淺談設計思維在小學科學課程中的應用

魏華麗 杜英杰

學生創造思維的培養是國家的育人重點。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中強調學生的創新精神和實踐能力的培養，并將創新人才培養列入國家發展戰略。學生的創新思維是國家育人要求和學校育人目標的重要成分，設計思維作為一套支持設計創新、問題解決的方法論，能夠有效引導學生在問題解決過程中，進行創意表達的迭代設計和創新性制作，提高小學科學設計制作類課程的學習質量。

理論基礎

1987年，哈佛設計學院院長彼得·羅（Peter Rowe）出版《設計思維》一書，為設計師和城市規劃者提供解決問題的實用系統依據，設計思維這個詞被首次正式提出。“設計思維”一詞發源于設計界，逐漸在工程、建筑、藝術、教育等行業領域中廣泛使用。

設計思維，首先從思維方式上為學生提供設計創新的一般流程和步驟，轉變學生思考問題的方式，幫助學生習得創新思考的認知加工路徑；其次從工具方法上為學生提供一套系統完整的思維工具，幫助學生在具體的設計創新過程中學會發現問題并探索問題，提升學生的思維質量。

因此，設計思維可以在教育教學實踐中，作為思維工具或者思維模式來應用，引導學生在問題解決過程中，進行創意表達的迭代設計和創新性制作。

實踐依據

新版課程增加工程與技術領域，倡導STEM跨學科學習方式 《義務教育階段小學科學課程標準》中指出：對科學加以巧妙運用以適應環境、改善生活而產生技術，技術的核心是發明；工程技術的關鍵是設計，工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動；提倡STEM教育，讓學生更深刻地理解科學技術的本質。課標還指出：技術與工程領域的學習可以使學生有機會綜合所學的各方面知識，體驗科學技術對個人生活和社會發展的影響；技術與過程實踐活動可以使學生體會到“做”的成功和樂趣，并養成通過“動手做”解決問題的習慣。

設計思維作為支持設計創新的方法論與小學科學教學具有一致性 設計思維是一種以解決方案為導向的思維形式，也是一套支持設計創新、問題解決的方法論體系。它與小學科學教學之間有很強的適切性，目標具有一致性、過程具有一致性、評價具有一致性。將設計思維融入STEM課程，進行小學科學的工程技術領域的相關教學設計，不失為一種創新嘗試。

以《制作我的小樂器》為例，明確設計思維模式的教學應用

內容分析 《制作我的小樂器》是單元結束課，課堂教學時，學生在認識聲音，了解聲音的產生、傳播、強弱與高低，探究弦的變化與聲音高低的關系的基礎上，通過設計、制作小樂器，將學習到的聲音知識應用到動手制作、實踐創造中。本課的成功制作將是學生科學觀念的深度理解與靈活應用的具體體現，也是學科核心素養培育的有效檢驗。

核心問題設計與活動實施 課堂上，引導學生圍繞“制作我的小樂器”這一核心概念，分為“制作什么樣的小樂器”“怎么樣制作小樂器”“小樂器制作得怎么樣”三個核心問題展開學習，分別指向問題的提出、分析與解決。同時，將設計思維融入STEM課程，結合設計思維模式的“共情—定義—構想—原型—測試”五個流程，設計“設計需求—設計創意—創意交流—產品制作—產品質檢—產品展示”六個環節的教師與學生活動。其中，設計需求環節解決的是“制作什么樣的小樂器”；設計創意、創意交流與產品制作這三個環節解決的是“怎么樣制作小樂器”；產品質檢和產品展示兩個環節解決的是“小樂器制作得怎么樣”。通過六個環節對三個核心問題的一一解答，學生在經歷設計、制作、測試、調整、展示小樂器的過程，通過改變物體的長短、粗細、大小等屬性使物體發出高低不同、連續變化的聲音，將單元學習到的聲音知識應用到小樂器的設計、制作和展示等過程中，將科學和技術密切結合起來，感受到身邊處處是科學，進而意識到科學技術隨時影響著我們的生活，并不斷改變我們的生活。

學生的思維發展 尊重學生的思維發展規律，設計任務驅動、層層遞進的設計、制作、質檢等環節，學生參與設計、動手制作的興趣高漲，營造了積極主動、樂于實踐的科學課堂氛圍。講解員、演示員和質檢員的角色扮演和科學的質檢規則，學生能夠結合自己的興趣去選擇講解、演示、檢查，人人有角色、人人有任務、保證“產品質檢”環節的積極主動、扎實推進和高效實施。每組學生雖然選擇不同的材料組合，都能通過調整物體的屬性，讓小樂器發出高低不同的、連續變化的聲音，學設計、制作出既符合要求又獨具創意的小樂器。

總之，將設計思維融入STEM課程，并應用到小學科學課程中，能夠取得更好的教學效果。設計思維作為一套支持設計創新、問題解決的方法論，在融入STEM課程后，能更有效地培養學生的創新思維，有效落實學校育人目標的達成和國家育人要求。

（作者單位：北京市朝陽區白家莊小學）