指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)研究

丁飛

【摘 要】設(shè)計(jì)思維培育是一種根植于創(chuàng)新力、問題解決驅(qū)動(dòng)、以人為本設(shè)計(jì)方法論的多元化體系培育。借助設(shè)計(jì)思維培育的過程、方法來體驗(yàn)和感悟設(shè)計(jì)創(chuàng)新的全過程。讓信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)傳統(tǒng)課堂重新回歸創(chuàng)意思維的表達(dá)，重構(gòu)程序設(shè)計(jì)的課堂結(jié)構(gòu)與教學(xué)模式，讓程序課堂教學(xué)回歸創(chuàng)意工作坊的創(chuàng)新模式。為真情編程，為實(shí)感設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)思維;設(shè)計(jì)思維培育;程序設(shè)計(jì)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）02、03-084-03

實(shí)現(xiàn)精益創(chuàng)新教學(xué)，首先，需要在基礎(chǔ)教育階段借助于編程讓學(xué)生有創(chuàng)新過程的完整體驗(yàn);其次，要在編程課堂教學(xué)中，讓學(xué)生通過過程體會(huì)、了解知識(shí)本身內(nèi)在的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展方向;最后，要讓學(xué)生激發(fā)自我的興趣，讓課堂所學(xué)成為一種思維的習(xí)慣，引領(lǐng)學(xué)生的終生發(fā)展走向更高的層次并受益終生。

創(chuàng)新力培養(yǎng)教學(xué)與設(shè)計(jì)思維

創(chuàng)新力培養(yǎng)的首要任務(wù)就是思維方式、思維角度、思維習(xí)慣的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新教學(xué)的目標(biāo)不斷地引導(dǎo)著我們的教育教學(xué)從知識(shí)獲取轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔哿?xí)得。創(chuàng)新力培養(yǎng)教學(xué)需要我們將學(xué)生的愿景、創(chuàng)新活力、可行性展現(xiàn)出來，設(shè)計(jì)思維就是一種有效的方式，并且在原生創(chuàng)新領(lǐng)域已有成熟的思維、工具、方法。設(shè)計(jì)思維現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)、管理與工程等實(shí)踐領(lǐng)域。同時(shí)得到了全球教育領(lǐng)域的青睞，美國斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)、麻省理工大學(xué)、德國波茨坦大學(xué)等國際高校紛紛成立設(shè)計(jì)學(xué)院[1]。在信息技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)思維已成為當(dāng)下最新、最風(fēng)靡的解決棘手問題的有效思維方法，結(jié)合計(jì)算思維，為提升軟件設(shè)計(jì)更好地服務(wù)社會(huì)生活提供更多的解決方案。國內(nèi)設(shè)計(jì)思維正悄然興起，如北京工業(yè)大學(xué)與斯坦福大學(xué)聯(lián)合，致力于提供動(dòng)手的、舒適的創(chuàng)新環(huán)境并提供創(chuàng)新工具支撐，幫助孩子將創(chuàng)意轉(zhuǎn)為行動(dòng)，建立創(chuàng)新的自信。

設(shè)計(jì)思維與課堂教學(xué)的融合

案例教學(xué)實(shí)踐以一個(gè)班級(jí)學(xué)生試點(diǎn)實(shí)施的方式展開，實(shí)施以設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)為核心的驅(qū)動(dòng)方式;采用網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)查與學(xué)生小組作業(yè)相結(jié)合的方式對(duì)指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)進(jìn)行實(shí)證探索性的研究。本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)為初探性教學(xué)研究，一個(gè)班級(jí)學(xué)生尚不足以定量分析，本次教學(xué)比較實(shí)驗(yàn)重在定性上的研究，為下一步課程開發(fā)、實(shí)施進(jìn)行前期預(yù)判實(shí)證評(píng)估。本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施前學(xué)生并沒有對(duì)循環(huán)語言知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)。為了確保收集數(shù)據(jù)的公平、公正性，最終的數(shù)據(jù)收集均采用匿名調(diào)查方式。

1.理論支撐

指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，指在通過規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程，將教學(xué)活動(dòng)、師生互動(dòng)、課堂潤澤等達(dá)到設(shè)計(jì)思維的模仿與體驗(yàn)的實(shí)踐目標(biāo)。激發(fā)學(xué)生的元認(rèn)知能力，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的思維能力、提高教學(xué)實(shí)效具有重要的意義。設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的課程實(shí)體引入一般需要通過心理的介入——共情。共情是由人本主義創(chuàng)始人羅杰斯提出的，指情境的引入，讓學(xué)生融入情境，并產(chǎn)生同理心，進(jìn)而站在人的需要的角度審視設(shè)計(jì)的問題，為后續(xù)的概念界定打下基礎(chǔ)，即設(shè)計(jì)因人而產(chǎn)生，也反映了設(shè)計(jì)思維以人為本的理念。

2.過程與方法

斯坦福大學(xué)哈索普萊特納設(shè)計(jì)學(xué)院，即D-School，是先期將設(shè)計(jì)思維從工業(yè)界引入教育領(lǐng)域的學(xué)校。D-School并沒有去培養(yǎng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)師，而是提供了特有的環(huán)境讓不同領(lǐng)域、學(xué)科跨度很大的各專業(yè)研究生在一起開展公眾利益的設(shè)計(jì)項(xiàng)目[2]。D-School將設(shè)計(jì)思維分為五大步驟：共情、確定、創(chuàng)意、原型、測試。不難發(fā)現(xiàn)，步驟方法緊密圍繞創(chuàng)新能力培養(yǎng)，設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)過程跟STEM教學(xué)在創(chuàng)意、原型、測試三個(gè)環(huán)節(jié)有頗多相似之處，而設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)重在強(qiáng)調(diào)以人為本的原則，強(qiáng)調(diào)為真實(shí)的設(shè)計(jì)而思考。

3.評(píng)價(jià)體系側(cè)重點(diǎn)

任何課堂教學(xué)都要有明晰的課堂培養(yǎng)價(jià)值導(dǎo)向。指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系注重站在發(fā)展的角度審視學(xué)生的設(shè)計(jì)思維成果。評(píng)價(jià)體系重在引導(dǎo)學(xué)生重構(gòu)自我的洞察能力，指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的重點(diǎn)為創(chuàng)新，創(chuàng)新的關(guān)鍵拐點(diǎn)就是發(fā)現(xiàn)的能力，即洞察能力，培養(yǎng)學(xué)生能在復(fù)雜的人文、社會(huì)與技術(shù)背景下發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)并加以改進(jìn)。指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)側(cè)重多維度，創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)自我的評(píng)價(jià)以及其他團(tuán)隊(duì)的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容除了定性以外，還要有質(zhì)疑性的評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)就是要在每一次的改進(jìn)中得到提升。

案例實(shí)施過程與策略

以“畫圓-VB循環(huán)程序設(shè)計(jì)”為例，以下簡要說明指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的程序設(shè)計(jì)過程與策略。

1.交互式的共情導(dǎo)入

課堂請(qǐng)學(xué)生以一個(gè)詞或一句話表達(dá)對(duì)圓的感覺。傳統(tǒng)的編程教學(xué)是以知識(shí)、情境引入，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為首要教學(xué)方法。而設(shè)計(jì)思維注重體現(xiàn)設(shè)計(jì)以人為本的原則，除了從變革性設(shè)計(jì)讓學(xué)生體驗(yàn)設(shè)計(jì)思維的工具與方法論以外，還可以從情感藝術(shù)表達(dá)領(lǐng)域讓學(xué)生表達(dá)出所思、所想。本案例體現(xiàn)出設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)課堂有時(shí)可以讓學(xué)生既是設(shè)計(jì)方又是被設(shè)計(jì)方。強(qiáng)化自我思維意識(shí)的總結(jié)與歸納能力，也同時(shí)提升學(xué)生的溝通表達(dá)能力。不同學(xué)生的表達(dá)，讓學(xué)生之間能形成共情，為后續(xù)的實(shí)現(xiàn)表達(dá)改進(jìn)打下基礎(chǔ)。

2.確定概念并提出問題

每位學(xué)生的感知是不一樣的，每位學(xué)生表達(dá)的準(zhǔn)確度也是不一樣的，特別是情感類的表達(dá)都比較抽象。在真正工業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)過程中對(duì)新器物的描述，最開始一般就是直覺的感受。但是一味地幻想、過度評(píng)價(jià)、不圍繞重點(diǎn)等會(huì)讓我們有限的課堂教學(xué)陷入怪圈。因此，在學(xué)生陳述直覺感受后需要對(duì)學(xué)生的表達(dá)進(jìn)行提煉、區(qū)分、歸類，將圓的形態(tài)分為規(guī)整、交錯(cuò)，并借概念界定之時(shí)提出疑問，如怎樣表達(dá)絢爛多彩、表達(dá)混沌等，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位開展自我的概念形象化表達(dá)。最開始是從圓到感受直覺表達(dá)，現(xiàn)在變成了通過多個(gè)圓表達(dá)情感直覺。

3.確定問題并界定邊界與規(guī)約

經(jīng)過上一步的交互與探究，學(xué)習(xí)小組已經(jīng)明確了目標(biāo)。而實(shí)現(xiàn)一個(gè)創(chuàng)新必須要有可視化的模型，一個(gè)可以參考的、可以說明思路、可以描述直觀感受的模型是不可替代的。由此，教學(xué)流程中讓學(xué)習(xí)小組以畫圖程序?yàn)楣ぞ?，目?biāo)是借助畫圖程序畫圓，設(shè)計(jì)規(guī)約是圖形中只能含圓，且為空心圓，圓的個(gè)數(shù)和顏色不限。任何設(shè)計(jì)必須規(guī)約，無規(guī)約則不能稱之為設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)小組通過內(nèi)部的討論、判別、交互等形成各自的“情感畫圓”。各小組將直覺感受的詞匯直接寫在畫圖中。此處通過畫圖展現(xiàn)初創(chuàng)作品，學(xué)習(xí)小組的作品就是設(shè)計(jì)原本。

4.批判思維給出創(chuàng)意

需求是源于對(duì)生活的體悟，課堂教學(xué)中由于時(shí)間有限、學(xué)生的認(rèn)知水平有限，沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，也沒有輕松的創(chuàng)新環(huán)境給學(xué)生小組pk式地相互表達(dá)自己的創(chuàng)意。本節(jié)課在此處處理時(shí)，由教師代為提出需求，即如何將各位的情感表達(dá)讓全世界都能感受到，我們可以通過哪些方式？各小組創(chuàng)意點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)提交上來，本階段可以規(guī)定時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)投票仲裁。仲裁結(jié)果通過程序方式更有利于在全球范圍內(nèi)傳播。我們?cè)诒憩F(xiàn)方式、互動(dòng)體驗(yàn)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、精簡等方面程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)繪制，比在畫圖中畫圓或Word畫圓更能漸進(jìn)式、動(dòng)態(tài)化地展現(xiàn)從一個(gè)個(gè)最簡單的圓組合成一種情感表達(dá)的全過程——體驗(yàn)式感知效果好。

5.技術(shù)實(shí)現(xiàn)原型

對(duì)照設(shè)計(jì)原本，要將設(shè)計(jì)原本程序化，即原型制作。原型設(shè)計(jì)嚴(yán)格意義上講屬于工程實(shí)施范疇。其目的是通過原型論證創(chuàng)新的可行性、改進(jìn)點(diǎn)等。原型設(shè)計(jì)操作方式多樣，如小程序、Java Scrip、APP等工具都可以，本案例中用的是Visual Basic。

原型中的技術(shù)習(xí)得。本案例中的隨機(jī)生成整數(shù)在前三課中有所涉及，技術(shù)重點(diǎn)是重復(fù)畫n個(gè)圓，學(xué)習(xí)小組將自己的想法通過畫圖程序畫出，自動(dòng)生成代碼。循環(huán)知識(shí)點(diǎn)的自我研究過程先是理解控制流轉(zhuǎn)，再到理解for語句本身細(xì)節(jié)。

原型中的試錯(cuò)精神。鼓勵(lì)學(xué)習(xí)小組試錯(cuò)，對(duì)于第一次接觸for語句的學(xué)生，會(huì)在for next配對(duì)、起終值書寫、循環(huán)體理解上出現(xiàn)錯(cuò)誤，這是正常的現(xiàn)象，鼓勵(lì)每個(gè)小組試錯(cuò)。

6.回歸表面式迭代

回歸表面就是回到設(shè)計(jì)之初，感受自我直覺表達(dá)的設(shè)計(jì)初稿與原型之間的差異，并記錄需改進(jìn)的地方。在需改進(jìn)的點(diǎn)上不斷尋找技術(shù)、效果、時(shí)效之間的平衡，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)小組利用技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大幅提高圓的表達(dá)效果的改進(jìn)方案進(jìn)行快速迭代改進(jìn)?；貧w表面式即為回歸設(shè)計(jì)初心，以簡單的方式測試原型的優(yōu)劣。

作品展示與數(shù)據(jù)調(diào)查分析

學(xué)生小組合作作品出乎教學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)期，學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)一旦有效開發(fā)，作品的創(chuàng)意五花八門（圖1）。我們?cè)谡n堂結(jié)束后進(jìn)行了五個(gè)維度的在線匿名調(diào)查，包括編程習(xí)得經(jīng)驗(yàn)、對(duì)課堂的直觀感受、課堂亮點(diǎn)、自我作品的認(rèn)可度和還有什么創(chuàng)意點(diǎn)。從調(diào)查數(shù)據(jù)中我們不難發(fā)現(xiàn)，在講解實(shí)現(xiàn)原型時(shí)如何消除技術(shù)瓶頸，讓所有人都能理解，這是挑戰(zhàn)之一;正確、合理界定課堂是設(shè)計(jì)思維體驗(yàn)范圍也是很重要的問題，還需要不斷改進(jìn)。

本課指向設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，目的在于先期研究，為后續(xù)課程開發(fā)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。也許數(shù)據(jù)不能反映所有的問題與收獲，還需要更大、更完善的樣本抽樣，后續(xù)將繼續(xù)改進(jìn)。

注：本文系江蘇省重點(diǎn)自籌課題“STEM+視閾下設(shè)計(jì)思維培育的高中信息技術(shù)課堂教學(xué)實(shí)踐研究” （課題編號(hào)：C-b/2018/02/36 ）的研究成果

作者單位：江蘇蘇州昆山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)高級(jí)中學(xué)

參考文獻(xiàn)

劉倩楠. 大學(xué)生設(shè)計(jì)思維能力培養(yǎng)的教學(xué)研究[D]. 上海： 華東師范大學(xué)，2015.

蒂姆·布朗著. 侯婷譯. IDEO，設(shè)計(jì)改變一切[M]. 沈陽： 萬卷出版公司，2011.