設計思維導向下的STEAM教學實踐

【摘要】設計思維是一種順應時代發展要求的思考方式，而STEAM教育有助于培養學生的創新思維能力。將設計思維和STEAM教學相結合，從設計的六個階段、設計思維的五大階段等角度來體現設計思維和STEAM之間的聯系，構建和創新教育相結合的STEAM教學模式，能夠使學生像設計者一樣思考，以富有創意的想法去解決問題，從而達到培養學生創造力、深入思考意識、問題處理意識、互動交流意識和創新意識的目的。文章以STEAM課例“有趣的動畫”為范例，通過融合設計思想和STEAM教學，探索在設計思想引領下的STEAM跨學科項目研究，逐步形成基于設計思維的STEAM教學評一體化實施策略，以培養學生的核心素養與創新技能，為STEAM課程設計和教學應用提供參考。

【關鍵詞】設計思維；STEAM教學；教學評一體化；核心素養

作者簡介：王曉娟（1987—），女，江蘇省常州市新北區奔牛實驗小學。

設計思維（Design Thinking）是一種高級的思維形式，它通過提供有意義的設計與思維方法來處理特定群體的現實問題。這種思維形式十分有利于創新型人才的培育。而STEAM教育具有實踐性、豐富性和開放性等特點，可以促進設計思維的培養。將設計思維引入STEAM教育，讓它貫穿于STEAM教育的全過程，不僅可以提升STEAM教育的質量，還可以培養學生的高階思維。

一、設計思維的內涵

設計思維，就是一套以人為本的解決問題的方法論。它大致包括四方面的內容：第一，設計思維是人類認識與能力構成的主要部分，它主張人類通過與實際問題的聯系來提高認識和技能結構的完善。第二，因為設計思維是由設計過程和思維組成的雙螺旋結構，所以它特別強調了設計和思維二者相互依存的關系。第三，設計思維富有生成性，人們能夠在解決問題的過程中，不斷鞏固這種思維。第四，設計思維具有創造性，它可以從設計師的設計理念、設計的成品等多維度進行衡量。設計思維屬于高層次思維，需要人們在面臨復雜多變的實際問題時，綜合地利用自身現有的專業知識和技能，并借助問題設計和思維雙螺旋結構的相互依賴和促進，不斷探索出處理新問題的思維理論和方法，再經過探究和實踐，形成處理新問題的思維方式和對策，這對培養人的創新實踐能力有很大幫助［1］。

二、STEAM教育的內涵及其現存問題

STEAM教育是一個以任務型教學和研究為導向的教學實踐模式，它整合了科學、技術、工程、數學、藝術五個領域，著重訓練學習者的創新實踐意識。

目前，國內的STEAM教學主要采取“產品制作”的模式，以學生感興趣的、有一定實際意義的產品為研究對象，并對其實際情況進行仿真，使學生在項目研究中獲得一定的知識與技巧。但是，該模式是以研制出一個具體的產品來推進的，所以它降低了教育過程學生的其他可塑性，如創造性，高階思維的培養等，讓STEAM教育所擁有的創新效果大大減弱。要想使學生的思維更加深入地發展，就必須把教育教學的各個環節細化，使學生具有多樣化的學習取向，并以興趣為內在動力，不斷地摸索和構建自己的認知體系。

三、STEAM項目教學引入設計思維的意義

把設計思維引進STEAM教學，是由于設計思維與STEAM課程在不同層次上的高度連貫性：第一，這兩個活動都是以實際情況為基礎，以項目為載體進行的；第二，在這兩個活動中，學生都經常需要團隊協作，與他人進行思想碰撞，從而更好地了解和實現意義的構建；第三， 二者的教育過程相似，都是利用設計、優化和創意表現等過程來開發學習者的高階智慧。

在STEAM教學的局限下，越來越多的教育者開始把設計思維引入STEAM培訓項目中，意在使學生能夠真正像設計者那樣完成項目設計，認識并深入思索各類問題，從而適應將來可能遇到的各類復雜情境，擺脫主流的“產品制作”教學模式所帶來的局限性。

四、設計思維導向下的STEAM課堂教學模式

設計思維始于發掘學生的創作興趣，允許學生去創作、檢測、再創作，直至最終的成果對社會有價值。根據斯坦福設計學院（D.School）的研究，設計思維的養成通常需要經過五大階段：同理心、需求定義、創思構想、原型實現和實際測試。而STEAM項目研究一般也要經過提出問題、頭腦風暴、設計制作、測試改進和展示評價五個步驟，和設計思維的培養過程有相通之處。下面筆者結合“有趣的動畫”一課的教學設計，談談如何開展設計思維導向下的STEAM課堂教學。

（一）基于真實問題，發掘生活需求

實際生活中充滿了各種各樣錯綜復雜的問題，需要考慮和權衡多方面的因素，而且問題的解決方案不止一個。而書籍中的知識往往是抽象的，如果能夠將其和現實世界連接起來，那么對于學生認知能力的提高會有一定的促進作用。因此，教師應基于真實問題，發掘學生的生活需求，設計STEAM學習項目。

“有趣的動畫”是筆者基于學生對動畫的喜愛而創生的一個STEAM學習項目。在開發此項目時，筆者對動畫的發展歷程進行了研究，了解到不管是最早的傳統手繪動畫還是現代的電腦繪制動畫，都運用了“視覺暫留”的科學原理，而且視覺暫留效果在生活中也廣泛存在。此外，動畫的創作方式也在不斷地創新，這是一個持續發展的研究項目。基于此，筆者創設了這樣的教學情境。

師：老師給大家變個魔術，這是一只鳥，這是一個籠子，我轉動木棍，你們看到了什么？

生：轉動木棍時，鳥看起來就在籠子里了。

師：為什么轉動木棍，鳥看起來就在籠子了呢？

生：木棍轉動的時候，鳥和籠子重合了，看起來就感覺鳥在籠子里。

師：你們知道科學上是怎么解釋這種現象的嗎？

教師通過PPT，為學生播放視覺暫留的相關視頻，再為學生闡釋該概念，總結：轉動木棍時，感覺鳥在籠子是人眼視覺暫留的效果。

師：視覺暫留現象在生活中普遍存在，你們還知道哪些現象是視覺暫留的效果嗎？

生：手翻書、走馬燈、動畫、電影。

師：是的，有趣的動畫也是利用了視覺暫留的原理。你們是不是都很喜歡看動畫？那我們在班級里舉辦一個動畫展覽，評選出有創意、制作精美的動畫作品好不好？

設計思維導向下的情境符合學生真實的生活需求，為教師發現提煉設計需求服務。以上教學中，有趣的魔術激發了學生探究科學原理的興趣，為動畫制作奠定了理論基礎。動畫是一種視覺藝術產品，其創作既要求創作者掌握相應的專業知識和技巧，又要求創作者遵守相應的創作流程。這個創作過程可以為學生創意思路的訓練提供很好的切入點。基于此，筆者創設了“舉辦動畫展覽”的生活情境，以“評選有創意、制作精美的動畫作品”的任務驅動學生探究動畫制作的過程。

（二）研習動畫案例，拓寬知識視野

在設計方面，要想進行創新性的創造，必須具備豐富的知識和廣闊的視野。要想設計出有創意、制作精美的動畫作品，學生就需要先研習別人的動畫案例，在學習過程中拓寬知識視野。對于動畫的制作，創作者首先要繪制一組連續的圖片素材。由于學生的繪畫能力參差不齊，因此創作動畫素材就成了動畫制作的難點。創作動畫素材的方式有多種，可以用筆繪，用相機拍攝，也可以用電腦軟件繪制。為了尊重學生的差異和興趣特點，筆者先讓學生研習一些動畫案例，在學習過程中尋找適合自己的創作方式，為動畫素材的制作降低難度。

師：上節課，老師讓你們回去了解動畫的制作過程，現在你們知道動畫是怎么做出來的了嗎？

生：做動畫需要一組連續的圖片，還要想辦法讓圖片動起來。

師：那在做動畫的過程中，我們要注意些什么呢？請各小組來匯報一下你們的研究成果。

生1：我們看的這個動畫講的是某種植物的一生。作者用筆繪的方式，畫出了該植物生根、發芽、成長和枯萎的全過程，用手動翻頁的方式使其產生了動畫的效果。在畫這類圖片的過程中，我們要注意植物的位置和主體不能改變，其高度和大小要發生變化。

生2：我們看的這個動畫是“小臺燈跳舞”。作者用相機拍攝了一組小臺燈的照片，這組圖片中的主體沒變，小臺燈燈頭的方向和底座的位置在變化。我們用手機軟件將這些圖片拼接在一起，調快了播放速度，看起來好像小臺燈在跳舞一樣。

師：那你們準備用什么方式進行創作呢？

生1：我們用畫畫。

生2：我們準備用相機拍攝。

生3：我們用電腦繪圖，再用FLASH軟件制作動畫。

以上教學中，學生課前帶著問題對動畫的制作進行調研，這種任務式的學習可以有效地提高學生自主學習的效率。學生在班內分享交流自己的調查結果，一方面可以從設計師的角度去闡述動畫設計的方式及過程，另一方面也可以從別人的分享中取長補短，在思維碰撞中找到適合自己的創作方式。

（三）開展頭腦風暴，形成解決方案

在教學設計中，學生僅依靠自身的認知體驗，很難對問題形成完整的認識。因此，教師需要集合學生的團隊智慧，啟發他們的靈感，讓他們產生有創造力的解決辦法。“頭腦風暴法”是一種能調動學生的學習熱情，使他們能夠在愉悅且輕松的氛圍中自由交流，通過靈感碰撞的方式，來激發不同想法的創意方法。在“有趣的動畫”課程方案的形成環節，創意的提煉是一個難點。因此，教師可引導學生通過團隊協作，開展頭腦風暴來生成集體智慧，形成創意動畫的設計方案。

頭腦風暴的基本流程：1.每個組員進行構思；2.組內成員交流討論，每個人都要說出自己的想法，交流討論的過程中先不做出評判；3.由小組長梳理各個組員的想法，再結合思維導圖進行推理與分析，形成一個合理、可行的設計方案。

在“有趣的動畫”教學中應用頭腦風暴法，可以突破傳統的灌輸式教學方式，更好地激發學生的興趣，使他們積極參與設計的全過程，在思維碰撞中進一步提高學生的團體協作意識。教師要讓思維導圖成為學生終身學習的思維模式和認知方式，使學生借助思維導圖始終圍繞設計主題進行思維活動，有效地推進研究進程，避免偏離主題。另外，學生在進行頭腦風暴的過程中，會有許多金點子產生，教師要對學生的思維活動及時進行記錄，整理、分析、遴選出有價值的創意來進行深入研究。

（四）動手實踐操作，制作產品原型

制作是活動的關鍵環節，創造者需要尋找適合的材料，將設計創意變成產品。小學生的動手操作能力不強，需要教師細致的指導。在制作指導的時候，教師要有選擇地挑選那些關鍵的，影響產品質量的操作，并在引導的過程中不斷追問，讓學生自己總結操作的要點。以傳統手繪動畫為例，教師可以用這樣的方法引導。

師：你們創作的動畫內容是什么？

生：蠶的一生。

師：你們需要準備什么材料？

生：便簽紙和筆。

師：怎么創作？

生：用筆在便簽紙上創作一組蠶從蠶卵、蟻蠶、蠶寶寶、蠶蛹到飛蛾的圖片。中間還要畫一些蠶寶寶吃桑葉的畫面。

師：你們大概要繪制多少張圖？

生：20張。

師：怎么讓圖片產生動畫效果？

生：手動翻頁。

學生在制作的過程中，教師還應關注學生的小組分工合作情況，讓每一個學生都有事做。經過教師的有效指導，學生的制作過程變得更加順利。完成產品的研制是對學生的肯定和鼓勵，能夠提高他們學習的主動性。

（五）實施多元評價，促進深度理解

設計思維導向下的課堂評價主要包括設計想法、小組合作和產品性能評價。在學生完成設計成果的制作后，教師要采用學生自評、他評等多樣化的測評方法，從創作角度、設計理念等多方面來衡量學生的創意作品，從而促使學生深入了解創作。在本節課上，筆者按照設定的動畫創作計劃，讓學生對自己以及其他小組的作品進行評價，評價內容可以圍繞動畫創意、畫面流暢、圖紙設計（美觀）、故事完整性、小組合作等方面展開，不僅要關注設計的結果，也要關注設計的過程［2］。通過綜合評價，學生對設計的全過程有了更加豐富和深刻的理解。

結語

將設計思維融入STEAM教育課堂，有利于培養學生的核心素養。學生通過真實情境的研究，不僅習得了科學知識，還形成了解決真實和復雜問題需要的能力、思維以及價值觀念，這些都是當代學生終身發展和適應社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

【參考文獻】

［1］劉世軍，薛文.論新型設計人才培養中“設計思維”教育的重要性［J］.湖南包裝，2017，32（04）：124-126.

［2］劉蘇梅，曹恒來，丁婧.“設計思維”理念下的信息技術教學：以“網站Logo的設計”為例［J］.江蘇教育，2018（91）：52-55.