調(diào)查、展示平臺提升教學(xué)效率。元認(rèn)知是一種“知道你所知道”的能力，在設(shè)計(jì)教學(xué)中發(fā)揮監(jiān)控調(diào)節(jié)作用。靈感、創(chuàng)見、失敗、評判都在設(shè)計(jì)過程中反復(fù)呈現(xiàn)，但并不會影響設(shè)計(jì)者的積極、開放的心態(tài)，因?yàn)閹熒冀K知道自己所在位置和將要達(dá)到的目標(biāo)，明白及早失敗、延遲評判、激勵猜想是加快成功步伐的關(guān)鍵。元認(rèn)知讓師生不僅僅關(guān)注自己所做的任務(wù)，更多考慮自己是如何解決任務(wù)以及如何改進(jìn)所使用的方法。認(rèn)知變量提供關(guān)于教學(xué)和先前學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐性知識，信念提供關(guān)于信息化教與學(xué)的認(rèn)識論信念，即關(guān)于如何開展和為什么實(shí)施信息化教學(xué)的知識理解和觀念。

2.信息化教學(xué)能力發(fā)展模型應(yīng)用

將基于設(shè)計(jì)思維的信息化教學(xué)能力發(fā)展模型應(yīng)用于《小學(xué)數(shù)學(xué)課程與教學(xué)論實(shí)驗(yàn)》的課程實(shí)踐中，教學(xué)對象是小學(xué)教育專業(yè)三年級的36位本科師范生，分成8個學(xué)習(xí)小組，教學(xué)實(shí)驗(yàn)持續(xù)一學(xué)期。任課教師示范教學(xué)并指導(dǎo)師范生親歷信息化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的全過程，下文將詳細(xì)介紹基于設(shè)計(jì)思維開展信息化教學(xué)的具體技術(shù)路線以及在模型應(yīng)用過程中信息化教學(xué)能力發(fā)展的評價路徑。

（1）信息化教學(xué)技術(shù)路線

有研究者指出，教師需要設(shè)計(jì)21世紀(jì)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與融合五個維度的學(xué)習(xí)：社會—文化、認(rèn)知、元認(rèn)知、創(chuàng)作力和技術(shù)，而使學(xué)生面臨設(shè)計(jì)問題對發(fā)展21世紀(jì)的學(xué)習(xí)和技能來說是一種非常有價值的方法。[4]基于設(shè)計(jì)思維方法的信息化教學(xué)正是一種項(xiàng)目化教學(xué)，從解決純粹學(xué)科問題轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)背景下的真實(shí)問題，將問題解決寓意為設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動，融入豐富的技術(shù)元素，使得學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)出“原型制品”的同時，實(shí)現(xiàn)知識的理解、遷移和創(chuàng)造。將圖3模型的每一個步驟具體化，凸顯技術(shù)的功用，得到由教師和學(xué)生雙向設(shè)計(jì)活動構(gòu)成的雙螺旋技術(shù)路線（如圖4所示），體現(xiàn)信息化教學(xué)中技術(shù)與教學(xué)深度融合的路徑。在教師教育者示范教學(xué)中，技術(shù)路線中的學(xué)生指師范生，項(xiàng)目是指師范生分組合作完成的任務(wù)，如開發(fā)和展示同一主題的“微課”設(shè)計(jì);而在師范生信息化教學(xué)中，學(xué)生則指小學(xué)生，項(xiàng)目活動是師范生精心設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)問題解決類任務(wù)。技術(shù)路線的五個步驟具體內(nèi)涵如下：

共情階段：教師通過觀察、訪談和在線問卷與學(xué)生產(chǎn)生共鳴，也就是教師要換位思考，設(shè)身處地地了解學(xué)生的起點(diǎn)和需求，以設(shè)計(jì)符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的任務(wù)，學(xué)生參與調(diào)查并給出真實(shí)反饋。如，教師教育者在組織“微課”制作項(xiàng)目之前，調(diào)查師范生“微課”技能現(xiàn)狀。

定義階段：教師整合第一階段獲得的零散信息，將學(xué)生需求轉(zhuǎn)化為由系列問題串組建的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，并制作信息化資源。學(xué)生課前學(xué)習(xí)微課，提前了解新知識和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，搜尋相關(guān)信息材料，獲得的知識理解和洞察力將被用于制定有效解決方案。如，教師教育者提供短視頻，師范生自學(xué)“微課”設(shè)計(jì)開發(fā)的基本理論、模式和程序，并了解教師設(shè)定的項(xiàng)目主題，收集相關(guān)資源。

構(gòu)思階段：構(gòu)思是教師和學(xué)生集思廣益的過程，意味著經(jīng)由頭腦風(fēng)暴能夠生成大量的創(chuàng)想。教師營造開放、支持性課堂氣氛，應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)情境，將學(xué)生引入學(xué)習(xí)項(xiàng)目。學(xué)生利用第二階段所獲得的知識來分解項(xiàng)目任務(wù)、界定將要研究的問題、設(shè)計(jì)解決方案、預(yù)想出更多的結(jié)論，成為大膽猜想、敢于“冒險(xiǎn)”的思考者。同時學(xué)生也要具有“同理心”，認(rèn)清學(xué)習(xí)項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)意義及其結(jié)果的實(shí)際需求。如，教師教育者展示講解精品“微課”范例，組織制作項(xiàng)目實(shí)施，師范生針對項(xiàng)目主題集體構(gòu)思微教案、微腳本、微任務(wù)單等。

實(shí)施階段：學(xué)生展開合作，將構(gòu)思變成現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)作“原型制品”，即將學(xué)習(xí)項(xiàng)目解決方案付諸行動?！爸破贰笨梢允且粋€解題過程、草圖、數(shù)學(xué)模型、建模程序、思維導(dǎo)圖、游戲或者教學(xué)設(shè)計(jì)、匯報(bào)課件、微課類資源等。學(xué)生記錄方案發(fā)展過程，通過元認(rèn)知調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)、組內(nèi)匯報(bào)來不斷改善原有想法，而教師需要進(jìn)行不斷監(jiān)控，提供必要的腳手架。如，師范生合作完成“制品”——微課文本素材以及課件、視頻資源，在組內(nèi)演示和修正。

改進(jìn)階段：此階段的目的是應(yīng)用技術(shù)平臺，師生共同分析評價“原型制品”，修正完善原型化過程，得出更好的項(xiàng)目解決結(jié)果。如，教師教育者組織組間匯報(bào)展示，考究“微課”的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)是否恰當(dāng)，視頻錄制質(zhì)量如何，自主學(xué)習(xí)任務(wù)單是否合理等，完成“制品”調(diào)整與再生。

此外，設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)直覺、形象與發(fā)散思維的參與。發(fā)散思維和收斂思維的平衡行進(jìn)是激活設(shè)計(jì)過程中創(chuàng)造力的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)思維過程在兩者之間交替轉(zhuǎn)換?；谠O(shè)計(jì)思維的信息化教學(xué)轉(zhuǎn)向激發(fā)靈感、頭腦風(fēng)暴，學(xué)生思維活躍度將優(yōu)于對問題被動應(yīng)答時的表現(xiàn)水平。

（2）信息化教學(xué)案例呈現(xiàn)

任課教師開展兩周示范教學(xué)，用六周時間指導(dǎo)師范生開展信息化教學(xué)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施。《確定起跑線》是人教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級上冊的教學(xué)內(nèi)容，屬于綜合實(shí)踐模塊。師范生依據(jù)基于設(shè)計(jì)思維的信息化教學(xué)技術(shù)路線，經(jīng)過組內(nèi)幾輪迭代設(shè)計(jì)，開發(fā)了如下教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

①前端分析

首先，開展學(xué)情分析和教材分析，確定教學(xué)重難點(diǎn)。設(shè)計(jì)關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)科知識（如圓的概念和周長公式）、現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)（如田徑運(yùn)動會跑道形狀）、信息技術(shù)應(yīng)用技能（如iPad、電子白板操作）方面的調(diào)查問題，理解學(xué)生合作開展探究活動的認(rèn)知水平和技術(shù)能力。根據(jù)學(xué)情特點(diǎn)，舍棄教材編制的問題情境，重新設(shè)計(jì)任務(wù)以及教學(xué)問題集。任務(wù)為“請你觀察測量我們學(xué)校的跑道，為校運(yùn)動會跑步比賽確定起跑線。”問題分布于課前探究、課中研討、課后拓展三個環(huán)節(jié)，多為層層遞進(jìn)的開放式問題，如“在直道、彎道上跑步，你有什么感受？”“彎道是什么圖形？為什么這樣設(shè)計(jì)？”“為確定起跑線，你要測量獲得哪些數(shù)據(jù)？”

其次，確定教學(xué)目標(biāo)，即培養(yǎng)哪些數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，包括數(shù)學(xué)交流、數(shù)學(xué)推理、運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)分析能力、數(shù)學(xué)建模等，這是教師教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。

第三，安排教學(xué)進(jìn)程以及每階段的教學(xué)活動與教學(xué)方法。教學(xué)進(jìn)程分為五個階段，各階段的教學(xué)活動包括實(shí)地觀察、撰寫報(bào)告、動手操作、建立模型、實(shí)驗(yàn)探究等，對應(yīng)教學(xué)方法有翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)、小組合作等。

②過程設(shè)計(jì)

基于設(shè)計(jì)思維的信息化教學(xué)倡導(dǎo)現(xiàn)實(shí)問題、有效協(xié)作成為課堂文化的重要組成部分，改變師生參與教學(xué)過程的方式，教師充當(dāng)促進(jìn)者，支持和推動學(xué)生達(dá)到適當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)水平，使其擁有探索和解決問題的動力，在自己的學(xué)習(xí)中成為有能力的參與者。因而，在具體教學(xué)進(jìn)程中（見表1），五階段教學(xué)活動的設(shè)計(jì)意圖都體現(xiàn)了上述理念：第一階段，助力教師確定學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)以及最近發(fā)展區(qū)。第二階段，課前推送“觀察測量學(xué)校跑道”項(xiàng)目任務(wù)和問題串，一方面幫助學(xué)生整合運(yùn)用已有知識、喚醒生活經(jīng)驗(yàn)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析能力，讓學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)的眼光看待世界，另一方面讓學(xué)生知曉學(xué)習(xí)任務(wù)，為課堂教學(xué)提供必要素材。第三階段，從學(xué)生收集的數(shù)據(jù)中，師生共同商定一組測量數(shù)據(jù)，用以探討“確定起點(diǎn)位置”這一任務(wù);通過頭腦風(fēng)暴，學(xué)生協(xié)作設(shè)計(jì)解決方案、建立數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)數(shù)學(xué)交流、數(shù)學(xué)建模等素養(yǎng)。第四階段，讓學(xué)生經(jīng)歷從動手運(yùn)算到操作數(shù)學(xué)軟件、從演繹推理到直觀感知、驗(yàn)證“構(gòu)思”結(jié)果、完成問題解決，發(fā)展其運(yùn)算能力、推理能力和符號意識。第五，評價不同方案“制品”，使學(xué)生辨析和掌握多元解法;教師拓展問題域，引發(fā)合情推理。

3.信息化教學(xué)能力發(fā)展模型應(yīng)用評價

（1）信息化教學(xué)能力評價維度

將設(shè)計(jì)思維引入教育中，比起評價學(xué)生的設(shè)計(jì)制品或知能掌握情況，更加重要的是評價學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。[18]華東師范大學(xué)聯(lián)合六所高校共同研制出包括基礎(chǔ)技術(shù)素養(yǎng)、技術(shù)支持學(xué)習(xí)和技術(shù)支持教學(xué)三個核心維度的《師范生信息化教學(xué)能力標(biāo)準(zhǔn)》[1]，為教師教育者進(jìn)行診斷性評價提供重要參考依據(jù)。

第一，考察師范生意識態(tài)度的變化。情感因素是設(shè)計(jì)思維項(xiàng)目的重要組成部分，對不明確問題持接納態(tài)度和好奇心，如將技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容深度融合的意愿，師范生才可能快速實(shí)踐信息化教學(xué)。

第二，關(guān)注技術(shù)支持學(xué)習(xí)的能力。設(shè)計(jì)思維激勵學(xué)習(xí)者合力創(chuàng)作，教師教育者不對個人或想法進(jìn)行過多評判或者延遲評判，使得師范生能夠?qū)ψ约寒?dāng)下的認(rèn)知活動全情投入，自主學(xué)習(xí)、交流協(xié)作以及不斷自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

第三，考評技術(shù)支持教學(xué)的能力。設(shè)計(jì)思維具有高度的互動性特征，社交互動是體驗(yàn)到參與設(shè)計(jì)活動樂趣的必要條件。設(shè)計(jì)思維項(xiàng)目為師范生提供表達(dá)自己的聲音和意見的機(jī)會，即嘗試信息化教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，設(shè)計(jì)活動屬于主動和建構(gòu)學(xué)習(xí)，更是一種交互學(xué)習(xí)方式。在師生深層交互過程中，師范生的教學(xué)實(shí)踐知識實(shí)現(xiàn)從應(yīng)用、遷移到共創(chuàng)的變化，在“參與就是能力”“活動就是能力”“交往就是能力”的隱喻下[19]，技術(shù)支持教學(xué)的能力得到發(fā)展。

（2）師范生信息化教學(xué)能力發(fā)展?fàn)顩r

除了對師范生的教學(xué)設(shè)計(jì)加以靜態(tài)文本分析和對模擬實(shí)踐進(jìn)行聽評課之外，本文根據(jù)上述評價維度編制開放性訪談提綱，以參與教學(xué)實(shí)驗(yàn)的8個學(xué)習(xí)小組負(fù)責(zé)人（也為設(shè)計(jì)方案的實(shí)施者）為研究對象，圍繞“經(jīng)過一學(xué)期學(xué)習(xí)，請您談?wù)剬ψ陨硇畔⒒虒W(xué)能力發(fā)展?fàn)顩r的看法”這一主線展開訪談，以獲得三個維度的具體信息。每次訪談時長約為30分鐘，訪談全程錄音。訪談結(jié)束后，立即將錄音內(nèi)容整理為文字文本，并進(jìn)行關(guān)鍵詞提取、編碼，最后的分析結(jié)果顯示：

第一，師范生具有積極的信息技術(shù)應(yīng)用意識和態(tài)度。受訪者普遍認(rèn)為信息技術(shù)能提高教學(xué)效率，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式。比如，立體幾何教學(xué)中，技術(shù)使教學(xué)更加直觀形象;通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布的教學(xué)資源有助于學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí);技術(shù)能讓教師及時高效地收集到學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，保障課堂參與度。他們對信息技術(shù)的應(yīng)用價值持肯定態(tài)度，表示樂意學(xué)習(xí)新技術(shù)并應(yīng)用于課堂教學(xué)之中。

第二，師范生擁有一定的信息技術(shù)操作技能與技術(shù)支持學(xué)習(xí)的傾向。受訪者可以熟練操作應(yīng)用多媒體教室硬件設(shè)備以及PPT、幾何畫板、愛剪輯、Flash等教學(xué)軟件，經(jīng)常使用中國大學(xué)慕課網(wǎng)、洋蔥數(shù)學(xué)、網(wǎng)易公開課等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的興趣也較為濃厚。他們能夠甄別和篩選網(wǎng)上大量教學(xué)資源，為自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目服務(wù);能夠在學(xué)習(xí)空間等信息化環(huán)境中與同伴交流、協(xié)作、互評;能夠根據(jù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的需求，應(yīng)用技術(shù)工具收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù);能夠制作高質(zhì)量原創(chuàng)作品，如微課、數(shù)學(xué)游戲等。

第三，師范生掌握技術(shù)支持教學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本技能，能力有待提升。受訪者會開發(fā)相應(yīng)的教學(xué)資源，掌握教學(xué)設(shè)計(jì)之前端分析的基礎(chǔ)理論。但是，在信息化教學(xué)過程設(shè)計(jì)中，雖然了解一些信息化環(huán)境下應(yīng)使用的教學(xué)模式，也能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)選擇適當(dāng)模式，但應(yīng)用的熟練度不夠。對技術(shù)支持學(xué)習(xí)方式變革、不同環(huán)節(jié)的教學(xué)以及學(xué)習(xí)評價表現(xiàn)得并不自信，除了設(shè)計(jì)一些闖關(guān)類小游戲，讓學(xué)生內(nèi)化所學(xué)知識，或者借助信息技術(shù)直觀展示探究新知的過程，很難為學(xué)習(xí)者合作、探究提供更有價值的技術(shù)支持工具;可以利用拍照上傳或在線作答等技術(shù)對學(xué)生知識掌握情況進(jìn)行評價反饋，但不會開發(fā)適宜的評價量規(guī)或觀察工具進(jìn)行教學(xué)評價。此外，對設(shè)計(jì)好的技術(shù)制品——信息化教學(xué)設(shè)計(jì)方案，受訪者認(rèn)為可以在模擬教學(xué)情境中實(shí)施，但在真實(shí)場景中實(shí)踐的機(jī)會不多，教學(xué)監(jiān)控和管理能力尚不成熟。

五、結(jié)束語

從對設(shè)計(jì)思維在學(xué)校教育中應(yīng)用的不同研究來看，重點(diǎn)集中在以學(xué)生為中心的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）學(xué)科層面，也適用于多學(xué)科核心內(nèi)容，教育工作者側(cè)重于將其作為一種基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方法、教學(xué)方法或策略來促進(jìn)共情、協(xié)作和社會參與。教與學(xué)的方法要有意義，就必須以一種經(jīng)過考驗(yàn)的學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，而設(shè)計(jì)思維本質(zhì)上遵循維果茨基的社會建構(gòu)主義理論?；谠O(shè)計(jì)思維教育，學(xué)習(xí)者可以獲得不同層次的創(chuàng)造性知識、技能和思維方式，以一種被稱為“創(chuàng)造性自信”（creative confidence）的能力達(dá)到頂峰[20]。

本研究將設(shè)計(jì)思維方法融入教學(xué)法課程，構(gòu)建以培養(yǎng)信息化教學(xué)能力為目標(biāo)的發(fā)展模式，并拓展模式內(nèi)涵形成信息化教學(xué)技術(shù)路線。經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，師范生信息化教學(xué)能力的三個方面得到不同程度的提升。該模式的有效性有待在實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)一步加以檢驗(yàn)，與此同時，還需要探究以下問題：一是就課程性質(zhì)而言，除了項(xiàng)目學(xué)習(xí)，能否將設(shè)計(jì)思維融入常規(guī)信息化教學(xué)？二是就教學(xué)內(nèi)容而言，如何教會師范生運(yùn)用設(shè)計(jì)思維，設(shè)計(jì)高品質(zhì)問題集和教學(xué)進(jìn)程，體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與學(xué)習(xí)世界的關(guān)聯(lián)？三是就學(xué)習(xí)效果而言，采用何種具體教學(xué)策略以保證師范生的深度學(xué)習(xí)？四是就教學(xué)評價而言，除采用問卷調(diào)查和訪談等研究方法外，還應(yīng)加入個案研究，以獲得更加深入的評價信息。

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（編輯：魯利瑞）