彭梓涵 王运武

(1.重庆广播电视大学 远程教育中心，重庆 400050；2.江苏师范大学 智慧教育学院，江苏 徐州 221116)

0 引言

培养学生问题解决能力与实践能力的过程中，设计和设计思维作为工业和商业不可或缺的一部分，逐步成为创新教育的重要内容。而设计思维之所以备受教育领域研究者关注，是因为设计思维不仅被认为是21世纪人类需要具备的一种思维能力，同时又是可以作为提升学生问题解决能力和创新实践能力的一种技术方法论[1-2]。设计思维正在不断地进入教育视野，走进课堂教学。自2005年，斯坦福大学首次专门开设了设计思维课程为起点，设计思维在全球范围内正式被引入教育领域，渗透到实际课堂。

1 设计思维激发师生创新活力

1.1 设计思维及其教育应用

设计思维译自Design Thinking，是设计师所必备的一种思维方式，它被认为是一种创造性解决复杂问题的方法[3]。在面临现实问题时，可以提供问题解决的框架，如发现问题、创意构想、快速原型、迭代测试、解决方案的问题解决框架[4]以及提供减少认知负荷的思维外部表征工具，如头脑风暴、草图、绘图板、情境图表等。设计公司IDEO将设计思维定义为“用设计者的感知和方法去满足在技术和商业策略方面都可行的、能转换为顾客价值和市场机会的人类需求的规则”，其认为设计思维是实现创新的新方法和新途径[5]。

在人工智能、大数据、5G等新兴技术支持下，以学生全面、个性、创新发展为主要教育目标的现行教育阶段，设计更是无处不在，设计思维也自然成为教育中不可或缺的一部分。首先，在知识维度，与传统的认识论相比，人们已经明显转向设计[6]。传统认识论将知识视为真实的真理，学习者在课堂上大多数是接收、吸收。但是在设计知识论看来，知识与生成有用的真实想法且能解决现实问题密切相关的。其次，在面临现实问题时的实践维度，以设计思维为指导的学习者，从真实问题出发探索不同的工具和思维协议，创建实用或巧妙的解决方案来解决这些问题并满足人类的需求。在这个过程中，并非传统意义上的知识迁移运用，而更多的是想法和知识的创造。最后，在设计思维的教育应用维度，设计思维不仅仅指向学生，也可能成为教师专业化的有用学习和发展工具。

1.2 设计思维有利于培养学生的技能

知识经济时代，各国的人才竞争日益激烈，为了快速地适应时代发展趋势，21 世纪技能应运而生。其中普遍强调“4C”技能，即创造力、批判性思维、沟通和协作能力[7]。

创造力与设计思维：以设计思维为指导的创造力培养方法，始于现实真实问题。至于是什么问题，能否解决，通过何种手段解决，如果需要解决这个现实问题，本人以及身边一切可用的资源需要做哪些贡献等一系列的问题都是完全开放的，是取决于自身的想法与灵感，在解决问题过程中一直都强调“生成”。无论是文字方案、还是实体产品，这种“生成”的过程，都是创造力培养并且得以运用的实际过程。

批判性思维与设计思维：批判思维与设计思维并不是互相割裂的，两者之间存在着紧密的联系。在选定问题、分析问题、寻求解决方案的过程中，基于设计思维的活动框架涉及了调研、团队讨论、头脑风暴、原型设计与测评等环节。而这些环节往往需要参与者的辨析识别、信息处理、全面审慎及精准有序[8]等能力，这与批判性思维技能的四种基本技能不谋而合。因此，在以设计思维作为培养学习者多方面能力的方法论时，批判性思维的训练实质上蕴含在每一个活动环节中。

沟通、协作能力与设计思维：在面向真实的问题时，基于设计思维的方法强调团队。作为团队中的一员，在整个问题解决的过程中，将不断地表达自己的想法，倾听他人的意见，参与到设计活动中。基于设计思维的问题强调解决在团队中协作进行，强调个人发挥所长，强调每个人提出想法，强调想法的流动与提炼，强调创意的生成，最终助力于现实问题的创意解决，在这个过程中，沟通实则贯穿于整个流程。最为关键的是基于设计思维的问题解决框架中，除了鼓励用语言表达外，还提倡并提供多种表达自己的想法、灵感的方法与工具，如头脑风暴、思维导图、电子白板、图表、手绘等。

1.3 设计思维有利于提升教师TPACK能力

伴随着学生学习方式、内容、目标的变化，教师的教学技能也发生改变。根据特定的课程目标与内容、教学对象，灵活地将通信技术整合到课程设计与学科教学活动中的能力，是教师应当具备的一种能力，这种能力实质上就是TPACK能力。

教师的课程计划与教学活动设计本身就是一种设计活动，这种活动是设计和重新设计的迭代循环。在传统课程设计模型中，设计过程的迭代与实践反思的方面并未得到凸显。教师在设计课程时需要考虑众多的因素。例如，学习者的学习维度是否已经发生变化；应该选择什么样的ICT(Information Communications Technology)工具支持学生的学习活动；这些ICT工具如何在课堂教学中发挥真正的效用等问题。这些因素如何在课程实施过程中得以很好的平衡，一方面与教师的设计思维密不可分，另一方面与教师的TPACK能力紧密相连。当前普遍采用设计形式的学习活动培养教师的TPACK能力，实质上教师的设计思维就是TPACK能力的核心体现。

学生学习的维度涉及批判性思维、解决问题、创造力和创新相关的高阶思维技能，以及沟通和协作等能力。这些能力的培养直接依托于课程设置、学习活动等内容的设计，而这类设计活动直接指向教师，因此不仅是学生面临着挑战，教师更是面临着巨大的挑战。而这些挑战是需要教师通过设计来解决，教师的设计思维有助于提升TPACK能力，可以在课程规划、目标制定、学习资源、活动等创新设计过程中发挥重要作用。

2 设计思维教育应用研究

2.1 设计思维在教育中的应用研究呈现显著上升趋势

通过文献检索，中文以“设计思维”和“教育”“设计思维”和“教学模式”“设计思维”和“教学实践”等为关键词、主题词、篇名在中国知网(CNKI)数据库进行搜索，并进行进一步筛选，获得208篇主题高度相关文献；英文以“TI=Design Thinking AND TS=(Education OR(Teaching practice OR Educational application)”为检索式进行主题检索,时间跨度为所有年份，在Web of Science(WOS)核心数据库中进行检索，共得到335篇文献，剔除无关及重复文献，最终获得313篇与设计思维教育应用高度相关的外文文献。检索期限均截至2021年3月底。

如图1所示，从中英文文献数量和分布时间上来看，2010年前，国内外相关的文献数量较少，在教育实践中应用设计思维还处于萌芽的状态。2010年至今，随着世界各国对学生创新能力培养的逐步重视，在不断探索新教学理念和方法的过程中，国内外针对设计思维的教育应用研究数量呈稳步上升的趋势。

图1 设计思维教育应用研究中英文文献数量—分布时间比较

通过对国内外文献中提到设计思维在教育应用中直接作用对象进行数据统计分析，发现可分为学生与教师两大类。其中国外针对学生占比83%，教师占比18%；国内针对学生占比91%，教师占比9%。可以看出，国内外在教育领域应用设计思维主要是将其作为培养学生某种能力的一种有效方法、策略。此外，部分研究也将设计思维作为促进教师专业发展和帮助教师进行教学改革实践的一种有效手段。

从应用的年级阶段来看，国外高等教育阶段占77%，基础教育阶段占23%，国内高等教育阶段占66%，基础教育阶段占34%。可以发现，设计思维在教育领域应用主要集中在高等教育阶段，这可能与设计思维应用过程中对学生的综合能力和认知负荷要求较高相关。

2.2 设计思维支持学生能力培养研究现状

设计思维的教育应用对象直接作用于学生时，通常是将设计思维作为一种理念、方法、策略来引导和组织学生开展实践。通过对国内外文献进行内容分析，提炼出设计思维指导学生实践的具体学科分布，如表1所示。

表1 设计思维作用于学生的学科专业分布

由表1可以得出，国内外在高等教育阶段，基于设计思维的教学实践主要集中在艺术设计类教育、跨学科专题设计教育及创新创业教育，在基础教育阶段则主要集中在STEAM教育、创客教育及科学教育。将设计思维作为一种理念、方法、策略来引导和组织学生开展实践的具体活动，其主题大致可分为以下4类：

(1)利用编程设计数字作品。计算思维被认为是学生的重要能力。学校教育鼓励学生学习编程、通过编程提升学生的数字素养和计算思维是一种有效的方法[9]。目前，培养这种学生能力的主阵地主要是STEAM教育。学生通过设计学习的教学法，使用Logo、Scratch、编程猫等编程工具，以实验的方式将设计思维融入到学生的每一次编程实验的流程中，最终呈现编程实验的数字作品。有研究证明，将设计思维理念运用到编程设计学习，不仅可以改善学生的自我效能感和自我认知能力，还可以培养学生的计算思维能力[10]。

(2)基于问题设计科学模型。从真实问题出发，学生以任务或项目为导向，把学过的综合科学知识运用到模型设计中，以验证其科学原理。例如，以设计桥梁为主题的 STEAM 课程，学生通过动手实践将更加深入了解桥梁的结构组成及功能[11]。基于设计活动中学习科学知识的方法可以帮助学生对科学原理进行更加直观、深刻地理解与学习。

(3)通过主题设计文本文案。在这类设计活动中，通常是给定一个主题，然后学生围绕这个主题进行文本类的设计。与数字作品、模型、产品不同，文本类的设计是在理论知识建构的基础上的，其最终的设计成果以文本形式呈现，可以是文学作品、问题解决方案、活动策划等多种形式。

(4)运用技术设计商业产品。从市场需求出发，分析目标用户，设计产品原型，进行测试与推广一系列的设计思维的流程在这类设计活动中得到了充分的体现。当前，部分学校开设了设计与技术相关的课程，集中在新工科教育领域，主要结合市场需求，运用所学的技术，设计和创造特定用户的产品，在实践中学习专业理论知识与技术应用。例如，复旦大学中芬联合培养项目中，经过由浅及深的多个项目训练，最终完成智能电子系统产品设计[12]。目前，无论是中小学还是高校均鼓励学生参加各类创意大赛，以参赛为导向的学生实践活动，设计思维在作品的构思到商业产品成型过程中则发挥着非常关键的作用。

设计思维具有的情境性、结构性和人文性特点与高阶思维发展特征高度相关[13]。因此，通过以上的基于设计思维学习活动实践，可以促进学生的高阶思维培养。学生在真实生活情境下融入跨学科知识应用的意识，不仅可以增强学生开展科学探究的兴趣和信心，提升学生问题解决能力和创新能力，同时还培养了学生的批判性思维[14]。

2.3 设计思维支持教师专业发展研究现状

随着对学生能力要求的不断变化，教师的角色转换与能力提升也面临着挑战，例如教师需要融入“互联网+”教育的理念、改变传统教学方法、运用新兴的技术手段、提供创造性教学实践等。面对挑战，设计思维则成为未来教师需要具备的技能之一。当前，针对设计思维如何促进教师专业发展和帮助教师改革教学实践的研究，主要分为职前教师教育和在职教师实践两类。

首先，职前教师教育方面。设计思维被认为是提升职前教师的教学意识、培养职前教师课程设计能力、帮助职前教师解决实际教学挑战的一种有效方法。目前，在职前教师培养设计思维的一种显而易见的方法是将“设计思维”概念和技能作为特定课程中的主题直接传授，此外，将设计思维作为一种理念，让职前教师在不同课程中参与设计活动是另外一种方法。在澳大利亚，有一门针对师范生教育的在线课程，该课程的设计者通过运用设计思维的方法，解决学生无法参加讲解网页制作技术的面授辅导教学这个问题；同时把设计思维方法引入课程中，作为师范生学习内容的一部分，从而提高这些师范生为中小学生设计的在线学习活动的质量[15]。在我国，有研究将设计思维运用于师范生课程，通过重构教学流程，提高师范生信息技术应用能力，主要包括设计信息技术支持下优化课堂教学、转变学习方式教学方案的能力[16]。另外，研究表明设计思维融入混合课程的教学模式可以显著提升职前师范生的教学创造力[17]。

其次，职教师实践方面。相较于职前教师，在职教师具有丰富的知识积累、真实的教学情境，站在培养新时代人才的第一线，面临着的教学改革与创新的重大挑战。这种挑战是教育理念的更新、教学资源与教学活动设计与重组等问题。尤其是在STEAM教育、创客教育，以及跨学科综合人才培养教育理念下，这种强调基于现实世界和问题、跨学科性、创造性的教育理念对教师设计课程资源与活动、解决教学问题的能力提出了更高的要求。由此，如何运用设计思维有效地帮助在职教师解决新教学问题，也成为了设计思维与教育领域的一个研究内容。研究表明，设计思维可以为教师和教育工作者在处理教育实践问题时提供一个解决问题的框架[18]。例如，中小学创客教学不同于传统的课堂教学，往往涉及软件与硬件、设计与测试、制作与实验等多方面内容[19]，教师面临挑战时，设计思维直接关系到创客活动方案的设计[20]，有助于引导创客教师依托自主探究和团队智慧，设计问题解决方案，以创造性地处理复杂的教学问题[21]。此外，教师在设计数字化课程时，可采用一个外围认知、元认知、社会文化、生产力和技术五个维度的技能，中心为设计思维的框架模型[22]，以更好地运用设计思维，提升自身的 TPACK技能，培养学生的技能。因此，可以认为教师设计思维是一种问题解决的能力、智慧生成的能力，以及知识创造的能力[23]。

3 设计思维教育应用的挑战与建议

3.1 设计思维教育应用的挑战

尽管设计思维逐渐从商业领域延伸至教育领域，成为培养学生的创新创造力的重要着力点，并且开始融入到教育领域中的各个学段、不同学科的教学过程中，作为一种方法论体系帮助教师创造新的教学实践。但是设计思维的教育应用仍然面临着以下的挑战：

(1)长时间通过设计活动培养学生能力与短时间实现课程内容目标不相适应。通常基于设计的学习活动需要耗费大量的时间，且其目标也不是单一的掌握教材中某个或几个知识点，而是锻炼学生的一种综合能力。虽然这对于学生的发展是具有积极的作用，却与实际的教学内容联系不够紧密，使得教师不能在规定时间完成原有的教学内容，陷入“两难”境地。此外，学生即便是完成了很好的设计任务，也不一定能在考试为主的学校考评系统中取得好的成绩，进而对基于设计的学习活动失去原有的动机与兴趣。

(2)在学生和教师设计过程中，缺乏系统性、智能性的辅助工具。设计是一项复杂的工作，需要经过一系列的流程和步骤，尤其是基于设计思维的设计活动，更加强调设计过程流程化和可视化。现有各个设计阶段的工具是孤立的，是不具有系统性的，这将导致学生和教师在设计过程中重要的过程性素材分散在不同平台或软件上，不能及时、高效地将设计思路可视化呈现，以至于造成学生设计过程混乱，影响学习过程的体验和最终效果。

(3)复杂的设计活动对学生的认知具有较高的要求。基于设计任务的学习过程通常是考察与锻炼学生综合能力的一种方式，尤其是创新创造力，是设计的核心所在。设计活动不是简单地重复已有的流程、也不是复刻现有的创作，而是从无到有、从旧到新的创造过程。通常学生作为新手，不能达到完全意义上的创新，但是基本可以达到部分创新，继而进行创造，这个过程中并不简单，而是复杂且具有挑战性的，因此对于部分学生而言，设计过程中自然会产生畏难情绪，甚至觉得这是不可完成的任务。

3.2 设计思维教育应用的建议

针对设计思维教育应用所面临的挑战，提出从以下4个方面建议：

(1)建立设计思维与课程内容之间的联系。一方面可以在校内开设专门的以设计为主题的课程，为教师提供以设计任务为导向的教学活动阵地，同时为学生提供通过体验设计过程、提升综合能力的场所和资源；另一方面，专业学科的教材内容，尤其是知识测验、课后任务等可与设计任务更加贴近，自然地融入设计的理念。

(2)开发具有系统性、智能化的设计支持的工具。归纳总结设计过程通常需要哪些流程和步骤，以及在各个步骤中可能会使用到什么样的可视化、智能化工具，将这些工具的功能进行整合和二次有序分割，使其存在于同一个流程化的系统中，以便于设计者的设计过程素材整理和收集。

(3)设计活动由易到难、逐步升级，建立基于设计的教学与学习圈。设计任务一般从简单入手，不追求学生一开始就完成非常具有创意且质量较高的设计作品，而是注重引导学生体验设计的整个过程，然后再逐步地提升设计难度，达到循序渐进的效果，帮助学生消除畏难情绪。

(4)可在全国范围内建立基于设计的教学与学习共同体，其中教学共同体主要是为教师提供一个经验分享、交流研讨的公共平台，便于教师在运用设计思维开展教学活动过程中互相帮助学习；学习共同体主要为学生提供学习过程反思、设计资源与工具分享、设计成果展示的公共平台，帮助学生在基于设计的学习过程中建立广泛的互相支持、共同参与的伙伴关系。