人工智能視域下教師設計思維智能測評：理論框架與實踐建議

摘 要：提升教師設計思維是推動教師適應教育數字化轉型并不斷創新教育教學的關鍵路徑。測評是發展教師設計思維的重要環節，高速發展的人工智能為設計思維測評提供了新的路徑與方法。本文在系統梳理設計思維內涵的基礎上，提出教師設計思維是一個融合設計思維知識、能力和品質的復雜素養體系，并結合智能測評流程與智能測評技術構建教師設計思維智能測評框架。最后提出教師設計思維智能測評建議：融入循證理念，推動教師設計思維測評科學化；融合伴隨式評價，推動教師設計思維測評精準化；融匯智能評價工具，推動設計思維測評常態化。

關鍵詞：人工智能；教師；設計思維；智能測評

中圖分類號：G43 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2024）03-0078-06

引言

教育數字化呼喚教師角色轉型，設計者將是未來教師的重要角色[1]。教師要扮演好設計者角色，設計思維是不可或缺的核心素養。這是因為教師在教學設計中要考慮如何協調教學法、內容和技術工具來達成教學目標[2]，在這一過程中，設計思維能作為使能方法助力教師創造性、系統性解決問題[3]。教師設計思維是從學生角度出發，運用技術工具與設計方法，創造、開發和采納新的知識框架，從而解決問題、生成創新性教學方法，并以設計制品形式表達的一種核心素養[4]。設計思維賦能教師，有助于指引高效學習設計，推動教師應用技術創新教育教學；有助于教師解決教學問題，為教學問題解決提供使能方法；有助于驅動知識應用創新，推動教師終身學習和專業發展[5]。因應于教育數字化轉型、智能化升級，設計思維正成為數字時代教師教學能力發展的新生長點。測評是發展教師設計思維的重要環節，高速發展的人工智能為設計思維測評提供了新的路徑與方法，但因教師設計思維具有系統性、過程性、迭代性等特點，目前教師設計思維測評仍以傳統自陳式量表、訪談等手段為主，導致測評準度不高、測評反饋滯后、測評效用不佳。人工智能技術可以為教師設計思維測評提供新的解決方案，通過智能化的評價方式，可以更加客觀、準確地反映教師設計思維水平，并為教師設計思維發展提供參考建議，助力數字化背景下的教師專業發展轉型。

一、教師設計思維內涵

（一）設計思維面面觀

設計思維誕生于設計領域，是一種解決問題的方法和思維模式，它強調從用戶需求出發，通過觀察、理解和分析問題，創造出具有創新性和實用性的解決方案。因其體現的人本主義思想和使能方法論特性，后被逐漸引入工業、商業、教育等領域，受到極大關注。綜合已有研究，可從能力維度、過程維度和素養維度闡述其內涵。

1.能力視角：創造性解決問題的能力綜合體

設計思維發生在創造性解決問題的過程中。從能力的角度來看，設計思維是一個能力的綜合體。一種觀點從設計思維內部構成的角度提出，設計思維涵蓋問題解決能力、批判性思維、同理心、推理技能、創新思維、系統思維、思維可視化技能、合作與團隊技能等。例如，奈杰·克羅斯（Nige Cross）將設計思維描述為：解決劣構問題、采用以解決方案為中心的認知策略、運用推理邏輯，以及使用非語言建模媒介的能力。里姆·拉祖克（Rim Razzouk）等[6]提出，設計思維能力涵蓋設計思維技能、使用設計術語和表現設計思維行為。另一種觀點從能力發展路徑的角度描述設計思維。例如，卡拉·威里格利（Cara Wrigley）等[7]基于設計階梯模型，構建了“知識-產品-元認知”的KPM設計思維發展模型。亞當·羅亞蒂（Adam Royalty）[8]認為設計思維是一個發展的能力體系，并提出設計思維金字塔模型。金字塔的層次代表了設計者的設計思維水平，最底層是方法，指的是設計思維知識、技能與過程；第二層是設計思維傾向，指動機、心態、創造性自信、創造性自我效能；通過不斷地實踐和發展，個人的設計思維能力可以進入第三層次，即創造性地應用設計思維來解決生活和工作中的實際問題；最高層次是適應，即超越所學，以新穎和意想不到的方式運用設計思維知識和能力。

2. 過程視角：指引知識創新應用的過程

在教育領域，最為大眾所熟知的設計思維模型莫過于斯坦福設計思維模型。斯坦福大學設計學院提出了較為知名的設計思維模型，包括同理心、定義問題、構想、快速原型、測試五個環節。但從測評的角度來看，這一模型僅呈現了設計思維應用步驟，并未就如何測評設計思維提供指引。凱特·夏夫利（Kate Shively）等[9]結合設計過程以及分層思想，提出了一個面向學生設計思維的測評量表（見下頁表1）。測評量表縱向包括“同理心—問題界定—方案設想—建模測試—反思”五個環節，橫向分為“新手—熟手—專家”三個水平層次，橫縱交叉形成了包含十五個觀測點的設計思維測評量表。

3.素養視角：堅持探索持續創新的素養

設計思維被看作設計者的一種內在品質，是設計者在設計過程中合理運用設計思維術語以及在設計過程中展現出堅持、時間管理和適應性等品質[10]。有研究者通過探索性因子分析與回歸分析發現，設計思維者（Design Thinker）體現出合作（Collaboration）、實驗主義（Experimentalism）、樂觀主義（Optimism）、尋求反饋（Feedback-seeking）、整合性思維（Integrative Thinking）的個性特征，該特征有助于識別設計思維者。卡米爾·米希列夫斯基（Kamil Michlewski）[11]在訪談專業設計師的基礎上，提出設計思維者所具備的五類品質：擁抱不連續性和開放性、運用多種感知的美學、切身感受人們的需求、整合多維度的意義、創造物品并為生活帶來解決方案。2011年，英國有位教授將設計思維描述為：容忍不確定性和沖突思想的能力，一定程度的耐心、對新體驗的開放性，接受失敗的能力，偏離現有解決方案的意愿，以及將約束轉化為機遇的動力[12]。

（二）教師設計思維

在厘清設計思維內涵的基礎上，有研究者探索了教師設計思維構成。梅里亞·鮑特斯（Merja Bauters）等[10]提出教師設計思維包括：第一，設計思維技能。（1）識別設計需求與問題；（2）定位/吸收/生成/評估資源、示例和想法；（3）迭代設計能力，能反復修正假設、理論和模型；（4）能結合情境、過程和美學進行創新設計。第二，在設計過程中合理運用設計思維術語。第三，在設計過程中展現出堅持、時間管理和適應性品質。張蓉菲等[13]認為，教師設計思維是教師的一種創新型認知方式，包括思維認知層、思維方法層、思維工具層、思維應用層。筆者曾提出教師設計思維“知識—能力—信念”三維模型。在設計思維知識層，包括設計思維理論知識、設計思維實踐知識、設計思維發展知識；在設計思維能力層，包括信息力、迭代力、創新方法；在設計思維信念層，包括以人為中心、可視化思考、多功能傾向、系統觀、團隊信念。張義采通過三級編碼分析已發表的設計思維文獻，發現教師設計思維是核心價值、關鍵能力和必備品格的綜合體，其中，核心價值包含求解性、人本性和增值性，關鍵能力包含領導力、洞察力、創造力、系統力，必備品格有兼容、韌性、效能感和同理心。

綜合上述觀點來看，教師設計思維是一個復雜的素養體系，其體現在教師創造性解決教育教學問題的過程中，表現為設計思維知識、設計思維能力及設計思維品質。具體而言，設計思維知識包括設計思維術語、對設計思維的價值認知、設計思維教學方法，設計思維能力體現在設計交互、設計行為和設計成果三個方面，設計思維品質表現為以人為中心、可視化思考、系統觀、迭代與反思。

二、教師設計思維智能測評理論框架

基于教師設計思維框架，本研究從設計思維知識、能力與品質三個維度，結合智能測評流程，整合智能平臺、工具、設備，提出教師設計思維智能測評框架（見下頁圖1）。

在測評流程上，教師設計思維測評可分為三個環節：第一，數據收集與數據預處理。設計思維測評需要收集大量的數據，包括教學設計、教學視頻、教學反思等。這些數據來自智能教學平臺、虛擬仿真平臺、眼動腦電設備等。對于收集到的數據，需要進行一系列的預處理工作，包括數據清洗、標準化數據等。第二，特征提取與模型構建。對于文本、語言類數據，通過使用自然語言處理技術，提取文本、話語數據中的特征。這些特征包括高頻詞、關鍵詞、語義標簽等。對行為、動作類數據，提取行為、動作關鍵特征。基于提取的特征，可以構建機器學習或深度學習模型。第三，模型評估與發展建議。使用測試數據集對訓練好的模型進行評估，得到教師設計思維的各項測評指標。根據上述步驟的結果，提出應用建議，如制訂相應的培訓計劃或改進教學方法等。

在數據標簽和測評方法維度，設計思維知識數據標簽涵蓋設計思維術語、設計思維價值認知、設計思維教學法。可采用智能文本分析、智能話語分析、測試與問卷了解教師的設計術語、設計價值認知、設計思維教學法等方面情況，從而識別其設計思維知識掌握情況。設計思維能力標簽涵蓋設計交互標簽、設計行為標簽和設計成果標簽。其中，設計交互主要體現在課堂師生交互層面，包括交互對象、交互主題、交互方式數據；設計行為體現為教師運用設計思維創造性解決教育教學問題，體現在同理心、問題界定、設計性、原型、測試過程等方面。設計成果則是設計思維可視化的體現，可從教學設計案例、教學課件、教學反思、課程資源四個維度予以挖掘。實踐中，可采用智能文本分析、智能動作分析、作品評價等方法對教案、課件、學生作品、教學實錄視頻等進行分析，全面了解教師設計思維技能應用情況。設計思維品質體現為教師持續探索和創新教學的態度，數據標簽涵蓋以人為中心、可視化思考、系統觀、迭代與反思四個維度，可采用面部表情識別、智能動作分析、智能文本分析等方法。

三、教師設計思維智能測評實踐建議

（一）數據循證：融入循證理念，推動教師設計思維測評科學化

循證是指在教學實踐中，通過收集、分析和應用科學證據來指導教學決策和改進教學效果的一種方法。循證理念強調教學決策應該基于科學研究和實證數據，而不是主觀經驗或個人偏好。在教師設計思維測評中，循證理念可推動教師設計思維測評科學化。首先，通過收集和分析教師的教學數據，可以客觀地評估教師的設計思維水平。教學數據可以包括學生學習成績、教學中的觀察記錄、學生的評價等。通過分析教學數據，可以全面了解教師設計思維的優勢和不足。其次，應用數據循證的理念可以幫助教師更為科學地反思和改進教學。通過對教學數據的分析，教師可以發現教學設計中的問題和不足，并針對性改進。通過數據循證的反思和改進，教師的設計思維水平可以逐步提高。最后，應用數據循證的理念可以促進教師設計思維的創新和進步。通過對教學數據的分析，教師可以發現一些新的教學策略和方法，以提高學生的學習效果。例如，通過分析學生的評價，教師可以發現學生對于某種教學方法的反應較為積極，在今后的教學設計中就會更加重視這種方法的運用。采用數據循證理念開展教師設計思維測評，有助于實現設計思維測評、改進、應用的科學化和規范化。

（二）過程伴隨：融合伴隨式評價，推動教師設計思維測評精準化

測評是教師設計思維培養的重要環節。測評有助于了解教師設計思維水平，為設計思維發展提供參考。但傳統設計思維評價往往關注設計思維結果，而忽略設計思維過程，設計思維評價以靜態、階段性、結果性數據為主，缺乏關鍵事件、典型行為數據采集，導致評價結果失準、評價反饋失效。由于設計具有較強的過程性、迭代性、多變性，且思維發展與轉變是長期的過程[14]，因此，需要探索融合伴隨式評價的工具與方法，推動教師設計思維測評精準化和教師設計思維持續性發展。第一，建立支撐教師“發現—解釋—構思—實驗—演化”的智能平臺，其中，“發現”模塊用以支持教師描述教學問題、提供理論培訓、支持教師交流等，“解釋”模塊提供課程培訓、名師引領活動、工具支架等，“構思”模塊提供資源共享功能、教師協作工具、其他技術功能等，“實驗”模塊提供各類資源庫、實驗模擬工具、評價工具等；“演化”模塊提供教師反思工具、思維訓練工具、反思模擬情境等。第二，組建集合專家、技術人員、教師的測評團隊，其中，專家負責理論引領和數據解讀，技術人員負責數據分析與呈現，教師主要開展實踐檢驗和教學反思，三類角色協同作用，共促教師設計思維發展。第三，建立定期反饋的機制。基于階段性平臺數據和測評團隊意見，通過定期反饋討論，推動教師設計思維持續性提升。

（三）技術賦能：融匯智能評價工具，推動教師設計思維測評常態化

設計思維具有內隱性、復雜性、動態性等特征，通常較難識別與發現，人工智能等技術的應用使識別教師設計思維生成過程成為可能。對此，可融合運用兩類智能評價工具：第一類是面向模擬場景的教師設計思維測評工具。這一類是主要通過人機對話、場景模擬、自適應測評等方式實現設計思維測評。例如，采用人機對話評估教師設計思維品質，了解教師設計思維特征以及對設計思維價值的認知；借助虛擬現實技術構建虛擬教育教學任務，以此評估教師設計思維技能；基于自適應性測評平臺進行教師設計思維知識測評，評估教師設計思維概念、術語掌握水平。第二類是面向實踐場景的教師設計思維測評工具。在備課階段，由智能教學平臺獲取教師教學設計、資源開發、師生互動等數據，評估課前設計思維發生和應用情況；在授課階段，利用語音識別、動作識別、表情識別等工具，捕捉教學過程中師生語言、動作、表情等數據，通過系統功能評估教師設計思維能力，并為教師調整和改進設計思維提供有針對性的反饋建議。在課后階段，基于智慧學習平臺，獲取作業數據、成績數據、互動數據等，從而實現對教師設計思維的測評。

四、小結

本文針對教師設計思維測評準度不高、測評反饋滯后、測評效用不佳的問題，探索了智能技術支撐的設計思維測評框架，并提出了實踐建議。未來，將進一步依托教師設計思維提升研修活動開展設計思維測評實踐，檢驗理論框架的有效性，同時深入探索技術支撐、多元協同的測評路徑與模式，助力數字轉型背景下的教師專業發展。

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（責任編輯 李強）

Intelligent Assessment of Teachers’ Design Thinking in the Perspective of Artificial Intelligence： Theoretical Framework and Practical Suggestions

Zhu Long， Wu Xinxi

（School of Teacher Education， Guangdong University of Education， Guangzhou， Guangdong， China 510303）

Abstract： Enhancing teachers’ design thinking is a key path to promote teachers to adapt to the digital transformation of education and continuously innovate education and teaching. Assessment is an important part of the development of teachers’ design thinking， and the rapid development of artificial intelligence provides a new path and method for design thinking assessment. This paper proposes that teacher design thinking is a complex literacy system that integrates the knowledge， ability and quality of design thinking on the basis of systematically combing the connotation of design thinking， and constructs a framework for intelligent assessment of teacher design thinking by combining the intelligent assessment process and intelligent assessment technology. Finally， it puts forward the suggestions for teachers’ design thinking intelligent assessment： integrating evidence-based concepts to promote the scientificization of teachers’ design thinking assessment; integrating concomitant evaluation to promote the precision of teachers’ design thinking assessment; and integrating intelligent assessment tools to promote the normalization of design thinking assessment.

Key words： Artificial intelligence; Teachers; Design thinking; Intelligent assessment