设计思维培养为导向的小学STEAM课程教学设计流程构建

1、设计思维培养为导向的小学STEAM课程教学设计流程构建摘要：随着科技的快速发展,STEAM教育越来越注重创新人才的培养，设计思维作为以人为本的 创新模式，与STEAM教育的培养理念能够深度融合。文章阐(了设计思维的内涵与核心环节，同时结 合设计思维的主要特征，梳理了小学STEAM课程教学设计原则，并尝试构建出设计思维培养为导向的 小学STEAM课程教学设计流程，以期为小学STEAM课程实际教学提供参考与借鉴&关键词：设计思维；STEAM教育；课程；教学设计、弓I言随着科技的迅速发展，培养创新人才已成为各国 STEAM教育的重要战略目标。如美国2018年发布的 制定成功路线：美国STEM教育战略

2、% (Charting a Course for Success: Americans Strategy for STEM Education), 通过大力推动STEAM教育,发展广大学习者的 创造力，促进创新型人才的养成。创造力是21世纪的关 键能力，设计思维则是21世纪人才创新能力培养的关 键因素7,其重视从人的需求出发,运用综合知识构成创 新方案，最终解决现实问题，与STEAM教育的跨学科融 合以及培养创新思维理念有很大的类似之处。但总体上来看，国内STEAM课程起步较晚，虽然不 断运用各种教学模式，如项目式学习、基于设计的学习 模式回、5E/6E流程可、混合式学习模式等，这些模式为 S

3、TEAM课程教学设计提供了参考框架与研究方向，但 也存在诸多问题:首先，STEAM教育没有形成系统完整 的课程标准，没有规范的教材两，不能提供详细的实践 指导；其次，在启发创新环节，大多停留在较抽象的概 念，缺乏引导学生对创新设计的方法和支持工具的使 用策略，进而无法设计出真正激发创新的有效路径；最 后，STEAM课程设计缺少理论支持，未能冲破形式深 入探究与设计，这些将导致学生问题解决能力和创新 思维的提升效果微弱*因此，将设计思维融入到STEAM课程中6,能为 STEAM课程设计与教学提供很大的帮助*在理念上，设 计思维强调系统看待问题,综合程序步骤、组织概念等 创建一个系统的解决方案=。

4、在思维模式上，符合 STEAM课程基于设计/项目式教学方法,既为教师教学 设计提供了完整的流程参考，又促进了学生创新学习, 在方法策略上，设计思维有系统配套的工具方法。综上 所述,应用设计思维对小学STEAM课程进行教学设计, 更能促进学生创新思维的培养。二、设计思维培养为导向的小学STEAM课程设计思维设计思维由英文单词Design Thinking翻译而来, 也称设计思考，是一种培养创新思维的学习。从本质上 看，设计思维是利用设计师的思维方式，为学习者提供 适切的思维支架，引导学习者从问题出发，发挥现有资 源优势，逐步掌握创意构思、原型迭代等创新方法，最终 实现问题的创新解决8。关于设计思

5、维，本文采用斯坦福大学推出的EDIPT模 型,其包括共情(Empathize )、定义( Define )、构想(Ideate)、 原型( Prototype)和测试(Test)五个阶段回,详见表1。课程教学设计原则该部分参照设计思维的主要特征，将设计思维引 入小学STEAM课程中,因而在小学STEAM课程教学 设计流程的构建过程中可以从以下原则考虑，具体如 图1所示。阶段含义共情 (Empathize)是指一种同理心，即站在他人立场上去认识问题,体验想法与 感受,以换位思考的方式去发现和了解用户的真实需要,注重 对用户的细心察觉、用心倾听以及积极体验,常用配套工具有 同理心地图、观察、访谈、

6、KANO模式等定义 (Define)是指对信息的整合与加工,通过共情获取大量信息后,需要对 这些庞杂、碎片化的信息查找出一个具体且有效的问题,常用 的工具方法如POV、*J法等构想 (Ideate)即围绕问题展开创想、构思的过程，利用各种技巧不断激发思 维,产出大量创意想法，实质上是集思广益,本阶段常用的工 具包含九r格法、头脑风暴法等原型(Prototype)注重快速制作原则，利用周边各种可得性材料把方案尽快制作 出来,不多关注材料筛选和外观精致与否，常用的体现方式有 情境故事、3D打印、构建模型等测试 (Test)实质是体验产品与反馈过程，设计者诚邀用户体验并使用原 型，得到用户的反馈信息

7、，指引设计者不断改进与完善原型，常 用措施有问卷调查法、访谈法等表1 EDIPT模型的内涵协作性设计不再以识r性知识作为重点内容，而 是关注学生创新方法的获取与创新思维的 养成。关注小组合作STEAM课程内容包含科学、技术、工 程、数学与艺术等各类学科的问题,离不开 团队合作，因此要将学生的团队合作模式 贯穿始终,学生之间彼此碰撞、交流、合作、 分享,创想出更多的解决方案。实行产品的迭代优化传统课程倾向线性学习，而小学 STEAM课程内容通常是非线性的,因此教 师应运用设计思维模式引导学生迭代制 作,即设计任务点,带领学生循环修正、改 善原型，达到不断优化。采用多元化评价关于教育的目的，英国思

8、想(阿尔弗 雷德诺思怀特海认为是培养学生自我发围绕真实问题情境进行创设以用户需求为中心的设计注重创新思维的培养社会性迭代性人本性创新性多元性关注小组合作实行产品的迭代优化采用多元化评价图1设计思维培养为导向的小学STEAM课程教学设计流程构建原则展的品质和能力10$因此在课程评价环节 的构建中，不应将学生的最终制作视为唯 一判断标准，而应关注其学习道路中的自 我发展情况，如掌握的方法、获取的经验 等$评价方式以多元化为核心理念，即要求 评价主体、评价标准、评价工具等的多样 化$围绕真实问题情境进行创设问题往往是生活中出现的,在小学STEAM课程教 学设计中也应以真实发生的问题为导向，设计思维正

9、 是解决现实世界问题的思维模式。因此教师应带领学 生察觉周围、体验生活、联系现实问题。另外现实生活 中发现的问题一般具有劣构性，它也更有利于学习者 设计与探究$以用户需求为中心的设计共情(同理心)是设计思维的基本特征之一,它强调 设计要符合以人文本的理念,不仅要站在学生的角度去 考虑问题,还要引导学生以观察、倾听、访谈等方式发现 用户需要，有助于教师设计出更适合学生需求的小学 STEAM课程,学生也更易制作出满足用户的原型$注重创新思维的培养设计思维可称为创新思维模式，也是一套支持创新 的系统方法,无形中渗透创新思维的培养$在主题方面, 打造一个具体可操作的创新项目；在设计方面,提供灵 活且可

10、调整的方法与工具,使得小学STEAM课程教学三、课程教学设计流程构建本研究在小学STEAM教育中引入设计思维,采用 EDIPT模型作为指导框架，结合小学STEAM课程理念 和培养目标,提出设计思维培养为导向的小学STEAM 课程的教学设计流程，如图2所示。该教学设计流程基 于EDIPT模型的五大环节，增加了(分享和评价)环节, 并整体改进,最终形成小学STEAM课程教学设计流程, 包括(准备阶段、定义问题、创想方案、建构产品、测试与 优化、分享与评价)六个环节，且每个环节对教师和学生 的具体活动作了分析，为了帮助教师更便捷地设计，还 补充了设计思维的支持工具,使学生的思维活动有了工 具支撑$1

11、.准备阶段教师:学情分析一一情境创设一一呈现主题本环节重点开展学情分析和课题情境的创设$ 学情 分析是教师教学设计不可或缺的一步,因为每个学生都 是独一无二、各有特点的,比如他们阶段性的年龄特点、 独特的爱好、已有知识存储与经验、个人学习风格以及图2设计思维培养为导向的小学STEAM课程教学设计流程思考、碰撞、协调,直至问题明确地 被陈述。当问题被界定后，派代表在 课堂上简洁介绍。创想方案教师:启发诱导一一激发创新 创想方案是学生实现问题解决 的关键步骤，更是培养学生）合思 维、发散思维以及激发学生创新思 考的核心阶段，充分展现了设计思 维模型的优势。因此教师要设计出 完整步骤，引导学生按步骤

12、创想方 案，一般包括提供工具及要求、头脑 风暴、评论分享、选择方案、评价调 整以及方案确认六个步骤。在组织 学生头脑风暴的过程中，需准备相 关资料,分享如何进行头脑风暴的学习能力水平等特征。对其个人学习情况的提前了解， 有助于教师做出合适的教学计划与课程设计，创设符合 学生爱好的情境故事,为以后的教学打好基础。教师可 以在课前或新学期前开展调研，实现方式有课前观察、 随机访谈、问卷收集、相关文献研究等，也可查找基本资 料,如成绩册、档案袋等。接下来是情境创设,呈现符合 的主题。学生:产生同理心情境体验发现需求学生在该环节为寻求用户的需求点,尝试深入展 开观察和访谈，体验情境里主人公的情绪,产生

13、同理 心,进行换位思考,然后逐渐查找出尽量多的用户需 求。尤其要利用好观察、访谈表、同理心地图等工具, 把探索出的需求问题描绘在同理心地图中，为下一环 节作铺垫。2.定义问题教师:知识介绍一一传授探讨方法教师在该环节主要是帮助学生将上一环节收集的 问题进行筛选定义,引导学生高效且有方向地分析出要 设计解决的问题,因此教师要提前介绍?STEAM主题 的相关知识,可利用预习册、微课等形式呈现，然后讲解 策略方法，助力探讨,如传授“如何/为什么图表法,使 学生了解问题信息的来源,提供定义问题表采集、梳理 问题。学生:组内探讨确定问题教师提供方法指导后,学生开始小组讨论,运用设 计思维工具将大量需求信

14、息加工分析。在讨论过程中, 每个成员在梳理各自寻求的资料的基础上，与其他成员 策略做法，如设置提前预热的方式等等!另外,教师作 为启发者、引导者,应设置有效的思路指引,提供针对 性的设计思维工具，做到为学生开启全方位的疑难 解答。学生:集思广益方案设计确定方案学生是创想方案的主力军，决定问题解决的创造 性。该环节学生按步骤循环开展:预热后,学生开始集思 广益,即运用工具（如便签）,结合头脑风暴句式（假设我 是,我愿）写出想法，然后聚集想法在组内讨论,分 析出三个方案投选其一。最后还需将方案公布到班级 中，收获其他小组意见,组内再根据不同见解调整方案 细节,由此确定出设计结果。建构产品 教师:提

15、供资源一一指导监督 建构产品环节是教师教学设计与现实直接相连的过 程，它通过指导学生使用易得的材料制作产品模型，将上 一环节形成的设计方案能够实际制作出来，有助于培养 学生动手实践能力。教师在该环节完成两项任务:一是为学生的建构提 供资源，硬件资源是制作的原材料,如纸屑、木料等；软 件资源是符合?STEAM课题的学习视频、网页平台 等；其他资源主要是设计思维工具,如情境故事法、草 图设计等。二是指导监督,教师虽然不直接参与制作, 但是要贯彻指导监督,如营造恰当的学习气氛，小组合 作指导和个性化指导双管齐下o值得关注的是，该过程 的要点原则是&快速”，它提倡先粗略制作,之后再修补 改进。学生:小

16、组协作制作产品学生根据已设计的方案开始建构，但这并不是一 个人的战斗，而是通过小组成员共同协作完成的，小组 通过产品制作接近用户，逐步实现问题解决，实质是学 生思想与现实的碰撞，不可避免地会遇到各种困难，如 选择哪些材料、如何搭建结构、遇到难点怎么办或寻求 哪些帮助等，因此要善于使用各类工具和资源，以完成 挑战。测试与优化教师:创造环境体验反馈对原型进行测试优化体现了设计思维的迭代性特 征，也符合STEAM课程强调学生如同工程师般进行设 计的初衷&教师在设计中，需坚守优化理念，以产品测 试为中心，创造适宜的测试环境，体验测试结果并给予 学生反馈性指导，引领学生不断测试与修正，实现迭代 优化。学

17、生 :测试产品-迭代优化实现产品的理想效果是小组的优化目的，在这个 过程中，往往会有挫折，但在教师的反馈意见下能够进 行自我反思、循环改进，解决一次又一次的测试失败& 为了更好地优化改进，小组成员可利用好记录表单，写 上每一次测试的结果，并分析出错漏点，补充对应的解 决方案。分享与评价教师:组织交流综合评价小学STEAM课程设计的最后环节不是一种结束， 而是提供更全面的前进方向&教师主要是通过组织学生 之间展示交流，然后相互评价，有师生评价、生生评价、 自我评价等&在设计评价原则时，作品结果并不是唯一 标准，而是强调整体设计的过程。学生 :展示作品-组间评价-改进完善根据教师组织要求，小组派代表展现各自的学习思 路和成果，结合评价表的内容进行自我评价、组间评价， 学生在此过程中将获取更多的反馈意见，促进产品的改 进与完善。学设计中引入设计思维，构建如何以设计思