國外“設計型學習”研究與應用綜述

李美鳳孫玉杰

（1.沈陽師范大學 教育技術學院 遼寧沈陽 110034；2.沈陽師范大學 教育碩士研究生院 遼寧沈陽 110034）

國外“設計型學習”研究與應用綜述

李美鳳1孫玉杰2

（1.沈陽師范大學 教育技術學院 遼寧沈陽 110034；2.沈陽師范大學 教育碩士研究生院 遼寧沈陽 110034）

隨著人們對高階思維和高級能力越來越重視，設計型學習正在國際教育界悄然興起。文章梳理了近幾年國外關于設計型學習研究與應用的文獻，分析了設計型學習的內涵、基本特征、操作模型以及應用設計型學習開展的具有代表性的項目，以期掌握目前設計型學習的研究與發展現狀，積累可以借鑒的模式或經驗，為我們開展設計型學習研究與實踐提供必要的基礎。

設計型學習；研究；應用

當前學校教育越來越重視高階思維和高階能力的培養，而非單純的知識積累。正是順應這種要求，設計型學習在國外教育界悄然興起。在分析和解決問題的能力、合作能力及創新能力等這些優先級教育目標的實踐上，設計型學習彰顯了其獨特價值，對當前我國教育教學改革有諸多益處。與過去那種單純強調知識呈現與傳遞的教學方式不同，設計型學習蘊含著新的學習和教學設計假設。國外關于設計型學習的研究與實踐比較早，已經產生了很多可以借鑒的理論框架和操作模型；而國內相關研究與實踐剛剛起步，只有零星幾篇論文。因此，有必要對國外設計型學習研究與實踐現狀進行梳理，以便為國內學者從事相關研究提供借鑒。

一 設計型學習的內涵與特征

1 設計型學習的內涵

“設計型學習”也稱為“基于設計的學習”（Learning-by-design，LBD）。1996年，佐治亞理工學院克羅德納（Kolodner J L）[1]提出:“將我們所學的知識運用到實踐中或通過語言表達出來之前，需要經過多次的循環設計才能實現。”這種觀點被認為是設計型學習的早期概念雛形。目前，設計型學習正逐漸受到越來越多研究者的重視，他們從不同角度對設計型學習的內涵進行了闡述，綜合來看，大致可以分為兩類:

（1）設計型學習是一種基于項目的探究學習方法

2002年，克羅德納[2]在一項針對中學生（12～14歲，6～8年級）的科學教育實驗項目中，將設計型學習界定為一種基于項目探究的科學教育方法，即在一種真實的任務環境中，學生通過完成某個特定的設計任務，學習相應的科學知識和技能。這種界定實際上是將設計型學習視為基于項目學習（或項目型學習）的一種具體形式，學生以小組協作的方式參與科學實踐活動，在完成作品設計的過程中，及時學習所需要的知識和技能，掌握科學概念[3]。

與此類似，也有學者將設計型學習作為一種通過探究進行學習的方法，他們從過程的角度將設計型學習概括為:教師使用設計的任務來挑戰學生，讓其去創造能夠反映主題、概念和標準的有形物體；通過這些物體，學生在一個互動的環境中學習學科基礎知識，這樣能促進信息的回憶和再利用；在設計型學習中，學生學習構建知識之間的邏輯聯系，分析問題的原因和結果，提出類比，并在最高水平上進行批判性思考；他們使用設計專業中的一些簡明技巧，包括學習計劃、實驗、發現、解釋、區別、修訂和證明[4]。該定義對設計型學習過程中每一環節“應該做”和“怎么做”都進行了詳盡的描述，意在使設計型學習更容易理解。

（2）設計型學習是一種教育模式

1997年，荷蘭的愛因霍芬理工大學在全校推行設計型學習，并制定了一份設計型學習實施方案。在這份方案中，設計型學習被理解為“一種通過課程和學習項目使學生學會設計的教育模式”[5]。愛因霍芬理工大學將這種教育模式作為理工類大學教育的基本框架，即學生通過積極合作完成多元學科設計任務，來獲得創造性專業能力資格。這種設計任務要求學生綜合應用多方面相關知識，分析現有的技術系統，評估它們的質量、功能和成本，并設計出具有更高績效的新產品和系統。實施設計型學習的目的是提高學校教育質量，加強教育與研究之間的連接性，增強學校教育各學科之間的合作。

2 設計型學習的特征

從定義可以看出，設計型學習強調學生在具體的任務或挑戰情境中主動探究，在實踐活動中動手設計、創造。從形式上看，設計型學習與目前比較流行的項目型學習（也稱為基于項目的學習）、任務驅動等有一定的相似性，如都強調小組合作、做中學、問題解決等。設計型學習延續了上述學習理念，同時又對學習提出新的要求，從而彰顯出其特有的品質特征。

（1）設計性

教學設計專家羅倫德（Rowinad G）認為，設計是為了構想和實現某種具有實際效用的新事物而進行的探究活動；設計要以科學原理或理論為基礎，其結果是提出解決問題的創新性方案。美國著名教育家多林·尼爾森（Nelson D）強調“設計”思想在掌握學習技能過程中的地位，認為“設計”是問題解決的催化劑，問題解決模型的建立和批判性思維的形成需要通過“設計”的過程一步步引導學生才能習得[6]。在設計型學習中，設計的思想始終貫穿于整個學習過程，又將學習得到的結論反饋于設計，檢驗設計的合理性與有效性，在解決問題的過程中，設計隨著學習的開展而不斷深化[7][8]。可以說，設計是設計型學習的核心。

（2）整合性

設計是一種高度綜合的活動。要針對現實世界中的一個真實問題或挑戰提出解決方案，往往不是某一門學科的知識所能完成，而能夠綜合應用各門學科的知識解決問題是學校教育的一項重要任務。當前學校教育一般按照分科課程進行，設計型學習可以為學生提供機會，在真實的問題情境中，體驗多個學科的知識有機整合，共同解決問題。

（3）迭代性

迭代是對某一產品經過多次測試，最終達到目標的一種有效方法。在設計型學習中，學習者需要再試一次——這為他們應用與測試修改后的設計方案，并解釋他們的實驗和從實驗中總結的經驗提供了機會[9]。迭代性反映了設計型學習與一般任務驅動的鮮明差異:任務驅動一般以任務的完成或評價為活動終點；而設計型學習在一次任務完成之后，通常要進行評價修改，進入第二次活動循環，有時甚至需要多次循環。

（4）反思性

培養學生的高階思維是設計型學習的重要目標之一，反思是這一目標的內在要求。在設計型學習中，反思既是一個重要的活動環節，同時也是學習的一種品質體現，強調對學生進行反思技能的訓練。學生在設計實踐中，需要頻繁、及時地進行反思，即在實踐過程中通過討論和被討論不斷總結經驗，形成認識[10]。教師要為學習者提供及時的反饋，使得他們明確自己的學習質量，不斷調整自己的學習計劃和方式。

二 設計型學習的操作模型

1 逆向思維模型

“逆向思維”這種提法源于布盧姆教育目標分類，布盧姆將認知學習從低到高分為識記、領會、分析、綜合、應用和評價六個層次。大多數的教學和學習只是記憶、理解事實，而真正的學習目標是能夠分析、綜合、評價事實和思想，并發展原有的思想。尼爾森認為，傳統的“順向”教學始于基本事實，而“逆向思維”開始于最高級別的推理。他提出設計型學習的“逆向思維”（Backward Thinking）模型，并付諸實施和推廣，取得了相當的成效。該模型由61/2個步驟的循環過程組成，如圖1所示。

圖1 逆向思維模型[11]

圖2 基于設計的科學探究式循環模型[12]

環節1和環節2是教師對設計型學習主題的規劃，從基本概念開始，具體化為一個具體問題，如從“保護”這一基本概念到“我們的人體是怎樣被保護的？”這一具體問題。“1/2”環節則是教師向學生提出挑戰（這個挑戰應該是學生“從未見過”的），也是學生正式進入設計型學習的第一步。環節3要求教師在學生正式進入探究之前公布一個評價標準，列出學習中哪些是“不需要的”、哪些是“需要的”，為學生提供“腳手架”。環節4要求學生動手試驗，通過構建立體三維模型表達其解決問題的方案，并陳述自己是怎樣做的以及為什么這么做；師生根據前面公布的評價標準討論交流。環節5是教師向學生開展指導課程，通過講授或調查，彌補學生在試驗階段出現的問題，學習新知識。環節6是學生綜合在制作模型中獲得的經驗和通過教科書學到的知識，修改完善設計，總結提升認識，從而形成對基本知識、基本原理的理解。

逆向思維模型突出強調學習過程的迭代性和學習環節中的反思與評價。與傳統的教學模式相比，逆向思維模型中涉及的挑戰是在各門學科綜合的基礎上提出來的，強調學習的綜合性、實踐性。逆向思維模型的過程是一個動態、可逆并可修改的過程。

2 基于設計的科學探究循環模型

該模型由佐治亞理工學院的克羅德納提出。1995年以來，克羅德納教授一直致力于研究設計型學習，并專門為中學生的科學學習開發了“基于設計的科學探究循環模型”，取得良好的實踐效果。該模型由設計/再設計和調查與探索兩個循環部分組成，如圖2所示。“基于設計的科學探究循環模型”在設計型學習相關研究中多有介紹，如文獻[13][14][15][16]等。

在設計/再設計與調查與探索兩個循環之間，“需要做”與“需要知道”構成連接兩個循環的紐帶。也就是說，學習者在設計/再設計“做”的活動中，如果遇到需要利用科學概念、原理或信息資料來解決問題的情況，就轉到調查與探索循環，通過以“假設—檢驗”或“調查—發現”為核心的認知活動，獲得問題解決的方法支持，然后再回到設計/再設計循環中，繼續完成“做”的任務。這個過程是多次循環的，直到整個設計任務的順利完成。

3 學習挑戰模型

學習挑戰模型是創新技術博物館（The Tech Museum of Innovation）在開展“創新技術博物館學習項目”時所提出的一種學習模型，如圖3所示。在學習項目中，學生動手體驗科技創新活動，應用在學校中所學的科學概念、原理，從而加深對科學基礎知識的理解，培養創新思維。

圖3 學習挑戰模型[17]

圖4 基于設計的科學學習循環模型[18]

學習挑戰模型包括三個環節:概念化、建構和測試、獲得知識，兩兩相互連通；任何一個環節都可以作為學習的起點，也可以作為學習終點，具有較強的靈活性。該模型所包括的三個部分也正是設計型學習的基本要素。

4 基于設計的科學學習循環模型

美國密歇根州立大學教育學院福特尤斯（Fortus D）和密歇根大學教育學院德爾希曼（Dershimer R C）聯合開發了“基于設計的科學學習循環模型”，如圖4所示。該模型按照五個相互關聯的環節組織實施，以設計制品為活動開展的主線，將所有課程活動情境化。整個學習活動是一個迭代的過程，但在實際的學習過程中，并不是按著箭頭所指的方向每一個環節按部就班地進行，而是根據具體需要選擇性地跳轉到需要的環節上。該模型強調通過物化制品及其反饋使推理過程在設計循環中具體化和可視化，使學習者掌握的問題解決技能既關注設計技能，更關注科學推理能力。

三 設計型學習的應用現狀

國外關于設計型學習不僅研究起步早，在實踐領域應用得也比較廣泛。目前，國外關于設計型學習的應用主要集中在K-12教育、教師教育方面。下面介紹幾個比較典型的應用設計型學習開展的學習項目。

1 教師發展與在線學習項目

2005年，Matthew J和Koehler等開展的“教師發展與在線學習”（Faculty Development and Online Learning）項目，針對傳統的教師信息技術培訓中存在的問題，如一味強調教師基本技能的學習，卻嚴重忽略將技術應用到有效教學中的能力，提出“通過設計學習技術”（Learning Technology by Design），其目的是提高教師應用信息技術有效教學的能力。而這種能力的訓練必須在真實的教學情境中，將技術與具體的教學任務和特定的教學方法結合起來。在培訓中，參加培訓的教師結合真實的教學任務，利用特定的信息技術設計教學產品，并形成可以實施的教學方案。通過真實的設計活動體驗，積累利用信息技術進行有效教學的方法和經驗。舉個例子，“如何為自己的網絡課程添加在線反饋功能”是很多教師在日常教學中遇到的真實問題，在教師培訓活動中，不是單純講授、演示實現這一功能的技術操作過程和方法，而是讓教師以小組為單位，設計解決該問題的方案，開展調查、構建、實施和驗證成果等活動。培訓者對集中出現的問題進行講解，小組之間進行交流、分享成果、反思、修改、再設計，最終形成一份融技術于教學之中的教學方案。設計型學習為該項目帶來全新的培訓理念，一改傳統的單獨開設技術相關課程的培訓方式，一位參與本次項目的教師表示:“此次培訓讓我終生難忘，通過網上課程的構建、維護以及測試、修改等體驗，重新塑造了我已有的關于技術學習的觀念。”[19][20]

2 特殊兒童教育項目

2008年，Meza D在一所特殊教育學校開展了一項特殊兒童教育項目。項目實施學校Shelyn小學是一所特殊學校，這里 35%的學生具有如精神問題、聽力問題、自閉癥、口齒不清晰等殘疾癥狀。該項目通過設計型學習，幫助學生理解基本概念、增強學生學習興趣及口語交流能力。該項目采用了多林尼爾森的設計型學習“逆向思維”操作模型，學習的最終成果是構建一個虛擬的生活城市。項目的實施者Meza D將這個項目劃分為10個子項目（如自我介紹、臨時社區、城市規劃等），每一個子項目所要學習的內容均與州的課程標準相符合。新學年開始，教師在學年計劃板上貼出針對十個子項目設計的問題（如設計代表自己模型、設計自己生活需要的社區等），這些問題將十個獨立的子項目有機聯系在一起，成為一項完整的學習活動。教師作為引導者，鼓勵學生發揮想象力，親自設計一個三維模型以闡釋問題解決的方案，并向學生展示自己的方案，解釋所運用的知識。在聽取同學及老師的意見后，學生要對自己建立的模型進行反思和修改。這樣，一個問題解決的過程需要在教師的指導下經過多次循環才得以完成。本項目持續了兩個學年，項目結束之后，Meza D[21]表示:“通過特殊兒童教育項目，我深深地認識到‘動手做’對于有特殊需要的學生的重要性，學生的溝通表達能力得到了明顯的提升，學生能夠運用更多的描述性詞匯來表達自己的思想。”該項目為設計型學習提供了實施典范，在設計型學習研究中受到普遍關注。

3 “兒童城鎮”項目

該項目由Monta?o-Manzo A在加利福尼亞州的葡萄地小學實施。Monta?o-Manzo A是一位具有16年學前教育經驗的教師。在她的班級里，有 87.33%的學生來自不同的種族，具有不同的生活背景，語言表達能力參差不齊。2009年，Monta?o-Manzo A設計并實施了“兒童城鎮”（Kids Ville）項目，以期改善學生參差不齊的學習情況。該項目采用設計型學習的“逆向思維”模型，整個項目分為10個子項目，通過10個子項目幫助學生介紹自己、識別周圍建筑物、辨別方向、識別地圖等。在每一個子項目中，教師設計問題并提供一份評價表。該評價表由教師和學生共同完成，評價表中列出了完成任務過程中“需要做”和“不需要做”的事項。在評價表的指導下，學生合作設計解決問題的方案。在教師的指導下，同伴之間交流、分享結果，經過反復的設計、反思和修改，最終設計出創新性的問題解決方案（如介紹自己的子項目中，學生最終設計出代表自己的三維模型作品）。Monta?o-Manzo A認為“兒童城鎮”項目提供給學生更多交流合作的機會，這有助于學生詞匯的積累與運用。在“兒童城鎮”項目完成之后，調查數據顯示，80%的學生認為設計型學習方法改變了他們分析問題的思維，提高了他們的學習興趣，口語表達能力也得到了很大的提升[22]。

四 結束語

文獻研究的結果發現，近幾年，國外對設計型學習的研究從理論基礎研究轉向實踐研究、應用研究。一系列實踐項目的開展為進一步的理論研究提供了豐富的研究材料，從而使得設計型學習得以持續而深入地開展，這是理論研究與實踐應用達到互惠的一種良好狀態。目前，我國關于設計型學習的研究還處在起步階段，在研究層面上以概念分析、理論梳理為主，實踐層面以嘗試和經驗總結為主。而設計型學習所蘊含的學習和發展的理念與當前新課程理念具有高度的一致性，尤其是它有效地融合了自主、協作、探究等新型學習方式，并形成了一套完整有效的實施流程。因此，設計型學習可以為當前教學方式改革提供一種新思路。我們可以在借鑒國外設計型學習實踐中形成的理論、模式和經驗的基礎上，結合我國基礎教育課程的目標和內容、教師和學生的條件等因素，進一步研究并構建符合我國教育實際所需的設計型學習模式，為國內設計型學習實踐應用提供有針對性的指導。

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〈http://www.ncsu.edu/www/ncsu/design/sod5/phd/resources/Davis_Making_a_Case.pdf.〉

[21][22]Design-based learning[OL]. 〈http://www.csupomona.edu/～dnelson/classroom.html.〉

An Overview on the Research and Application of “Learning-by-design” at Abroad

Li Mei-feng1Sun Yu-jie2
（1. Educational Technology School, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning, China 110034；2. Graduate School of Master of Education, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning, China 110034）

Learning-by-design is rising in the field of international education, as people put more and more attention to higher-order thinking and advanced capabilities. This article reviews the literatures about learning-by-design research and its application at abroad in recent years, and analyses the meaning, characteristic and operating model of learning-by-design. At the same time, some typical projects which used learning-by-design are reviewed, aiming at mastering the current status of the research and application of learning-by-design, and accumulating experience which we can learn from. The necessary basis for our country to carry out research and practice of learning-by-design are also provided.

learning-by-design; research; application

G40-057

A【論文編號】1009—8097（2015）07—0012—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2015.07.002

編輯:小米

李美鳳，副教授，博士，研究方向為教學設計與教師培訓等，郵箱為limeifeng@163.com。

2014年10月23日