基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)推進(jìn)深度學(xué)習(xí)

錢(qián)一千

【摘 要】本文以解決校園活動(dòng)中真實(shí)問(wèn)題“共享雨傘傘筐設(shè)計(jì)”為例，探討從產(chǎn)品設(shè)計(jì)與智造的角度組織項(xiàng)目式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展基于設(shè)計(jì)與智造的沉浸式深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐。本文有理有據(jù)地提出了深度學(xué)習(xí)來(lái)源于真實(shí)情境、植根于跨學(xué)科知識(shí)、著眼于高階思維、落實(shí)于評(píng)價(jià)反思等教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計(jì)；深度學(xué)習(xí)；設(shè)計(jì)與智造

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

【論文編號(hào)】1671-7384（2023）05-050-02

設(shè)計(jì)與智造的核心理念就是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)與智造的角度組織項(xiàng)目式教學(xué)，融合高中信息技術(shù)、通用技術(shù)乃至其他學(xué)科課程，基于學(xué)科大概念設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展基于設(shè)計(jì)與智造的沉浸式深度學(xué)習(xí)，從而發(fā)展高階思維，提升技術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)未來(lái)的設(shè)計(jì)師和工程師[1]。深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。本文以“共享雨傘傘筐設(shè)計(jì)”項(xiàng)目為例闡述以設(shè)計(jì)與智造為主線，在推進(jìn)深度學(xué)習(xí)方面的教學(xué)實(shí)踐與反思。

深度學(xué)習(xí)來(lái)源于真實(shí)情境

共享雨傘傘筐設(shè)計(jì)來(lái)源于校園生活的真實(shí)問(wèn)題。學(xué)校校園面積168畝，教學(xué)樓與宿舍、食堂、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館等區(qū)域間并無(wú)連廊相通，為了滿足師生在校園內(nèi)使用雨傘的需求，我們?cè)O(shè)計(jì)投放了一批共享雨傘，用于各建筑物間雨天出行的需求。但共享雨傘的使用帶來(lái)一個(gè)新的問(wèn)題：學(xué)校各建筑物的出入口處需要一批能放置共享雨傘的傘筐，市場(chǎng)上的雨傘傘筐多為少量雨傘設(shè)計(jì)，并不能完全符合學(xué)校的實(shí)際需求。所以我們提出了這樣一個(gè)需求：設(shè)計(jì)能符合學(xué)校共享雨傘的傘筐。

真實(shí)情境的問(wèn)題能夠激發(fā)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和合作意識(shí)。共享雨傘傘筐設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“以人為本”的理念，實(shí)質(zhì)就是“我為人人，人人為我”的責(zé)任意識(shí)。問(wèn)題的解決能夠方便學(xué)校管理和學(xué)生生活，學(xué)生自然充滿了極大的熱情，積極性很高。該項(xiàng)目激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)探究、實(shí)踐創(chuàng)新的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。而且由于傘筐設(shè)計(jì)問(wèn)題具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，需要學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)，齊心協(xié)力完成任務(wù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和能力。

深度學(xué)習(xí)植根于跨學(xué)科知識(shí)

本項(xiàng)目融合了高中技術(shù)課程中的通用技術(shù)和信息技術(shù)學(xué)科內(nèi)容，還有三維建模、開(kāi)源硬件、軟件編程等選修科目?jī)?nèi)容，甚至還涉及物理材料、外觀設(shè)計(jì)等其他學(xué)科知識(shí)，可以幫助學(xué)生形成跨學(xué)科知識(shí)體系。

傘筐設(shè)計(jì)立足于通用技術(shù)學(xué)科，是一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的問(wèn)題，遵循通用技術(shù)學(xué)科中設(shè)計(jì)的一般流程。傘筐應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，故而涉及通用技術(shù)學(xué)科中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。因此，我們按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，制作了項(xiàng)目設(shè)計(jì)手冊(cè)。手冊(cè)上提供每個(gè)環(huán)節(jié)必要的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)真實(shí)記錄學(xué)生在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中的各類學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、圖樣圖表，包括發(fā)現(xiàn)問(wèn)題階段設(shè)計(jì)分析的概念圖、明確問(wèn)題需要設(shè)計(jì)條件匯總、方案構(gòu)思階段使用SCAMPER法和頭腦風(fēng)暴法獲得的各類奇思妙想、方案權(quán)衡階段建立的KANO模型、方案呈現(xiàn)階段設(shè)計(jì)的草圖及三視圖等、模型制作階段必要的工具、材料使用要求的資源準(zhǔn)備、模型呈現(xiàn)的實(shí)物照片，還有作品完成后進(jìn)行評(píng)價(jià)的自評(píng)、互評(píng)及師評(píng)的雷達(dá)圖等。

傘筐設(shè)計(jì)離不開(kāi)信息技術(shù)學(xué)科，信息技術(shù)作為必要的工具與手段一直貫穿傘筐設(shè)計(jì)的始終。在發(fā)現(xiàn)和明確問(wèn)題階段，學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)搜索引擎進(jìn)行資料的收集整理，產(chǎn)品的調(diào)研和分析；在方案構(gòu)思階段，部分學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件繪制設(shè)計(jì)圖樣；在作品評(píng)價(jià)階段使用在線投票評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行自評(píng)和師生互評(píng)。

傘筐設(shè)計(jì)還涉及其他科目?jī)?nèi)容。在模型制作階段，學(xué)生通過(guò)3Done軟件建模和打印部分零件；學(xué)生設(shè)想智能傘筐App，通過(guò)傳感網(wǎng)及時(shí)反映全校各供應(yīng)點(diǎn)的雨傘數(shù)量，方便管理和維護(hù)。這就涉及開(kāi)源硬件、軟件編程等相關(guān)知識(shí)了。

深度學(xué)習(xí)著眼于高階思維

傘筐設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)與智造為主線，開(kāi)展沉浸式深度學(xué)習(xí)，就是將設(shè)計(jì)思維、工程思維、計(jì)算思維作為培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的關(guān)鍵。這三種思維方式的綜合運(yùn)用有利于打造良好的技術(shù)創(chuàng)新思維，有利于提升學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)。項(xiàng)目教學(xué)的深度體現(xiàn)在思維的可視化。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，可以有效提高信息加工及知識(shí)傳遞的效能[2]。

設(shè)計(jì)思維是一種以人為本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)態(tài)度與方法，具有普遍適用性和跨學(xué)科跨領(lǐng)域的特點(diǎn)，是一種可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決方案并以多種方式激發(fā)創(chuàng)新思維的途徑。國(guó)際上普遍認(rèn)同的設(shè)計(jì)思維包括同理心、需求定義、方案構(gòu)思、快速原型和測(cè)試迭代五個(gè)階段。在傘筐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，教師提供了設(shè)計(jì)思維的多種學(xué)習(xí)腳手架和可視化工具，如同理心地圖、頭腦風(fēng)暴、九宮格、SCAMPER法、KANO模型等，有效地幫助學(xué)生構(gòu)思了多種傘筐模型，完成了項(xiàng)目挑戰(zhàn)，讓人耳目一新。

工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維，在產(chǎn)品的方案構(gòu)思及權(quán)衡時(shí)都要用到。傘筐是一個(gè)穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，也是一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，因此學(xué)生要形成人機(jī)關(guān)系、形態(tài)轉(zhuǎn)換、決策權(quán)衡、工程建模等技術(shù)思想和方法，實(shí)現(xiàn)整體與部分、抽象與具體、有形與無(wú)形之間的思維轉(zhuǎn)換，提升和發(fā)展工程思維。

計(jì)算思維是個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。在面對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題情境，對(duì)其進(jìn)行抽象、分解和建模的過(guò)程中，我們都在運(yùn)用計(jì)算思維。傘筐設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、結(jié)構(gòu)分析、任務(wù)分解、模型建構(gòu)等各種思維過(guò)程，鍛煉了計(jì)算思維。

深度學(xué)習(xí)落實(shí)于評(píng)價(jià)反思

深度學(xué)習(xí)的推進(jìn)離不開(kāi)伴隨式的評(píng)價(jià)與反思。學(xué)習(xí)手冊(cè)的使用正是契合技術(shù)意識(shí)、高階思維、圖樣表達(dá)、物化能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)等核心素養(yǎng)來(lái)設(shè)計(jì)的，能夠最大程度地客觀呈現(xiàn)和評(píng)價(jià)學(xué)生在技術(shù)課程中的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。

傘筐設(shè)計(jì)項(xiàng)目以學(xué)習(xí)手冊(cè)為中心，從設(shè)計(jì)草圖的呈現(xiàn)到模型制作的實(shí)踐再到最終作品評(píng)價(jià)的全過(guò)程，伴隨式評(píng)價(jià)貫穿始終，個(gè)人的自評(píng)、小組同伴的互評(píng)和不同階段的師評(píng)，幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、調(diào)整方法、改善學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生不斷反思，不斷改進(jìn)，不斷發(fā)展，學(xué)生才對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極的情感。學(xué)生興趣一旦被激發(fā)，就更容易發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的意義和價(jià)值，體驗(yàn)創(chuàng)造的快樂(lè)。

綜上，通過(guò)“共享雨傘傘筐設(shè)計(jì)”項(xiàng)目，學(xué)生以設(shè)計(jì)與智造為主線體驗(yàn)了沉浸式的深度學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在校園生活的真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)并明確問(wèn)題，全身心投入到傘筐設(shè)計(jì)活動(dòng)中，主動(dòng)探究、手腦并用，實(shí)踐創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，鍛煉了設(shè)計(jì)思維、工程思維和計(jì)算思維等高階思維方式，在學(xué)習(xí)手冊(cè)支持的伴隨式評(píng)價(jià)中，形成較強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)效能感，具備良好的自主學(xué)習(xí)品質(zhì)。

在后疫情時(shí)代，我們將發(fā)掘更多的設(shè)計(jì)與智造項(xiàng)目，深入研究深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，落實(shí)基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，更好地支持學(xué)生的個(gè)性化混合學(xué)習(xí)，達(dá)到更深層次的深度學(xué)習(xí)。

注： 本文系2019年江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“設(shè)計(jì)與智造：統(tǒng)整理念下高中生學(xué)習(xí)方式的變革”的階段性成果

參考文獻(xiàn)

夏燕萍. 高中技術(shù)課程融合的校本實(shí)踐研究[J]. 中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（6）：47-50.

夏燕萍. 技術(shù)素養(yǎng)導(dǎo)向的“設(shè)計(jì)與智造”教學(xué)策略[J]. 中國(guó)信息技術(shù)教育，2021（23）：28-31.

作者單位：江蘇無(wú)錫市第一中學(xué)

編? ?輯：馮艷艷