馬洪博 朱彩蘭

隨著3D打印技術(shù)在社會的逐步升溫，與其息息相關(guān)的3D建模技術(shù)也悄然走入中小學(xué)信息技術(shù)課堂。3D建模技術(shù)不僅關(guān)注模型的構(gòu)建，還強調(diào)模型的設(shè)計，因此該技術(shù)在學(xué)生的創(chuàng)造力培養(yǎng)方面有其獨特的優(yōu)勢。一線教師們看到了這一優(yōu)勢，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面對其展開了一系列的探索，但由于缺乏成熟教學(xué)模式的引導(dǎo)，這方面的探索難以突破瓶頸，學(xué)生的課堂作品依然形式單一、缺乏創(chuàng)意。為解決這一問題，本文擬從設(shè)計思維培養(yǎng)的視角出發(fā)，探索3D建模課程的教學(xué)模式。培養(yǎng)設(shè)計思維的目的指向創(chuàng)造，而3D建模課程的落腳點也是創(chuàng)造，因此二者的結(jié)合具有天然的可行性。

● 設(shè)計思維模型梳理

自1987年設(shè)計思維這一概念被首次提出以來[1]，多位學(xué)者圍繞設(shè)計思維模型展開了探索。其中，斯坦福大學(xué)的D.school模型和Brown的設(shè)計思維三階段最為經(jīng)典，其余模型可視為是在這兩個模型上的調(diào)整與延伸。

斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院主張將設(shè)計的過程視為創(chuàng)新性問題解決的過程，并將D.school模型分為共情、定義、設(shè)想、原型和測試五個步驟。[2]Brown則將設(shè)計思維看作是一個有著重疊空間的系統(tǒng)，并將設(shè)計思維分為靈感、構(gòu)思和實施三個階段，他認(rèn)為在形成滿意的作品之前可能會不止一次地重復(fù)這三個階段。[3]對比這兩種模型可以發(fā)現(xiàn)，D.school模型比較具體，能夠詳細(xì)反映環(huán)節(jié)之間的過渡與關(guān)聯(lián)，在使用過程中方便隨時調(diào)整，可操作性強。Brown的設(shè)計思維三階段則比較宏觀，能從整體上把控設(shè)計的進(jìn)度，并且強調(diào)針對實際情況進(jìn)行環(huán)節(jié)間的迭代，從而對整個設(shè)計過程起到更好的調(diào)控作用。

綜上所述，在構(gòu)建指向設(shè)計思維的3D建模教學(xué)模式時，可以綜合考慮上述兩種模型的優(yōu)勢，這樣既能從宏觀層面指導(dǎo)整個教學(xué)流程的進(jìn)行，又能將每個教學(xué)環(huán)節(jié)落到實處，達(dá)到可操作、易遷移的目的。

● 教學(xué)模式初步設(shè)計

借鑒上述模型的優(yōu)勢，同時結(jié)合3D建模課程的特點，形成三階段六環(huán)節(jié)的教學(xué)模式，具體流程如圖1所示。

其中，定義問題階段包括接收任務(wù)、分析任務(wù)兩個環(huán)節(jié)，主要是幫助學(xué)習(xí)者明確需要解決的具體問題，讓學(xué)習(xí)者在此過程中對所要解決的問題形成較為清晰的認(rèn)知，避免錯誤理解。構(gòu)思階段包括頭腦風(fēng)暴和討論完善兩個環(huán)節(jié)，即學(xué)習(xí)者通過思維導(dǎo)圖、頭腦風(fēng)暴等形式形成解決問題的初步方案，然后通過小組之間的合作交流，不斷完善方案，最終形成最優(yōu)解決方案。本次實驗中，授課對象是五年級的學(xué)生，其計算機操作還不熟練，因此構(gòu)思階段讓學(xué)生在紙上繪制創(chuàng)意，輔助學(xué)生進(jìn)行設(shè)計。實施階段包含模型構(gòu)建、分享評價兩個環(huán)節(jié)，即通過快速原型的制作，讓學(xué)習(xí)者將設(shè)想實體化、可視化，通過對作品的展示交流與評價，對問題形成更清晰的認(rèn)知。

● 設(shè)計思維教學(xué)模式在3D建模課程中的實施及調(diào)整

本研究在南京市某小學(xué)五年級的3D建模課堂中做了應(yīng)用研究，共進(jìn)行了六課時。為結(jié)合教學(xué)情況及時修正模型，本實驗以兩課時為一個階段，當(dāng)一個階段的教學(xué)結(jié)束后，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題做出相應(yīng)調(diào)整后應(yīng)用于下一階段的教學(xué)。此外，每個課時都設(shè)置一個特定的課題，學(xué)生圍繞該課題展開設(shè)計與建模，具體教學(xué)階段及教學(xué)內(nèi)容安排如表1所示。

1.第一階段教學(xué)

第一階段的教學(xué)按照上頁圖1所示的教學(xué)模式展開，以第一課時“創(chuàng)意手機支架設(shè)計”為例，主要教學(xué)流程如表2所示。

（1）實施情況。在第一階段的教學(xué)中，師生都處于新教學(xué)模式的適應(yīng)階段?？傮w而言，學(xué)生上課時的投入度很高，在紙上繪制構(gòu)思方案時都能積極思考。雖然學(xué)生在設(shè)計與建模過程中遇到了一些問題，但最終都能制作出獨一無二的作品，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

（2）問題反饋。由于師生對教學(xué)模式還不熟悉，第一階段的教學(xué)中出現(xiàn)了如下問題。其一，學(xué)生初次在信息技術(shù)課中進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計，容易出現(xiàn)眼高手低的情況。學(xué)生在紙上設(shè)計的作品過于理想化，沒有考慮技術(shù)基礎(chǔ)，導(dǎo)致在建模時遇到障礙。在第二節(jié)課的頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)，教師強調(diào)學(xué)生應(yīng)結(jié)合自己的實際水平進(jìn)行設(shè)計，所以眼高手低的情況得到了明顯改善。其二，討論完善環(huán)節(jié)開展困難，學(xué)生之間缺乏針對設(shè)計的有效交流。分析原因，學(xué)生是以個人為單位進(jìn)行作品設(shè)計，沒有意識到通過討論可以幫助自己完善設(shè)計方案，因而更愿意沉浸在自己的設(shè)計中。因此，為促進(jìn)學(xué)生之間的有效交流，后續(xù)教學(xué)需要完善討論機制。

2.第二階段教學(xué)

總結(jié)上一階段的經(jīng)驗，將構(gòu)思階段的“頭腦風(fēng)暴”環(huán)節(jié)和“討論完善”環(huán)節(jié)合并成一個“構(gòu)思交流”環(huán)節(jié)，應(yīng)用于第二階段的教學(xué)。在課堂上，教師讓學(xué)生兩人一組共同設(shè)計作品，以保證學(xué)生在構(gòu)思階段能與同伴進(jìn)行有效的溝通交流。以第四節(jié)課“多功能筆筒設(shè)計”為例，主要教學(xué)流程如下頁表3所示。

（1）實施情況。教學(xué)結(jié)束后我們發(fā)現(xiàn)，通過環(huán)節(jié)合并和兩人一組進(jìn)行設(shè)計，學(xué)生之間的交流明顯增加，多數(shù)學(xué)生能夠向組員說出自己的想法和建議。在構(gòu)思交流環(huán)節(jié)，組員之間圍繞共同的設(shè)計作品進(jìn)行不斷的討論和完善，使得這一環(huán)節(jié)具備了明顯的迭代特征。此外，在建模過程中，組員之間遇到問題共同討論，咨詢老師的頻率明顯減少。

（2）問題反饋。第二階段仍然發(fā)現(xiàn)了一些問題，概括如下。其一，構(gòu)思交流環(huán)節(jié)看似簡單，實則包含了“初步設(shè)計、交流討論、完善方案”三個子步驟。由于這三個子步驟在同一個環(huán)節(jié)中進(jìn)行，中間沒有停頓與過渡，需要學(xué)生自己把控進(jìn)度，這就導(dǎo)致了部分學(xué)生把握不準(zhǔn)時間，無法在規(guī)定的時間內(nèi)形成最優(yōu)方案，并且小組之間的進(jìn)度存在差異，教師難以將課堂向下推進(jìn)。因此，在后續(xù)教學(xué)中，應(yīng)將構(gòu)思交流環(huán)節(jié)拆解為幾個方便執(zhí)行的小環(huán)節(jié)，以便在教師的組織下有序展開。其二，分享評價環(huán)節(jié)缺乏有效的評價量規(guī)。在前兩個階段的教學(xué)中，由于沒有可供參考的評價指標(biāo)，多數(shù)學(xué)生在評價作品時不知如何進(jìn)行評價。這樣一來，通過評價帶給學(xué)生的知識就得不到應(yīng)有的體現(xiàn)。因此，后續(xù)教學(xué)中需要有相應(yīng)的作品評價表，讓學(xué)生以此為依據(jù)進(jìn)行評價。

3.第三階段教學(xué)

根據(jù)第二階段教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，將構(gòu)思階段的構(gòu)思交流環(huán)節(jié)拆分為設(shè)計、交流、完善三個環(huán)節(jié)的迭代。授課過程中，環(huán)節(jié)之間的推進(jìn)在教師的帶領(lǐng)下完成，并按照實際情況控制迭代次數(shù)。修改后的教學(xué)模式如圖2所示。

此外，為幫助學(xué)習(xí)者更好地掌握所學(xué)知識，教師在第三階段教學(xué)開始前，從評價內(nèi)容和評價方式兩方面出發(fā)設(shè)計課堂作品評價表，具體內(nèi)容如表4所示。

在本次實驗中，先在課前向?qū)W生發(fā)放作品評價表。在分享評價環(huán)節(jié)，先讓學(xué)生針對自己的作品進(jìn)行評價，然后教師結(jié)合上一環(huán)節(jié)記錄的學(xué)生建模情況，選取3個優(yōu)秀作品進(jìn)行廣播展示，并讓學(xué)生對展示作品進(jìn)行評價。如果展示的作品是本人作品，則只需進(jìn)行自我評價。

第三階段的教學(xué)按照修改后的教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計，以第六節(jié)課“創(chuàng)意3D賀卡設(shè)計”為例，主要教學(xué)流程如下頁表5所示。

（1）實施情況。經(jīng)過前兩階段的摸索，師生對這一教學(xué)模式逐漸熟悉。修改后的教學(xué)模式在使用中更加流暢，環(huán)節(jié)之間的切換更加自然。作品評價表的使用既能幫助學(xué)生檢驗知識點的掌握情況，又能幫助學(xué)生在他人的設(shè)計中收獲靈感。

（2）問題反饋。在教學(xué)任務(wù)的選擇上，學(xué)生的設(shè)計結(jié)果受任務(wù)的影響比較大。在“創(chuàng)意印章設(shè)計”一課中，由于學(xué)生在生活中接觸的印章并不多，所以學(xué)生在發(fā)揮創(chuàng)造力時會有局限，無法結(jié)合印章的使用來展開設(shè)計。因此，在設(shè)計教學(xué)任務(wù)時，應(yīng)該注意結(jié)合學(xué)生的生活實際。

● 研究結(jié)論

1.指向設(shè)計思維培養(yǎng)的教學(xué)模式能改善學(xué)生課堂作品單一的局面

指向設(shè)計思維培養(yǎng)的教學(xué)模式在常規(guī)講練式教學(xué)的基礎(chǔ)上，增加了創(chuàng)意構(gòu)思環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠針對特定主題展開設(shè)計。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的創(chuàng)造力得到了有效鍛煉，并且改善了常規(guī)課堂中學(xué)生作品單一的局面。以第六課時“創(chuàng)意3D賀卡設(shè)計”為例，在課堂上，教師要求學(xué)生以父親節(jié)為主題設(shè)計并制作出個性化的3D賀卡，賀卡中必須包含裝飾花元素，其余元素可自行設(shè)計。根據(jù)任務(wù)要求，學(xué)生在賀卡的形狀、文字、裝飾物等方面展開創(chuàng)造，最終提交的作品各具特色。與常規(guī)教學(xué)模式相比，指向設(shè)計思維培養(yǎng)的教學(xué)模式在作品多樣性方面有較大突破。

2.生活問題為導(dǎo)向的任務(wù)更能激發(fā)學(xué)生的設(shè)計熱情

在本次實驗過程中，“手機支架”“燈罩”“鐘表”“多功能筆筒”和“3D賀卡”這五節(jié)課的教學(xué)效果及學(xué)生最終創(chuàng)造的作品在個性化、多樣性等方面都明顯好于“印章”一課。分析原因，印章在學(xué)生的生活中并不常見，而手機支架、鐘表等卻是學(xué)生常常能接觸到的。因此，當(dāng)設(shè)計任務(wù)與學(xué)生的生活實際息息相關(guān)時，更能激發(fā)學(xué)生的設(shè)計熱情。

3.半開放性的任務(wù)有利于新知識的學(xué)習(xí)與掌握

在布置設(shè)計任務(wù)時，雖然任務(wù)的開放程度越高，學(xué)生的設(shè)計結(jié)果越多樣，但是過于追求多樣化的設(shè)計結(jié)果并不利于學(xué)生知識技能的習(xí)得。開放程度過高的任務(wù)會使學(xué)生將關(guān)注的焦點放在作品設(shè)計上，忽視所學(xué)的知識點。因此，為了保證學(xué)生掌握技能，應(yīng)以半開放性的任務(wù)為主，規(guī)定最終設(shè)計的作品中必須包含的元素或者必須要使用的操作步驟，然后再讓學(xué)生在其他方面展開想象。

4.構(gòu)思階段根據(jù)學(xué)生的年齡特征靈活選擇輔助設(shè)計方式

構(gòu)思階段是指向設(shè)計思維培養(yǎng)的教學(xué)模式的重要一環(huán)，是設(shè)計思維內(nèi)涵在教學(xué)中的直接體現(xiàn)。構(gòu)思階段的順利展開，需要教師結(jié)合學(xué)生的年齡及認(rèn)知發(fā)展特征提供輔助設(shè)計的手段。在本研究中，授課對象是小學(xué)五年級的學(xué)生，其計算機相關(guān)操作還不靈活，因此選擇在紙上繪制創(chuàng)意的方式輔助設(shè)計。如果教學(xué)對象能靈活使用信息技術(shù)設(shè)備及軟件，則可以借助思維導(dǎo)圖、畫圖軟件等方式輔助設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1]王佑鎂，郭靜，宛平，等.設(shè)計思維：促進(jìn)STEM教育與創(chuàng)客教育的深度融合[J].電化教育研究，2019，40（03）：34-41.

[2]Carroll， M.， Goldman， S.， Britos， L. et al. Destination， Imagination and the Fires Within： Design Thinking in a Middle School Classroom [J].International Journal of Art & Design Education， 2010，29（01）：37-53.

[3]Brown， T. Design Thinking [J].Harvard Business Review， 2008，33（06）：84-92.

本文是江蘇省教育信息化研究課題2018年度重點課題“基于電子教材的信息技術(shù)教學(xué)研究”（課題編號：20180001）的研究成果。