王 健, 刘惠子, 闫昭存

(辽宁师范大学 计算机与人工智能学院,辽宁 大连 116081)

当前,在全球数字化的时代背景下,科技创新能力逐渐成为世界市场经济和国际核心竞争力的必要组成部分,创造性科技人才也日渐成为各国彰显强大综合国力的关键.2019年10月,教育部发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》中明确指出:一流课程建设是以培养学生深度分析、勇于创新、解决复杂问题等高阶思维能力为基本目标和原则[1].如何培养多元复合型创新人才以支撑时代发展变革成为我国教育改革的重要方向[2].

作为培养师范生信息技术应用能力的公共基础课,“现代教育技术”课堂教学中存在偏离教育技术发展趋势,教学模式单一陈旧等问题[3-4].基础教育信息化的发展不仅体现在基础设施建设上,更重要的是提升学生、教师的核心素养[5].而设计思维是从理解人的实际需求出发,借助一定的工具或方法,综合运用多学科知识,采用创新手段,形成具有创造性的解决方案[6].因其更强调发散性、灵活性、联想性的思维活动,设计思维的理念、过程、工具与方法等逐渐被融入课程设计与实践中以指导教学,为课程知识内容的深度融合和综合运用提供了全新视角和路径.本文尝试在设计思维理论的指导下,以“现代教育技术”实验课程为依托,结合课程内容和特点,积极探讨如何基于设计思维开展教学新模式,更好地引导学生通过敏锐的洞察力和多维视角进行设计与实践,解决真实情境中的问题,从而实现对知识的深度理解和价值塑造.

1 设计思维与EDIPT模型

1.1 设计思维的内涵与发展

设计思维又称为“设计性思考”,是指规划设计某些不存在的事物,在此过程中整合联结看似毫不相关的信息内容,并逐渐形成具有创造性的想法[7].由于设计思维关注来自真实情境的问题解决,通常被作为一种融合多学科知识以创新解决真实问题的新方法进行应用,这与当前社会对多元复合型创新人才的培养需求相契合.基于此,研究者将设计思维引入教育系统,广泛应用于基础教育、高等教育等领域[8].例如:Maureen Carroll等学者将设计思维融入中学地理课程中,对教学系统进行重构.实践表明设计思维在强化学习趣味性,提升创新创造能力,促进协作交互方面具有积极作用[9].美国斯坦福大学以设计思维为指导,开发了d.loft STEM Learning系列课程,以培养学生创新创造力.目前,我国对于设计思维课程的探索开始聚焦于实践型、复合型的课堂教学,如将设计思维用于指导数学课堂教学,将其与3D打印技术融合,以优化学习过程,促进知识内化[10].陈鹏以“设计思维”为核心设计理念,将技术与数学、科学等学科知识整合,开展跨学科项目实践[11].上述研究表明,设计思维为学习者提供了思维模式的新视角,知识拓展的新路径.

1.2 EDIPT设计思维模型

契合创新人才培养需求,需要结合具体学科内容,以设计思维理论为指导,对具体课程或项目进行有效的教学设计,并基于不同的需求或教学目标构建有针对性的教学模型.早期,面向设计思维的课程主要是依据Simon提出的“研析-融合-评定”三阶段单向模式[12].创新设计公司IDEO在前人研究的基础上,针对设计思维的教学模式进行了改进与完善,课堂教学围绕探索发现、解释说明、构思设想、开展实验和评估改进5个环节展开[13].为进一步促进设计思维与教学实践的融合,斯坦福大学提出了目前在教育领域创新课程中使用最为广泛的EDIPT模型,即教师按照同理心(Empathize)、需求(Define)、创想(Ideate)、原型(Prototype)、测试(Test)5个步骤组织学生进行作品设计等.

在实际课程教学中,若依据EDIPT模型来组织和开展教学活动,首先需要教师从宏观上对系统知识体系进行重构设计,围绕真实问题开展创造性的活动或项目.在此基础上,依据EDIPT5个步骤规划设计课程内容:①同理心环节,通俗来讲,就是换位思考,借助观察、倾听、调查等多种方式以此来获得对某种客体的共通感.②需求环节,即在收集大量信息的基础上,明确定义用户需求,精准凝练问题内容,为下一阶段寻找可行解决方案提供方向.③创想环节,打破惯性思维,展开头脑风暴,尽可能多地提出创造性解决问题的方法.④原型环节,依据头脑中的创意想法制作出粗糙、简单的原始模型.⑤测试环节,对制作出的原始模型进行测试和迭代完善,直至满足用户需求.

通过对EDIPT模型的构成要素及实施流程的分析,发现其强调学习者发散思维,积极参与教学实践活动,提升自身的动手实践能力以促进有效学习的发生;而教育者在授课过程中要努力创设良好的学习情境,帮助学习者依据设计的学习活动链建立起所学知识与现实生活的联结.

2 设计思维视域下“现代教育技术”课程教学模式构建与案例设计

2.1 “现代教育技术”课程教学模式构建

在教育信息化背景下,“现代教育技术”课程肩负着培养高校师范生信息素养的重要使命,但研究表明,我国师范生的信息技术应用能力整体情况确不尽人意,存在信息化教学创新能力不足、对信息技术与教育教学的深度融合理解不到位等问题[14].在教育创新的时代背景下,课程建设强调构建清晰且有利于学生素质结构优化的课程体系,探索多样化的教学形态[15].基于此,面向各学科师范专业未来教师职前培养的“现代教育技术”课程亟须在课程培养方面进行优化与改革,但目前来看,此课程在教学过程中还存在如下主要问题:①课程教学内容相对陈旧滞后,难以调动学生学习兴趣、参与度不高,缺少引导学生开展深度思考、交互合作的活动内容[16];②课程内容繁多,导致学生对技术工具的了解和使用仍处于简单理解和浅层应用,缺乏对高阶思维能力的训练;③教学方法和教学手段相对单一,实践教学多停留在“讲-练”模式,促进综合技能的深度实践基本缺失,致使学生的自主创造能力以及小组协作学习能力得不到培养.这些问题在一定程度上制约了课程教学质量的建设,因而有必要对课程设计与实践进行创新探索.

本研究采用设计思维为“现代教育技术”课程的教学实践提供指导,对课程原有知识体系与教学模式进行整合重构设计.以提升学生设计思维能力为目标,以项目任务为载体,以实践体验为促进,参考EDIPT模型,构建了融入设计思维的现代教育技术课程教学模式,如图1所示.具体来说,是在融合课程教学内容的基础上,借助EDIPT模型引导学生开展基于真实情境的项目实践活动,历经“共情-定义-构思-原型-测试”的思维过程,助力学生对基础知识的深度理解与技能工具的灵活应用,促进其问题解决能力、创新能力的提升.

此教学模式具体实施包含5个核心阶段:①共情驱动;②定义问题;③构思设计;④原型制作;⑤测试展示.每个实施阶段围绕学习者和教育者2个主体对象划分了学生活动和教师活动两部分,同时在对应的实施环节为学习者提供相应的工具方法等作为支撑.依据设计思维循环迭代发展的特性,教学活动的每个环节并非线性关系,而是根据学习者的实际需求,循环往复地开展相关活动以完成作品的设计与制作.

共情驱动阶段:教师要在考虑学生学情的基础上,以现实生活中的真实问题为依托,创设出良好适切的教学情境,为任务内容做好铺垫.学生则通过观察感受图片、视频等数字媒体呈现出的项目情境,将自身融入其中逐步建立起同理心,驱动学习者对项目任务进行深入思考,并借助同理心地图对目标对象的需求进行分析从而发现问题.

定义问题阶段:为了使学生更有效地完成问题定义,教师应启发学生进行思考,引导其梳理发现的问题,进而形成具体的内容表征.学习者在明确目标对象需求的基础上,开展组间头脑风暴活动,从问题中激发灵感,讨论并聚敛创意想法,最终确定需要解决的问题.

构思设计阶段:此阶段主要聚焦于组内成员们创意想法的具象化.教师要充分发挥学习引导者的角色作用,组织交流协作并提供相应的教学支架,例如:项目报告单、思维工具等.学生则结合相关资源,集思广益,通过分享交流、小组协商等方式反复对比,以实现创意的筛选或合并,最终形成凝聚集体智慧的设计方案并绘制草图或流程图.

原型制作阶段:教师需为学生提供学习支持服务,并对原型制作过程中遇到的问题进行针对性指导.学生则借助思维导图等工具将设计方案可视化,合作分工完成原型作品.面对不易解决的难题,学生需进一步细化设计,修订原型.

测试展示阶段:教师组织学生进行作品展示,采取组间互评、教师评价、学生自评等方式对作品质量与活动表现进行综合评价.学生结合对原型作品的测试反馈,对设计方案进行再思考再设计,以进一步优化完善作品.在作品展示环节,学习者针对所学知识内容、作品设计思路、小组合作情况等内容进行分享交流,反馈评价,形成最终的原型或作品.

2.2 “现代教育技术”课程案例设计

结合课程中的实验内容,本研究以“留守儿童绘本动画”为主题项目进行开展,旨在让学生综合利用技术工具设计绘本动画作品的同时,体验设计思维在创意实现和解决问题中的积极作用.课程以模块化的方式组织,具体如表1所示.通过基于课程内容和设计思维过程来设计并制作绘本动画,进一步促进学生对知识的深度理解和应用迁移,提高其解决问题的能力.

表1 课程内容模块设计Table 1 Curriculum content module design

课程围绕“留守儿童绘本动画设计”主题划分了3个模块,各模块在教学内容与能力目标上逐渐深入、螺旋上升.模块3作为设计体验活动,需要学习者结合模块1学习的设计思维方法,综合运用模块2中学习的操作技能进行探索实践.绘本动画设计将学科知识和实践应用进行有效联结,帮助学习者获得对知识的全面理解和灵活运用,课程活动的详细内容如表2所示.

表2 “留守儿童绘本动画设计”课程活动设计Table 2 The course activity design of “Animation design of Books for Reftbehind Children”

(1)共情驱动阶段:提出任务,情境共情

本环节中教师首先向学生抛出有关留守儿童的问题,学生对此展开讨论交流.然后,教师播放关于“留守儿童健康安全关爱行动”的视频短片,让学生发散思维,结合自身的真实体验或感受进行思考:“如果你是一名设计师,你想创作什么样的内容以帮助留守儿童更加健康快乐地度过青春期?”教师提示,本次活动主要使用基础阶段学习的技术工具来尝试解决大家所提出的想法,并要求完成实物作品的原型.在教师的组织引导下产生不同主题的项目小组,通过对项目主题的梳理整合,将其归为三类:①健康安全类,如交通安全知识宣传、饮食健康、儿童预防性侵科普等;②文化故事类,如寓言故事、二十四节气等;③自然科学类,如环保卫士、海底世界、智能机器人等.为了使各小组更加明确项目任务,教师鼓励小组成员以多视角来探讨思考问题,并完成同理心地图的绘制.

(2)定义问题阶段:需求分析,定义问题

本环节中学习者需整合同理心地图中的信息,进一步探查目标对象的需求,从而能够对项目主题的痛点进行分析归纳.在此基础上小组成员根据课程的知识内容进行头脑风暴,清晰描述需解决的问题,并以表格的形式呈现原型作品制作过程中“需要知道的”和“需要做的”进行陈述分享.表3呈现的是“交通安全知识宣传”小组定义问题的过程.在教师指导下,各小组成员针对项目主题进行讨论探究,主要围绕绘本动画内容的设计,制作过程中所需的技术工具和相应的操作功能,了解不同技术工具的优势和不足,熟悉完成项目的基本流程等内容展开.最后,师生共同建立作品评价的标准,主要从内容性、技术性、创新性、科学性、价值性、艺术性等方面进行评价.

表3 “交通安全知识宣传”小组的问题定义表Table 3 Problem definition sheet for the “traffic safety knowledge promotion” group

(3)构思设计阶段:创意构思,方案设计

本环节中小组成员结合已掌握的知识和技能,针对各组的主题任务展开头脑风暴式的创意构思,并共同分析对比筛选出其中优秀的想法,或将小组成员的创意想法合并,使思维逐渐由发散转向聚敛,最终确定出各组的项目设计方案.在此过程中,教师鼓励小组成员充分利用思维导图等思维可视化工具,将设计思路具象化,使项目作品的创作构思变得更加清晰.在整个环节中教师需向学生提供学习支架,如借助学习通平台向学生介绍万彩动画、focusky等趣味应用,提供讲解视频的网页链接、优秀案例作品等,以开阔学生的设计思路.

(4)原型制作阶段:制作原型,迭代修订

本环节是小组成员将设计方案物化的过程,学生综合利用课程所学的技术工具和教师提供的拓展资源完成初步原型作品的制作,并在方案记录表中将具体实践的流程进行记录.最后,各小组依据作品的评价标准进行组内测试,分析作品中存在的问题或不足,并进行适当的调整修订.例如:“交通安全知识宣传”小组发现由于初代作品中没有旁白和人物的配音,不利于目标观众对动画短片的深入理解,经过小组成员的角色扮演,实现作品的迭代优化.在本阶段的教学实践中,授课教师应关注各小组出现的问题和完成进度,及时给予针对性指导.

(5)测试展示阶段:展示原型,评估反思

本环节教师组织学生进行作品展示,各小组利用多媒体设备分享学习成果,阐述作品的设计思路或设计要点.学生相互观看作品的同时,依据教师提供的作品评价表开展互评反思.在获得来自同伴和教师的反馈意见后,各小组还可以思考作品如何进一步完善优化.

“留守儿童绘本动画”主题任务将设计思维与现实世界中的真实问题紧密结合,历经设计思维的系列实践活动,学生共情观察能力与动手实践能力得到了培养,设计思维能力也在实践操作的过程中得到进一步的强化和发展.学生之间的思维碰撞,使其逐渐从被动接受知识向主动学习探究转变.教学案例采用“边探究、边学习、边实践”的模式展开,由于课时的限制,只组织学生完整进行了一次作品的迭代优化,对于还能够进行改进完善的作品,由小组成员在后续课外时间自行安排.

3 设计思维视域下“现代教育技术”课程教学效果分析

本研究选取某师范大学英语专业(师范)的65名本科二年级学生作为实验对象,以现代教育技术课程的实践内容为依托,开展为期8周的教学实验以检验教学效果.通过问卷调查、访谈等方式多角度分析学生在设计思维方面的表现与提升效果.

3.1 调查问卷对比分析

为检验现代教育技术课程中基于设计思维的教学模式是否有助于学生的思维能力发展,本研究依据Royalty等[19]提出的《基于能力的创意代理量表》对学习者在学习过程中的设计思维技能进行评测和分析.调查问卷分别在开展主题项目教学的活动前和活动后通过网络形式发放,收集两次问卷的调查数据,并对前后测数据进行配对样本t检验,如表4所示.

表4 设计思维技能发展情况的配对样本t检验结果Table 4 Paired sample t-test results of design thinking skills development

由上表可知,实验班设计思维技能的平均值后测明显高于前测.从显著性可知,学习者在设计思维技能维度上的p值远小于0.05,达到了统计学上的显著性差异.由此表明,实验班经过此模式的教学后,学生的设计思维水平确实有了明显的提升.教学实践之后的调查也进一步证实了此结论:结果显示,98.46%的学生认为自己的实践操作能力有较大的提升,90.77%的学生认为此教学方式对自己发现与解决问题能力的提升有很大的帮助.在课程满意度方面,调查发现,63%的学生对课程安排和教学方式表示“非常满意”,27.6%的学生表示“比较满意”.总体来看,学习者较为认可和满意课程的形式和内容.

3.2 深度访谈分析

为从多角度了解融入设计思维的现代教育技术课程教学模式对学生发展的促进作用,及学生对课程教学模式的看法和评价,从学生的情感体验、认知过程、评价建议3个角度设计访谈提纲,对部分学生进行深度访谈,并对其中的关键词进行统计,形成相应的词云图,如图2所示.

图2 词云图Fig.2 Word cloud map

学生普遍认为这种融入设计思维的“现代教育技术”课程教学模式比较新颖,可以调动其学习热情,在小组合作过程中大家集思广益,积极探索项目任务的解决方案.大部分学生表明课程中关爱留守儿童绘本动画的项目任务十分有意义,一方面能够结合自身实际的感受或视角,选取特定的主题,并运用相关技术工具完成作品原型的制作;另一方面,通过对绘本动画的构思、制作等环节,历经了完整的设计流程,在体验的过程中不断提升自身的动手操作能力,培养创新思维的发展.但是,上图也反映出实际教学中存在的问题:部分学生认为“作业有点难”,应该“增加讲解时长”.针对上述问题,授课教师在课程内容和环节设置等方面,应结合学生的个体差异进行适当调整和改善,例如,可将部分知识内容以微课的方式在课前推送给学生;课上更注重引导和帮助学生解决在设计与制作过程中遇到的问题.

4 结 语

在汲取EDIPT设计模型的核心与优势的基础上,构建了设计思维融入现代教育技术课程的教学模型,旨在通过非线性、循环式的动态思考方式拓宽学生的智力视野、激发探究精神、推动其综合应用知识解决问题的能力.实践结果表明,依据该模式开展的教学活动使得学生的设计思维得到了训练,动手实践和交流协作能力得到了发展,进而有助于师范生对信息技术与学科教学融合的深度理解,提升自身的教育信息化能力与职业素养.但是本研究中仍存在不足,例如:实验对象的样本总量相对比较少,在一定程度上会对研究结果产生影响.由于思维本身所具有的复杂性、抽象性,因而“立竿见影”的想法不切实际,教学活动框架的应用效果还需长期验证.