指向设计思维培养的程序设计教学研究

丁飞

【摘 要】设计思维培育是一种根植于创新力、问题解决驱动、以人为本设计方法论的多元化体系培育。借助设计思维培育的过程、方法来体验和感悟设计创新的全过程。让信息技术程序设计传统课堂重新回归创意思维的表达，重构程序设计的课堂结构与教学模式，让程序课堂教学回归创意工作坊的创新模式。为真情编程，为实感设计。

【关键词】设计思维;设计思维培育;程序设计教学

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）02、03-084-03

实现精益创新教学，首先，需要在基础教育阶段借助于编程让学生有创新过程的完整体验;其次，要在编程课堂教学中，让学生通过过程体会、了解知识本身内在的结构以及相关领域的发展方向;最后，要让学生激发自我的兴趣，让课堂所学成为一种思维的习惯，引领学生的终生发展走向更高的层次并受益终生。

创新力培养教学与设计思维

创新力培养的首要任务就是思维方式、思维角度、思维习惯的转变，创新教学的目标不断地引导着我们的教育教学从知识获取转变为智慧习得。创新力培养教学需要我们将学生的愿景、创新活力、可行性展现出来，设计思维就是一种有效的方式，并且在原生创新领域已有成熟的思维、工具、方法。设计思维现已被广泛应用于设计、管理与工程等实践领域。同时得到了全球教育领域的青睐，美国斯坦福大学、哈佛大学、麻省理工大学、德国波茨坦大学等国际高校纷纷成立设计学院[1]。在信息技术领域，设计思维已成为当下最新、最风靡的解决棘手问题的有效思维方法，结合计算思维，为提升软件设计更好地服务社会生活提供更多的解决方案。国内设计思维正悄然兴起，如北京工业大学与斯坦福大学联合，致力于提供动手的、舒适的创新环境并提供创新工具支撑，帮助孩子将创意转为行动，建立创新的自信。

设计思维与课堂教学的融合

案例教学实践以一个班级学生试点实施的方式展开，实施以设计思维培养为核心的驱动方式;采用网络在线调查与学生小组作业相结合的方式对指向设计思维培养的课堂教学进行实证探索性的研究。本次教学实验为初探性教学研究，一个班级学生尚不足以定量分析，本次教学比较实验重在定性上的研究，为下一步课程开发、实施进行前期预判实证评估。本次教学实验实施前学生并没有对循环语言知识进行预习。为了确保收集数据的公平、公正性，最终的数据收集均采用匿名调查方式。

1.理论支撑

指向设计思维培养的教学设计，指在通过规划教学进程，将教学活动、师生互动、课堂润泽等达到设计思维的模仿与体验的实践目标。激发学生的元认知能力，对于发展学生的思维能力、提高教学实效具有重要的意义。设计思维培养的课程实体引入一般需要通过心理的介入——共情。共情是由人本主义创始人罗杰斯提出的，指情境的引入，让学生融入情境，并产生同理心，进而站在人的需要的角度审视設计的问题，为后续的概念界定打下基础，即设计因人而产生，也反映了设计思维以人为本的理念。

2.过程与方法

斯坦福大学哈索普莱特纳设计学院，即D-School，是先期将设计思维从工业界引入教育领域的学校。D-School并没有去培养传统的设计师，而是提供了特有的环境让不同领域、学科跨度很大的各专业研究生在一起开展公众利益的设计项目[2]。D-School将设计思维分为五大步骤：共情、确定、创意、原型、测试。不难发现，步骤方法紧密围绕创新能力培养，设计思维的培养过程跟STEM教学在创意、原型、测试三个环节有颇多相似之处，而设计思维培养重在强调以人为本的原则，强调为真实的设计而思考。

3.评价体系侧重点

任何课堂教学都要有明晰的课堂培养价值导向。指向设计思维培养的教学评价体系注重站在发展的角度审视学生的设计思维成果。评价体系重在引导学生重构自我的洞察能力，指向设计思维培养的重点为创新，创新的关键拐点就是发现的能力，即洞察能力，培养学生能在复杂的人文、社会与技术背景下发现关键点并加以改进。指向设计思维培养的课堂教学评价侧重多维度，创意团队自我的评价以及其他团队的评价，评价内容除了定性以外，还要有质疑性的评价，设计思维培养就是要在每一次的改进中得到提升。

案例实施过程与策略

以“画圆-VB循环程序设计”为例，以下简要说明指向设计思维培养的程序设计过程与策略。

1.交互式的共情导入

课堂请学生以一个词或一句话表达对圆的感觉。传统的编程教学是以知识、情境引入，以任务驱动为首要教学方法。而设计思维注重体现设计以人为本的原则，除了从变革性设计让学生体验设计思维的工具与方法论以外，还可以从情感艺术表达领域让学生表达出所思、所想。本案例体现出设计思维培养课堂有时可以让学生既是设计方又是被设计方。强化自我思维意识的总结与归纳能力，也同时提升学生的沟通表达能力。不同学生的表达，让学生之间能形成共情，为后续的实现表达改进打下基础。

2.确定概念并提出问题

每位学生的感知是不一样的，每位学生表达的准确度也是不一样的，特别是情感类的表达都比较抽象。在真正工业新产品开发过程中对新器物的描述，最开始一般就是直觉的感受。但是一味地幻想、过度评价、不围绕重点等会让我们有限的课堂教学陷入怪圈。因此，在学生陈述直觉感受后需要对学生的表达进行提炼、区分、归类，将圆的形态分为规整、交错，并借概念界定之时提出疑问，如怎样表达绚烂多彩、表达混沌等，引导学生以小组为单位开展自我的概念形象化表达。最开始是从圆到感受直觉表达，现在变成了通过多个圆表达情感直觉。

3.确定问题并界定边界与规约

经过上一步的交互与探究，学习小组已经明确了目标。而实现一个创新必须要有可视化的模型，一个可以参考的、可以说明思路、可以描述直观感受的模型是不可替代的。由此，教学流程中让学习小组以画图程序为工具，目标是借助画图程序画圆，设计规约是图形中只能含圆，且为空心圆，圆的个数和颜色不限。任何设计必须规约，无规约则不能称之为设计。学习小组通过内部的讨论、判别、交互等形成各自的“情感画圆”。各小组将直觉感受的词汇直接写在画图中。此处通过画图展现初创作品，学习小组的作品就是设计原本。

4.批判思维给出创意

需求是源于对生活的体悟，课堂教学中由于时间有限、学生的认知水平有限，没有足够的时间进行头脑风暴，也没有轻松的创新环境给学生小组pk式地相互表达自己的创意。本节课在此处处理时，由教师代为提出需求，即如何将各位的情感表达让全世界都能感受到，我们可以通过哪些方式？各小组创意点可以通过网络提交上来，本阶段可以规定时间进行网络投票仲裁。仲裁结果通过程序方式更有利于在全球范围内传播。我们在表现方式、互动体验、技术实现、精简等方面程序实现自动绘制，比在画图中画圆或Word画圆更能渐进式、动态化地展现从一个个最简单的圆组合成一种情感表达的全过程——体验式感知效果好。

5.技术实现原型

对照设计原本，要将设计原本程序化，即原型制作。原型设计严格意义上讲属于工程实施范畴。其目的是通过原型论证创新的可行性、改进点等。原型设计操作方式多样，如小程序、Java Scrip、APP等工具都可以，本案例中用的是Visual Basic。

原型中的技术习得。本案例中的随机生成整数在前三课中有所涉及，技术重点是重复画n个圆，学习小组将自己的想法通过画图程序画出，自动生成代码。循环知识点的自我研究过程先是理解控制流转，再到理解for语句本身细节。

原型中的试错精神。鼓励学习小组试错，对于第一次接触for语句的学生，会在for next配对、起终值书写、循环体理解上出现错误，这是正常的现象，鼓励每个小组试错。

6.回归表面式迭代

回归表面就是回到设计之初，感受自我直觉表达的设计初稿与原型之间的差异，并记录需改进的地方。在需改进的点上不断寻找技术、效果、时效之间的平衡，鼓励学习小组利用技术在短时间内对大幅提高圆的表达效果的改进方案进行快速迭代改进。回归表面式即为回归设计初心，以简单的方式测试原型的优劣。

作品展示与数据调查分析

学生小组合作作品出乎教学实验的预期，学生的主观学习一旦有效开发，作品的创意五花八门（图1）。我们在课堂结束后进行了五个维度的在线匿名调查，包括编程习得经验、对课堂的直观感受、课堂亮点、自我作品的认可度和还有什么创意点。从调查数据中我们不难发现，在讲解实现原型时如何消除技术瓶颈，让所有人都能理解，这是挑战之一;正确、合理界定课堂是设计思维体验范围也是很重要的问题，还需要不断改进。

本课指向设计思维培养的教学实验，目的在于先期研究，为后续课程开发获取实验数据。也许数据不能反映所有的问题与收获，还需要更大、更完善的样本抽样，后续将继续改進。

注：本文系江苏省重点自筹课题“STEM+视阈下设计思维培育的高中信息技术课堂教学实践研究” （课题编号：C-b/2018/02/36 ）的研究成果

作者单位：江苏苏州昆山经济技术开发区高级中学

参考文献

刘倩楠. 大学生设计思维能力培养的教学研究[D]. 上海： 华东师范大学，2015.

蒂姆·布朗著. 侯婷译. IDEO，设计改变一切[M]. 沈阳： 万卷出版公司，2011.