基于設計思維下的STEAM項目學習支架的建構

朱建人 陳豪

【摘要】在 STEM 教育中注入支架理論思想，為解決真實問題提供強有力的支撐，有助于學生高階思維能力發展。通過合理運用設計思維的一些思維工具，梳理 STEAM、支架、PBL、高階思維的概念與它們之間的關聯。設計“支架+”STEAM 教學概念框架。在此基礎上構建了“支架+” STEAM 教學模式，包括發現問題、分析問題并制定解決方案、協作學習并完成原型制作、解決問題并展示作品、自我反思并發布作品五個階段。并以此拓展STEAM 教育校本化研究和實踐的新路徑。

【關鍵詞】設計思維 思維工具 學習支架 STEAM 教育 PBL

隨著 STEAM 教育的不斷深入，更多的學校就 STEAM 教育校本化展開研究， 而項目的設計和實施成為了困擾著各所學校和教師發展 STEAM 教育的枷鎖和桎梏。基于問題的學習（Problem-Based Learning， PBL）強調以真實情境中的問題為出發點， 鼓勵學生自主學習與協作探究， 在發現問題、分析問題與解決問題的過程中完成對新知識的建構。

一、“支架+”STEM 教學概念框架

PBL 是以結構不良的問題為核心，這類問題具有一定的挑戰性、開放性與創造性， 促使學生產生新想法的內部動機， 貫穿于整個 STEM 教學脈絡中。借助支架可幫助學生將難度較大的問題細化為一系列可操作的任務， 最終完成對知識內容的深層次吸收， 同時促進其高階思維的養成。

學會用“同理心”思考問題，以“共情”的方式觸發學生去發現生活中的問題。

2.縝密觀察——AEIOU 思維工具表

如何把習以為常的生活畫面當新事物觀察，發現人們的真實需求呢？使用 AEIOU 思維工具表觀察，將場景中復雜信息分解，然后分類考察， 讓思考變得更加嚴謹、全面而有深度。

3.同理心思考——用戶移情

移情是一個以人為中心的設計流程的基礎，通過深入地去理解別人，我們才能夠為他們作出更好的設計。

假如自己是場景中的某個用戶，“我”在思考什么，有什么感受？“我”看見了什么？聽到了什么？周圍人是怎么說的？“我”說了什么，做了什么？“我”感到的痛苦是什么？“我”希望得到什么？使用合理的推理和聯想，可以更好地感受用戶的“痛點”，發現用戶的真實需求。

4.聚焦問題——POV

發散思維會得到很多的想法，同時也意味著學生需要面對更多的信息。如何引導學生從中篩選出有用的信息，整合出自己想要的內容，是定義問題的關鍵。POV 本身是指：多線索、多維度、多時空圍繞一個焦點的一種寫作手法。而 STEAM 項目中的 POV 是對“AEIOU 表格”和“用戶移情圖”大量信息的聚焦，每一次定義核心問題，確定最優解決方案也是對學生信息整合能力的鍛煉。

筆者認為課程以思維工具 EAIOU 表格和用戶移情圖的使用是讓學生進行了第一次發散思維，而 POV 的聚焦觀點則是一種收斂思維應用。以維果茨基的理論來說，學生開始觸摸“最近發展區”了。

二、支架的第一步方案構思

1.延遲性批判——“核心問題權衡表”

課堂收集組內每個成員的觀點，根據產品機會、用戶價值、團隊支持幾個緯度為每個觀點評分，有效篩選出最核心最有價值的問題。這個過程起到支架中一個承上啟下的作用。以各小組相互間的辯論隱性納入了評價體系，因為這不是當場批判某個觀點的對與錯，而是讓學生以同理心代入，權衡利弊選擇他們覺得最合理的一個觀點。同時也為接下來課程中各小組明確了各自的驅動性問題。且這個驅動性問題是自發性形成的問題式驅動而非告知式驅動，這樣學生的學習積極性和內在動力會大大增強。

2.創意無限發散——“635”法

635 法，幫助我們產生高密度的設想。每組 6 人，坐成一圈， 每人 5 分鐘內在各自的卡片上寫出 3 個設想（故名“635”法），然后由左向右傳遞給相鄰的人。每個人接到卡片后，在第二個 5 分鐘再寫 3 個設想，然后再傳遞出去，如此傳遞 6 次，半小時即可產生 108 個設想。各類天馬行空、腦洞大開的創意令人瞠目結舌。而此時學生的創意自信獲得無限衍生，當然此時創意的數量是遠遠大于質量的。

3.創意極限壓縮——獲取決策點

量變會產生質變，親親課堂將設想分分類，進一步篩選高質量的設想， 保留 5 個解決問題的方案。這 5 個方案哪一個更好呢？我們從有效性、可行性、安全性、應用性、創新性等方面，進行權衡比較：各指標設定相同的權重，滿分 5 分，最后合計分數，選出一個相對好的方法。

三、支架的第二步模型制作

學生將自己的設計方案要轉化為實際模型，遇到困難怎么辦？除了小組合作和任課老師幫助之外，還可以向更專業的老師尋求幫助。在日常教學中，學生的困難就是：創意大于能力，現有的技術不足以支撐起整個項目;上課老師也不可能做到樣樣精通，而約課制度就很好地解決了這個問題。

在協作學習階段， 根據學習者擅長的 STEM 學科知識的差異性將其進行分工， 每組協作完成任務， 可協助學生搭建同伴支架， 成員間相互提供支架的時效性往往優于教師支架， 同時培養學生的協作能力與自我導向學習能力。教師可為其提供適時的程序、范例等策略型支架， 利于學生破解問題的重點與難點。

四、支架的第三步測試優化

在解決問題階段， 每組學習者將自己的 STEM 作品加以展示， 教師和各組成員需給出詳細的評語和修改建議， 學習者也可通過觀賞他人作品獲得啟示與靈感， 進而更好地完善本組作品。

綜上所述，設計“支架+”STEAM 教學概念框架。在此基礎上構建了“支架+” STEAM 教學模式，幫助 學生參與假設、收集信息和尋找論據等活動， 提升其高階思維能力。

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