面向創(chuàng)造力培養(yǎng)的設計思維模型與案例

胡小勇 朱龍

摘要：推進教育創(chuàng)新，培養(yǎng)具有創(chuàng)造力的學習者是當前教育領域關注的焦點。設計思維作為一種新的理念、方法和策略框架，契合了當前世界對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求。美國、澳大利亞和日本均對設計思維教學應用開展了深入探索。從當前國際上典型的設計思維模型如“斯坦福設計思維模型”和“IDEO設計思維模型”的實施過程來看，設計思維過程可以概括為三大核心環(huán)節(jié)：觀察設計挑戰(zhàn)、將想法和解決方案建立聯系、反思并改進設計。這是一個不斷迭代的過程。設計思維所具有的問題導向、作品導向、反復迭代、合作分享、技術支持、促進高級思維能力發(fā)展等特征，決定了其在課堂教學、課程設計和學校教育中的應用潛力和路徑。案例分析也發(fā)現：設計思維應用有助于促進學生高級思維能力發(fā)展，提升在線/面對面課程質量，推動學校系統變革與創(chuàng)新。在實踐中，應用設計思維培養(yǎng)創(chuàng)新型人才應努力做到：推動設計思維與教育教學深度融合，重視學生設計思維發(fā)展，加強教師設計思維能力培訓，探索有效技術與方法促進設計思維高效應用。

關鍵詞：設計思維；創(chuàng)造力培養(yǎng)；思維模型；實踐案例

一、引言

當今世界對培養(yǎng)學習者的創(chuàng)新能力給予了前所未有的關注，聯合國教科文組織（UNESCO）發(fā)布的“全民教育全球檢測報告”、美國的“21世紀技能”、歐盟的“八大核心素養(yǎng)”、澳大利亞的“墨爾本宣言”、日本的“21世紀型能力”以及中國的“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”，無一不重視學習者的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。設計是一種創(chuàng)造性的活動，在發(fā)展學生創(chuàng)新能力、高階思維能力、協作能力方面具有重要作用（Norman，2000；王佑鎂等，2009；林琳等，2016）。其背后的核心思想——設計思維（Design Thinking，簡稱DT）逐步走入教育者視野（Shapira et al，2015；Goodspeed et al，2016；Roberts et al，2016）。設計思維體現了設計者探究設計挑戰(zhàn)以及創(chuàng)造性解決設計難題而進行的一系列連續(xù)思考以及行動的過程（Liu，1996；Goldman et al，2014）。從過程視角來看，設計思維包括三大核心環(huán)節(jié)：觀察設計挑戰(zhàn)、將想法和解決方案建立聯系、反思并改進設計（Do et al，2001），并且設計思維具有以滿足需求為基礎、以行為為導向、以創(chuàng)新能力發(fā)展為目的的特點（Nagai et al，2003；Goldman et al，2016）。因而，設計思維正逐漸成為一種教與學的有效策略框架，在教育教學領域得以較為廣泛地應用。美國“設計思維融入課堂教學”項目、澳大利亞“基于設計思維框架的變革性跨學科教學法”以及日本“未來學校的設計思維”項目均對設計思維教與學應用開展了深入探索。在此背景下，系統梳理設計思維模型，并針對設計思維在教育領域的典型應用案例進行剖析，將有助于推動我國的教育創(chuàng)新和創(chuàng)造性人才培養(yǎng)。

二、面向創(chuàng)造力培養(yǎng)的典型設計思維模型

設計思維尚未形成統一的概念。在商業(yè)領域，Beckman等將設計思維分為四個階段：觀察分析、建立框架、構建方案以及問題解決（Beckman et al，2007）。Tobergte等認為設計思維過程包含5種活動：組織思路、動手制作、展示分享、評估評價以及反思（Tobergte et al，2013）。在教育領域，Doorley等將設計思維劃分為5個環(huán)節(jié)：建立同理心（Empa-thize）、界定問題（Define）、設想（Ideate）、原型制作（Prototype）以及測試（Test）（Doorley et al，2012）。為推動設計思維在K-12領域的應用，全球頂尖設計公司IDEO提出了包含“發(fā)現、解釋、設想、實驗、改進”的設計思維模型。該模型將設計思維描述為一種創(chuàng)造性解決問題的過程（G1en et al，2015），學習者深入實踐了解問題所處情境，確定需要解決的核心問題，以此為出發(fā)點建構可行的解決方案，制作三維模型并通過實驗不斷改進和完善（Seidel et al，2013）。

1.斯坦福設計思維模型

斯坦福大學設計學院在《設計思維指南》（An Introduction to Design Thinking Process Guide）中對設計思維模型進行了詳細闡述，包括：移情化思考、定義、設想、原型制作以及測試5個步驟。在K-12領域應用過程中，該模型逐步擴展為6個步驟（見圖1）（Carroll et al，2010）：第一步是理解挑戰(zhàn)。學生沉浸于學習挑戰(zhàn)之中，通過與專家交流、運用多媒體工具獲取相關信息、進行探究，形成關于設計挑戰(zhàn)的基本背景知識，并設身處地思考他人面對挑戰(zhàn)問題時的感受，以此作為進一步明確設計挑戰(zhàn)的跳板。第二步是觀察。學習者進入設計挑戰(zhàn)所處的真實環(huán)境中進行參觀、互動與反思，形成基于該情境下的同理心，為解決設計挑戰(zhàn)打下基礎。第三步是整合觀點。在理解和觀察的基礎上，學習者對所獲取的信息等進行整合。第四步是設想。學生通過頭腦風暴發(fā)表自己的觀點、評價他人觀點，重點是形成應對挑戰(zhàn)的可能方案。第五步是原型制作。依據解決方案，通過原型制作將觀點、想法可視化，制作出三維的實物原型。原型不必非常精確，核心在于體現設計的思路以及對學習挑戰(zhàn)的解決方案。第六步是測試。測試目的在于明確觀點原型的優(yōu)勢與不足，并不斷地迭代改進。

2.IDEO設計思維模型

IDEO在《教育者的設計思維》（DesignThinking for Educators）一書中描述了IDEO設計思維模型（如圖2）（Brown，2011）。該模型旨在實現教與學向以學習為中心和個性化方向發(fā)展，為學習者創(chuàng)造一種21世紀學習經歷，并不斷提升學習者的21世紀技能。

IDEO模型包括5個階段：第一階段是發(fā)現，即通過一定的技術手段和方法深入了解所面對的學習挑戰(zhàn)，通常包括理解挑戰(zhàn)、探索準備以及收集想法三個方面。第二階段是解釋，即將所收集的信息建構為自己解決挑戰(zhàn)的知識，包括故事分享、意義尋找以及框架設計三個方面。第三階段是觀點設想，即依據對相關挑戰(zhàn)信息的解釋，采用快速想象的方法，收集新奇的觀點和想法，為應對挑戰(zhàn)提供可能的解決方案。該階段包括觀點收集和觀點優(yōu)化兩個方面。第四階段是實驗。本階段需要思考的主要問題是如何實踐方案，包括制作原型和獲取反饋兩個方面。第五階段是改進。改進是基于前四個階段獲得的信息，并在此基礎上不斷完善每一個學習階段。

綜上分析發(fā)現，設計思維模型具有以下特點：一是以解決真實情境中劣構、復雜、真實的問題為出發(fā)點，為解決問題提供了一種操作流程或方法；二是關注人工制品（模型）制作，強調將所獲得的知識、經驗、信息通過可視化（實物）的形式展示出來；三是設計過程反復迭代，通過多次反饋、修正不斷完善人工制品，實現知識反復應用和強化；四是倡導小組間的合作、公開分享以及多種技術工具的應用；五是有利于學習者高級思維能力的發(fā)展，包括協作能力、問題解決能力和創(chuàng)造創(chuàng)新能力等。基于上述特點，設計思維在教育領域得到廣泛應用。

三、設計思維的教育應用路徑

作為一種創(chuàng)造性問題解決方法，實踐者或者借鑒模型的核心操作流程或者借鑒其核心理念對教育中諸要素進行診斷、變革與創(chuàng)新。系統梳理已有研究發(fā)現，設計思維在教育領域的應用路徑主要體現在課堂教學、課程設計和學校教育等方面。

1.設計思維應用于課堂教學

在課堂教學層面，實踐者主要依據設計思維的核心操作流程，開展以探究和設計為主要活動的教學，將設計思維作為一種教與學的方法融于教學之中。該方法以提升學生創(chuàng)造力為目的，通過倡導應用同理心、想象以及行動來完成實踐項目（Honget al，2011）。為幫助教師和學生應對商務課程中的非結構化問題，Glen等將設計思維整合于學習項目中，并對如何應用設計思維開展項目式學習提供了詳細的參考指引（Glen et al，2015）。Smith通過對比研究發(fā)現，相較于傳統的數字制造課程，在其中融入設計思維有助于促進學生創(chuàng)造能力和復雜問題解決能力的發(fā)展，并且所設計的數字制品更有助于解決真實情境中的問題（Smith et al，2015）。借鑒斯坦福設計思維模型，Lugmayr等將設計思維擴展為自學、建立同理心、界定、設想、模型制作、測試以及商業(yè)規(guī)劃7個階段，并將其整合于管理學課程中，以此來提升學生的創(chuàng)造性思維和問題解決能力（Lugmayr et al，2014）。Kolodner等將設計思維應用于數學、科學以及技術等學科中，發(fā)現設計思維在幫助學生掌握學科核心知識的基礎上，還極大提升了學習者的認知和社交技能（Kolodner et al，2003）。Barron在實踐中還發(fā)現設計思維對小組合作學習、遵照某一程序的學習、對問題的界定以及問題解決具有潛在影響（Barron，2006）。

2.設計思維應用于課程設計

在課程設計層面，研究者充分借鑒設計思維“以人為本、行為驅動、能力發(fā)展”的核心理念（Doorlec et al，2012），改變傳統內容為導向的設計思路，以模塊化、活動化的形式設計在線和面對面課程。為幫助非斯坦福大學的學生學習設計思維，D.school采用設計思維理念設計了一門在線速成課程（Crash Course）。該課程包括三個模塊：如何開始速成課程、速成課程體驗以及如何將設計思維融入日常工作中。在每一模塊中，課程設計者從學習者出發(fā)，設計具有針對性的學習活動，并將設計思維方法融入學習活動中，以此幫助學習者掌握和應用設計思維。Benson等將設計思維應用于研究生商業(yè)決策課程。該課程的主要環(huán)節(jié)包括決策概念學習（了解課程基本架構、學習基礎知識），知識應用學習（圍繞學習主題開展小組學習、一對一學習以及建模）和成果開發(fā)與展示。設計思維為學習者創(chuàng)造了極大的學習空間和思維空間，不僅促進了學生的參與積極性，而且也提升了學生創(chuàng)造性問題解決的能力（Benson et al，2013）。又如，南極洲項目（The Antarctica Project）課程采用設計思維進行設計，學習的主題是：作為一名建筑學家，你該如何設計一個能滿足科學家在南極洲開展工作和生活的科研站。整個課程被設計成10個學習活動，每個學習活動均涉及新的數學知識挑戰(zhàn)和設計挑戰(zhàn)（Knudsen，2009）。學生借助信息技術及工具，通過調研獲取數據、頭腦風暴收集想法、小組研討制定方案、原型制作形成3D模型、實踐測試不斷改進、課堂分享進行總結評價，在實踐中不斷提升應用數學知識解決問題的能力。

3.設計思維應用于學校教育

在學校教育層面，實踐者運用設計思維診斷并解決教育教學過程中的問題，以此促進教育教學變革與創(chuàng)新。在“設計思維助力未來學校”項目中，研究者通過運用設計思維方法，對Kamakura小學在信息技術環(huán)境下人才培養(yǎng)中存在的問題進行診斷，并建構出有效的解決方案。其實際操作流程包括三步：一是通過田野觀察與教師、管理者實地交流，分析教師在教學理念、教學策略以及教學方法層面存在的問題。二是深入剖析教師教學理念、教學流程以及教學方法問的關系，建構面向未來人才培養(yǎng)的探究式課堂教學模型。三是以推進ICT支持的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目的，在實踐中不斷改進教學模型（Takeda，2013）。設計技術高中（Design Tech HighSchool）充分應用設計思維“以人的需要為目的”的理念，設計獨特的個性化學習空間支持學生學習，加快培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。其中個性化學習空間包括：（1）“沉靜室”，主要用于自主學習，針對學習主題形成自己的理解與認識；（2）“英國議會室”，主要用于小組學習，通過小組討論與辯論，形成對學習主題相關問題的解決方案；（3）“設計實現倉庫”，主要用于原型設計與制作，提供各種不同工具，幫助學生將想法和觀點制作出來。

四、面向創(chuàng)造力培養(yǎng)的設計思維應用案例

1.美國：設計思維融入課堂教學

美國舊金山灣區(qū)的一所公立初中學校實施了“設計思維融入課堂教學”項目（Goldman et al，2016）。該項目借鑒設計思維模型核心操作流程，將設計思維方法和內容本身融入K-12課堂，以期提升學生的創(chuàng)造能力和問題解決能力。其設計思維應用分為5個階段：第一階段，幫助學生認識設計的本質和“系統”概念。教師通過講解向學生強調設計是一個以人類為中心的活動，人人皆有成為設計師的潛力。教師組織學生以小組為單位，去尋找校內外能夠體現系統概念的例子。學生通過拍攝照片、做筆記來記錄探索的過程，最終收集的例子包括：餐廳/食物、交通、停車場等。第二階段，進行視覺化表達。該階段要求學生對所收集的“系統”進行分析，并繪制出該系統的結構，思考可進行哪些方面的改進。第三階段，頭腦風暴。通過頭腦風暴，提出解決方案。第四階段，制作原型。依據解決方案，制作出簡易但能解決問題的實物原型。第五階段，展示。制作完原型之后，制作視頻短片以演示該模型如何解決所發(fā)現的問題，學生和教師對其進行反饋，并加以改進與完善。

學習項目實施過程中，主要采用質性方法收集數據。數據收集方法包括課堂觀察和訪談。該項目主要從“認識設計思維”“設計思維的影響”以及“設計思維與內容學習”三個層面對學習效果進行評價。評價分析發(fā)現，從學生角度來看，運用設計思維開展學習，一方面促進了學生對于設計活動的認識，包括設計的本質、設計活動的流程等；另一方面也提升了學生課堂參與程度，課堂學習形式由被動聽轉變?yōu)橹鲃觿邮謱嵺`，同時學生的表達能力、問題解決能力、協作能力以及創(chuàng)新能力也得以提升。從教師角度來看，綜合已有的質性分析資料，運用設計思維開展教學活動無疑是成功的，但在實踐操作中如何將課程標準、授課內容與設計思維相融合，在開展教學設計之初建立三者之間的有效聯系仍是值得思考的問題。

2.澳大利亞：設計思維提升在線課程質量

為推動澳大利亞教育創(chuàng)新，提升本科生和研究生面向21世紀的學習與創(chuàng)新能力，澳大利亞政府資助了“基于設計思維框架的變革性跨學科教學法”項目。在該項目中，項目組將設計思維融入在線課程設計中，不僅旨在提升在線課程的質量，而且也有助于學習者應用設計思維方法創(chuàng)造性地解決問題（尼爾·安德森等，2014）。設計思維融入課程設計，主要體現在三個方面：

第一，課程目的在于幫助師范生掌握設計思維方法并提升在線學習質量。一方面，項目組為師范生提供設計思維相關文獻，促進學生深入了解設計思維的內涵及操作方法；另一方面，在學習過程中，要求學生應用所學設計思維方法設計在線學習活動，形成能夠解決某一問題的在線學習活動。

第二，課程內容圍繞設計思維理論知識與實踐應用展開。項目組調查發(fā)現，職前師范生設計在線學習活動的能力并不強，所設計的在線學習活動質量也不高，針對這一問題項目組將設計思維內容作為課程設計的核心。通過學習設計思維核心觀點，幫助師范生樹立“需求導向”的活動設計理念，借助設計思維操作流程，使得活動設計更加實用化。

第三，課程環(huán)節(jié)設計借鑒設計思維流程。在項目推進過程中，項目組提供了斯坦福大學設計思維模型，以此作為教師開展教學設計、推進教學活動的支架以及學生開展在線學習活動的指引，從而幫助學生在學習過程中掌握設計思維。

通過質性和量化的數據分析發(fā)現，運用設計思維能極大提升課程的質量，受到學習者的好評。另一方面，設計思維教學對師范生也特別有益，有助于他們掌握運用創(chuàng)新和創(chuàng)造性手段設計在線學習和學習支持的新方法（尼爾·安德森等，2014）。

3.日本：設計思維助力未來學校

為培養(yǎng)適應未來發(fā)展的新型人才，日本ICT企業(yè)富士通（Fujitsu）啟動了一項“設計思維助力未來學校”的項目（Takeda，2013）。在該項目中研究者與教師通力合作，將“設計思維”引入Kamakura小學中，通過“設計思維”診斷學校教學中存在的問題，以此推動學校變革與創(chuàng)新。該項目借鑒斯坦福設計思維模型，其基本流程包括認識發(fā)現、觀點設想、修正完善三步。

（1）認識發(fā)現：通過田野觀察分析教學問題

項目組進入校園后，首先觀察學校各類日常教學活動，并對所觀察到的問題進行討論，具體行動及結果如表1。

（2）觀點設想：形成解決方案

基于上述認識，設計者從教學理念、策略以及方法層面建構了一個面向未來人才培養(yǎng)的探究式課堂教學模型（見圖3）。與傳統的教學模型相比，這一模型吸收了“設計思維”的核心觀點以及基本流程，整個學習模型強調以培養(yǎng)面向未來的人才為目的，在學習中倡導學生深入問題情境進行體驗、調查，發(fā)現其中的問題，并通過頭腦風暴形成解決方案，依據方案開展實踐并不斷改進完善，其最終目標是實現學習問題的解決。

（3）修正完善：選定最終課堂教學模型

在修正完善階段，項目組主要思考兩個問題：一是如何將ICT整合于課堂教學模型之中，即在哪些階段應用ICT以及應用哪些ICT。二是如何推動該模型在實踐中應用，其實際案例應該是怎樣的。隨著進一步探索與改進，在2012年第二和第三學期，他們逐步形成了ICT支持的教學模型，其中ICT支持學生獲取信息、開展調查、進行討論、設想觀點和發(fā)布成果等。教學模型建構完成后，教師運用該模型在6年級班級中進行了為期3個月的教學實踐，其結果表明學生應用ICT解決復雜問題的能力得到提升。

通過對美國、澳大利亞以及日本設計思維應用案例分析，筆者總結了設計思維應用優(yōu)勢及可借鑒的經驗（如表2）。

五、設計思維教育應用啟示

1.推動設計思維融入教育教學，實現教學改革與創(chuàng)新

在教學創(chuàng)新層面，運用設計思維核心理念和操作流程對學校信息化教學從整體層面進行診斷，有助于形成有效的解決方案，助力教學改革與創(chuàng)新。在課程層面，從學習者的視角設計、開發(fā)相關課程，采用模塊化、項目式的形式編排課程內容，并將課程知識、信息技術應用以及問題解決有機結合起來，有利于促進知識遷移應用與創(chuàng)新能力發(fā)展。在課堂教學層面，以關注創(chuàng)造能力和復雜問題解決能力為目標，借鑒設計思維的核心流程，設計多樣化的課堂活動，將知識學習與設計、探究等實踐活動有機結合，有助于促進課堂教學創(chuàng)新。

2.重視學生設計思維發(fā)展，關注真實情境中問題解決能力

從設計思維應用的過程來看，設計思維作為一種橋梁，將現實情境中的問題需求（設計挑戰(zhàn)）與設計成果（問題解決）聯系了起來。在教學中應關注學生設計思維的發(fā)展，具體可以從以下三個方面入手（2016）：一是重視培養(yǎng)學生的需求意識和觀察技能。注重培養(yǎng)學生的需求意識有助于幫助學生應用“移情”，從用戶視角出發(fā)思考問題。實踐中的設計挑戰(zhàn)通常來源于日常生活，培養(yǎng)學生的觀察技能有助于學生發(fā)現和合理分析問題。二是強調動手實踐。動手實踐既可以是在實際情境中與周圍的人或物進行互動，又可以是將相關想法和方案可視化實現（如制作學習制品）。三是強化學習進程中的團隊合作。引導學習者建立團隊意識，關注合作學習中的有效團隊協作。

3.加強教師設計思維能力培訓，提升設計思維應用能力

教師作為設計思維教學的主要實施者，其所具備的設計思維能力水平對課堂教學與改革的作用至關重要，因此針對教師的設計思維能力培訓就顯得非常重要。一方面，可以將設計思維納入校長領導力培訓，以提升信息技術環(huán)境下校長運用設計思維科學診斷、分析、解決學校教育問題的能力。另一方面，可以將設計思維納入教師信息技術應用能力培訓中，幫助教師認識、理解、認同設計思維，引導教師運用新型教學理念和信息技術工具，將設計思維融入學科教學，并不斷探索有效的教學方式與方法。

4.探索有效的技術與方法，助力設計思維高效應用

設計思維是一項系統性的問題解決方法，從發(fā)現學習挑戰(zhàn)到最終解決學習挑戰(zhàn)，它并非是一個線性的過程，而是一個迭代循環(huán)的過程（Liedtka，2015）。設計思維在教與學應用過程中，離不開各類學習方法以及信息技術工具的支撐。筆者梳理了設計思維各階段應用的方法和信息技術支撐工具（如表3）。可以看出，設計思維的應用融合了多種方法與工具。因此教師在教學中運用設計思維開展跨學科的探究與基于設計的學習（Orthd，2015）時應做好兩方面的準備：一是引導學生充分了解各類信息技術工具的優(yōu)勢，幫助學生掌握開展基于設計思維學習的技能，例如教學中應首先幫助學習者了解設計思維的內涵、操作流程、調查方法和技巧等基本知識。二是在運用設計思維進行教學和學習時設計有效的學習支架必不可少，例如為學習者提供調查記錄表和學習進度單等。

《教育信息化“十三五”規(guī)劃》提出要“深化信息技術與教育教學融合發(fā)展”、“提升學生創(chuàng)新能力”，而革新教學理念、創(chuàng)新教學模式是推進融合發(fā)展、提升學生創(chuàng)新能力的重要方面。設計思維所提倡的“應用同理心、想象以及行動來完成實踐項目”的核心理念與一整套完整有效的實施流程為教學理念革新、教學模式創(chuàng)新提供了新的思路。筆者立足于我國的信息化教學實踐，在借鑒國外設計思維教學應用案例的基礎上，結合設計思維的核心理念和操作流程，探索了設計思維運用于教育中的路徑和要點，有助于為我國創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供借鑒。