浅谈设计思维在小学科学课程中的应用

魏华丽 杜英杰

学生创造思维的培养是国家的育人重点。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中强调学生的创新精神和实践能力的培养，并将创新人才培养列入国家發展战略。学生的创新思维是国家育人要求和学校育人目标的重要成分，设计思维作为一套支持设计创新、问题解决的方法论，能够有效引导学生在问题解决过程中，进行创意表达的迭代设计和创新性制作，提高小学科学设计制作类课程的学习质量。

理论基础

1987年，哈佛设计学院院长彼得·罗（Peter Rowe）出版《设计思维》一书，为设计师和城市规划者提供解决问题的实用系统依据，设计思维这个词被首次正式提出。“设计思维”一词发源于设计界，逐渐在工程、建筑、艺术、教育等行业领域中广泛使用。

设计思维，首先从思维方式上为学生提供设计创新的一般流程和步骤，转变学生思考问题的方式，帮助学生习得创新思考的认知加工路径；其次从工具方法上为学生提供一套系统完整的思维工具，帮助学生在具体的设计创新过程中学会发现问题并探索问题，提升学生的思维质量。

因此，设计思维可以在教育教学实践中，作为思维工具或者思维模式来应用，引导学生在问题解决过程中，进行创意表达的迭代设计和创新性制作。

实践依据

新版课程增加工程与技术领域，倡导STEM跨学科学习方式 《义务教育阶段小学科学课程标准》中指出：对科学加以巧妙运用以适应环境、改善生活而产生技术，技术的核心是发明；工程技术的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动；提倡STEM教育，让学生更深刻地理解科学技术的本质。课标还指出：技术与工程领域的学习可以使学生有机会综合所学的各方面知识，体验科学技术对个人生活和社会发展的影响；技术与过程实践活动可以使学生体会到“做”的成功和乐趣，并养成通过“动手做”解决问题的习惯。

设计思维作为支持设计创新的方法论与小学科学教学具有一致性 设计思维是一种以解决方案为导向的思维形式，也是一套支持设计创新、问题解决的方法论体系。它与小学科学教学之间有很强的适切性，目标具有一致性、过程具有一致性、评价具有一致性。将设计思维融入STEM课程，进行小学科学的工程技术领域的相关教学设计，不失为一种创新尝试。

以《制作我的小乐器》为例，明确设计思维模式的教学应用

内容分析 《制作我的小乐器》是单元结束课，课堂教学时，学生在认识声音，了解声音的产生、传播、强弱与高低，探究弦的变化与声音高低的关系的基础上，通过设计、制作小乐器，将学习到的声音知识应用到动手制作、实践创造中。本课的成功制作将是学生科学观念的深度理解与灵活应用的具体体现，也是学科核心素养培育的有效检验。

核心问题设计与活动实施 课堂上，引导学生围绕“制作我的小乐器”这一核心概念，分为“制作什么样的小乐器”“怎么样制作小乐器”“小乐器制作得怎么样”三个核心问题展开学习，分别指向问题的提出、分析与解决。同时，将设计思维融入STEM课程，结合设计思维模式的“共情—定义—构想—原型—测试”五个流程，设计“设计需求—设计创意—创意交流—产品制作—产品质检—产品展示”六个环节的教师与学生活动。其中，设计需求环节解决的是“制作什么样的小乐器”；设计创意、创意交流与产品制作这三个环节解决的是“怎么样制作小乐器”；产品质检和产品展示两个环节解决的是“小乐器制作得怎么样”。通过六个环节对三个核心问题的一一解答，学生在经历设计、制作、测试、调整、展示小乐器的过程，通过改变物体的长短、粗细、大小等属性使物体发出高低不同、连续变化的声音，将单元学习到的声音知识应用到小乐器的设计、制作和展示等过程中，将科学和技术密切结合起来，感受到身边处处是科学，进而意识到科学技术随时影响着我们的生活，并不断改变我们的生活。

学生的思维发展 尊重学生的思维发展规律，设计任务驱动、层层递进的设计、制作、质检等环节，学生参与设计、动手制作的兴趣高涨，营造了积极主动、乐于实践的科学课堂氛围。讲解员、演示员和质检员的角色扮演和科学的质检规则，学生能够结合自己的兴趣去选择讲解、演示、检查，人人有角色、人人有任务、保证“产品质检”环节的积极主动、扎实推进和高效实施。每组学生虽然选择不同的材料组合，都能通过调整物体的属性，让小乐器发出高低不同的、连续变化的声音，学设计、制作出既符合要求又独具创意的小乐器。

总之，将设计思维融入STEM课程，并应用到小学科学课程中，能够取得更好的教学效果。设计思维作为一套支持设计创新、问题解决的方法论，在融入STEM课程后，能更有效地培养学生的创新思维，有效落实学校育人目标的达成和国家育人要求。

（作者单位：北京市朝阳区白家庄小学）