以設計思維構建核心素養培養的教學活動實踐研究

摘要：為探究設計思維與核心素養培養雙向耦合的新路徑，結合新課程改革目標，查閱國內外相關文獻資料，分析國內外核心素養要素和設計思維理念在教育領域的應用現狀，對設計思維、核心素養等概念進行界定，并對二者適切性進行對比分析，在充分調研的基礎上，確定設計思維構建核心素養培養的教學活動設計原則，結合《小學信息科技》教材、學生、教師能力、學習環境、教學內容的分析，以設計思維經典的 EDIPT模型為線索，將核心素養目標與三維教學目標結合起來，具體地針對性地設計教學目標、教學過程和教學評價，構建設計思維導向的核心素養培養的教學活動。在上海市浦東新區第二中心小學三年級進行為期16周的教學對比實踐，通過課堂觀察、問卷調查、學生作品分析和教師訪談的方式進行多元化評價，圍繞核心素養對實驗結果進行科學分析。實踐表明，以設計思維構建的教學活動突出師生雙主地位，鼓勵學生在教學過程中不斷迭代完善知識與能力框架，達到核心素養多個維度提升的效果。其中，學生核心素養中的人文底蘊、學會學習能力、健康生活意識、實踐創新能力四個方面有顯著提升，科學精神、責任擔當沒有顯著提升。

0 引言

隨著科學技術的迅猛發展，新興的信息技術與學校教育逐漸交互融合，智能技術引領人類社會進入一個全新的智能時代。為適應智能時代教育領域的創新與發展，人才培養方式亟待轉變，學校作為向社會輸送人才的基地，成為人才培養實踐探索的重要場所。為滿足終身教育和個性化學習的需求，先進的教育理念和教學方法成為學校教學改革的主要探索內容，培養未來社會所需的知識結構和能力素養成為智能時代學校培養人才的目標。該契機下，以核心素養培養為導向的新范式成為學校課程改革的共同目標，教育工作者開始對課堂教學進行一系列改革探索，設計思維以其具有創造性解決問題的優勢逐漸融入教學設計和教學過程。

為應對經濟全球化、數字化和可持續發展給教育帶來的新挑戰，全球開始對教育進行全新探索，將培養創新人才作為教育的目標。眾多國家將培養創新人才視為課程改革的最終目標，希冀在核心素養理念下構建超越時代發展的課程體系[1]，造就與時代相匹配的人才。創新人才培養是我國建設創新型國家的關鍵步驟，《中國教育現代化2035》明確提出新時代教育必須大力推進教育理念、體系、制度、內容、方法、治理現代化，創新人才培養方式，培養學生創新精神與實踐能力。目前雖然已有實踐研究探索人才培養，但在中小學研究鮮少，如何進行教育改革，探索培養創新人才的途徑和策略依舊是基礎教育界當前關注的重點。隨著教育信息化進程的推進，指向核心素養、發展高階思維成為基礎課程改革創新的首要目標。目標的改變伴隨方法的更新[2]，BUCHANAN R^[3] 提出設計思維是解決不良問題的創新型方法。設計思維在教育領域的應用不斷被拓寬，從高等教育到基礎教育，從最初教學問題的解決到后期課堂教學設計的衍生，作用對象逐漸過渡到學生[4]，其優勢逐漸被挖掘。

1設計思維國內外研究現狀

1.1國外設計思維教育實證研究

設計思維在國外的研究較早，尤其是基礎教育領域課程應用。美國硅谷Nueva學校實施設計思維計劃，專門用于Pre-12教育，在計劃實施過程中依據學生身心發展順序性和差異性等特點，將設計思維以適合每個年齡段學生發展的方式融入其課程活動，學生全程靈活按照設計思維的流程探究問題解決。四年級時，學生將利用他們在低年級時期學到的所有知識技能，使用設計思維方法完成打造LED 燈的任務[5]。卡羅等人在K12課堂改革中進行深入探索研究，將設計思維作為教育方法引入K12課堂，結果表明，設計思維可以成為一種提升學生思維的切實可用的方法，能有效提高學生創造力自信[6]。Maureen Carroll教授在美國 K-3和 7～8 年級的課堂中采用設計思維理念進行實踐，以提升學生元認知意識和問題思考能力[7]。日本為滿足“互聯網 + 教育”發展態勢對人才的需求，將設計思維思考流程引入基礎教育，并啟動相關項目課題，以提高學生的數字化能力，尤其是學生的ICT能力，滿足社會對人才的需求[8]。

1.2國內設計思維教育實證研究

隨著教育教學改革的不斷深入，對設計思維教學應用實踐的研究力度逐漸加大。北京赫德雙語學校開啟設計思維課程，每個學段的課程設計均有設計思維理念的融入，以期引導、培養學生的設計思維，引導他們成為具有創新思維的小小創客。課堂上，他們經歷需求定義、創意動腦、方法測試和制作作品等過程，培養相關能力，同時提升群體協作能力和共情力[9]。胡小勇等[10]為探究設計思維對學生創造力的影響，按照大范圍學校教育、小范圍課堂設計、課堂教學的思路進行教學應用，實踐表明，設計思維理念滿足當今時代對創新人才的需求。袁紹瓊[11]依托上海某小學的校本課程對 4～6 年級的學生講授設計思維課程，以設計思維的經典模型為主，結合小學生的特點進行修整，構建本土化模型，課程結束后對學生進行全面評價，效果甚好。高李霞等將設計思維作為一種理念和工具，對上海某小學 3～5 年級的學生開設設計思維課程，結果表明，學生的創造力和學習動機均有所提升。我國臺灣學者將設計思維理念應用到小學綜合活動課程中，對多名學生的質性分析和量化分析均表明，學生的創造力有所提升[12]。

2設計思維內涵和經典模型介紹

不同專家學者根據教育規律從不同角度闡述設計思維，設計思維既可作為一種解決問題的方法，也可為問題解決提供具體操作流程，更可作為一種能力進行培養。本研究借鑒設計思維過程論的內涵，認為教育領域的設計思維是以學習者為中心，以真實情境為依據，學習者在面對復雜現實問題時，依據具體操作流程，綜合運用知識、技能、態度，不斷反復優化、生成創造性解決問題的方案的過程具體體現為綜合運用自身具備的各種素養高效完成學習任務。

設計思維有諸多模型，不同階段對模型有新的理解和更新。如圖1所示，本研究借鑒的是斯坦福大學提出的經典的EDIPT設計思維模型的五個步驟：共情（Empathize）、定義（Define）、構思（Ideate）、原型（Prototype）、測試（Test）[13]。1）共情：俗稱換位思考，指教育者跳出自身視角，站在學生角度與學生交流想法。其根本目標就是通過與學生深度交流，了解學生的實際需求以及挖掘隱性需要，為確定問題奠定基礎。常用的方法有觀察、傾聽、訪談、問卷調查等。2）定義：對搜集的信息進行團體討論或自主思考，從而定義可理解、可操作的問題。常用的方法有知識地圖、討論等。3）構思：該階段是核心，根據定義的問題，通過團體思考、討論，利用數字化或傳統工具、資源習得所需的知識技能，多角度、全方位提出解決問題的方案；結合討論、對比的形式，對多個方案進行完善、修改，達到當下能力的最優標準。常用的方法有頭腦風暴、思維導圖等。4）原型：根據構思過程提出的方案，制作簡單的、具有意義的作品，為方案的測試和修改提供可以參照的初代作品。常用的方法有程序設計、草圖繪制、模型建構等。5）測試：不僅包括測試功能，也可以反饋修正，首先是測試解決方案的有效性，即測試方案是否有效解決定義階段的問題；之后，根據測試結果，篩選需要修正的問題，進行多輪迭代修改。

3設計思維活動設計

本研究以設計思維經典的EDIPT模型為基礎，結合三維教學目標與中國學生發展核心素養培養全面發展的人的目標，以共情一定義一構思一原型—測試五個過程進行教學活動，對教學過程進行設計，構建面向創造力培養的設計思維活動設計圖（圖2）。該圖師生活動明確，雙主地位得到充分體現。其中在師生活動階段，矩形圖代表教師活動，圓角矩形代表學生活動。

共情階段，教師在正式上課前與學生進行交流，切實了解學生需求。教師提供具體方法指引，以獲取學生需求。使用“雙重故事單”，教師首先撰寫可定義問題，然后跳出自身視角，與學生交流產生共情，通過正式上課前與學生深入交流探討，了解學生的真實學習需求。

定義階段，對上一階段收集的信息進行系統加工和處理，以小組交流討論形式整合收獲的信息，在過程中定義真實、具體、可操作的問題[14]。

共情與定義階段，教師可以對學生進行知識與技能的初步輸入，讓學生了解課程結束后應了解什么、掌握什么，著重強調學生對基礎知識的積累和學習方法的選擇；定義問題的選擇依托真實情景進行，強調對生活情景的洞察力。

構思階段，教師引導學生通過頭腦風暴法或其他方法思考問題，可通過可視化的方式梳理思路過程，如思維導圖、便利貼方法等，制定最終方案[15]。

原型階段，學生依據構思過程提出解決問題方案，運用已有的技術手段，借助多種工具制作作品、美化作品，制作出符合教學要求的作品，強調學習制品的輸出[16]。學生制品既可以是實物，也可以是相關精神品質。

構思與原型階段，教師作為指導者在教學過程中對學生進行適當引導與點撥，如鼓勵學生使用學習隨筆方法，提升問題意識，幫助其進行頭腦風暴及作品的完成[17]，在此過程中著重培養學生的科學精神和實踐創新能力。

測試階段，教師采取匯報的形式檢驗學生的學習成效，學生自主選擇個體或個體組合形式闡述作品創作立意、表達作品內容、介紹所用技術等。教師和學生根據學校自主創建的評價量表對學生作品進行反饋，學生可基于師評或他評反饋對作品進行改良。在作品展示過程中，對學生進行情感態度價值觀教育和引導其進行知識的內化遷移。

4以設計思維構建核心素養培養的教學活動實踐研究

上海市浦東新區第二中心小學信息科技課程在三年級開設，進行為期20周的教學，除去熟悉教材和教學環境與科技節所用時間，實際教學周期為16周。本次教學實踐采用實驗班、對照班進行實驗，兩個三年級班級均為第一次接觸信息科技課程，授課教師相同，課程計劃一致，教學進度一致，區別就是兩個班級采用不同的教學方法：實驗班采用設計思維導向的教學方法，對照班采用傳統講授教學方法。實驗班有45名學生，對照班有46名學生。

4.1教學活動實踐案例

教學活動實踐案例如表1所示。

4.2 教學評價

學生最終接受的新知識符合他們的真實需求。選擇“編排文稿”這一內容，鼓勵學生使用發散思維突破固有思維，從不同角度提出彈性解決問題的方法[18]。針對該教學對象，教師將書本抽象知識具象化、情景化、應用化，學生學習就是對教師情景化、具象化的內容以個性化的方式整合、闡發的過程。教師鼓勵學生保持學習隨筆的習慣，可提高學生發現問題的能力，鼓勵學生對編排文稿的方案進行思維發散，靈感可以來源于他人，更應該來源于自己，不斷思考探究，找尋新方法，倒逼新技能的習得，將創意想法轉化成個性化作品。

4.3教學活動效果驗證

4.3.1 課堂觀察記錄分析

在教學實踐過程中，教師對學生課堂表現通過智慧平臺進行形成性評價，以實現對學生的全面、多元評價。教師根據錄播視頻對每一位學生進行評價，評價的形式是對每位學生“點贊”或者“握拳”。教師對學習群體進行形成性評價，星星數5顆為滿，顆數越多，表現越好。教師對學習群體在教學過程中進行實時拍照記錄，每個階段至少兩張照片。兩張圖片一組，自上而下分別是共情、定義、構思、原型、測試階段，具體課堂表現如表2所示。

根據對教學視頻的觀看，對學生個人和群體在每個階段的觀察記錄如下。

1）共情階段。該階段顯性化操作意義是學生與教師直接互動，教師從互動中分析學生學習顯性需求，挖掘學生潛在需求。在教學實踐中，實驗班學生與教師積極交流討論，尤其喜歡課前與教師互動，平等、民主的師生關系讓學生更愿意表達自己的真實需求。

2）定義階段。學生自主或者協作梳理需完成的任務，積極發言，用簡潔的語言表達確定的問題。

3）構思階段。結合定義問題階段的核心判斷，各個小組通過頭腦風暴或者知識地圖等可視化方式思考多樣解決方案。實驗班學生將所討論的事情進行形象的比喻和聯系，在小組中進行思想碰撞、積極討論，最終將產生的想法匯集，產生問題解決的方向，以便進入原型階段。

4）原型階段。學生動手實踐，但有部分學生只思考不實踐，追求方案的完美，經常表現為眼高手低。經過教師干預，學生能夠以良好的狀態不斷試錯，不斷完善迭代解決方案。

5）測試階段。學生對小組或自己形成的最終解決方案進行驗證，并對其作出闡述說明。生生交互、師生交互，學生分享過程得到全面反饋，促進學生知識結構的更新和內涵的擴展。

4.3.2核心素養調查分析

經過為期16周的教學實踐，課程結束后，對學生核心素養情況進行調查。共回收91份問卷，回收率為 100% ，有效率為 100% 。

1）學生滿意度分析。首先對學生對課程是否滿意進行調查，結果表明，學生對教師所用教學方法非常滿意的比例高達 68.04% ，整體滿意度為 100% 說明學生對本學期的信息科技課程教學方式滿意。

2）教學活動后核心素養培養情況分析。對實驗班與對照班核心素養六個維度進行獨立樣本 t 檢驗，檢驗設計思維導向的教學活動對培養學生核心素養的有效性，具體分析如下。

① 人文底蘊。該維度是為調查學生人文底蘊情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本 t 檢驗，已驗證實踐與否對學生有影響，如表3所示。

從表3可知，獨立樣本 t 檢驗中 Sig=0.019lt; 0.05，說明有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的人文底蘊有正向促進作用。教學活動本質任務是為學生傳授基礎知識，講解技能，教學過程中可視化的思考方式可以更高效率地達到知識的內化，實現知識的積累，從而提高其人文底蘊。

② 學會學習。該維度是為調查學生學會學習能力情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本t檢驗，已驗證實踐與否對學生有影響，如表4所示。

從表4可知，獨立樣本t檢驗中 Sig=0.001lt; 0.05，說明有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的學會學習能力有正向促進作用。俗話說：授人以魚不如授人以漁。該教學活動除了教授學生知識技能之外，教師與時俱進的教學理念會對學生學習習慣產生影響，多樣化的教學活動可以增加學生學習投入，使其能夠獨立選擇正確有效的辦法促進知識的遷移，逐步提高學會學習能力，養成終身學習的習慣。

③ 健康生活。該維度是為調查學生的健康生活意識情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本 t 檢驗已驗證實踐與否對學生有影響，如表5所示。

從表5可知，獨立樣本 t 檢驗中 Sig=0.023lt; 0.05，說明有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的健康生活意識有正向促進作用。該教學活動通過改變教學內容的呈現方式，使呈現的內容更貼近現實，增強內容的實用性和美感，繪制自然中美好事物實現技能的練習，在技能提升的同時讓學生理解生命的意義，逐漸養成文明的習慣，從而達到逐漸引導學生養成健康生活的意識。

④ 實踐創新。該維度是為調查學生實踐創新能力情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本t檢驗已驗證實踐與否對學生有影響，如表6所示。

從表6可知，獨立樣本 t 檢驗中 Sig=0.001lt; 0.05，說明有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的實踐創新能力有正向促進作用。該教學方法區別于傳統的教學方法，創設真實情景，聯系生活，教學過程中民主、平等的師生關系可消除壓抑的學習氛圍，引發學生對學習發生內部動機的轉變，更能發現問題、增加學習投入、推動思維發散，激發學生掌握技術的興趣和意愿，有更多可能成為小小創客。

⑤ 科學精神。該維度是為調查學生科學精神情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本 t 檢驗，已驗證實踐與否對學生影響不顯著，如表7所示。

從表7可知，獨立樣本 t 檢驗中 Sig=0.132gt; 0.05，說明沒有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的科學精神的作用不顯著。學生科學精神的養成依賴生活、學習多個方面，僅通過一個學期的設計思維導向的教學活動很難對科學精神起到顯著的培養作用。此外，科學精神的培養需要家庭、學校、社會聯合，從各個方面對學生進行鼓舞和啟發，而該教學活動更多是從學習、生活方面進行啟發，還需要從其他方面進行啟發。

⑥ 責任擔當。該維度是為調查學生責任擔當情況，根據實驗班和對照班的獨立樣本t檢驗，已驗證實踐與否對學生影響不顯著，如表8所示。

從表8可知，獨立樣本 t 檢驗中 Sig=0.145gt; 0.05，說明沒有顯著差異，故證明設計思維導向的教學活動對培養核心素養的責任擔當意識的作用不顯著。學生的責任擔當是終身研究的課題，對學生責任感的培養具化于小事，遇事解決事，進行即時教導更能收到事半功倍的效果。而在教學過程中，對學生責任感的培養多在理論教導上，存在滯后情況。需要家校聯合提升學生責任擔當意識。

通過上述對六個維度的分析可知，以設計思維構建的核心素養培養的教學活動對培養學生人文底蘊、學會學習、健康生活和實踐創新等素養具有顯著影響，對培養科學精神和責任擔當這兩個方面沒有顯著影響。

5 結束語

設計思維通過任務結束后的設計成品來體現創新，是實現創新的有效途徑和方法。后續研究可以將各類新型理念應用到創新人才培養過程中，將各種先進的學習理念和服務理念滲透素養發展進程，多角度、深層次地探索創新人才培養路徑，以培養滿足社會需求的創新型人才。

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