设计思维方法在创客教育中的应用研究

设计思维方法在创客教育中的应用研究

随着创客运动在全球的普及，以创造创新和共同发展的方式，创客文化越来越多地引起了教育机构和教育工作者的思考和共振。人们希望创客教育的实施，打破传统教育在学生创造力和培养方面的障碍。为配合某地区进行创客教育的推广,研究团队与当地中小学进行合作,对其本土化的实施过程进行全方位的“扫描”。在对创客教育所需的环境建设进行思考起初采用主流的“产品制作”模式来推进创客教育的开展,以学习者感兴趣的且有实用价值的典型产品作为引导,通过模仿产品开发的真实情境,让学习者在项目探索的过程中掌握知识和技能,从而使自身得到充分发展的一种创造性的学习方式。这种实施理念的优势在于:学习者在完成一个真实项目的过程中,超越了单纯的技能训练层面,实现更为全面的技术能力的培养,并有助于建立起多学科交叉的知识结构体系。然而在推行的过程中发现基于该模式开展的创客教育面临诸多需要解决的问题。其一,学习目标的预设性与生成性之间的矛盾。产品制造模式是以实现某种产品这一预设性目标作为实施的起点,一定程度上压缩了教育过程的丰富性,限制了学习者创造的自主性。其二,技术知识的工具价值与人文价值的失衡。产品制造模式强调技术工具的应用,忽视将具有共性且有意义的生活情景融入创作过程之中,只突出了技术的工具性价值,却无益于学习者对于技术人文价值的领会。其三,收敛性与发散性思维品质培养的割裂。产品制造模式将学习者的创作纳入预设的轨道之中,虽然有利于学习者收敛性思维品质的发展,但是由于受到范围、规则和方法等方面的制约,学习者难以形成辐射性的思考过程以及问题多样化的解决方案。在此背景下,“设计思维方法”进入了研究视野中,对其考量后发现,设计思维方法所蕴含的“问题驱动”“技术体验”“多元设计”等方面的内在品质对于创客教育的实践具有重要的指导意义。之后,研究团队在前人工作的启发下,构建了一种创客教育的实施模式。实践表明:学习者在寻求技术产品创造的突破性、新颖性、实用性和经济性的过程中,能够较好地挖掘创客教育的价值潜能,促进学习者多方面能力的发展。一、设计的创见性设计思维方法指的是研究者通过将设计经验还原与显化为一种简单化的设计实践过程,以指导新手设计者进行产品设计或解决复杂性问题,其具有以下几个方面的典型特征:首先,设计思维方法专注于设计工作的创新,具有“实践理性”的深刻烙印。新手设计者在面对技术产品创新或在解决复杂问题时,由于设计经验的缺乏,在实践工作中往往会陷入困境。然而设计思维方法通过一套科学的方法将“成功的经验”进行了还原和显化,丰富和提高了设计的表现手段和工作效率,为已有产品的改进、科技成果的转化以及创新性产品的生成等提供了有力的支持。其次,较之其他培养手段,设计思维方法可以有效促进学习者思维能力的发展。虽然在日常教学中也会对学习者的设计思维能力进行培养,但是往往是孤立的、脱离现实以及去情境化的。而设计思维方法将设计工作置于真实问题的情境中,通过发现问题、解构问题到解决问题的系统化实施路径,有助于学习者反思其设计行为,权衡利弊得失,进而形成高度综合和强烈关注现实世界的复杂思维过程。再次,设计思维方法不同于设计流程,它表达了与设计过程相关的多维度关系。设计思维方法是一种体现设计活动程序和活动结构框架的简化形式,前者突出了设计过程的序列性和可操作性,后者则是从整体上把握了各要素的功能及其相互之间的内部关系。有效的设计思维方法是时间、事件、人员和资源等要素多维度的整合,而设计流程只是设计思维方法所必备的一个表征维度而已。最后,设计思维方法具有普适性的特点,并能够与其他方法体系形成良好的衔接。从本源意义上来看,设计是人类普遍存在的一种主体性行为,而设计思维方法作为设计者思考方式的支架,同样有着不受专业局限的宽阔视野,能够为各个领域的创新工作提供方法论指导。此外,设计思维方法往往是一种粗线条式的指导方案,具有较好的包容性,使其能够融入多种因素,并与其他方法体系形成良好的衔接。二、创客教育多元设计的方法,都是以问题解决为设计导向设计思维方法实质上是一种根植于技术产品创新的、以问题解决作为驱动力、关注用户体验的多元化设计方法,这种方法对于指导创客教育活动开展,并使其回归自然本源具有重要意义。(一)创造新知识与创造能力的培养是技术产品创新的目标指向创客教育为学习者创造能力的培养提供了新的方向,即寓创造性思维于行动中(CreativeThinking-inaction),实体对象充当学习者的“思考对象”,技术产品作为创造的目标指向,以让学习者通过技术产品创新的过程来建构新知识,培养其创造能力。无论是以技术产品实用价值的提升作为宗旨,还是对其审美价值的追求,设计都是技术产品创新中的一个必要环节。此外,设计从本质上来说就是一种创造性思维,设计的探索过程充满了思考,需要综合运用多种思维方式创造新的、前所未有的形式。而设计思维方法不仅有助于加深学习者在设计工作中的思维深度,更是运用一定的手段将设计过程中原本模糊晦涩的思维方式呈现出来,使其成为一种指导设计实践的有效方式。(二)用真实的问题来引导学生的思考，不限于实现特定产品的功能，而是以实际意义为指导的创客教育理念可追溯到杜威“教育即生长”的命题(三)产品设计思维方法虽然对于创客教育内涵的认识还未达成统一,但是技术创新产品的生成被公认为是一个重要的组成部分。随着科技的进步、知识的发展以及创新形态的时代嬗变,使用者在关注产品基本功效的基础上,更加注重其所带来的全新消费体验。设计思维方法重视产品的物质属性和非物质属性的渗透,充分体现了“人本主义”的设计观,其提倡将设计者移情于某个具体情境中,以便感知用户的服务诉求、了解其消费感受,在产品制作的迭代过程中为使用者创造差异化的感知价值。由此,以用户体验为核心的设计思维方法,将有助于学习者在创客教育的开展过程中制作出符合时代特征的创造性产品。(四)运用思维训练的误区在技术支持下实现学习者创新思维能力的培养是创客教育的归旨,然而我国技术教育长期受“师徒传授”方式的影响,使其容易陷入经验式的知识传授和技能训练的误区,这也导致学习者形成思维的定式,不利于创新性思维的发展。而设计思维方法鼓励人们体验不同方法的价值,以多样化的思维去处理设计任务,往往在解决问题的过程中演绎出多种路径的解决方案。对于创客教育指导的意义在于,由于学习者社会经验的差异以及思考维度的不同,其在进行多种方法的体验过程中会衍生出多样化的创意想法和学习需求,这不仅尊重了学习者创造过程的差异性,也有助于打破学习者固有的思维定式,实现其创新性思维的成长。三、基于设计理念和方法的创造性企业培训模式的构建研究通过对已有设计思维方法模型的分析,探索了活动框架对整个行动开展的支撑方式,之后将信息技术融入其中进行了完善。(一)视觉思维与设计思维自20世纪90年代起,一批学者关注各领域中优秀设计师的创造性设计过程,发现虽然设计师拥有不同领域的知识和文化背景,但是他们的工作方式和思维过程是相似的。由此,学者们开始致力于构建设计思维方法的过程模型,以详细表述每个阶段设计者的外部行为,帮助新手设计者可以以接近于设计师的方式去思考。这些成果为各个领域的设计工作提供了有力的支持,在培养优秀的创新性人才、收获一系列具有科技含量的创新成果中发挥了重要作用。凯迪(CandyL)现代认知学派在凯迪工作的基础上,将认知层面的若干要素融入所构建的过程模型中,强调将设计者的角色意识、生活经验和认知性任务回归一种真实的、融合的状态,借助人们较强的内在动机和思维的积极参与,来解决设计中的难点问题。当前较有影响力的模型有:斯坦福大学设计学院在大量实践基础上提炼出的“移情、定义、设想、原型和测试”实施步骤;贝尔(BellS)通过对这几种模型的内涵解析,我们可以将其纳入“问题表征、方案制定和作品生成”的设计活动框架中,见表1。“问题识别”指的是设计者深入挖掘问题产生的根源,以及深入了解用户真实需求的过程。设计思维方法提倡移情式的数据收集方式,所谓“移情”是指了解他人的内部感受、感受他人情绪和倾向的能力,其价值在于可以让设计者站在目标用户的角度认识问题和体验其内心感受,以便对现象背后的深层次原因进行剖析。虽然移情能力是人类所固有的,但是在作品设计的过程中仍需要结合多种技术手段对其进行激发。“方案制订”指的是学习者通过视觉思维的参与,制订相应技术解决方案的过程。鉴于设计工作是一种独特的、多维的和立体的思考方式,视觉思维这种具有较强主观性的创造性思维形式,是对归纳、演绎等严密逻辑思维形式的必要补充。其实,已有研究证实,视觉思维的参与对于触发精神意向、拓展思维、识别有价值信息等方面有着一定作用,从而有利于改善设计中学习者思维的进程。“作品生成”指的是生成符合目标用户需求的市场产品的过程。设计思维方法特别注重产品原型的迭代完善,以及依赖目标用户所进行的质量问题溯源。产品原型通过“粗糙”的方式展现产品的核心功能,不仅是设计人员自我验证的方式,也起到了提高产品设计效率的作用。此外,由于作品最终指向的是用户目标市场,原型的完善往往需要通过多轮次用户的体验进行问题溯源,进而可以对问题环节及其后续行为进行整改,完善原型功能。(二)创客教育的实施模式在设计思维方法的支持下,创客教育的实施过程得到了全方位的提升,即从关注技术产品的制作转变为利用技术产品解决现实生活中的真实问题。具体而言,在“问题识别”阶段:改进后的创客教育首先要进行学情分析,不仅要针对学生原有技术水平,还要关注其生活体验和认知水平,以帮助实施者更好地圈定探究活动的主题范围,而情境的创设也需要从注重创设技术的应用情境转变为注重创设符合学生认知水平的问题情境;在“方案制订”阶段:设计思维方法提倡设计者根据对问题的不同认识形成丰富的技术解决方案,因此教师需要调解持有不同观点的学习者,鼓励小组协作学习,指导其方案的设计;在“作品生成”阶段,设计思维方法强调以用户体验来指引产品创造过程,改进后的创客教育不仅要提供相应的资源服务以支持作品原型的生成,还应该根据用户感受形成对产品原型的迭代改进,重视产品推向市场的评估过程。此外,我们又将信息技术融入其中以支持师生活动的开展,最终形成了基于设计思维方法的创客教育实施模式,如图1所示。具体而言:一是信息技术为学习者的创造提供了必不可少的工具支持。运用模块化、开源化和智能化的技术工具搭建创造环境,以帮助学习者将创意想法快速地转化为现实。二是信息技术为成员之间的沟通交流提供了便捷的平台。师生之间的全方位交互是该模式的重要特征,在线问卷、在线交流、在线投票和展示平台等信息技术工具极大提升了模型的实施效率。三是信息技术起到了降低学习者认知负荷的作用。在探究工具、思维导图工具的支持下,促发了视觉思维的参与,降低了设计起点的难度。1.知识和能力要求创客教育中,学习者是创造行为的主体、知识的主动建构者,同时也是自身学习进程的监督者和掌控者,这就要求学习者不仅需要具有入门的知识和技能,还需要具备足够的生活体验和心智能力。教师在课前对学习者进行充分的特征分析,有助于了解学习者的现有水平,设计符合其认知特点和能力水平的问题情境,提供合适的服务规划。学情分析主要包括学习者年龄特点、已有知识经验、学习能力、学习风格等方面,可通过分析提交的作品、问卷调查和日常观察等方式来实现。2.探究问题的设定是本教学模式发展的关键环节,单次使用时长为6个月内设计思维方法指导下的创客教育强调以问题解决为中心,即学习者通过问题解决的过程来建构隐藏于问题背后的知识以形成解决问题的能力。探究问题的设定是本教学模式的一个关键环节,它不仅仅来源于真实世界,更应是学习者迫切想去解决的问题。在该教学模式中,探究问题的设定是先由教师依据学情来圈定主题范围,再由学生通过投票的方式来进行感兴趣问题的筛选。其意义在于,不仅保证了问题设定符合学习者的认知特点以及创客教育的内在要求,也让学习者真正带着兴趣去获得解决问题的能力。3.多媒体融合应用的实践探索在设定问题之后,教师要创设相应的问题情境,并采取一定措施让学习者产生共情,促使其挖掘问题产生的根源。问题情境的创设不能只依靠多媒体呈现,需结合场景模拟、实地考察、角色扮演、互动采访等方式以走向多元化和生活化。在这需指出的是,虽然这些技术都可实现“共情”,但实践表明它们的效果存在着一定的差异性。具体而言,实地考察的效果最为理想,角色扮演和互动采访次之,之后为场景模拟和多媒体呈现,然而它们所消耗的时间成本却恰好相反,由此教师可根据实际情况采取相应的实施方式。4.技术解决方案该环节需要教师根据找出的问题根源,指导学生制订最佳的技术解决方案,并拟订相应的计划方案。由于各个小组学习者知识储备和生活经历的不同,在制定技术解决方式时会出现一定的认知冲突,教师则需要在作品的可行性、创新性、适用性和经济性之间帮助其寻求平衡点。在该模式中,备选方案的筛选和完善需要通过小组成员投票、专家评定等方式综合考量,学生则根据意见进一步完善创意,形成最终的方案。此外,在形成技术解决方案之后,学习者还需要拟订相应的计划方案。计划方案是对项目进程管理的技术和过程,一般包括对工作内容、进程预测、负责人员和成果形式等信息的规划。其意义在于,周全详尽的计划方案会让主体成员各司其职,使创造过程井然有序,极大提高工作效率。5.资源设计主体结构的多元化学习者通过小组协作方式进行原型创作及其优化的过程中,教师需要为其提供完善的资源和服务以支持活动的开展。资源设计方面,由于学习者在寻求问题解决方案时所处角度的不同,设计方案也更加趋向多元化,因此在资源设计中对教师专业程度、资料丰富性、技术设备个性化有着更高要求。本模式提倡教师由主持人、专家、技术辅导和建设者等人员构成,并需要根据学情来及时调整结构和数量。其中,专家负责教学设计的指导及学生作品的评判,主持人负责教学流程的串联及其教学进程的把控,辅导者负责学生的创作指导及问题答疑,建设者负责相关设备和耗材的采购。服务支持包括显性服务和隐性服务两个方面6.推广“互相包容、共同成长的精神”的推广模式产品推广主要是让学习者详述产品的功能与特色,以及制作过程中的心得与体会,可通过宣讲会、产品展览、答辩等多种活动形式来实现。与传统作品推广过程不同的是,该模式提倡营造一种互相包容、共同成长的精神氛围,从而可以使其起到知识探究、性格交融、思想碰撞和精神相遇的作用。这就要求教师在作品评价的过程中以宽容发展的立场来看待学生的成长,评价除了发挥诊断、调节、监督功能以外,还要突出鉴定、导向、激励等教育功能,以让学习者能够以自身过去作为比较标准,最终成为自我发展过程的监督者和欣赏者。四、分析实践与影响的关系(一)探究:从家庭生活到资源服务该模式在以“绿色环保”为主题的综合实践课程中进行了实施。实施对象为八年级38位学生,分为3个小组,助学者包括专家、主持人、辅导者和学校管理人员四个类型。在学情分析阶段,辅导者通过分析以往学生的作品情况,发现学习者已经具备了独立开展探索的技术能力和认知水平;在圈定主题阶段,通过主持人、专家和学生层层把关,最终将“家庭生活中水资源浪费”作为这次探究的主题;在创设问题情境阶段,主持人通过组织学生记录周边水资源浪费现象、视频渲染以及真人讲述来激发创作热情,并借助思维导图工具来挖掘问题产生的根源;在方案设计阶段,根据不同的问题根源,学生在助学者的帮助下分别设计了“智能水龙头”“浇花防溅器”和“智能冲水马桶”等方案;在资源服务阶段,管理人员根据方案购置相应的设备,辅导者为各个小组提供个性化的培训;在产品生成阶段,学习者在辅导者的参