劉斌，郭連生，范閃閃，荊鍇

（1.河北工業(yè)大學(xué)人工智能與數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院，天津 300401；2.河北工業(yè)大學(xué)本科生院，天津 300401；3.河北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，天津 300401）

1 設(shè)計(jì)思維的概念和特點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)思維的概念

在設(shè)計(jì)思維的研究初期，西蒙認(rèn)為設(shè)計(jì)思維是一般的問題解決過程，并建立了分析—綜合—評(píng)價(jià)的線性模型。有研究者則把設(shè)計(jì)思維定義為一套啟發(fā)式規(guī)則、一系列步驟或策略，用于指導(dǎo)解決復(fù)雜問題或者制作具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品。世界著名設(shè)計(jì)公司IDEO 將設(shè)計(jì)思維定義為“用設(shè)計(jì)者的感知和方法去滿足在技術(shù)和商業(yè)策略方面都可行的、 能轉(zhuǎn)換為顧客價(jià)值和市場機(jī)會(huì)的人類需求的規(guī)則”，其認(rèn)為設(shè)計(jì)思維是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的新方法和新途徑。IDEO 設(shè)計(jì)思維模型包括發(fā)現(xiàn)、解釋、構(gòu)思、實(shí)驗(yàn)和評(píng)估五個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)包含多種策略和方法。斯坦福大學(xué)設(shè)計(jì)思維學(xué)院將設(shè)計(jì)思維分成共情、定義、構(gòu)想、原型和測試五個(gè)環(huán)節(jié)，這也是目前應(yīng)用最多的設(shè)計(jì)思維過程模型。它不僅是頭腦風(fēng)暴會(huì)議或者一個(gè)流程，而是一個(gè)迭代反復(fù)的過程，這與教學(xué)活動(dòng)中強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)反饋不謀而合。把學(xué)生作為客戶，從學(xué)生體驗(yàn)的角度出發(fā)，選擇適合學(xué)生接受的語言、形式，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從教師的教轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的“學(xué)”。

1.2 設(shè)計(jì)思維的特點(diǎn)

共情：通常在體驗(yàn)設(shè)計(jì)中被翻譯為“同理心”，也就是認(rèn)識(shí)主體對(duì)自我以外的人和事物的同感和通感。它是設(shè)計(jì)思維中強(qiáng)調(diào)以人為中心的最核心的環(huán)節(jié)，主要通過觀察、傾聽、融入等方法，其核心目標(biāo)是了解需求，為接下來的定義和構(gòu)想奠定基礎(chǔ)。定義：通過對(duì)上一步的信息中尋找需求點(diǎn)，并進(jìn)行思維加工，分析總結(jié)確定要解決的有意義且可行的關(guān)鍵問題。構(gòu)想：小組成員之間通過各種方式如頭腦風(fēng)暴、九宮格、六頂帽子等，提出想法、梳理想法。原型：將解決方案可視化，通過不斷的創(chuàng)建、 測試和迭代修正模型，越來越靠近用戶的需求，逐漸生成更佳的解決方案。測試：由目標(biāo)用戶對(duì)原型進(jìn)行測試，通過獲取用戶的參與體驗(yàn)，詢問開放性問題、觀察等，獲得反饋，不斷提升產(chǎn)品方案。國外提倡采用設(shè)計(jì)思維進(jìn)行教學(xué)，作為專門針對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一種新型教學(xué)方式。將設(shè)計(jì)思維的理念用于學(xué)科教學(xué)中，團(tuán)隊(duì)成員深入分析確定研究問題，依靠團(tuán)隊(duì)的智慧提出各種解決方案，通過制作原型、測試篩選驗(yàn)證其可行性，確定最終的問題解決方案。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

2.1 課堂教學(xué)模式存在問題

目前國內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)可以歸納為兩類模式：一類是“包辦”模式，即教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容及注意事項(xiàng)，演示實(shí)驗(yàn)過程，在剩余有限的時(shí)間里，學(xué)生為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，多數(shù)選擇遵循教師講的內(nèi)容按部就班地去操作、記錄數(shù)據(jù)，照抄教材中的實(shí)驗(yàn)原理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一模式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣僅僅停留在完成實(shí)驗(yàn)測量的層面，因此收獲并不大。另一類是“放羊” 的模式，對(duì)于簡單的實(shí)驗(yàn)學(xué)生尚可摸索，但是對(duì)于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)就會(huì)無從下手。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在問題

我國物理實(shí)驗(yàn)儀器同一化現(xiàn)象嚴(yán)重，高校開設(shè)的課程大同小異；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有做到與時(shí)俱進(jìn)，幾十年沒有更新過，與工業(yè)發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)脫節(jié)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，一學(xué)期有一兩個(gè)，而且受到課時(shí)較少的困擾并沒有起到設(shè)計(jì)性的目的，學(xué)生沒有發(fā)揮主觀能動(dòng)性的機(jī)會(huì)，沒有得到科學(xué)研究的正常訓(xùn)練，白白浪費(fèi)了寶貴的課時(shí)。

通過問卷調(diào)查分析，學(xué)生對(duì)目前傳統(tǒng)的授課模式不滿意，課前有不預(yù)習(xí)的，抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告來完成教師要求的任務(wù)；上課時(shí)教師講授理論知識(shí)時(shí)跟不上進(jìn)度，也不思考，照貓畫虎的完成實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)在出不來結(jié)果就找教師幫忙；課后數(shù)據(jù)分析存在抄襲現(xiàn)象，一個(gè)班兩到三個(gè)版本，學(xué)習(xí)效果不太理想。

3 用“設(shè)計(jì)思維”理念進(jìn)行教學(xué)改革

凝練需要解決的問題——如何提升學(xué)習(xí)興趣，追求快樂課堂，讓學(xué)生喜歡上學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)原則有以下幾點(diǎn)。

（1）正確解決手機(jī)的問題，堵不如疏。有的教師每節(jié)課收手機(jī)，把手機(jī)當(dāng)成敵人，反而激發(fā)了學(xué)生的反抗心理，學(xué)生會(huì)準(zhǔn)備兩個(gè)手機(jī)。解決方案就是把手機(jī)當(dāng)成助手，而不是變成手機(jī)的助手。利用信息化的手段，課堂教學(xué)采用基于教學(xué)微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂模式，利用手機(jī)進(jìn)行教學(xué)。

翻轉(zhuǎn)課堂本身就是一個(gè)授課模式的改變，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突破學(xué)習(xí)的時(shí)空界限，但在教學(xué)過程中不能夸大到萬能的境界。首先我們不能在第一課堂上面全程讓學(xué)生討論，需要教師更加細(xì)致的引導(dǎo)，需要選擇更好的授課內(nèi)容，搭配合理、重點(diǎn)突出。打個(gè)比方，就像是做魚一樣，我們做出了各種形式——煎炒烹炸，菜的內(nèi)容是沒有變，還是魚，不喜歡魚的還是不會(huì)吃。其次有的課程憑借網(wǎng)絡(luò)課堂大量推送習(xí)題，課堂上就是做題，沒有任何引導(dǎo)傳授過程，美其名曰翻轉(zhuǎn)課堂，其本質(zhì)還是題海戰(zhàn)術(shù)，只是變本加厲地刷題。這種授課方式激發(fā)不了學(xué)生任何興趣，只是徒增學(xué)生的怒火，這也不是我們教學(xué)改革的方向。

（2）選擇微視頻教學(xué)。為了解決預(yù)習(xí)難題，設(shè)計(jì)采用微視頻方式，可以讓每個(gè)學(xué)生都能接受到演示的效果，能在課下輕松地掌握實(shí)驗(yàn)方法，打破了儀器的神秘感、陌生感，學(xué)生學(xué)習(xí)起來變得容易、可行，而實(shí)驗(yàn)操作成功的喜悅又給了學(xué)生強(qiáng)大的成就感，學(xué)生變得喜歡操作，形成良性的增長效應(yīng)。微視頻還可以暫停、重復(fù)觀看，這些固有的特性相當(dāng)于教師多次的示范演示，就是利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)給每個(gè)學(xué)生配了一位教師，使得稀缺的教育資源最大化地利用了。

（3）交流的語言選擇。調(diào)研學(xué)生們的喜好，上課時(shí)采用學(xué)生們比較熟悉的語言，如做題采用“簡單模式、困難模式、生存模式”等在游戲中出現(xiàn)的詞匯，再配上熟悉的游戲音樂，讓學(xué)生們有闖關(guān)的感覺。找尋適當(dāng)?shù)谋砬榘?，讓學(xué)生有眼前一亮的感覺，教師使用的和學(xué)生們使用的一樣，這樣就拉近了和學(xué)生之間的距離，容易產(chǎn)生共鳴。

（4）課間音樂的選擇。學(xué)生的注意力不能保證長時(shí)間緊張，就要學(xué)會(huì)放松，課間時(shí)候，可以選擇一些學(xué)生們特別愛聽的歌曲，可以采用問卷調(diào)查的方法，統(tǒng)計(jì)哪些歌曲比較受歡迎，課間放一曲，讓他們情緒放松，做到張弛有道。

（5）每15min 一個(gè)放松點(diǎn)。根據(jù)教育心理學(xué)研究，每15min 學(xué)生的注意力要下降一個(gè)層次。所以設(shè)計(jì)在15min 左右的時(shí)候可以設(shè)計(jì)成一個(gè)小的放松點(diǎn)。可以提問，可以發(fā)紅包，推送試題，講個(gè)小笑話等，通過不同的方式調(diào)節(jié)學(xué)生的注意力。

（6）內(nèi)容為王。結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)，設(shè)置好的內(nèi)容，發(fā)掘知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延。從獨(dú)特的視角向?qū)W生展示觀點(diǎn)，把知識(shí)點(diǎn)講透，說明本質(zhì)，找尋最合適的表達(dá)方式來給學(xué)生呈現(xiàn)，心中始終把學(xué)生的體驗(yàn)放到第一位，才能獲得課堂的成功。

4 結(jié)語

“設(shè)計(jì)課程”是為了更好地提高教學(xué)效果，從學(xué)生需求出發(fā)，采用各種形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到完美呈現(xiàn)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要改革，通過在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)滲透設(shè)計(jì)思維，既可更好地實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的，培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)技能，又可配合實(shí)施設(shè)計(jì)思維教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和社會(huì)責(zé)任感。由于目前大學(xué)教育對(duì)設(shè)計(jì)思維研究深度不夠，如何結(jié)合具體課程滲透設(shè)計(jì)思維教育，將設(shè)計(jì)思維與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合的研究較少，加之本人的研究水平有限，對(duì)在設(shè)計(jì)思維理念下教師該怎么做，如何進(jìn)行課程的管理和評(píng)價(jià)等方面還需進(jìn)一步研究。