设计思维在高中通用技术教学中的应用

摘 要：高中通用技术课程设计的产品多以模仿已有模型为主，学生由于缺少设计思维及设计经验，限制了学习者的创造性。将设计思维运用于高中通用技术教学有助于培养学生的学科素养以及创新设计能力，使设计思维与通用技术教学碰撞出新的火花。

关键词：高中通用技术;设计思维;创新

中图分类号：G632.0

1 绪论

设计思维最初是由美国IEDO公司提出的一种创新性的解决问题的思维方法，即以用户为中心去思考问题，以解决用户问题为目的，融入设计思维，改变设计师的传统模式，进行创新性设计[2]。斯坦福大学倡导的设计思维包括同理心、定义、头脑风暴、原型制作和测试五个步骤，目的在于提供一种方法，让非设计师也能运用这些方法解决问题。

2 设计思维应用于高中通用技术教学的必要性

2.1 高中通用技术课程标准的要求

在2017年新修订的《普通高中通用技术课程标准》中提到，通用技术学科核心素养主要包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力五个方面[1]。具体而言，就是要求学生经历技术设计的全过程，形成一定的方案构思、图样表达、工艺选择及物化能力，对学生的创新设计、实践能力、产品输出等方面提出了更高的要求。但是如何提高学生的学科核心素养，尤其是创新设计能力，是通用技术教育教学所面临的一大难题。

2.2 江苏省新高考方案的考试要求

以笔者所在的江苏省为例，新高考方案把通用技术纳入合格性考试范围。江苏省教育厅2019年11月颁布的《江苏省普通高中通用技术学业水平考试要求》指出，通用技术学科考试测评体系分为“过程性评价”和“终结性评价”两部分，其中“终结性评价”的“技术实践能力评定”环节具体形式为“作品的设计与制作考试”，具体要求为“能够明确要设计和制作的作品，制定设计方案、制作并进行作品展示、作品介绍及作品的使用和维护说明书的撰写等”。考试要求学生在规定的一段时间内完成项目的设计与制作，这就需要学生有一定的设计能力，具体体现为方案构思、草图设计、模型制作等能力。

2.3 当前高中通用技术教育存在的问题

目前，高中通用技术课程由于师资欠缺、实验室配备不足或课时限制等因素，课程开展大都选择比较容易实现的项目，甚至一些学校只是模仿产品开发的真实环境，并没有让学生真正经历设计的一般过程。因此学生由于缺少设计思维及设计经验，设计的产品多以模仿教师样例或已有模型为主，限制了学习者的创造性。比如，木工实践部分大部分学校选择便携式小板凳或孔明锁为例，项目多年没有创新。

综上所述，将设计思维运用于高中通用技术教学有助于培养学生的学科素养以及创新设计能力，使设计思维与通用技术教学碰撞出新的火花。

3 设计思维与通用技术教学的融合

设计思维在通用技术教学层面主要应用于教学设计原则、教学流程和教学评价三个方面。[3]

3.1 課程设计的原则

3.1.1 系统化原则，实现跨学科教育[4]

设计思维强调用系统的观念看待问题，综合运用不同的程序步骤创建一个系统的解决方案。当前，我国高中通用技术教育的开展还不成熟，部分学校只是将不同的学科内容进行简单的组合，忽视每门学科自身的逻辑结构，这显然不能全面培养学生的学科核心素养。因此在通用技术教学中，应该要有整体观，利用设计思维的系统化原则，将科学、数学科目与技术、艺术等内容进行重构及组合，弥合各门学科知识间的割裂性，并与实际生活进行联系。

3.1.2 生活化原则，以解决现实问题的项目为支撑

设计思维的核心是以人为本，即将客户的需求作为设计的出发点，设计的内容也要围绕实际生活中所存在的问题来展开。高中通用技术的覆盖面极广，涉及工程、材料、力学、艺术等多个领域，但其实很多问题都来自于生活。基于真实生活情境的课程环境，更有利于激发学生的兴趣和参与感。因此，通用技术教学要源于生活，又要将生活中的问题在教学中找到对应的理论分析，解决生活中的问题。

3.1.3 合作性原则，培养学生团队精神

通用技术教学面对的是真实复杂的问题，一般都涉及多学科的知识，在这种情况下学生要组成团队，互帮互助、分工合作来解决问题。同时，在通用技术教学中，学生实践操作大多是以项目教学的方式展开。在实际解决问题的过程中，调查访谈、头脑风暴、制作原型等内容的完成都不能仅凭一人之力，需要合作完成。合作学习方式可以锻炼学生的沟通交流、团队精神，使学生会多角度看问题，还会让不同的观点碰撞更多的火花。

3.2 教学流程

设计思维包括同理心、定义、头脑风暴、制作原型和测试五个环节。通过同理心以用户角度进行需求分析，通过定义来明确问题，通过头脑风暴来寻找解决问题的方法，通过原型制作来完成解决问题的模型，通过测试来优化问题的解决问题。下面以《校园共享雨伞伞框设计》为例，对这五个环节进行分析。

3.2.1 同理心——提出问题

设计思维的核心在于同理心（empathy），也称为共情或移情，即从用户的需求出发，设身处地地思考他人的感受，设计的出发点要坚持以人为本。建立同理心包括感受别人的情感和情绪，从别人的态度中体会到其言行的由来，认识到并明确其需求和期望。为了解决现实问题，设计思维反复强调一切都应该从理解人着手，通过针对特定用户建立起同理心，设计者充分认识到他们是什么样的人，什么东西对他们是真正重要的。具体方法包括观察用户、访谈用户和从用户的视角去体验。同学们从自身角度出发，发现校园共享雨伞放置的伞框太少、共享雨伞放置的伞框太小、总数无法满足要求等问题。本案例基于真实情境，能激发学生的兴趣。

3.2.2 定义——明确问题

本案例明确了要设计制作一个校园共享雨伞伞框，但是具体的设计需求还不明确。我们用同理心地图的方法分析学生的需求以及需要解决的问题。同理心地图是设计思维常用的方法，它是由国外一家公司开发的一款设计思维工具，旨在帮助调查人员对被调查或观察人员所处的环境、行为、关心事项及内心活动的深入了解，从而改进产品质量、研究开发新产品、提升用户满意度等提供充分的观点。

具体操作就是在整理零散的信息时可以将它们分为两部分四个类别，一边是用户看、听，另一边是我们体会到用户的想和感受、说和做。看描述用户所看到的信息、听是用户听到的信息，想和感受是设计者尝试揣摩用户头脑中所进行的内容，说和做是描述用户的说的内容，揣摩他可能做什么。

我们将同理心地图运用到本项目中，从刚才所说的四个方面设计共享雨伞伞框相关问题，从而明确问题。以“看”为例，可以考虑三个问题：①共享雨伞伞框在校园哪6个地点？②這6个地点周围环境怎么样？③为什么选择这些地方？学生通过小组讨论，把讨论的结果用便利贴粘贴在项目设计手册上。

3.2.3 头脑风暴——分析问题

头脑风暴是设计思维中分析问题常用的方法。它的原理是通过刺激强化作用，无限制的自由联想和讨论，其目的在于产生新观念或激发创新设想。头脑风暴的原则有5个：自由畅想，延迟批判，以量求质，综合改善，限时限人。在明确问题和共享雨伞伞框草图绘制阶段，学生们都可以通过头脑风暴的方法获得大量设想，并通过理论分析，确定最终设计方案。

3.2.4 原型制作——解决问题

“千万张图纸抵不过一个原型”。原型，是最终产品的雏形，它是介于创意和产品之间的一个过程。原型可以是产品本身，也可以是生产之前制作的与产品大小相同、用功能一致的物体。设计者一旦进入到原型制作环节，就不得不开始思考该原型的制作目的是什么、应用场景是什么、用什么方式表达、用户如何与该原型进行交互等一系列新的问题，很多在前期设计时没有考虑的细节就会一个接一个地浮出水面，从而促使设计者在原型制作过程中不但要利用合适的介质将头脑中的设计概念表达出来，还必须边做边想，应对制作出随时出现的新问题。原型制作的形式、材料可以多元化，伞框制作可以手工制作，也可以通过计算机建模后3D打印出来。

3.2.5 测试——优化方案

测试是任何新产品在上市之前必须经历的阶段，因为新产品很少有一次能成功的，大多都是在产品的发展过程中不断完善，才能获得最后成功。测试是为了检验产品在结构和技术性能方面能否达到预定的设计要求。测试的评价依据一般要根据设计要求以及设计的原则来制定。共享雨伞伞框测试的依据主要有创新、稳定性、美观、安全、环境适应性、规格、防水能力、环保的那个维度，测试时，可以先分组自行测试，再抽几个小组进行点评，其他小组给出优化建议。

3.3 教学评价

设计思维的核心是以人为本，其出发点是满足学生生活需求，那么学习效果也应该由学生自行评价。对学生学习效果的评价主要分为三个方面，一是自我评价，即学生自行汇报。汇报要求是能够借助共享雨伞伞框原型，运用清晰的思路，结合所学知识将产品介绍给大家。二是小组互评，即其他小组通过打分选出大家最喜欢的伞框，对不合理的设计给出优化改进建议。三是教师评价，即教师结合整个项目过程中学生的表现、最终产品及项目报告，对学生进行评价打分，选出最佳个人。

4 设计思维在通用技术教学中的价值

将设计思维运用于高中通用技术教育课堂，依托项目教学，可以激发学生的创新能力、实践能力和思维能力，也能培养学生的学科核心素养。在项目探究活动中，学生充分理解设计思维的含义，自觉运用设计思维解决学科问题，将来他们遇到棘手的现实问题时，能够运用自己的已有智能，自觉运用设计思维方法创造性地解决问题，这才是设计思维在高中通用技术教学中所要达到的最终的教学目的。当然，设计思维如何更好地运用于通用技术教育、如何选择项目、如何开发项目，仍需要通用技术教师不断摸索和实践，才能有效地提高学生的学科核心素养。

参考文献：

[1]普通高中通用技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.1.

[2]王可越，税琳琳，姜浩.设计思维创新导引.清华大学出版社，2017.

[3]王斌.设计思维在高中政治实践教学中的应用.课程教育研究，2019（7）.

[4]代洁娜.凌诗嘉，孔晶.设计思维支持的STEAM教育教学实践研究[A].中国信息技术教育.

作者简介：周碧文，无锡市第一中学，中学二级教师，研究方向为高中创客教育。