設(shè)計思維導(dǎo)向下的STEAM教學(xué)實踐

【摘要】設(shè)計思維是一種順應(yīng)時代發(fā)展要求的思考方式，而STEAM教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。將設(shè)計思維和STEAM教學(xué)相結(jié)合，從設(shè)計的六個階段、設(shè)計思維的五大階段等角度來體現(xiàn)設(shè)計思維和STEAM之間的聯(lián)系，構(gòu)建和創(chuàng)新教育相結(jié)合的STEAM教學(xué)模式，能夠使學(xué)生像設(shè)計者一樣思考，以富有創(chuàng)意的想法去解決問題，從而達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力、深入思考意識、問題處理意識、互動交流意識和創(chuàng)新意識的目的。文章以STEAM課例“有趣的動畫”為范例，通過融合設(shè)計思想和STEAM教學(xué)，探索在設(shè)計思想引領(lǐng)下的STEAM跨學(xué)科項目研究，逐步形成基于設(shè)計思維的STEAM教學(xué)評一體化實施策略，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)與創(chuàng)新技能，為STEAM課程設(shè)計和教學(xué)應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計思維；STEAM教學(xué)；教學(xué)評一體化；核心素養(yǎng)

作者簡介：王曉娟（1987—），女，江蘇省常州市新北區(qū)奔牛實驗小學(xué)。

設(shè)計思維（Design Thinking）是一種高級的思維形式，它通過提供有意義的設(shè)計與思維方法來處理特定群體的現(xiàn)實問題。這種思維形式十分有利于創(chuàng)新型人才的培育。而STEAM教育具有實踐性、豐富性和開放性等特點，可以促進設(shè)計思維的培養(yǎng)。將設(shè)計思維引入STEAM教育，讓它貫穿于STEAM教育的全過程，不僅可以提升STEAM教育的質(zhì)量，還可以培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

一、設(shè)計思維的內(nèi)涵

設(shè)計思維，就是一套以人為本的解決問題的方法論。它大致包括四方面的內(nèi)容：第一，設(shè)計思維是人類認(rèn)識與能力構(gòu)成的主要部分，它主張人類通過與實際問題的聯(lián)系來提高認(rèn)識和技能結(jié)構(gòu)的完善。第二，因為設(shè)計思維是由設(shè)計過程和思維組成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，所以它特別強調(diào)了設(shè)計和思維二者相互依存的關(guān)系。第三，設(shè)計思維富有生成性，人們能夠在解決問題的過程中，不斷鞏固這種思維。第四，設(shè)計思維具有創(chuàng)造性，它可以從設(shè)計師的設(shè)計理念、設(shè)計的成品等多維度進行衡量。設(shè)計思維屬于高層次思維，需要人們在面臨復(fù)雜多變的實際問題時，綜合地利用自身現(xiàn)有的專業(yè)知識和技能，并借助問題設(shè)計和思維雙螺旋結(jié)構(gòu)的相互依賴和促進，不斷探索出處理新問題的思維理論和方法，再經(jīng)過探究和實踐，形成處理新問題的思維方式和對策，這對培養(yǎng)人的創(chuàng)新實踐能力有很大幫助［1］。

二、STEAM教育的內(nèi)涵及其現(xiàn)存問題

STEAM教育是一個以任務(wù)型教學(xué)和研究為導(dǎo)向的教學(xué)實踐模式，它整合了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)五個領(lǐng)域，著重訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新實踐意識。

目前，國內(nèi)的STEAM教學(xué)主要采取“產(chǎn)品制作”的模式，以學(xué)生感興趣的、有一定實際意義的產(chǎn)品為研究對象，并對其實際情況進行仿真，使學(xué)生在項目研究中獲得一定的知識與技巧。但是，該模式是以研制出一個具體的產(chǎn)品來推進的，所以它降低了教育過程學(xué)生的其他可塑性，如創(chuàng)造性，高階思維的培養(yǎng)等，讓STEAM教育所擁有的創(chuàng)新效果大大減弱。要想使學(xué)生的思維更加深入地發(fā)展，就必須把教育教學(xué)的各個環(huán)節(jié)細化，使學(xué)生具有多樣化的學(xué)習(xí)取向，并以興趣為內(nèi)在動力，不斷地摸索和構(gòu)建自己的認(rèn)知體系。

三、STEAM項目教學(xué)引入設(shè)計思維的意義

把設(shè)計思維引進STEAM教學(xué)，是由于設(shè)計思維與STEAM課程在不同層次上的高度連貫性：第一，這兩個活動都是以實際情況為基礎(chǔ)，以項目為載體進行的；第二，在這兩個活動中，學(xué)生都經(jīng)常需要團隊協(xié)作，與他人進行思想碰撞，從而更好地了解和實現(xiàn)意義的構(gòu)建；第三， 二者的教育過程相似，都是利用設(shè)計、優(yōu)化和創(chuàng)意表現(xiàn)等過程來開發(fā)學(xué)習(xí)者的高階智慧。

在STEAM教學(xué)的局限下，越來越多的教育者開始把設(shè)計思維引入STEAM培訓(xùn)項目中，意在使學(xué)生能夠真正像設(shè)計者那樣完成項目設(shè)計，認(rèn)識并深入思索各類問題，從而適應(yīng)將來可能遇到的各類復(fù)雜情境，擺脫主流的“產(chǎn)品制作”教學(xué)模式所帶來的局限性。

四、設(shè)計思維導(dǎo)向下的STEAM課堂教學(xué)模式

設(shè)計思維始于發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)作興趣，允許學(xué)生去創(chuàng)作、檢測、再創(chuàng)作，直至最終的成果對社會有價值。根據(jù)斯坦福設(shè)計學(xué)院（D.School）的研究，設(shè)計思維的養(yǎng)成通常需要經(jīng)過五大階段：同理心、需求定義、創(chuàng)思構(gòu)想、原型實現(xiàn)和實際測試。而STEAM項目研究一般也要經(jīng)過提出問題、頭腦風(fēng)暴、設(shè)計制作、測試改進和展示評價五個步驟，和設(shè)計思維的培養(yǎng)過程有相通之處。下面筆者結(jié)合“有趣的動畫”一課的教學(xué)設(shè)計，談?wù)勅绾伍_展設(shè)計思維導(dǎo)向下的STEAM課堂教學(xué)。

（一）基于真實問題，發(fā)掘生活需求

實際生活中充滿了各種各樣錯綜復(fù)雜的問題，需要考慮和權(quán)衡多方面的因素，而且問題的解決方案不止一個。而書籍中的知識往往是抽象的，如果能夠?qū)⑵浜同F(xiàn)實世界連接起來，那么對于學(xué)生認(rèn)知能力的提高會有一定的促進作用。因此，教師應(yīng)基于真實問題，發(fā)掘?qū)W生的生活需求，設(shè)計STEAM學(xué)習(xí)項目。

“有趣的動畫”是筆者基于學(xué)生對動畫的喜愛而創(chuàng)生的一個STEAM學(xué)習(xí)項目。在開發(fā)此項目時，筆者對動畫的發(fā)展歷程進行了研究，了解到不管是最早的傳統(tǒng)手繪動畫還是現(xiàn)代的電腦繪制動畫，都運用了“視覺暫留”的科學(xué)原理，而且視覺暫留效果在生活中也廣泛存在。此外，動畫的創(chuàng)作方式也在不斷地創(chuàng)新，這是一個持續(xù)發(fā)展的研究項目。基于此，筆者創(chuàng)設(shè)了這樣的教學(xué)情境。

師：老師給大家變個魔術(shù)，這是一只鳥，這是一個籠子，我轉(zhuǎn)動木棍，你們看到了什么？

生：轉(zhuǎn)動木棍時，鳥看起來就在籠子里了。

師：為什么轉(zhuǎn)動木棍，鳥看起來就在籠子了呢？

生：木棍轉(zhuǎn)動的時候，鳥和籠子重合了，看起來就感覺鳥在籠子里。

師：你們知道科學(xué)上是怎么解釋這種現(xiàn)象的嗎？

教師通過PPT，為學(xué)生播放視覺暫留的相關(guān)視頻，再為學(xué)生闡釋該概念，總結(jié)：轉(zhuǎn)動木棍時，感覺鳥在籠子是人眼視覺暫留的效果。

師：視覺暫留現(xiàn)象在生活中普遍存在，你們還知道哪些現(xiàn)象是視覺暫留的效果嗎？

生：手翻書、走馬燈、動畫、電影。

師：是的，有趣的動畫也是利用了視覺暫留的原理。你們是不是都很喜歡看動畫？那我們在班級里舉辦一個動畫展覽，評選出有創(chuàng)意、制作精美的動畫作品好不好？

設(shè)計思維導(dǎo)向下的情境符合學(xué)生真實的生活需求，為教師發(fā)現(xiàn)提煉設(shè)計需求服務(wù)。以上教學(xué)中，有趣的魔術(shù)激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)原理的興趣，為動畫制作奠定了理論基礎(chǔ)。動畫是一種視覺藝術(shù)產(chǎn)品，其創(chuàng)作既要求創(chuàng)作者掌握相應(yīng)的專業(yè)知識和技巧，又要求創(chuàng)作者遵守相應(yīng)的創(chuàng)作流程。這個創(chuàng)作過程可以為學(xué)生創(chuàng)意思路的訓(xùn)練提供很好的切入點?；诖?，筆者創(chuàng)設(shè)了“舉辦動畫展覽”的生活情境，以“評選有創(chuàng)意、制作精美的動畫作品”的任務(wù)驅(qū)動學(xué)生探究動畫制作的過程。

（二）研習(xí)動畫案例，拓寬知識視野

在設(shè)計方面，要想進行創(chuàng)新性的創(chuàng)造，必須具備豐富的知識和廣闊的視野。要想設(shè)計出有創(chuàng)意、制作精美的動畫作品，學(xué)生就需要先研習(xí)別人的動畫案例，在學(xué)習(xí)過程中拓寬知識視野。對于動畫的制作，創(chuàng)作者首先要繪制一組連續(xù)的圖片素材。由于學(xué)生的繪畫能力參差不齊，因此創(chuàng)作動畫素材就成了動畫制作的難點。創(chuàng)作動畫素材的方式有多種，可以用筆繪，用相機拍攝，也可以用電腦軟件繪制。為了尊重學(xué)生的差異和興趣特點，筆者先讓學(xué)生研習(xí)一些動畫案例，在學(xué)習(xí)過程中尋找適合自己的創(chuàng)作方式，為動畫素材的制作降低難度。

師：上節(jié)課，老師讓你們回去了解動畫的制作過程，現(xiàn)在你們知道動畫是怎么做出來的了嗎？

生：做動畫需要一組連續(xù)的圖片，還要想辦法讓圖片動起來。

師：那在做動畫的過程中，我們要注意些什么呢？請各小組來匯報一下你們的研究成果。

生1：我們看的這個動畫講的是某種植物的一生。作者用筆繪的方式，畫出了該植物生根、發(fā)芽、成長和枯萎的全過程，用手動翻頁的方式使其產(chǎn)生了動畫的效果。在畫這類圖片的過程中，我們要注意植物的位置和主體不能改變，其高度和大小要發(fā)生變化。

生2：我們看的這個動畫是“小臺燈跳舞”。作者用相機拍攝了一組小臺燈的照片，這組圖片中的主體沒變，小臺燈燈頭的方向和底座的位置在變化。我們用手機軟件將這些圖片拼接在一起，調(diào)快了播放速度，看起來好像小臺燈在跳舞一樣。

師：那你們準(zhǔn)備用什么方式進行創(chuàng)作呢？

生1：我們用畫畫。

生2：我們準(zhǔn)備用相機拍攝。

生3：我們用電腦繪圖，再用FLASH軟件制作動畫。

以上教學(xué)中，學(xué)生課前帶著問題對動畫的制作進行調(diào)研，這種任務(wù)式的學(xué)習(xí)可以有效地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效率。學(xué)生在班內(nèi)分享交流自己的調(diào)查結(jié)果，一方面可以從設(shè)計師的角度去闡述動畫設(shè)計的方式及過程，另一方面也可以從別人的分享中取長補短，在思維碰撞中找到適合自己的創(chuàng)作方式。

（三）開展頭腦風(fēng)暴，形成解決方案

在教學(xué)設(shè)計中，學(xué)生僅依靠自身的認(rèn)知體驗，很難對問題形成完整的認(rèn)識。因此，教師需要集合學(xué)生的團隊智慧，啟發(fā)他們的靈感，讓他們產(chǎn)生有創(chuàng)造力的解決辦法?！邦^腦風(fēng)暴法”是一種能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們能夠在愉悅且輕松的氛圍中自由交流，通過靈感碰撞的方式，來激發(fā)不同想法的創(chuàng)意方法。在“有趣的動畫”課程方案的形成環(huán)節(jié)，創(chuàng)意的提煉是一個難點。因此，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過團隊協(xié)作，開展頭腦風(fēng)暴來生成集體智慧，形成創(chuàng)意動畫的設(shè)計方案。

頭腦風(fēng)暴的基本流程：1.每個組員進行構(gòu)思；2.組內(nèi)成員交流討論，每個人都要說出自己的想法，交流討論的過程中先不做出評判；3.由小組長梳理各個組員的想法，再結(jié)合思維導(dǎo)圖進行推理與分析，形成一個合理、可行的設(shè)計方案。

在“有趣的動畫”教學(xué)中應(yīng)用頭腦風(fēng)暴法，可以突破傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，更好地激發(fā)學(xué)生的興趣，使他們積極參與設(shè)計的全過程，在思維碰撞中進一步提高學(xué)生的團體協(xié)作意識。教師要讓思維導(dǎo)圖成為學(xué)生終身學(xué)習(xí)的思維模式和認(rèn)知方式，使學(xué)生借助思維導(dǎo)圖始終圍繞設(shè)計主題進行思維活動，有效地推進研究進程，避免偏離主題。另外，學(xué)生在進行頭腦風(fēng)暴的過程中，會有許多金點子產(chǎn)生，教師要對學(xué)生的思維活動及時進行記錄，整理、分析、遴選出有價值的創(chuàng)意來進行深入研究。

（四）動手實踐操作，制作產(chǎn)品原型

制作是活動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，創(chuàng)造者需要尋找適合的材料，將設(shè)計創(chuàng)意變成產(chǎn)品。小學(xué)生的動手操作能力不強，需要教師細致的指導(dǎo)。在制作指導(dǎo)的時候，教師要有選擇地挑選那些關(guān)鍵的，影響產(chǎn)品質(zhì)量的操作，并在引導(dǎo)的過程中不斷追問，讓學(xué)生自己總結(jié)操作的要點。以傳統(tǒng)手繪動畫為例，教師可以用這樣的方法引導(dǎo)。

師：你們創(chuàng)作的動畫內(nèi)容是什么？

生：蠶的一生。

師：你們需要準(zhǔn)備什么材料？

生：便簽紙和筆。

師：怎么創(chuàng)作？

生：用筆在便簽紙上創(chuàng)作一組蠶從蠶卵、蟻蠶、蠶寶寶、蠶蛹到飛蛾的圖片。中間還要畫一些蠶寶寶吃桑葉的畫面。

師：你們大概要繪制多少張圖？

生：20張。

師：怎么讓圖片產(chǎn)生動畫效果？

生：手動翻頁。

學(xué)生在制作的過程中，教師還應(yīng)關(guān)注學(xué)生的小組分工合作情況，讓每一個學(xué)生都有事做。經(jīng)過教師的有效指導(dǎo)，學(xué)生的制作過程變得更加順利。完成產(chǎn)品的研制是對學(xué)生的肯定和鼓勵，能夠提高他們學(xué)習(xí)的主動性。

（五）實施多元評價，促進深度理解

設(shè)計思維導(dǎo)向下的課堂評價主要包括設(shè)計想法、小組合作和產(chǎn)品性能評價。在學(xué)生完成設(shè)計成果的制作后，教師要采用學(xué)生自評、他評等多樣化的測評方法，從創(chuàng)作角度、設(shè)計理念等多方面來衡量學(xué)生的創(chuàng)意作品，從而促使學(xué)生深入了解創(chuàng)作。在本節(jié)課上，筆者按照設(shè)定的動畫創(chuàng)作計劃，讓學(xué)生對自己以及其他小組的作品進行評價，評價內(nèi)容可以圍繞動畫創(chuàng)意、畫面流暢、圖紙設(shè)計（美觀）、故事完整性、小組合作等方面展開，不僅要關(guān)注設(shè)計的結(jié)果，也要關(guān)注設(shè)計的過程［2］。通過綜合評價，學(xué)生對設(shè)計的全過程有了更加豐富和深刻的理解。

結(jié)語

將設(shè)計思維融入STEAM教育課堂，有利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。學(xué)生通過真實情境的研究，不僅習(xí)得了科學(xué)知識，還形成了解決真實和復(fù)雜問題需要的能力、思維以及價值觀念，這些都是當(dāng)代學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

【參考文獻】

［1］劉世軍，薛文.論新型設(shè)計人才培養(yǎng)中“設(shè)計思維”教育的重要性［J］.湖南包裝，2017，32（04）：124-126.

［2］劉蘇梅，曹恒來，丁婧.“設(shè)計思維”理念下的信息技術(shù)教學(xué)：以“網(wǎng)站Logo的設(shè)計”為例［J］.江蘇教育，2018（91）：52-55.