基于設(shè)計(jì)思維的STEAM課程教學(xué)流程研究

嚴(yán)建斌

[摘 要]像設(shè)計(jì)師一樣思考，運(yùn)用設(shè)計(jì)思維創(chuàng)造性解決復(fù)雜問(wèn)題，這是一種創(chuàng)新思考學(xué)習(xí)方式。將設(shè)計(jì)思維融入STEAM教育活動(dòng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的同理心、深度學(xué)習(xí)能力、問(wèn)題解決能力、交流溝通能力以及創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。該研究以STEAM課程“傘”為例，圍繞設(shè)計(jì)思維與STEAM教育的理念，從培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力出發(fā)，結(jié)合“傘”課程教學(xué)實(shí)踐，借鑒設(shè)計(jì)思維方法，構(gòu)建了基于設(shè)計(jì)思維的STEAM課程教學(xué)流程，為STEAM課程設(shè)計(jì)與教育實(shí)踐提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]設(shè)計(jì)思維;STEAM教育;STEAM課程;教學(xué)流程

[中圖分類號(hào)] G622.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2021）18-0093-03

在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、批判性思維與創(chuàng)新素養(yǎng)等核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力方面，STEAM教育以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的多學(xué)科融合的課程組織方式顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。越來(lái)越多的學(xué)校將 STEAM 教育納入學(xué)校的核心或拓展課程內(nèi)容。如何在課程實(shí)施中更好地體現(xiàn)STEAM 教育理念，如何促進(jìn)學(xué)生自信主動(dòng)的發(fā)展，需要根據(jù)課程特點(diǎn)進(jìn)行探索，對(duì)課程整合與重構(gòu)、課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐進(jìn)行深入的研究。

一、設(shè)計(jì)思維的教育價(jià)值

1.換位思考，培養(yǎng)同理心

設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)站在對(duì)方的角度來(lái)看待和理解事物，將關(guān)注點(diǎn)聚焦到用戶的需求和感受上，其主要目標(biāo)是通過(guò)“身臨其境”的觀察、傾聽(tīng)用戶、挖掘用戶的真實(shí)需求，并從中得到啟迪，以此作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)來(lái)尋求創(chuàng)新突破。將設(shè)計(jì)思維理念融入教學(xué)過(guò)程，學(xué)生進(jìn)入一個(gè)真實(shí)的問(wèn)題情境，為了解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，他們?nèi)チ私庥脩舻南敕?，體驗(yàn)用戶的感受，站在用戶的角度觀察和思考，模擬用戶使用產(chǎn)品。這一過(guò)程能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到角色不同考慮問(wèn)題會(huì)有差異，學(xué)會(huì)從對(duì)方的角度考慮問(wèn)題，明晰對(duì)方的需求，使得同理心的培養(yǎng)水到渠成。

2.迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

在設(shè)計(jì)思維的路徑中，每一項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)最初可能是不完善的。設(shè)計(jì)者通過(guò)不斷嘗試與改進(jìn)，在失敗中反思，不斷迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。反觀教學(xué)，深度學(xué)習(xí)關(guān)注學(xué)生的過(guò)程性思考與理解建構(gòu)，使學(xué)習(xí)達(dá)到一種高度沉浸、不斷深化的狀態(tài)，這一理念與深度學(xué)習(xí)目標(biāo)不謀而合。把設(shè)計(jì)思維的迭代思想融入STEAM教育可以幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目展開(kāi)中，學(xué)生主動(dòng)探索、積極思維、直面失敗，形成一種持續(xù)探索沖動(dòng)，并不斷改進(jìn)、不斷深化，建構(gòu)出更加完善的設(shè)計(jì)方案和產(chǎn)品。

3.跨學(xué)科挑戰(zhàn)，達(dá)成問(wèn)題解決

STEAM項(xiàng)目通過(guò)真實(shí)的項(xiàng)目將多門(mén)學(xué)科有機(jī)融合，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目挑戰(zhàn)的過(guò)程中習(xí)得跨學(xué)科知識(shí)，獲得關(guān)鍵技能，推動(dòng)學(xué)生在真實(shí)情境下對(duì)知識(shí)技能的運(yùn)用與創(chuàng)造，以此來(lái)解決真實(shí)而復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，逐步建立自信。將設(shè)計(jì)思維融入教學(xué)，改變了以尋找正確答案為目的的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式。學(xué)生關(guān)注的不再是具體的學(xué)科知識(shí)和技能，而是真實(shí)的問(wèn)題和任務(wù);不再是單一學(xué)科內(nèi)解題，而是怎樣綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)技能解決現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜問(wèn)題。這一過(guò)程跳出了單一學(xué)科的束縛，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的解決促進(jìn)學(xué)生對(duì)多學(xué)科內(nèi)容的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科綜合素養(yǎng)。

4.團(tuán)隊(duì)內(nèi)合作，提高社交能力

樂(lè)于交流合作是一個(gè)設(shè)計(jì)師的基本要求，善于交流合作是設(shè)計(jì)師的基本素養(yǎng)。把設(shè)計(jì)思維融入教育，能讓學(xué)生體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作的意義，鍛煉社會(huì)交往能力，促進(jìn)同伴間的交流和理解，學(xué)會(huì)溝通的技巧和方法。在項(xiàng)目展開(kāi)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)使用合適的語(yǔ)言、符號(hào)、工具來(lái)呈現(xiàn)自己的思考和想法。如在尋找機(jī)會(huì)階段，運(yùn)用同理心發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)用到白板記錄和交流想法，用肢體表演再現(xiàn)情景;在方案構(gòu)想階段，則運(yùn)用草圖、草模等快速原型工具輔助思考;在方案測(cè)試階段運(yùn)用畫(huà)圖、建模等工程化形式;在設(shè)計(jì)發(fā)布階段，運(yùn)用PPT文稿、模型演示、口頭及書(shū)面語(yǔ)言描述等綜合方式表達(dá)。

5.高階思維內(nèi)化，激活創(chuàng)新潛能

設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)形象與抽象、發(fā)散與收斂、邏輯與直覺(jué)、分析與綜合的平衡。形象思維能在方案構(gòu)思時(shí)閃現(xiàn)出原型的模樣;抽象思維是對(duì)設(shè)計(jì)方案的理性提煉;發(fā)散思維幫助產(chǎn)生更多的構(gòu)思和想法;收斂思維幫助選擇最合理的設(shè)計(jì)方案;邏輯思維幫助探尋失敗的原因;直覺(jué)思維幫助獲得創(chuàng)新設(shè)計(jì)的靈感;分析思維能將復(fù)雜的問(wèn)題分解簡(jiǎn)化找到解決問(wèn)題的方向;綜合思維幫助學(xué)生從整體上把握設(shè)計(jì)方案，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。將學(xué)生置身于設(shè)計(jì)思維的任務(wù)中，給學(xué)生提供了靈活運(yùn)用形象思維、抽象思維、發(fā)散思維、邏輯思維、分析思維、綜合思維等多種思維方式的機(jī)會(huì)。學(xué)生綜合運(yùn)用這些思維方法的過(guò)程實(shí)質(zhì)是高階思維能力的內(nèi)化過(guò)程，這自然而然地激活了創(chuàng)新潛能。

二、基于設(shè)計(jì)思維的“傘”教學(xué)案例

“傘”通過(guò)STEAM和設(shè)計(jì)思維的結(jié)合，為學(xué)生提供設(shè)計(jì)創(chuàng)新的一般流程和步驟，幫助學(xué)生習(xí)得創(chuàng)新思考的認(rèn)知加工路徑，通過(guò)STEAM學(xué)習(xí)，以設(shè)計(jì)可行的方案來(lái)解決傘被風(fēng)吹壞的問(wèn)題。通過(guò)為期8節(jié)課的項(xiàng)目活動(dòng)，運(yùn)用設(shè)計(jì)思維來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題，基于設(shè)計(jì)思維的理念和過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)并制作抗風(fēng)雨傘，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、批判性思維、問(wèn)題解決、溝通協(xié)作等能力，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。“傘”教學(xué)流程包括“引入——共情需求”“聚焦——定義問(wèn)題”“研討——方案構(gòu)思”“探索——原型制作”“反思——測(cè)試迭代”“總結(jié)——展示交流”六個(gè)環(huán)節(jié)。

1.引入——共情需求

引入環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是學(xué)生深入體驗(yàn)用戶的共情階段，從學(xué)生的真實(shí)問(wèn)題出發(fā)，引起學(xué)生共鳴，建立同理心。這要求學(xué)生具有深刻的感知力、敏銳的洞察力、廣闊的視野、靈活的發(fā)散性思維。

“傘”教學(xué)一開(kāi)始，教師播放雨傘被吹翻的視頻：一名記者在戶外采訪時(shí)雨傘被吹翻;韓國(guó)總理下飛機(jī)時(shí)雨傘被吹散架，場(chǎng)面十分尷尬。接著引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)說(shuō)自己在生活中是否有類似的經(jīng)歷？學(xué)生紛紛描述自己雨傘被吹壞的經(jīng)歷。隨后教師引導(dǎo)學(xué)生討論以下問(wèn)題：看了視頻之后你有什么想說(shuō)的;如果你是記者或者總理會(huì)怎么想;暴風(fēng)雨中你撐的雨傘被風(fēng)吹壞你會(huì)怎樣做;你對(duì)雨傘有什么要求;為了防止類似情況出現(xiàn)，你需要一把怎樣的雨傘。要求學(xué)生把自己看作是用戶，從雨傘的作用、風(fēng)對(duì)雨傘的影響、雨傘的結(jié)構(gòu)材料及雨傘對(duì)公眾人物形象的影響等角度考慮現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。提出一個(gè)好問(wèn)題就是找到了開(kāi)發(fā)一個(gè)好產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，是創(chuàng)新的關(guān)鍵，是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)。在共情需求中，學(xué)生提出了很多的雨傘設(shè)計(jì)問(wèn)題，最后歸結(jié)到一個(gè)問(wèn)題：如何增強(qiáng)雨傘的抗風(fēng)性能？

2.聚焦——定義問(wèn)題

發(fā)現(xiàn)一個(gè)潛在的產(chǎn)品機(jī)會(huì)還不能立刻開(kāi)始具體方案設(shè)計(jì)，還需對(duì)待解問(wèn)題進(jìn)行深入的理解和調(diào)查，挖掘問(wèn)題背后的具體需求信息。比如：雨傘需要抵擋多大的風(fēng)雨？雨傘一般需要多大？雨傘適合隨身攜帶嗎？大多數(shù)的用戶能承受的價(jià)格是多少？用戶多長(zhǎng)時(shí)間換一把傘？喜歡什么面料和花樣的傘面？手動(dòng)傘還是自動(dòng)傘？成人傘還是兒童傘？ 根據(jù)調(diào)查結(jié)果，學(xué)生分別描述用戶的需求。

隨后小組內(nèi)開(kāi)展討論，并認(rèn)真思考：雨傘有傘骨，為什么還會(huì)被風(fēng)吹翻？傘面是緊繃在傘骨上的，為什么會(huì)被風(fēng)吹飛？折疊雨傘為什么比直柄雨傘更容易吹散架？傘面撐開(kāi)是半球面狀的，為什么還會(huì)嚴(yán)重變形？通過(guò)進(jìn)一步梳理和追問(wèn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)更多不易被察覺(jué)的細(xì)節(jié)和背后的深層問(wèn)題，最終確定需要解決的問(wèn)題：設(shè)計(jì)一把抗風(fēng)雨傘。具體要求：傘面投影面積不小于0.8平方米，能承受較大的雨從上往下的沖擊，能承受較大的橫向風(fēng)。

3.研討——方案構(gòu)思

方案構(gòu)思是設(shè)計(jì)思維中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它關(guān)系到產(chǎn)品的創(chuàng)造性。該環(huán)節(jié)運(yùn)用頭腦風(fēng)暴的方式來(lái)激發(fā)學(xué)生的“異想天開(kāi)”，從而讓小組設(shè)計(jì)抗風(fēng)雨傘的思維變得更加敏捷清晰而又富有創(chuàng)造力。通過(guò)分析篩選可行創(chuàng)意，或者汲取某些創(chuàng)意的優(yōu)點(diǎn)合并成新的創(chuàng)意，學(xué)生思維從分散到收斂，最終形成匯合團(tuán)隊(duì)智慧的設(shè)計(jì)方案。

學(xué)生就“如何增強(qiáng)雨傘的抗風(fēng)性能”展開(kāi)分組討論，生成盡可能多的創(chuàng)意想法。在此過(guò)程中，教師給學(xué)生準(zhǔn)備足夠的工具，如馬克筆、大白紙、彩色便利貼等，讓學(xué)生更好地進(jìn)行創(chuàng)新思維活動(dòng)。與此同時(shí)，教師也應(yīng)為頭腦風(fēng)暴的順利開(kāi)展提供一些流程、方式上的指導(dǎo)，比如讓學(xué)生站成一圈進(jìn)行討論，更有助于交流創(chuàng)意想法，在頭腦風(fēng)暴過(guò)程中要注意延遲評(píng)判、禁止批評(píng)、追求數(shù)量等，以更大程度上激發(fā)學(xué)生的無(wú)限可能。由于生活經(jīng)驗(yàn)知識(shí)背景和思維方式的不同，每個(gè)小組成員會(huì)提出自己的想法，設(shè)計(jì)不同的解決方案。如傘柄加粗采用直柄式能防止松動(dòng)，傘柄用加厚的不銹鋼就不易彎曲，骨架骨數(shù)增加可增大支撐力，骨架設(shè)計(jì)成雙重的，骨架設(shè)計(jì)成不對(duì)稱的，骨架的短骨支撐長(zhǎng)骨的位置盡量離傘柄遠(yuǎn)一些，傘面撐開(kāi)成頭盔形，傘面撐開(kāi)成燕尾形，傘面用涂膠的布料……各種想法、方案匯在一起碰撞。根據(jù)抗風(fēng)雨傘的要求來(lái)分析各種方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，討論哪個(gè)設(shè)計(jì)方案會(huì)更好，確定最佳設(shè)計(jì)方案。

4.探索——原型制作

原型是指能夠幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)行可視、可觸摸、可操作體驗(yàn)的模擬物，可以是概念草圖，可以是3D模型，也可以是現(xiàn)成物品搭建的簡(jiǎn)易草模，是設(shè)計(jì)創(chuàng)意清晰呈現(xiàn)和不斷推進(jìn)的重要工具。模型材料可為紙質(zhì)、3D 打印或黏土等，方便測(cè)試和迭代。

在此環(huán)節(jié)中，教師給學(xué)生提供了制作抗風(fēng)雨傘的材料和工具，材料有超輕黏土、吸管、牙簽、小木棒、單面膠等，工具有壓板、直尺、剪刀等。學(xué)生按照所選擇的方案制作抗風(fēng)雨傘原型，并通過(guò)在大白紙上畫(huà)草圖的方式，將設(shè)計(jì)方案和模型呈現(xiàn)出來(lái)。

5.反思——測(cè)試迭代

在測(cè)試迭代環(huán)節(jié)，主要是測(cè)試結(jié)果、分享交流、獲取反饋信息及改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。首先，學(xué)生向全班簡(jiǎn)要的介紹自己小組的抗風(fēng)雨傘。教師用透明格子塑料紙檢測(cè)各小組傘面的投影面是否達(dá)到0.8平方米，再在自制的簡(jiǎn)易風(fēng)洞上檢測(cè)雨傘的抗風(fēng)能力，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如表1。

之后，各小組根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)、并重新測(cè)試。在此過(guò)程中，采用展示交流、接受“同行評(píng)議”的方式分享改進(jìn)方案，為其他小組提供更多的方案參考，提高學(xué)生的反思能力。根據(jù)其他學(xué)生和教師的反饋，學(xué)生反思他們的設(shè)計(jì)方案是否解決了用戶的問(wèn)題，達(dá)到了用戶的要求。此時(shí)，教師需要不斷鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)整自己的解決方案或再次通過(guò)頭腦風(fēng)暴形成新的解決方案，或吸納幾種方案的優(yōu)點(diǎn)形成優(yōu)化的方案，不斷迭代自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考下述問(wèn)題：用什么方法來(lái)提高雨傘的抗風(fēng)性，為什么這么想？雨傘能否在暴風(fēng)雨天使用，如果不能，怎樣解決這個(gè)問(wèn)題？雨傘制作的難點(diǎn)在哪里，是否可以通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)解決這些問(wèn)題？除了抗風(fēng)能力，還對(duì)哪些問(wèn)題進(jìn)行了思考，得出了什么結(jié)論或者遇到了什么問(wèn)題？你們對(duì)老師和同學(xué)的建議是否贊同，如果贊同，打算如何改進(jìn)？各小組進(jìn)一步改進(jìn)方案，展開(kāi)新一輪的測(cè)試。

6.總結(jié)——展示交流

展示交流環(huán)節(jié)需要展示材料選擇、小組分工、方案設(shè)計(jì)和迭代的過(guò)程，同時(shí)還要對(duì)本組制作的雨傘的性能進(jìn)行展示。各小組以PPT、動(dòng)態(tài)演示、產(chǎn)品模型等形式進(jìn)行展示，清晰而有條理地表達(dá)他們所設(shè)計(jì)的抗風(fēng)雨傘的優(yōu)點(diǎn)，以此來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的內(nèi)容組織、語(yǔ)言表達(dá)和陳述演講等能力。同時(shí)，小組就整個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行全面回顧反思，把設(shè)計(jì)思維從體驗(yàn)層面上升到意識(shí)層面。最后，教師會(huì)給每個(gè)小組發(fā)放評(píng)價(jià)表，各小組按評(píng)價(jià)表上所列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自己小組進(jìn)行評(píng)價(jià)。教師就學(xué)習(xí)表現(xiàn)、過(guò)程、成果等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)。通過(guò)展示交流和評(píng)價(jià)總結(jié)，加深了學(xué)生對(duì)與雨傘相關(guān)知識(shí)的理解，提升了學(xué)生的思維和設(shè)計(jì)等能力，形成可遷移的創(chuàng)新思維和工作方法。

綜上所述，將設(shè)計(jì)思維融入“傘”課程，增強(qiáng)了課程的整體性和邏輯性，同時(shí)在課程教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的同理心、深度學(xué)習(xí)能力、問(wèn)題解決能力、交流溝通能力以及創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力，從而使學(xué)生自信地面對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn)。

（責(zé)編 韋淑紅）