設計思維教育的現狀、挑戰與對策

彭梓涵 王運武

(1.重慶廣播電視大學 遠程教育中心，重慶 400050；2.江蘇師范大學 智慧教育學院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

培養學生問題解決能力與實踐能力的過程中，設計和設計思維作為工業和商業不可或缺的一部分，逐步成為創新教育的重要內容。而設計思維之所以備受教育領域研究者關注，是因為設計思維不僅被認為是21世紀人類需要具備的一種思維能力，同時又是可以作為提升學生問題解決能力和創新實踐能力的一種技術方法論[1-2]。設計思維正在不斷地進入教育視野，走進課堂教學。自2005年，斯坦福大學首次專門開設了設計思維課程為起點，設計思維在全球范圍內正式被引入教育領域，滲透到實際課堂。

1 設計思維激發師生創新活力

1.1 設計思維及其教育應用

設計思維譯自Design Thinking，是設計師所必備的一種思維方式，它被認為是一種創造性解決復雜問題的方法[3]。在面臨現實問題時，可以提供問題解決的框架，如發現問題、創意構想、快速原型、迭代測試、解決方案的問題解決框架[4]以及提供減少認知負荷的思維外部表征工具，如頭腦風暴、草圖、繪圖板、情境圖表等。設計公司IDEO將設計思維定義為“用設計者的感知和方法去滿足在技術和商業策略方面都可行的、能轉換為顧客價值和市場機會的人類需求的規則”，其認為設計思維是實現創新的新方法和新途徑[5]。

在人工智能、大數據、5G等新興技術支持下，以學生全面、個性、創新發展為主要教育目標的現行教育階段，設計更是無處不在，設計思維也自然成為教育中不可或缺的一部分。首先，在知識維度，與傳統的認識論相比，人們已經明顯轉向設計[6]。傳統認識論將知識視為真實的真理，學習者在課堂上大多數是接收、吸收。但是在設計知識論看來，知識與生成有用的真實想法且能解決現實問題密切相關的。其次，在面臨現實問題時的實踐維度，以設計思維為指導的學習者，從真實問題出發探索不同的工具和思維協議，創建實用或巧妙的解決方案來解決這些問題并滿足人類的需求。在這個過程中，并非傳統意義上的知識遷移運用，而更多的是想法和知識的創造。最后，在設計思維的教育應用維度，設計思維不僅僅指向學生，也可能成為教師專業化的有用學習和發展工具。

1.2 設計思維有利于培養學生的技能

知識經濟時代，各國的人才競爭日益激烈，為了快速地適應時代發展趨勢，21 世紀技能應運而生。其中普遍強調“4C”技能，即創造力、批判性思維、溝通和協作能力[7]。

創造力與設計思維：以設計思維為指導的創造力培養方法，始于現實真實問題。至于是什么問題，能否解決，通過何種手段解決，如果需要解決這個現實問題，本人以及身邊一切可用的資源需要做哪些貢獻等一系列的問題都是完全開放的，是取決于自身的想法與靈感，在解決問題過程中一直都強調“生成”。無論是文字方案、還是實體產品，這種“生成”的過程，都是創造力培養并且得以運用的實際過程。

批判性思維與設計思維：批判思維與設計思維并不是互相割裂的，兩者之間存在著緊密的聯系。在選定問題、分析問題、尋求解決方案的過程中，基于設計思維的活動框架涉及了調研、團隊討論、頭腦風暴、原型設計與測評等環節。而這些環節往往需要參與者的辨析識別、信息處理、全面審慎及精準有序[8]等能力，這與批判性思維技能的四種基本技能不謀而合。因此，在以設計思維作為培養學習者多方面能力的方法論時，批判性思維的訓練實質上蘊含在每一個活動環節中。

溝通、協作能力與設計思維：在面向真實的問題時，基于設計思維的方法強調團隊。作為團隊中的一員，在整個問題解決的過程中，將不斷地表達自己的想法，傾聽他人的意見，參與到設計活動中。基于設計思維的問題強調解決在團隊中協作進行，強調個人發揮所長，強調每個人提出想法，強調想法的流動與提煉，強調創意的生成，最終助力于現實問題的創意解決，在這個過程中，溝通實則貫穿于整個流程。最為關鍵的是基于設計思維的問題解決框架中，除了鼓勵用語言表達外，還提倡并提供多種表達自己的想法、靈感的方法與工具，如頭腦風暴、思維導圖、電子白板、圖表、手繪等。

1.3 設計思維有利于提升教師TPACK能力

伴隨著學生學習方式、內容、目標的變化，教師的教學技能也發生改變。根據特定的課程目標與內容、教學對象，靈活地將通信技術整合到課程設計與學科教學活動中的能力，是教師應當具備的一種能力，這種能力實質上就是TPACK能力。

教師的課程計劃與教學活動設計本身就是一種設計活動，這種活動是設計和重新設計的迭代循環。在傳統課程設計模型中，設計過程的迭代與實踐反思的方面并未得到凸顯。教師在設計課程時需要考慮眾多的因素。例如，學習者的學習維度是否已經發生變化；應該選擇什么樣的ICT(Information Communications Technology)工具支持學生的學習活動；這些ICT工具如何在課堂教學中發揮真正的效用等問題。這些因素如何在課程實施過程中得以很好的平衡，一方面與教師的設計思維密不可分，另一方面與教師的TPACK能力緊密相連。當前普遍采用設計形式的學習活動培養教師的TPACK能力，實質上教師的設計思維就是TPACK能力的核心體現。

學生學習的維度涉及批判性思維、解決問題、創造力和創新相關的高階思維技能，以及溝通和協作等能力。這些能力的培養直接依托于課程設置、學習活動等內容的設計，而這類設計活動直接指向教師，因此不僅是學生面臨著挑戰，教師更是面臨著巨大的挑戰。而這些挑戰是需要教師通過設計來解決，教師的設計思維有助于提升TPACK能力，可以在課程規劃、目標制定、學習資源、活動等創新設計過程中發揮重要作用。

2 設計思維教育應用研究

2.1 設計思維在教育中的應用研究呈現顯著上升趨勢

通過文獻檢索，中文以“設計思維”和“教育”“設計思維”和“教學模式”“設計思維”和“教學實踐”等為關鍵詞、主題詞、篇名在中國知網(CNKI)數據庫進行搜索，并進行進一步篩選，獲得208篇主題高度相關文獻；英文以“TI=Design Thinking AND TS=(Education OR(Teaching practice OR Educational application)”為檢索式進行主題檢索,時間跨度為所有年份，在Web of Science(WOS)核心數據庫中進行檢索，共得到335篇文獻，剔除無關及重復文獻，最終獲得313篇與設計思維教育應用高度相關的外文文獻。檢索期限均截至2021年3月底。

如圖1所示，從中英文文獻數量和分布時間上來看，2010年前，國內外相關的文獻數量較少，在教育實踐中應用設計思維還處于萌芽的狀態。2010年至今，隨著世界各國對學生創新能力培養的逐步重視，在不斷探索新教學理念和方法的過程中，國內外針對設計思維的教育應用研究數量呈穩步上升的趨勢。

圖1 設計思維教育應用研究中英文文獻數量—分布時間比較

通過對國內外文獻中提到設計思維在教育應用中直接作用對象進行數據統計分析，發現可分為學生與教師兩大類。其中國外針對學生占比83%，教師占比18%；國內針對學生占比91%，教師占比9%。可以看出，國內外在教育領域應用設計思維主要是將其作為培養學生某種能力的一種有效方法、策略。此外，部分研究也將設計思維作為促進教師專業發展和幫助教師進行教學改革實踐的一種有效手段。

從應用的年級階段來看，國外高等教育階段占77%，基礎教育階段占23%，國內高等教育階段占66%，基礎教育階段占34%。可以發現，設計思維在教育領域應用主要集中在高等教育階段，這可能與設計思維應用過程中對學生的綜合能力和認知負荷要求較高相關。

2.2 設計思維支持學生能力培養研究現狀

設計思維的教育應用對象直接作用于學生時，通常是將設計思維作為一種理念、方法、策略來引導和組織學生開展實踐。通過對國內外文獻進行內容分析，提煉出設計思維指導學生實踐的具體學科分布，如表1所示。

表1 設計思維作用于學生的學科專業分布

由表1可以得出，國內外在高等教育階段，基于設計思維的教學實踐主要集中在藝術設計類教育、跨學科專題設計教育及創新創業教育，在基礎教育階段則主要集中在STEAM教育、創客教育及科學教育。將設計思維作為一種理念、方法、策略來引導和組織學生開展實踐的具體活動，其主題大致可分為以下4類：

(1)利用編程設計數字作品。計算思維被認為是學生的重要能力。學校教育鼓勵學生學習編程、通過編程提升學生的數字素養和計算思維是一種有效的方法[9]。目前，培養這種學生能力的主陣地主要是STEAM教育。學生通過設計學習的教學法，使用Logo、Scratch、編程貓等編程工具，以實驗的方式將設計思維融入到學生的每一次編程實驗的流程中，最終呈現編程實驗的數字作品。有研究證明，將設計思維理念運用到編程設計學習，不僅可以改善學生的自我效能感和自我認知能力，還可以培養學生的計算思維能力[10]。

(2)基于問題設計科學模型。從真實問題出發，學生以任務或項目為導向，把學過的綜合科學知識運用到模型設計中，以驗證其科學原理。例如，以設計橋梁為主題的 STEAM 課程，學生通過動手實踐將更加深入了解橋梁的結構組成及功能[11]。基于設計活動中學習科學知識的方法可以幫助學生對科學原理進行更加直觀、深刻地理解與學習。

(3)通過主題設計文本文案。在這類設計活動中，通常是給定一個主題，然后學生圍繞這個主題進行文本類的設計。與數字作品、模型、產品不同，文本類的設計是在理論知識建構的基礎上的，其最終的設計成果以文本形式呈現，可以是文學作品、問題解決方案、活動策劃等多種形式。

(4)運用技術設計商業產品。從市場需求出發，分析目標用戶，設計產品原型，進行測試與推廣一系列的設計思維的流程在這類設計活動中得到了充分的體現。當前，部分學校開設了設計與技術相關的課程，集中在新工科教育領域，主要結合市場需求，運用所學的技術，設計和創造特定用戶的產品，在實踐中學習專業理論知識與技術應用。例如，復旦大學中芬聯合培養項目中，經過由淺及深的多個項目訓練，最終完成智能電子系統產品設計[12]。目前，無論是中小學還是高校均鼓勵學生參加各類創意大賽，以參賽為導向的學生實踐活動，設計思維在作品的構思到商業產品成型過程中則發揮著非常關鍵的作用。

設計思維具有的情境性、結構性和人文性特點與高階思維發展特征高度相關[13]。因此，通過以上的基于設計思維學習活動實踐，可以促進學生的高階思維培養。學生在真實生活情境下融入跨學科知識應用的意識，不僅可以增強學生開展科學探究的興趣和信心，提升學生問題解決能力和創新能力，同時還培養了學生的批判性思維[14]。

2.3 設計思維支持教師專業發展研究現狀

隨著對學生能力要求的不斷變化，教師的角色轉換與能力提升也面臨著挑戰，例如教師需要融入“互聯網+”教育的理念、改變傳統教學方法、運用新興的技術手段、提供創造性教學實踐等。面對挑戰，設計思維則成為未來教師需要具備的技能之一。當前，針對設計思維如何促進教師專業發展和幫助教師改革教學實踐的研究，主要分為職前教師教育和在職教師實踐兩類。

首先，職前教師教育方面。設計思維被認為是提升職前教師的教學意識、培養職前教師課程設計能力、幫助職前教師解決實際教學挑戰的一種有效方法。目前，在職前教師培養設計思維的一種顯而易見的方法是將“設計思維”概念和技能作為特定課程中的主題直接傳授，此外，將設計思維作為一種理念，讓職前教師在不同課程中參與設計活動是另外一種方法。在澳大利亞，有一門針對師范生教育的在線課程，該課程的設計者通過運用設計思維的方法，解決學生無法參加講解網頁制作技術的面授輔導教學這個問題；同時把設計思維方法引入課程中，作為師范生學習內容的一部分，從而提高這些師范生為中小學生設計的在線學習活動的質量[15]。在我國，有研究將設計思維運用于師范生課程，通過重構教學流程，提高師范生信息技術應用能力，主要包括設計信息技術支持下優化課堂教學、轉變學習方式教學方案的能力[16]。另外，研究表明設計思維融入混合課程的教學模式可以顯著提升職前師范生的教學創造力[17]。

其次，職教師實踐方面。相較于職前教師，在職教師具有豐富的知識積累、真實的教學情境，站在培養新時代人才的第一線，面臨著的教學改革與創新的重大挑戰。這種挑戰是教育理念的更新、教學資源與教學活動設計與重組等問題。尤其是在STEAM教育、創客教育，以及跨學科綜合人才培養教育理念下，這種強調基于現實世界和問題、跨學科性、創造性的教育理念對教師設計課程資源與活動、解決教學問題的能力提出了更高的要求。由此，如何運用設計思維有效地幫助在職教師解決新教學問題，也成為了設計思維與教育領域的一個研究內容。研究表明，設計思維可以為教師和教育工作者在處理教育實踐問題時提供一個解決問題的框架[18]。例如，中小學創客教學不同于傳統的課堂教學，往往涉及軟件與硬件、設計與測試、制作與實驗等多方面內容[19]，教師面臨挑戰時，設計思維直接關系到創客活動方案的設計[20]，有助于引導創客教師依托自主探究和團隊智慧，設計問題解決方案，以創造性地處理復雜的教學問題[21]。此外，教師在設計數字化課程時，可采用一個外圍認知、元認知、社會文化、生產力和技術五個維度的技能，中心為設計思維的框架模型[22]，以更好地運用設計思維，提升自身的 TPACK技能，培養學生的技能。因此，可以認為教師設計思維是一種問題解決的能力、智慧生成的能力，以及知識創造的能力[23]。

3 設計思維教育應用的挑戰與建議

3.1 設計思維教育應用的挑戰

盡管設計思維逐漸從商業領域延伸至教育領域，成為培養學生的創新創造力的重要著力點，并且開始融入到教育領域中的各個學段、不同學科的教學過程中，作為一種方法論體系幫助教師創造新的教學實踐。但是設計思維的教育應用仍然面臨著以下的挑戰：

(1)長時間通過設計活動培養學生能力與短時間實現課程內容目標不相適應。通常基于設計的學習活動需要耗費大量的時間，且其目標也不是單一的掌握教材中某個或幾個知識點，而是鍛煉學生的一種綜合能力。雖然這對于學生的發展是具有積極的作用，卻與實際的教學內容聯系不夠緊密，使得教師不能在規定時間完成原有的教學內容，陷入“兩難”境地。此外，學生即便是完成了很好的設計任務，也不一定能在考試為主的學校考評系統中取得好的成績，進而對基于設計的學習活動失去原有的動機與興趣。

(2)在學生和教師設計過程中，缺乏系統性、智能性的輔助工具。設計是一項復雜的工作，需要經過一系列的流程和步驟，尤其是基于設計思維的設計活動，更加強調設計過程流程化和可視化。現有各個設計階段的工具是孤立的，是不具有系統性的，這將導致學生和教師在設計過程中重要的過程性素材分散在不同平臺或軟件上，不能及時、高效地將設計思路可視化呈現，以至于造成學生設計過程混亂，影響學習過程的體驗和最終效果。

(3)復雜的設計活動對學生的認知具有較高的要求。基于設計任務的學習過程通常是考察與鍛煉學生綜合能力的一種方式，尤其是創新創造力，是設計的核心所在。設計活動不是簡單地重復已有的流程、也不是復刻現有的創作，而是從無到有、從舊到新的創造過程。通常學生作為新手，不能達到完全意義上的創新，但是基本可以達到部分創新，繼而進行創造，這個過程中并不簡單，而是復雜且具有挑戰性的，因此對于部分學生而言，設計過程中自然會產生畏難情緒，甚至覺得這是不可完成的任務。

3.2 設計思維教育應用的建議

針對設計思維教育應用所面臨的挑戰，提出從以下4個方面建議：

(1)建立設計思維與課程內容之間的聯系。一方面可以在校內開設專門的以設計為主題的課程，為教師提供以設計任務為導向的教學活動陣地，同時為學生提供通過體驗設計過程、提升綜合能力的場所和資源；另一方面，專業學科的教材內容，尤其是知識測驗、課后任務等可與設計任務更加貼近，自然地融入設計的理念。

(2)開發具有系統性、智能化的設計支持的工具。歸納總結設計過程通常需要哪些流程和步驟，以及在各個步驟中可能會使用到什么樣的可視化、智能化工具，將這些工具的功能進行整合和二次有序分割，使其存在于同一個流程化的系統中，以便于設計者的設計過程素材整理和收集。

(3)設計活動由易到難、逐步升級，建立基于設計的教學與學習圈。設計任務一般從簡單入手，不追求學生一開始就完成非常具有創意且質量較高的設計作品，而是注重引導學生體驗設計的整個過程，然后再逐步地提升設計難度，達到循序漸進的效果，幫助學生消除畏難情緒。

(4)可在全國范圍內建立基于設計的教學與學習共同體，其中教學共同體主要是為教師提供一個經驗分享、交流研討的公共平臺，便于教師在運用設計思維開展教學活動過程中互相幫助學習；學習共同體主要為學生提供學習過程反思、設計資源與工具分享、設計成果展示的公共平臺，幫助學生在基于設計的學習過程中建立廣泛的互相支持、共同參與的伙伴關系。