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设计思维:促进STEM教育与创客教育的深度融合(2)
信息来源:《教育学》官方网站 发表时间: 2019/11/28 阅读数:10

设计思维:促进STEM教育与创客教育的深度融合2

3、设计思维作为STEM教育与创客教育深度融合的中介

3.1设计思维的内涵

在西蒙看来,人工科学与自然科学的一个重要差别就是人工科学离不开人的设计,要将人工的与自然的进行融合,离不开人的思维。这可以视为设计思维(Design Thinking)观念的雏形。1987年,哈佛设计学院PeterRoweDesThinking一书中正式提出设计思维的概念。1991年,David Kelley创立了IDEO,把设计思维应用到商业领域中。2004年,David Kelley创办了设计学院(Institute of Design atStanford,开设设计思维课程,正式引入教育领域。

不同学者对设计思维的理解不同。有学者认为,设计思维是通过提供恰当的思维支架及方法支持,引导学习者从定义问题开始,逐步掌握创意构思、原型迭代、测试等一系列创新方法技能,最终实现问题的创新解决或产品的创新设计。也有学者认为,设计思维旨在运用创造性的方法,尽可能地满足终端用户的需求IDEO总裁兼首席执行官蒂姆·布朗(TimBrown:设计思维是一种以人为本的创新方式,它提炼自设计师积累的方法和工具,将人的需求、技术可能性以及对商业成功的需求整合在一起,同时,他指出,不能把设计思维简单地看作是一种分析式思考,它是一种灵感、构思、实施的过程。概括起来,设计思维就是一套以人为本的解决问题的方法论,这种方法论强调解决问题要从人的需求出发,多角度地寻求创新解决方案,并创造更多的可能性。从创新能力发展的角度看,若将这一思维方式转变为一种教学方式或学习模式,那将对学生核心素养发展具有重要意义,同时,为学校的学科教学提供一种新途径的可能性。

3.2设计思维的流程

设计思维作为一种培养学习者创造性解决问题的方法或工具,在具体操作层面,许多学者开发出不同的模型。设计思维的最初模型是由西蒙建立的线性模型,包含分析、综合、评价三个阶段,布朗提出的模型在线性的基础上加上了循环模式,包含启发(Inspiration)、构思(Ideation)和实施(ImpLementation}三个阶段IDEO公司提出的设计思维模型包括发现(Discovery)、解释(Interpretation、构思(Ideation) ,实验(Experiment、评估(Evaluation)五个阶段;英国设计协会提出了双钻模型,包含发掘/调研(Discover /Research)、定义/归集(Define/Synthesis、前进/构思(Develop/Ideation)、交付/实现(Deliver /Implementation)四个阶段目前采用最广泛的是由斯坦福设计研究院开发的EDIPT模型,包含同理心(Empathize、需求( Define)、创想Ideate、原型Prototype、测试Test五个阶段。阶段一为同理心(Empathize,也称为“共情”,要求设计者站在应用者的角度思考,通俗来讲,就是换位思考,以此来获得对某种客体的共通感,确保产出的成果符合应用者的需求。该阶段常用的方法有观察、倾听、调查等,目的是深入了解用户,收集尽可能多的信息。阶段二是需求Define,在收集大量信息的基础上,精确定义用户的需求,使需求具有可操作性,以方便下一阶段寻找可行的解决方案。阶段三为创想Ideate,这一阶段是着手解决问题的关键,根据上阶段形成的需求,尽可能多地提出各种解决问题的方法,打破惯性思维,最常用的方法是“头脑风暴”法。阶段四是原型Prototype,该阶段要求做出粗糙、简单的产品或产品中的特定功能的原始模型,用于测试上一阶段提出的解决方案,也为不断迭代提供一个可供参照的原始作品雏形。原型可以是一个具体的产品模型,也可以是一个小规模的环境或过程的简单模拟。阶段五为测试(Test,这个阶段,我们会使用实现的产品原型,或模拟环境来严格测试问题是否得到解决,需求是否得到满足。这个阶段非常重要,一些想法可能会在这个过程中被重新定义,甚至发现新的问题。需要注意的是,该思维模型的五个阶段是非线性关系,使用者可以在任何时间段重复整个过程或是某些特定的阶段。

3.3设计思维、STEM教育与创客教育的内在联系

为了辨析设计思维与STEM教育和创客教育的关系,结合任友群等学者的观点,表1从多个维度梳理了三者之间的内在关联。从表中可看出,STEM教育和创客教育具有融合的基础和趋向,设计思维可以作为一种方法来优化两者的深度融合过程。从内容基础方面,STEM提供学科知识,创客提供创意想法,设计思维提供实施流程,三者结合共同作用于学习者的学习过程。

4STEM教育与创客教育深度融合的设计思维模型

4.1设计思维与STEM教育的要素融合

安德森等人于2001年对布鲁姆教育目标分类体系进行了修订,其中“认知过程”由初级认知到高级认知分为:识记、理解、运用、分析、评价和创新。从认知过程来看,STEM教育强调对学科知识的掌握,即要求学生认知处在识记、理解、运用的初级阶段,学生的整个学习过程是由教师来主导的,忽视了学生高级认知的发展;STEM教育本身强调运用综合知识解决真实问题,配合设计思维系统和完整的流程与对应方法可以达到较好的效果,具体融合见表20

4.2设计思维与创客教育的要素融合

STEM教育相比较,创客教育强调学生的实践创新与作品创作过程,即要求学生的认知处在分析、评价、创新的高级阶段,这一定程度上会忽视学生初级认知的发展。因此,创客教育过程中学生完成作品创作这种比较复杂的任务,需要帮助学生在完成任务之前获得先决知识与技能,需要提前掌握相关工具与方法,也称为“使能”(Enabling)技能。卡罗(Carroll}等人也对设计思维整合于K12课堂进行了深入的探索研究,结果表明,设计思维可以为学生提供一套切实可用的思维方法,能有效培养学生的想象力及创造力自信

4.3设计思维融合模型的建构

实际上,根植于创客文化的创客教育可参考的理论和实践都比较少,而STEM却有着广泛的研究基础,因而,创客教育要借鉴STEM教育发展的实例STEM教育强调跨学科整合解决问题,以基于项目的学习掌握知识,但整个项目是由教师主导的,很难发挥学生的主动性,STEM教育也需要创客教育将学生的认知从初级认知向高级认知阶段发展。两者相互融合,共同为学生学习打造良好的学习生态系统,如何将两者融合成为一个整体是值得思考的问题。

设计思维作为一种方法促进STEM教育与创客教育的深度融合,需要对三者之间诸多要素的密切关系进行分析和整合,从而设计一系列程序步骤和配套的工具资源,形成一个完整、可操作的动态系统。STEM教育与创客教育相互融合的过程,可以借用太极图式来代表,阴阳互动表征创客教育和STEM教育的深度融合,设计思维为两者深度融合的连接器和驱动力,连接着偏重初级认知的STEM教育和偏重高级认知的创客教育相互结合,而且作为一种方法论驱动两者所支持的跨学科、创新性学习过程,外圈是设计思维驱动下的两者融合的项目式学习设计过程,如图1所不。

设计思维作为整个模型的内核,以方法中介形式为STEM教育与创客教育融合搭起桥梁,实现STEM教育、设计思维与创客教育的共同发展。模型的外圈显示项目式学习的基本要素。在目标/项目上可整合为:解决学科教学与生活中遇到的问题,培养学生的创新能力。在实施过程中,教师可将问题精确定义或将问题项目化,合理设计学生要达成的具体可操作性目标。在使能/工具方面,教师从需要解决的问题着手,逐步倒推每个学习环节学生可能用到的先决知识与技能,即STEM教育中每个学科可能用到的知识。在设计/方案环节,教师启发学生寻求更多可能解决问题的方案,并将所有方法一一列出,主要是集体思维的汇集。学生可运用上一阶段学习的各科知识,跨学科思考对策,解决问题。在这个过程中,学生和教师对每种可能解决的方法抱有宽容和接纳的态度,不作任何批评。在原型/作品环节,教师可将学生异构分组,每组学生经过深度的思考和激烈的争论,选出若干可能解决的方案画出草图,制作原型。原型可为看得见的实物,像创客教育中的成果产出,也可为小规模的环境或过程的简单模拟,用于测试上一阶段提出的解决方案。在评价/反思环节,通过使用实现的产品原型或模拟环境来严格测试问题是否得到解决,需求是否得到满足。反思运行中存在的问题和改进的方向,以期获得更加理想的效果。

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