張君瑞

摘 要： 為了達到知識經(jīng)濟時代對人才的要求，一種以“設(shè)計”為中心，運用設(shè)計方法解決問題、建構(gòu)知識，發(fā)揮學(xué)生的個性，培養(yǎng)創(chuàng)造力的教學(xué)模式——“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)（DBL）”，逐漸被教育界重視。本文對“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”的相關(guān)理論進行了研究，探索了“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”教學(xué)模式的構(gòu)建，并在高中通用技術(shù)課中應(yīng)用了“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”，最后以理論分析和實際研究表明：“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”具有傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： “基于設(shè)計的學(xué)習(xí)（DBL）” 高中通用技術(shù)課教學(xué) 實踐應(yīng)用

近些年來，教育專家研究發(fā)現(xiàn)，人類社會生活中廣泛采用的“設(shè)計”思維，是人類認識世界的一種有效方式，“設(shè)計就是通過創(chuàng)造與交流認識我們生活的世界”。[1]設(shè)計思維，既不同于科學(xué)思維，又不同于藝術(shù)思維，它是藝術(shù)思維的形象性與科學(xué)思維的邏輯性整合的效果。[2]因此，設(shè)計思維是一種高階思維。將設(shè)計思維運用到教學(xué)中，對發(fā)展學(xué)生的高階能力具有重要的意義。由此產(chǎn)生的“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”，是一種高階學(xué)習(xí)方法。

一、“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”的定義與特點

1994年，佐治亞理工學(xué)院的克羅德納教授運用CBR（基于案例的推理）為中學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)開發(fā)了一種教學(xué)方法，將動腦設(shè)計活動整合到課程中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)認知、社會、學(xué)習(xí)和交流技能的同時，利用我們對認知的認識形成一種適合深度學(xué)習(xí)科學(xué)概念、技能及其適用范圍的學(xué)習(xí)環(huán)境。在一個包含對照組的設(shè)計實驗中，專家要求六年級學(xué)生設(shè)計一套人工呼吸器并制作出呼吸系統(tǒng)的部分工作模型。[3]他們發(fā)現(xiàn)設(shè)計條件下的學(xué)習(xí)比傳統(tǒng)教學(xué)更能得到好的學(xué)習(xí)效果。這種方法被稱為通過設(shè)計學(xué)習(xí)。[4]

綜合各專家給出的基于設(shè)計的學(xué)習(xí)的定義，我們總結(jié)為：“基于設(shè)計的學(xué)習(xí)”（以下簡稱DBL）是一新興的教學(xué)方法，它通過讓學(xué)生設(shè)計一定的實物或模型，激發(fā)學(xué)生回憶利用已學(xué)知識，設(shè)計切合主題的方案并實施，在實施過程中不斷學(xué)習(xí)新知識，不斷對方案加以修改和設(shè)計。通過這樣的過程，培養(yǎng)學(xué)生整合相關(guān)方面知識的創(chuàng)新和專業(yè)的能力，學(xué)生獲得用在各個研究領(lǐng)域及日常生活中的知識和社會技能。

從DBL的定義與發(fā)展過程看，DBL明顯有別于其他教學(xué)方式，其突出特點為：學(xué)科知識融合性；學(xué)習(xí)對象廣泛性；學(xué)習(xí)環(huán)境開放性；學(xué)習(xí)目標多重性；學(xué)習(xí)過程迭代性等。

二、DBL的學(xué)習(xí)活動的設(shè)計

1.學(xué)習(xí)活動循環(huán)設(shè)計的相關(guān)模型

“學(xué)習(xí)環(huán)（learning cycle）”源于20世紀50年代末美國一個關(guān)于小學(xué)科學(xué)課程的項目——科學(xué)課程改善研究項目，代表的是一種學(xué)習(xí)活動過程。對DBL學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，除了克羅德納LBD學(xué)習(xí)循環(huán)之外，福特斯提出了基于設(shè)計的科學(xué)（DBS）學(xué)習(xí)環(huán)[5]，而DBL的創(chuàng)始人之一——多林·尼爾森）則提出了“逆向思維”學(xué)習(xí)的過程模型[6]。

這些學(xué)習(xí)環(huán)的實施重點在于將學(xué)習(xí)者置于完成設(shè)計任務(wù)的情境中，在設(shè)計過程中，使學(xué)習(xí)者的原有認知結(jié)構(gòu)與新知識形成認知沖突，由此引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行自我求解、管理與認知調(diào)試。

2.DBL學(xué)習(xí)循環(huán)模型的建立

由非良構(gòu)問題特點得知，設(shè)計問題是典型的非良構(gòu)問題。結(jié)合非良構(gòu)問題解決模式及國外著名學(xué)者所提出的DBL學(xué)習(xí)可操作模型，我們設(shè)計了如下DBL學(xué)習(xí)環(huán)：

DBL學(xué)習(xí)環(huán)

學(xué)習(xí)活動從激活原有知識開始，當完成了項目一的任務(wù)后，進入項目二的過程，然后進入項目三。循環(huán)中的雙向箭頭表示每一個步驟都可重復(fù)進行，只有達到要求，才進入下一個步驟。在整個過程中，學(xué)生進行迭代工作，精制設(shè)計方案，提高對科學(xué)概念的理解及對科學(xué)實踐的掌握。

三、DBL在高中通用技術(shù)課中的教學(xué)實踐應(yīng)用

機器人教學(xué)被現(xiàn)代教育學(xué)家認為是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力和想象力的有效活動。但在中小學(xué)開展機器人教學(xué)的設(shè)想，尚處于起步探索階段，在教學(xué)設(shè)計的各環(huán)節(jié)中，還未形成統(tǒng)一標準體系，有待不斷地探索、實踐與完善。本研究的對象是江蘇省江都中學(xué)高一學(xué)生20人，按照DBL模式，本研究設(shè)置了“讓簡易機器人動起來——會快速直走的機器人”這樣一個項目。我們將20個學(xué)生分成5個小組，每組4個人。

1.DBL應(yīng)用于機器人教學(xué)實施過程

（1）情景引入：播放三段機器人視頻：千手觀音、美國的火星探測器、中學(xué)生機器人比賽。播放電動自行車的動畫，引導(dǎo)學(xué)生分析“電動自行車的工作原理和結(jié)構(gòu)”，思考“一個電動自行車主要由哪幾個系統(tǒng)來組成”？請同學(xué)以電動自行車的系統(tǒng)組成來概括機器人的系統(tǒng)組成。（2）多元觀點：教師引導(dǎo)各個小組圍繞“哪些設(shè)備是需要的”、“如何組裝”等問題討論，引導(dǎo)學(xué)生從機器人系統(tǒng)組成和工作原理設(shè)計機器人。（2）調(diào)查討論：教師巡回指導(dǎo)各小組。各小組根據(jù)自認為需要解決的問題，進行任務(wù)分工，獨自搜集資料，展開調(diào)查。如有疑問，教師提示學(xué)生上網(wǎng)查閱資料或指導(dǎo)學(xué)生閱讀書籍，從中尋找解決問題的方法。（4）建模檢驗：各小組學(xué)生按照初定組裝方案嘗試組裝簡易機器人。（5）展示分享：教師組織各小組展示組裝機器人的運行效果，組織小組討論。若哪個小組組裝成功，請小組成員交流成功經(jīng)驗；哪個小組組裝失敗，引導(dǎo)學(xué)生探索失敗原因。

總結(jié)失敗原因，發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計失敗主要是在傳動機械上，教師呈現(xiàn)案例：自行車傳動系統(tǒng)、修正帶傳動系統(tǒng)、裝啤酒機傳動系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生認識傳動機械的方式，利用動畫視頻展示其特點。各小組在學(xué)習(xí)了新知識的基礎(chǔ)上，重新組裝機器人。教師再次組織各小組展示作品，可請每個小組在場地上比試，促使各小組繼續(xù)改進，以期達到更好效果。

2.教學(xué)效果及分析

在教學(xué)結(jié)束后，對學(xué)生進行問卷調(diào)查，發(fā)放問卷20份，回收20份，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果如下：

（1）對DBL的認同度：調(diào)查發(fā)現(xiàn)，15位學(xué)生認為學(xué)習(xí)了很多知識，并學(xué)會探索新知識的方法，14位學(xué)生認為教學(xué)方式新穎，15位學(xué)生認為學(xué)會了學(xué)習(xí)方法，19位學(xué)生認為能力得到培養(yǎng)。（2）在被問及是否應(yīng)用先驗知識解決問題時，17位學(xué)生回憶在這門課的學(xué)習(xí)過程中，遇到困難的時候，首先嘗試用以往的經(jīng)驗解決問題。這說明，DBL教學(xué)過程中充分調(diào)動了學(xué)生的思維，激勵了學(xué)生積極思考先前經(jīng)驗知識解決問題。（3）能力提高方面的統(tǒng)計：調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在能力提高方面，認為提高自主探究能力的12人（60%）；提高了問題解決能力的13人（65%）；提高了合作能力的16人（85%）；提高了決策與判斷能力的15人（80%）；培養(yǎng)了創(chuàng)新能力的18人（90%）；培養(yǎng)了膽量的14人（70%）；20人（100%）都認為掌握了機器人制作過程。這說明全班學(xué)生對基于設(shè)計的學(xué)習(xí)能培養(yǎng)諸多能力存在較大的認同感，學(xué)生對基于設(shè)計的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)創(chuàng)新能力的認同率是很高的。（4）學(xué)習(xí)積極性方面：在被問及是否經(jīng)?！霸谠O(shè)計和制作機器人的過程中和小組成員進行積極的討論和交流”時，有90%的學(xué)生肯定在學(xué)習(xí)過程中與其他人進行了積極交流。統(tǒng)計是否“主動將遇到的問題或產(chǎn)生的想法轉(zhuǎn)換成文字”時，75%的學(xué)生給予了肯定回答。

四、總結(jié)與反思

在高中通用技術(shù)課開展DBL的實踐研究，我進行了為期一個月的課堂跟蹤及研究工作，初步證實DBL的學(xué)習(xí)模式可以有效提高學(xué)生在設(shè)計技術(shù)課方面的知識、情感和動作技能。這種以學(xué)生為主的學(xué)習(xí)模式受到了學(xué)生的歡迎，并且引起了其他學(xué)科教師的關(guān)注，這為當下的教學(xué)革新研究與實踐創(chuàng)新提供了參照和啟示。

參考文獻：

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“河南省高等學(xué)校人文社會科學(xué)研究項目”，項目編號：2012-QN-496。