基于设计型学习的创客教育实践研究

陈美平

一、引言

2017年9月，国务院《关于深化教育体制机制改革的意见》明确提出了强化“认知、合作、创新、职业”四大“关键能力”的培养目标。党的十九大提出了“促进我国产业迈向全球价值链中高端”的产业发展方向，掌握高新科技，打造科技强国，培养国家创新型人才，才能够真正实现中华民族伟大复兴。

中国教育改革几十年，取得巨大成就，传统的“接受式学习”能解决有限时间、有限资源下的大群体知识普及，但不足以应对“创新能力”的个性化需求，对于创新人才的培养是个短板。新时代呼唤创新人才。

随着强国富国的新时代到来，以提升学生实践和创新能力为主要目的的创客教育越来越受到重视。在培养学生分析解决问题能力、合作协作能力、创造创新能力方面，设计型学习有着独特的魅力和价值。将两者有机结合，设计型创客教育为广大中小学校开展创客教育提供了一种可行的操作模式。实践设计型学习的创客教育，方便把学科教育和创客教育融合，把核心素养和关键能力培养落到实处。去年，东莞市教育局举办了2018年东莞市中小学创客嘉年华活动，设置了“机关王”“创意物化”“纸上谈兵”等科技实践活动，通过现场完成设计和制作创意作品，激发学生的创新潜力和创新意识，检验学生的动手实践能力。两年来，我校在创客教育中推行设计型学习模式，在本次创客节中取得丰硕成果，这次创客节检验了我校推行设计型学习创客教育的实践效果。

二、设计型学习的内涵

1.设计型学习方式（Design-based Learning，DBL）是基于设计思维的学习方式

国际著名人工智能专家西蒙提出，设计是一种将现存情形改变成期望情形为目标而构想行动方案的过程，设计过程本身就是一种创造性的问题解决活动，设计型学习以“设计”作为探究学习的中介，学习者基于复杂的真实性问题，通过“设计”过程创造学习制品以解决明确的学习需求。

“设计型学习”是欧美K-12教育中兴起的一种学习模式。它能够有效促进创造力的发展，现在越来越多的国家开始重视设计型学习的研究和实践。

设计型学习，它不是线性地给学生呈现和传递知识，而是学生在设计学习过程中主动建构知识和技能，又依据学习成果反过来检验设计是否合理有效，问题是否得以解决，整个学习过程是以设计为中心，循环迭代并且不断深化的。

2.設计型学习与创客教育

设计型学习具有探究（研究）型学习、项目学习的优点，更加突出了创客教育实践的工程性和创新性，强化了创客教育的探究型和体验性，能够较好地把创客教育与学科教育进行融合。

设计型学习，教师给学生提出挑战任务，学生发散思维，将工程制造知识进行整合，设计能反映主题的项目，再通过新学的知识，重新加以修改和设计。设计型学习比创客教育的体验学习、探究学习更加有针对性和深入。通常以项目或问题为导向，通过协作完成探究与设计，实现跨学科知识融合，形成可视化的学习成果，实证结果表明，设计型学习有助于提升学生的问题解决能力、协作能力和创造能力。

三、设计型学习应用于创客活动的实践

1.设计型学习的应用过程

教师使用设计型学习来挑战学生，让学生去设计能够反映主题、概念和标准的有形物体。有了这些实物，学生在一个互动的环境中学习基础学科知识，这样能促进经验的回忆和再利用。他们学习分析逻辑联系，探究因果，提出类比，并在更高水平上进行批判性思考。他们使用设计专业中简化的技术，包括制订学习计划，进行实验，发现、解释、区别、修订和证实自己的设计型学习基于这样的理念：当学生被要求设计并制作出需要理解并应用知识的作品时，他们会更深入地学习。 学生在完成具有真实性与挑战性的设计活动中产生问题、实施调查、寻找答案、解决问题、迭代设计与完成挑战。随着成功地完成设计任务，他们不仅仅学习了知识和技能，也学会了科学地实践和科学地推理，以及如何应用所学的知识和技能来完善设计。同时，学生在相互合作中增强了合作意识和探究能力。基于兴趣的学习，做真实世界的项目，使用跨学科知识进行造物，通过分享收获成就感和反馈，学会团队合作和创新思维，这些创客教育理念和设计型学习非常符合时代要求和中职学校实际。

2.设计型创客教育模式

创客教育与设计型学习在“设计”中融合多学科知识，通过协作、展示分享等环节实现创新作品创造，在挑战中，在迭代（反复循环）中构建知识和技能，收获发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养创造能力。

在创客教育中引入设计型学习模式，通过真实的设计项目，有意识地学习学科知识和设计技能，创客教育通过融合设计型学习，可以大大提高开源软硬件、传感器、电子知识、机械知识的综合，学生学以致用，将培养核心素养、核心能力落到实处。

3.设计型创客教育模式操作流程

基于设计型创客教育模式通常有两个循环：调查/探究循环和设计/再设计的迭代循环，学生胜利完成挑战任务，需要在不断学习和再设计中完善。一般有明确设计任务、调查研究需求、建模设计、展示评估、修改再设计等环节。

4.面向中职电子技术应用专业的设计型学习模式

中职电子技术应用专业开展创意电子创客活动中，有专业教育和创客教育融合的基础，设计型学习模式非常贴合中职电子专业开展创意电子创客教育活动，通过创设真实的挑战性项目任务，如幼儿接送车防遗漏和自救系统等真实任务项目，学生综合运用和学习了人体检测传感器、远程报警系统、电机驱动等知识，直面挑战，实践探索，综合创造。

5.2018年东莞市创客嘉年华设计型学习“机关王”创客案例

项目任务：

设计制作一系列关卡（高中组不少于6关），通过连锁反应完成任务。不限器材，提倡环保、经济、自制，不建议使用现成的套件。

器材准备：木板、方条、PVC线槽、Arduino开源硬件（含各种传感器）和软件、热熔胶、万能胶等。

项目设计：主题为《人生》，第一关 挫折，第二关 迎难而上，第三关 打击，第四关 陷阱，第五关 捷径，第六关 人往高处走，第七关 成功曙光。

四、结语

当前，全球竞争白热化，科技创新能力决定国家的实力，我国在积极倡导提升 21 世纪人才核心素养的背景下，开展创客教育，实践设计型学习创客教育，能解决与动手实践有效结合的问题，进行学科教育和创客教育的融合，侧重考核学生在真实情境中发现问题，运用所学知识分析和解决问题的能力;增强创新性、探究性和开放性实体的比例，培养学生创新精神和实践能力，将核心素养培养落实到教学中，设计型学习的价值日益突出。

[基金项目：本文系广东省教育科学规划课题“中职电子专业创客教育实践探索（2017YQJK161）”研究成果。]

责任编辑陈春阳