面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)活動設(shè)計研究

仝春燕

摘要：創(chuàng)客教育是教育變革的重要支點，但在目前的中小學(xué)創(chuàng)客教育中，很多教師仍采用舊的教學(xué)范式，在組織學(xué)生換位思考、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)意構(gòu)思和指導(dǎo)學(xué)生建模迭代時缺少科學(xué)有效的方法和途徑。面對這樣的現(xiàn)狀，作者在推動區(qū)域中小學(xué)創(chuàng)客教育的教學(xué)實踐中，嘗試將設(shè)計思維成熟的思想和方法體系應(yīng)用于教學(xué)活動中，構(gòu)建了面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計框架，并結(jié)合實踐案例進行應(yīng)用闡述，以期為創(chuàng)客教育提供可參考的創(chuàng)新路徑。

關(guān)鍵詞：設(shè)計思維;創(chuàng)客教育;教學(xué)活動設(shè)計

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）08-0078-03

● 創(chuàng)客教育亟須實踐模式創(chuàng)新

創(chuàng)客教育強調(diào)在創(chuàng)新造物的過程中培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力，促進學(xué)生成為具有創(chuàng)客理念和創(chuàng)客能力的學(xué)習(xí)者。但目前國內(nèi)的創(chuàng)客教育，在具體實施路徑和方法等方面的教學(xué)實踐和研究還不夠深入，教學(xué)中“不遵循教育規(guī)律，缺乏科學(xué)的教學(xué)設(shè)計”“教師仍采用原有的教學(xué)范式，學(xué)生作品機械模仿”等現(xiàn)象時常出現(xiàn)，從而導(dǎo)致創(chuàng)新能力的培養(yǎng)流于形式。因此，亟須探索一種適用于創(chuàng)客教育的實踐創(chuàng)新模式。

● 設(shè)計思維在創(chuàng)客教育中的“使能”作用

設(shè)計思維（Design Thinking）的核心理念是“以人為中心的設(shè)計”，其被廣泛應(yīng)用于商業(yè)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和教育等領(lǐng)域?！笆鼓堋苯虒W(xué)是指通過幫助學(xué)生在思維活動中獲得相應(yīng)的認知加工路徑，從而完成深度思考或設(shè)計創(chuàng)造作品等復(fù)雜的任務(wù)。但很多中小學(xué)教師不熟悉“使能”教學(xué)，在創(chuàng)客活動中不能為學(xué)生的各種思維過程提供支持工具，學(xué)生的思維很難得到高質(zhì)量的培養(yǎng)，更談不上創(chuàng)新能力的提升。

設(shè)計思維和創(chuàng)客教育都提倡以學(xué)生發(fā)展為中心，在真實的問題情境下開展小組合作和探究，關(guān)注用戶體驗，以解決問題為驅(qū)動力，在完成作品創(chuàng)作的過程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。因此，筆者認為將設(shè)計思維“使能”于創(chuàng)客教育中，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題解決能力等綜合能力。

● 面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客實踐

1.運用設(shè)計思維優(yōu)化創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計流程

筆者依據(jù)設(shè)計思維的思想、工具和方法體系，提出面向設(shè)計思維的創(chuàng)客教學(xué)活動設(shè)計框架?；顒恿鞒贪ㄌ剿?、定義、構(gòu)想、創(chuàng)造、分享五個環(huán)節(jié)，活動采用項目學(xué)習(xí)的方式實施，具體如下圖所示。

教學(xué)活動框架的內(nèi)核是設(shè)計思維，外沿是項目學(xué)習(xí)的基本要素，五個環(huán)節(jié)分別是：①探索。學(xué)生置身于教師創(chuàng)造的問題情境中，通過用戶訪談、觀察等方法調(diào)查并了解需要解決的問題，完成換位思考。②定義。教師提供相關(guān)資源，學(xué)生用研討、面談等方式分析總結(jié)要解決的有價值且可行的關(guān)鍵問題，初步設(shè)計出解決方案。③構(gòu)想。小組成員通過頭腦風(fēng)暴、繪制思維導(dǎo)圖等途徑提出想法，教師指導(dǎo)學(xué)生梳理想法，在充分討論、分析后形成詳細的問題解決方案。④創(chuàng)造。小組成員借助各種原型工具將解決方案進行原型制作，在制作過程中多次迭代、調(diào)整至最優(yōu)的解決方案。⑤分享。通過用戶測試、評估和分享等對原型進行測試，得到修改建議。

在面向設(shè)計思維的創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計和創(chuàng)客活動中，教師指導(dǎo)學(xué)生進行換位思考，引導(dǎo)學(xué)生從實際的問題或需求出發(fā)，針對問題（或需求）進行系列調(diào)查和探究，準備相關(guān)的知識與技術(shù)，然后商討和選擇解決方案并設(shè)計出作品原型（或初步方案）。將原型可視化之后通過用戶測試、收集反饋，對方案進行可行性和實用性的評估，找出存在的問題并反復(fù)迭代和完善。整個過程多次循環(huán)和迭代，直至達到滿意的解決方案。

2.面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客實踐

（1）面向設(shè)計思維的開源硬件創(chuàng)客項目

開源硬件具有開放性、靈活性和成本相對低廉等特點，在基于開源硬件的創(chuàng)客教學(xué)中，運用設(shè)計思維實施開放式的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作項目，可以更好地激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

例如，筆者所在區(qū)某小學(xué)運用設(shè)計思維借助開源硬件開展“紅外計數(shù)器”創(chuàng)客項目。該創(chuàng)客項目要求使用紅外計數(shù)器設(shè)計一個作品，解決生活中的小問題。學(xué)生從生活出發(fā)，了解廣場停車場入口的計數(shù)裝置和圖書館門口大屏上的人數(shù)統(tǒng)計，體驗紅外計數(shù)器的使用。教師組織學(xué)生以小組為單位進行頭腦風(fēng)暴并以草圖的形式將創(chuàng)意表達出來，同時利用紅外避障、主控板、數(shù)碼管等器材完成硬件搭建，并完成代碼編寫，實現(xiàn)初步計數(shù)功能。在交流分享環(huán)節(jié)，各小組請其他組的成員作為用戶進行體驗，并根據(jù)建議進行完善和修改。

在創(chuàng)客實踐中，教師立足設(shè)計思維，讓學(xué)生做設(shè)計師，并置身于設(shè)計團隊（小組）中，完成從生活需求出發(fā)提出想法、設(shè)計草圖、團隊協(xié)作和交流分享四個環(huán)節(jié)，在完成作品創(chuàng)造的同時解決最初的需求。

（2）面向設(shè)計思維的圖像化編程項目

運用設(shè)計思維進行圖像化編程軟件的教學(xué)，通過項目開發(fā)的形式進行創(chuàng)客實踐，既增強了項目的開源性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和計算思維，有效提高創(chuàng)新能力。

例如，筆者所在區(qū)某初中開展的基于融通理念的圖形化編程創(chuàng)客教學(xué)，設(shè)置了“故事篇”“游戲篇”“科學(xué)篇”等不同主題?！翱茖W(xué)篇”是指將生物、地理、數(shù)學(xué)、物理、天文等學(xué)科融通，通過圖形化編程制作動畫模擬植物的光合作用、模擬燃燒時火焰粒子的運動等?！疤矫睾诙础笔恰翱茖W(xué)篇”中的創(chuàng)客項目之一，其教學(xué)活動流程為：①探索。教師提出項目背景，學(xué)生分析探秘黑洞的問題情境，完成初步信息化表達。②定義。學(xué)生觀看有關(guān)“黑洞”的視頻等資料，通過剖析黑洞周邊物質(zhì)的高速運動現(xiàn)象等關(guān)鍵問題找出圖形化編程的切入點。③構(gòu)想。學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴、借助思維導(dǎo)圖進行項目規(guī)劃，完成劇本設(shè)計、角色設(shè)計和腳本設(shè)計。④創(chuàng)造。通過克隆、隨機等核心組件完成動畫模擬模型，測試動畫效果后分析存在的問題，反復(fù)調(diào)試修改完善。⑤分享。小組間交流測試“探秘黑洞”成品，并根據(jù)反饋意見或作品評價表進行修改。

教師在教學(xué)活動中為學(xué)生提供微視頻、學(xué)習(xí)幫助手冊、活動任務(wù)單等工具和資源，學(xué)生在創(chuàng)客項目實踐中反復(fù)經(jīng)歷“嘗試新想法—評估目標—調(diào)整和完善”過程，最終完成項目開發(fā)。這樣既讓學(xué)生理解和掌握了程序設(shè)計的基本思想，又從問題解決層面增強了學(xué)生動手實踐的能力。

（3）面向設(shè)計思維的創(chuàng)客校本課程

創(chuàng)客校本課程是中小學(xué)創(chuàng)客教育校本化的成果體現(xiàn)。例如，筆者所在區(qū)某小學(xué)圍繞校本文化“水科技就在身邊”，實踐了“智能親情水杯”“水位警報器”“電動小水車”等創(chuàng)客項目，通過積累形成了面向設(shè)計思維的創(chuàng)客課程，課程涵蓋3D打印、開源硬件和圖形化編程等內(nèi)容。課程中，“節(jié)約用水·智能澆花器”項目具體活動設(shè)計為：

探索（問題/項目）：了解節(jié)約用水的項目需求，分析如何既節(jié)約家庭用水又方便澆花。

定義（使能/工具）：在學(xué)習(xí)相關(guān)的知識后（濕度傳感器、水泵等）思考，如何檢測土壤濕度？怎樣把魚缸里的水引到花盆里？小組討論設(shè)計初步方案。

構(gòu)想（設(shè)計/方案）：研究水泵實際應(yīng)用案例，小組通過頭腦風(fēng)暴提出并選擇解決方案，設(shè)計智能澆花器的作品原型（或初步方案），功能為能實時監(jiān)測土壤濕度，當(dāng)土壤缺水時，可自動啟動水泵抽取魚缸里的水澆花;當(dāng)土壤水分充足時，可自動關(guān)閉水泵。

創(chuàng)造（原型/作品）：各小組畫出澆花器原型，利用3D建模軟件設(shè)計外觀;確定智能澆花器主要由土壤濕度傳感器和潛水泵控制回路組成，動手連接并編寫智能澆花器程序。

分享（評價）：小組成員在家中試用后進行交流反饋，并做外觀和功能的修改和完善。

在創(chuàng)客教學(xué)活動設(shè)計中，教師立足設(shè)計思維，設(shè)置了“我將學(xué)會”“構(gòu)思設(shè)計方案”“動手實驗”“探究小屋”“設(shè)計師的成長”等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都有教師的“資源支持”。尤其是在“設(shè)計師的成長”環(huán)節(jié)，教師指導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新改進，促使學(xué)生充分利用軟硬件等資源進行再思考，從而培養(yǎng)學(xué)生利用設(shè)計思維解決生活中問題的能力。

● 總結(jié)與展望

在區(qū)域中小學(xué)創(chuàng)客教育實踐中，筆者所在區(qū)域教育部門將設(shè)計思維和創(chuàng)客教育緊密結(jié)合，注重創(chuàng)客教學(xué)活動的優(yōu)化設(shè)計。筆者發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)客教學(xué)活動中開展多維度評價有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的有效提升。因此，教師不僅要關(guān)注學(xué)生對學(xué)科知識的掌握情況和最終的學(xué)習(xí)結(jié)果，更要關(guān)注學(xué)生在創(chuàng)客活動中的思維變化和探究表現(xiàn)。

雖然目前創(chuàng)客項目及課程的開展已取得了一定的成績，但還面臨不少問題，如如何讓更多的創(chuàng)客教師更早地接觸并學(xué)習(xí)設(shè)計思維？如何讓學(xué)生在創(chuàng)客活動各環(huán)節(jié)中潛移默化地使用設(shè)計思維、如何借助創(chuàng)客空間資源和新技術(shù)更好地運用設(shè)計思維等，都是在面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)活動實踐中需要深入思考的問題。后續(xù)，筆者所在區(qū)域教育部門將充分利用區(qū)域內(nèi)高校及創(chuàng)新企業(yè)的資源，邀請不同領(lǐng)域的專家對創(chuàng)客教師進行設(shè)計思維的專題培訓(xùn)，其中包括設(shè)計思維的內(nèi)涵、應(yīng)用案例和思維工具的使用等內(nèi)容;多學(xué)科開展基于設(shè)計思維的專題研訓(xùn)活動，實現(xiàn)跨學(xué)科的合作和實踐研究，通過使用面向設(shè)計思維的中小學(xué)創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計框架開發(fā)新的創(chuàng)客課程，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力提供更有效的資源和支撐。

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