設(shè)計思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計流程構(gòu)建

楊彩香　鐘媚　黃苗苗　潘霞

摘? 要：隨著科技的快速發(fā)展，STEAM教育越來越注重創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，設(shè)計思維作為以人為本的創(chuàng)新模式，與STEAM教育的培養(yǎng)理念能夠深度融合。文章闡述了設(shè)計思維的內(nèi)涵與核心環(huán)節(jié)，同時結(jié)合設(shè)計思維的主要特征，梳理了小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計原則，并嘗試構(gòu)建出設(shè)計思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計流程，以期為小學(xué)STEAM課程實際教學(xué)提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：設(shè)計思維;STEAM教育;課程;教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G434? ? ? ?文獻標志碼：B? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）10-0023-04

一、引言

隨著科技的迅速發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新人才已成為各國STEAM教育的重要戰(zhàn)略目標。如美國2018年發(fā)布的《制定成功路線：美國STEM教育戰(zhàn)略》（Charting a Course for Success： America's Strategy for STEM Education）[1]，通過大力推動STEAM教育，發(fā)展廣大學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力，促進創(chuàng)新型人才的養(yǎng)成。創(chuàng)造力是21世紀的關(guān)鍵能力，設(shè)計思維則是21世紀人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵因素[2]，其重視從人的需求出發(fā)，運用綜合知識構(gòu)成創(chuàng)新方案，最終解決現(xiàn)實問題，與STEAM教育的跨學(xué)科融合以及培養(yǎng)創(chuàng)新思維理念有很大的類似之處。

但總體上來看，國內(nèi)STEAM課程起步較晚，雖然不斷運用各種教學(xué)模式，如項目式學(xué)習(xí)、基于設(shè)計的學(xué)習(xí)模式[3]、5E/6E流程[4]、混合式學(xué)習(xí)模式等，這些模式為STEAM課程教學(xué)設(shè)計提供了參考框架與研究方向，但也存在諸多問題：首先，STEAM教育沒有形成系統(tǒng)完整的課程標準，沒有規(guī)范的教材[5]，不能提供詳細的實踐指導(dǎo);其次，在啟發(fā)創(chuàng)新環(huán)節(jié)，大多停留在較抽象的概念，缺乏引導(dǎo)學(xué)生對創(chuàng)新設(shè)計的方法和支持工具的使用策略，進而無法設(shè)計出真正激發(fā)創(chuàng)新的有效路徑;最后，STEAM課程設(shè)計缺少理論支持，未能沖破形式深入探究與設(shè)計，這些將導(dǎo)致學(xué)生問題解決能力和創(chuàng)新思維的提升效果微弱。

因此，將設(shè)計思維融入到STEAM課程中[6]，能為STEAM課程設(shè)計與教學(xué)提供很大的幫助。在理念上，設(shè)計思維強調(diào)系統(tǒng)看待問題，綜合程序步驟、組織概念等創(chuàng)建一個系統(tǒng)的解決方案[7]。在思維模式上，符合STEAM課程基于設(shè)計/項目式教學(xué)方法，既為教師教學(xué)設(shè)計提供了完整的流程參考，又促進了學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)。在方法策略上，設(shè)計思維有系統(tǒng)配套的工具方法。綜上所述，應(yīng)用設(shè)計思維對小學(xué)STEAM課程進行教學(xué)設(shè)計，更能促進學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

二、設(shè)計思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)STEAM課程

1.設(shè)計思維

設(shè)計思維由英文單詞“Design Thinking”翻譯而來，也稱設(shè)計思考，是一種培養(yǎng)創(chuàng)新思維的學(xué)習(xí)。從本質(zhì)上看，設(shè)計思維是利用設(shè)計師的思維方式，為學(xué)習(xí)者提供適切的思維支架，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從問題出發(fā)，發(fā)揮現(xiàn)有資源優(yōu)勢，逐步掌握創(chuàng)意構(gòu)思、原型迭代等創(chuàng)新方法，最終實現(xiàn)問題的創(chuàng)新解決[8]。

關(guān)于設(shè)計思維，本文采用斯坦福大學(xué)推出的EDIPT模型，其包括“共情（Empathize）、定義（Define）、構(gòu)想（Ideate）、原型（Prototype）和測試（Test）”五個階段[9]，詳見表1。

2.課程教學(xué)設(shè)計原則

該部分參照設(shè)計思維的主要特征，將設(shè)計思維引入小學(xué)STEAM課程中，因而在小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計流程的構(gòu)建過程中可以從以下原則考慮，具體如圖1所示。

（1）圍繞真實問題情境進行創(chuàng)設(shè)

問題往往是生活中出現(xiàn)的，在小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計中也應(yīng)以真實發(fā)生的問題為導(dǎo)向，設(shè)計思維正是解決現(xiàn)實世界問題的思維模式。因此教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生察覺周圍、體驗生活、聯(lián)系現(xiàn)實問題。另外現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)的問題一般具有劣構(gòu)性，它也更有利于學(xué)習(xí)者設(shè)計與探究。

（2）以用戶需求為中心的設(shè)計

共情（同理心）是設(shè)計思維的基本特征之一，它強調(diào)設(shè)計要符合以人文本的理念，不僅要站在學(xué)生的角度去考慮問題，還要引導(dǎo)學(xué)生以觀察、傾聽、訪談等方式發(fā)現(xiàn)用戶需要，有助于教師設(shè)計出更適合學(xué)生需求的小學(xué)STEAM課程，學(xué)生也更易制作出滿足用戶的原型。

（3）注重創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

設(shè)計思維可稱為創(chuàng)新思維模式，也是一套支持創(chuàng)新的系統(tǒng)方法，無形中滲透創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在主題方面，打造一個具體可操作的創(chuàng)新項目;在設(shè)計方面，提供靈活且可調(diào)整的方法與工具，使得小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計不再以識記性知識作為重點內(nèi)容，而是關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新方法的獲取與創(chuàng)新思維的養(yǎng)成。

（4）關(guān)注小組合作

STEAM課程內(nèi)容包含科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)與藝術(shù)等各類學(xué)科的問題，離不開團隊合作，因此要將學(xué)生的團隊合作模式貫穿始終，學(xué)生之間彼此碰撞、交流、合作、分享，創(chuàng)想出更多的解決方案。

（5）實行產(chǎn)品的迭代優(yōu)化

傳統(tǒng)課程傾向線性學(xué)習(xí)，而小學(xué)STEAM課程內(nèi)容通常是非線性的，因此教師應(yīng)運用設(shè)計思維模式引導(dǎo)學(xué)生迭代制作，即設(shè)計任務(wù)點，帶領(lǐng)學(xué)生循環(huán)修正、改善原型，達到不斷優(yōu)化。

（6）采用多元化評價

關(guān)于教育的目的，英國思想家阿爾弗雷德·諾思·懷特海認為是培養(yǎng)學(xué)生自我發(fā)展的品質(zhì)和能力[10]。因此在課程評價環(huán)節(jié)的構(gòu)建中，不應(yīng)將學(xué)生的最終制作視為唯一判斷標準，而應(yīng)關(guān)注其學(xué)習(xí)道路中的自我發(fā)展情況，如掌握的方法、獲取的經(jīng)驗等。評價方式以多元化為核心理念，即要求評價主體、評價標準、評價工具等的多樣化。

三、課程教學(xué)設(shè)計流程構(gòu)建

本研究在小學(xué)STEAM教育中引入設(shè)計思維，采用EDIPT模型作為指導(dǎo)框架，結(jié)合小學(xué)STEAM課程理念和培養(yǎng)目標，提出設(shè)計思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)STEAM課程的教學(xué)設(shè)計流程，如圖2所示。該教學(xué)設(shè)計流程基于EDIPT模型的五大環(huán)節(jié)，增加了“分享和評價”環(huán)節(jié)，并整體改進，最終形成小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計流程，包括“準備階段、定義問題、創(chuàng)想方案、建構(gòu)產(chǎn)品、測試與優(yōu)化、分享與評價”六個環(huán)節(jié)，且每個環(huán)節(jié)對教師和學(xué)生的具體活動作了分析，為了幫助教師更便捷地設(shè)計，還補充了設(shè)計思維的支持工具，使學(xué)生的思維活動有了工具支撐。

1.準備階段

教師：學(xué)情分析——情境創(chuàng)設(shè)——呈現(xiàn)主題

本環(huán)節(jié)重點開展學(xué)情分析和課題情境的創(chuàng)設(shè)。學(xué)情分析是教師教學(xué)設(shè)計不可或缺的一步，因為每個學(xué)生都是獨一無二、各有特點的，比如他們階段性的年齡特點、獨特的愛好、已有知識存儲與經(jīng)驗、個人學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)能力水平等特征。對其個人學(xué)習(xí)情況的提前了解，有助于教師做出合適的教學(xué)計劃與課程設(shè)計，創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生愛好的情境故事，為以后的教學(xué)打好基礎(chǔ)。教師可以在課前或新學(xué)期前開展調(diào)研，實現(xiàn)方式有課前觀察、隨機訪談、問卷收集、相關(guān)文獻研究等，也可查找基本資料，如成績冊、檔案袋等。接下來是情境創(chuàng)設(shè)，呈現(xiàn)符合的主題。

學(xué)生：產(chǎn)生同理心——情境體驗——發(fā)現(xiàn)需求

學(xué)生在該環(huán)節(jié)為尋求用戶的需求點，嘗試深入展開觀察和訪談，體驗情境里主人公的情緒，產(chǎn)生同理心，進行換位思考，然后逐漸查找出盡量多的用戶需求。尤其要利用好觀察、訪談表、同理心地圖等工具，把探索出的需求問題描繪在同理心地圖中，為下一環(huán)節(jié)作鋪墊。

2.定義問題

教師：知識介紹——傳授探討方法

教師在該環(huán)節(jié)主要是幫助學(xué)生將上一環(huán)節(jié)收集的問題進行篩選定義，引導(dǎo)學(xué)生高效且有方向地分析出要設(shè)計解決的問題，因此教師要提前介紹該STEAM主題的相關(guān)知識，可利用預(yù)習(xí)冊、微課等形式呈現(xiàn)，然后講解策略方法，助力探討，如傳授“如何/為什么圖表”法，使學(xué)生了解問題信息的來源，提供定義問題表采集、梳理問題。

學(xué)生：組內(nèi)探討——確定問題

教師提供方法指導(dǎo)后，學(xué)生開始小組討論，運用設(shè)計思維工具將大量需求信息加工分析。在討論過程中，每個成員在梳理各自尋求的資料的基礎(chǔ)上，與其他成員思考、碰撞、協(xié)調(diào)，直至問題明確地被陳述。當(dāng)問題被界定后，派代表在課堂上簡潔介紹。

3.創(chuàng)想方案

教師：啟發(fā)誘導(dǎo)——激發(fā)創(chuàng)新

創(chuàng)想方案是學(xué)生實現(xiàn)問題解決的關(guān)鍵步驟，更是培養(yǎng)學(xué)生輻合思維、發(fā)散思維以及激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思考的核心階段，充分展現(xiàn)了設(shè)計思維模型的優(yōu)勢。因此教師要設(shè)計出完整步驟，引導(dǎo)學(xué)生按步驟創(chuàng)想方案，一般包括提供工具及要求、頭腦風(fēng)暴、評論分享、選擇方案、評價調(diào)整以及方案確認六個步驟。在組織學(xué)生頭腦風(fēng)暴的過程中，需準備相關(guān)資料，分享如何進行頭腦風(fēng)暴的策略做法，如設(shè)置提前預(yù)熱的方式等等。另外，教師作為啟發(fā)者、引導(dǎo)者，應(yīng)設(shè)置有效的思路指引，提供針對性的設(shè)計思維工具，做到為學(xué)生開啟全方位的疑難解答。

學(xué)生：集思廣益——方案設(shè)計——確定方案

學(xué)生是創(chuàng)想方案的主力軍，決定問題解決的創(chuàng)造性。該環(huán)節(jié)學(xué)生按步驟循環(huán)開展：預(yù)熱后，學(xué)生開始集思廣益，即運用工具（如便簽），結(jié)合頭腦風(fēng)暴句式（假設(shè)我是__，我愿__）寫出想法，然后聚集想法在組內(nèi)討論，分析出三個方案投選其一。最后還需將方案公布到班級中，收獲其他小組意見，組內(nèi)再根據(jù)不同見解調(diào)整方案細節(jié)，由此確定出設(shè)計結(jié)果。

4.建構(gòu)產(chǎn)品

教師：提供資源——指導(dǎo)監(jiān)督

建構(gòu)產(chǎn)品環(huán)節(jié)是教師教學(xué)設(shè)計與現(xiàn)實直接相連的過程，它通過指導(dǎo)學(xué)生使用易得的材料制作產(chǎn)品模型，將上一環(huán)節(jié)形成的設(shè)計方案能夠?qū)嶋H制作出來，有助于培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力。

教師在該環(huán)節(jié)完成兩項任務(wù)：一是為學(xué)生的建構(gòu)提供資源，硬件資源是制作的原材料，如紙屑、木料等;軟件資源是符合該STEAM課題的學(xué)習(xí)視頻、網(wǎng)頁平臺等;其他資源主要是設(shè)計思維工具，如情境故事法、草圖設(shè)計等。二是指導(dǎo)監(jiān)督，教師雖然不直接參與制作，但是要貫徹指導(dǎo)監(jiān)督，如營造恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)氣氛，小組合作指導(dǎo)和個性化指導(dǎo)雙管齊下。值得關(guān)注的是，該過程的要點原則是“快速”，它提倡先粗略制作，之后再修補改進。

學(xué)生：小組協(xié)作——制作產(chǎn)品

學(xué)生根據(jù)已設(shè)計的方案開始建構(gòu)，但這并不是一個人的戰(zhàn)斗，而是通過小組成員共同協(xié)作完成的，小組通過產(chǎn)品制作接近用戶，逐步實現(xiàn)問題解決，實質(zhì)是學(xué)生思想與現(xiàn)實的碰撞，不可避免地會遇到各種困難，如選擇哪些材料、如何搭建結(jié)構(gòu)、遇到難點怎么辦或?qū)で竽男椭?，因此要善于使用各類工具和資源，以完成挑戰(zhàn)。

5.測試與優(yōu)化

教師：創(chuàng)造環(huán)境——體驗反饋

對原型進行測試優(yōu)化體現(xiàn)了設(shè)計思維的迭代性特征，也符合STEAM課程強調(diào)學(xué)生如同工程師般進行設(shè)計的初衷。教師在設(shè)計中，需堅守優(yōu)化理念，以產(chǎn)品測試為中心，創(chuàng)造適宜的測試環(huán)境，體驗測試結(jié)果并給予學(xué)生反饋性指導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生不斷測試與修正，實現(xiàn)迭代優(yōu)化。

學(xué)生：測試產(chǎn)品——迭代優(yōu)化

實現(xiàn)產(chǎn)品的理想效果是小組的優(yōu)化目的，在這個過程中，往往會有挫折，但在教師的反饋意見下能夠進行自我反思、循環(huán)改進，解決一次又一次的測試失敗。為了更好地優(yōu)化改進，小組成員可利用好記錄表單，寫上每一次測試的結(jié)果，并分析出錯漏點，補充對應(yīng)的解決方案。

6.分享與評價

教師：組織交流——綜合評價

小學(xué)STEAM課程設(shè)計的最后環(huán)節(jié)不是一種結(jié)束，而是提供更全面的前進方向。教師主要是通過組織學(xué)生之間展示交流，然后相互評價，有師生評價、生生評價、自我評價等。在設(shè)計評價原則時，作品結(jié)果并不是唯一標準，而是強調(diào)整體設(shè)計的過程。

學(xué)生：展示作品——組間評價——改進完善

根據(jù)教師組織要求，小組派代表展現(xiàn)各自的學(xué)習(xí)思路和成果，結(jié)合評價表的內(nèi)容進行自我評價、組間評價，學(xué)生在此過程中將獲取更多的反饋意見，促進產(chǎn)品的改進與完善。

四、結(jié)語

在小學(xué)STEAM課程設(shè)計中，眾多教育者陸續(xù)打造創(chuàng)新模式、關(guān)注創(chuàng)新工具、提倡創(chuàng)新設(shè)計、培養(yǎng)創(chuàng)新思維，但實際上仍存在許多問題。本研究在小學(xué)STEAM課程教學(xué)設(shè)計中引入設(shè)計思維，構(gòu)建如何以設(shè)計思維為指導(dǎo)模式，設(shè)計小學(xué)STEAM課程教學(xué)流程，致力于學(xué)生問題解決能力、實驗探究能力、實踐操作能力、創(chuàng)新設(shè)思維能力以及合作溝通能力等STEAM相關(guān)素養(yǎng)的培養(yǎng)。其在具體的實踐中，還需要廣大教師能夠把握設(shè)計思維與STEAM教育的核心理念，以設(shè)計思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)STEAM課程教學(xué)流程作為指導(dǎo)，設(shè)計出充滿靈活性、趣味性、教育性、創(chuàng)新性的課程，這也是本研究后續(xù)關(guān)注的方向。

參考文獻：

[1]THE WHITE HOUSE .Charting a Course for Success： America's Strategy for STEM Education[EB/OL].https：//www.White house.gov/wp-content/uploads/2018/12/STEM-Education-Strategic-Plan-2018.pdf.

[2]Barry B M. Innovation as a learning process： Embedding design thinking[J].California Management Review，2007（1）：25-56.

[3]張屹，李幸，黃靜，等.基于設(shè)計的跨學(xué)科STEM教學(xué)對小學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)態(tài)度的影響研究[J].中國電化教育，2018（7）：81-89.

[4]李克東，李穎.STEM教育跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動5EX設(shè)計模型[J].電化教育研究，2019（4）：5-13.

[5]鐘柏昌，張麗芳.美國STEM教育變革中“變革方程”的作用及其啟示[J].中國電化教育，2014（4）：18-24+86.

[6]王佑鎂，郭靜，宛平，等.設(shè)計思維：促進STEM教育與創(chuàng)客教育的深度融合[J].電化教育研究，2019（3）：34-41.

[7]袁杰.基于設(shè)計思維的師范生《現(xiàn)代教育技術(shù)》公共課教學(xué)模式研究[D].煙臺：魯東大學(xué)，2018.

[8]閆寒冰，鄭東芳，李笑櫻.設(shè)計思維：創(chuàng)客教育不可或缺的使能方法論[J].電化教育研究，2017，38（6）：34-40+46.

[9]D.SCHOOL.An Introduction to Design Thinking PROCESS GUIDE[EB/OL].https：//profiles.stanford.edu/search？q=D.SCHOOL.An%20Introduction%20to%20Design%20Thinking%20PROCESS%20GUIDED.SCHOOL.An%20Introduction%20to%20Design%20Thinking%20PROCESS%20GUIDE.

[10]陽黔花，楊芳.懷特海論教育的目的[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2012（1）：126-131.

（編輯：李曉萍）