陳金冬

設(shè)計(jì)思維是一套創(chuàng)新式解決問(wèn)題的方法學(xué)，也就是一種以解決方案為導(dǎo)向的思維形式。它不是從某一個(gè)問(wèn)題入手，而是從目標(biāo)或者要達(dá)成的成果入手，找出解決方案的過(guò)程。設(shè)計(jì)思維在小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程學(xué)習(xí)中有著重要的作用。如果采用設(shè)計(jì)思維作為教學(xué)設(shè)計(jì)的理念，將會(huì)為學(xué)生打開(kāi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的大門(mén)。

設(shè)計(jì)思維與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的適切性

2017版的《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“人們?yōu)榱松a(chǎn)和生活更加便利、快捷、舒適，創(chuàng)造了豐富多彩的人工世界。”“技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對(duì)自然的利用和改造?！薄肮こ碳夹g(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，工程是運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問(wèn)題和制造產(chǎn)品的活動(dòng)?！笨v觀技術(shù)與工程在目標(biāo)、關(guān)鍵性、過(guò)程和評(píng)價(jià)上有一些共性。

目標(biāo)的一致性，即教學(xué)目的都是為了解決實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)習(xí)和生活服務(wù);設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性，即設(shè)計(jì)想法是產(chǎn)品創(chuàng)造的靈魂，是解決問(wèn)題的可行性方案;過(guò)程的一致性，即學(xué)生都在經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程;評(píng)價(jià)的一致性，即實(shí)踐作品與實(shí)際需求的匹配度是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要依據(jù)。

“比較水的多少”案例的來(lái)源

“比較水的多少”選自教科版3年級(jí)上冊(cè)，首先直接展示3個(gè)不同形狀的瓶子，讓學(xué)生思考哪個(gè)瓶子里水多，哪個(gè)瓶子里水少。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，用多種辦法比較水的多少。但是人的直觀感覺(jué)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，為了能準(zhǔn)確比較水的多少，學(xué)生開(kāi)始設(shè)計(jì)并制作一個(gè)刻度杯（量筒的原型）。不同學(xué)生的刻度杯的單位是不一樣的，就導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的交流有困惑，從而引出相對(duì)精密的測(cè)量?jī)x器——量筒。接著讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用量筒，精確地比較水的多少。

本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)是經(jīng)歷人類(lèi)發(fā)明量筒的過(guò)程。知道液體具有一定的體積，液體的體積可以用量筒測(cè)量。然而教材把時(shí)間均勻地分布在3個(gè)活動(dòng)上，每個(gè)活動(dòng)都做不充分。因此汲取設(shè)計(jì)思維的精髓作為教學(xué)設(shè)計(jì)的理念，讓學(xué)生從量筒發(fā)展史入手，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)量水的工具，然后不斷修改優(yōu)化，解決現(xiàn)有的量水問(wèn)題。

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的活動(dòng)設(shè)計(jì)

用設(shè)計(jì)思維作為活動(dòng)設(shè)計(jì)的導(dǎo)向，以工程設(shè)計(jì)過(guò)程為主導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生的情況對(duì)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和活動(dòng)進(jìn)行重新定位和調(diào)整。

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的目標(biāo)取向

教材的目標(biāo)和設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的目標(biāo)都重視對(duì)科學(xué)概念的理解，重視學(xué)生的體驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生用多種方法解決問(wèn)題。不同的是，設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的目標(biāo)更重視產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程，讓學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試和改進(jìn)產(chǎn)品的過(guò)程，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的活動(dòng)調(diào)整

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的活動(dòng)簡(jiǎn)化了認(rèn)識(shí)量筒的過(guò)程，把比較誰(shuí)多誰(shuí)少放在了運(yùn)用環(huán)節(jié)，把比較水多多少這個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容做實(shí)做透。設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的教學(xué)活動(dòng)調(diào)整，為學(xué)生打開(kāi)了古人設(shè)計(jì)和發(fā)明量筒的大門(mén)。學(xué)生經(jīng)歷量筒的形成和發(fā)展過(guò)程，不僅知道工具的使用方法，更重要的是學(xué)會(huì)了創(chuàng)造工具。

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的課堂教學(xué)

創(chuàng)設(shè)情境，挖掘設(shè)計(jì)需求

創(chuàng)設(shè)情境是小學(xué)科學(xué)課常用的課堂導(dǎo)入方式，旨在創(chuàng)造真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的情境與人們通常所說(shuō)的情境既有相似之處，又有略微的區(qū)別。它強(qiáng)調(diào)真實(shí)性，在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中要求真實(shí)的情境、真實(shí)的問(wèn)題，并且真實(shí)地解決。

古代買(mǎi)賣(mài)酒場(chǎng)景：老板我要1杯酒，老板我要2杯，老板我要10杯酒……買(mǎi)酒的客人特別多，1天下來(lái)賣(mài)酒的師傅就累得不行了。他想：如果有一個(gè)量酒的工具，不管多少杯，我只要量1次就可以了，那該多好呀！

這樣的情境非常真實(shí)，讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)。買(mǎi)賣(mài)酒場(chǎng)景播放完畢，教師提問(wèn)：“如果你是賣(mài)酒的師傅，你覺(jué)得用這樣的小瓢量方便嗎？”促發(fā)與賣(mài)酒師傅進(jìn)行共情，體驗(yàn)到人們一小瓢一小瓢賣(mài)酒的辛苦及麻煩。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，教師點(diǎn)出本課主題：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)量水工具。設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的情境更多地是為了暴露真實(shí)的生活需求，為學(xué)生發(fā)現(xiàn)提煉設(shè)計(jì)需求服務(wù)。

頭腦風(fēng)暴，匯集設(shè)計(jì)創(chuàng)意

學(xué)生發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求后，就需要通過(guò)設(shè)計(jì)解決冋題。冋題解決的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)創(chuàng)意。在40分鐘短暫的課堂時(shí)間內(nèi)，常用的激發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)意的方法就是頭腦風(fēng)暴。

頭腦風(fēng)暴有其特定的操作方法。它的起點(diǎn)是設(shè)計(jì)需求，終點(diǎn)是修改設(shè)計(jì)解決需求。從明確需求到解決需求的過(guò)程一般有2條路徑（圖1）?！氨容^水的多少”的設(shè)計(jì)需求是：1個(gè)能夠量取多種體積的量水工具。由于這個(gè)問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，所以選擇了第1條路徑，即：直接讓學(xué)生獨(dú)立思考，記錄突發(fā)靈感，形成初步的問(wèn)題解決方案，然后小組討論并選擇最佳創(chuàng)意，最后全班交流修改設(shè)計(jì)。

學(xué)生完成設(shè)計(jì)之后，在教師的組織下，主要圍繞設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)材料和設(shè)計(jì)的可操作性這3個(gè)角度開(kāi)展交流。在活動(dòng)中，筆者收集到了學(xué)生的解決創(chuàng)意，主要有量體積的刻度杯、比高度的量瓶和稱(chēng)重量的稱(chēng)重杯這3種設(shè)計(jì)思路。學(xué)生充分考慮到材料的適用性，選擇了能夠直觀看到刻度的透明直筒的杯子做刻度杯;為了增加產(chǎn)品的實(shí)用性，他們把刻度設(shè)計(jì)成了防水的。

設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的設(shè)計(jì)創(chuàng)意分享，一定是圍繞設(shè)計(jì)需求開(kāi)展的。只有解決了實(shí)際問(wèn)題才是好的設(shè)計(jì)，只有用最簡(jiǎn)單的方法高效解決了問(wèn)題才是好的創(chuàng)意。在這樣的研討下，分享的學(xué)生能夠得到全班同學(xué)的建議，聽(tīng)眾能夠獲取其他小組的設(shè)計(jì)精髓，可謂事半功倍。

動(dòng)手操作，制作產(chǎn)品原型

制作是活動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，創(chuàng)造者需要尋找適合的材料，將設(shè)計(jì)創(chuàng)意變成產(chǎn)品。小學(xué)生的動(dòng)手操作能力比較弱，需要教師細(xì)致地指導(dǎo)。教師在制作指導(dǎo)的時(shí)候要有選擇地挑選那些直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的操作。在引導(dǎo)的過(guò)程中不斷追問(wèn)，讓學(xué)生自己總結(jié)操作的要點(diǎn)。以刻度杯法為例，教師可以用如下的方法引導(dǎo)。

教師：在制作刻度杯的時(shí)候有什么需要注意的嗎？

學(xué)生：（演示）量一小杯水，倒到長(zhǎng)筒杯子里去，在水位處畫(huà)1條刻度。

教師：你們也是這樣想的嗎？為了讓工具更準(zhǔn)確，制作過(guò)程中有沒(méi)有需要注意的地方？

學(xué)生：刻度要均勻？

追問(wèn)：怎樣做到刻度均勻？

學(xué)生：每次小杯子里倒的水要一樣多。每次要1小杯倒?jié)M，但是不能溢出來(lái)、漏出去。

追問(wèn)：漏出去會(huì)怎樣？

學(xué)生：會(huì)讓刻度變得不準(zhǔn)。

學(xué)生：倒出的時(shí)候，要倒干凈。

……

在制作的過(guò)程中，教師還應(yīng)關(guān)注學(xué)生的小組分工合作情況，讓每一個(gè)孩子有事做。經(jīng)過(guò)教師的細(xì)致指導(dǎo)，學(xué)生的制作活動(dòng)變得更加順利。圖2展示了學(xué)生的3種創(chuàng)意產(chǎn)品，產(chǎn)品制作的完成是學(xué)生對(duì)自我的肯定，增加了學(xué)生的成功體驗(yàn)和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

場(chǎng)景測(cè)評(píng)，獲得使用反饋

教學(xué)和評(píng)價(jià)是課程實(shí)施的2個(gè)重要環(huán)節(jié)，相輔相成。評(píng)價(jià)既是對(duì)教學(xué)效果的檢測(cè)，也與教學(xué)過(guò)程的相互交融，從而促進(jìn)與保障學(xué)生的發(fā)展。思維導(dǎo)向下的課堂評(píng)價(jià)主要分成3個(gè)部分，設(shè)計(jì)想法、小組合作和產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)。每一個(gè)維度的評(píng)價(jià)都有多個(gè)評(píng)價(jià)細(xì)則，右表是“比較水的多少”這一課的評(píng)價(jià)細(xì)則。

思維導(dǎo)向下的評(píng)價(jià)主體多元、方式多樣。不僅有以教師為主體的評(píng)價(jià)，也有教師對(duì)學(xué)生，以及學(xué)生對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)。針對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)，要在真實(shí)的場(chǎng)景中獲得使用的反饋，根據(jù)使用反饋進(jìn)一步修改自身設(shè)計(jì)。教師在教學(xué)中應(yīng)該注重對(duì)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)。

在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，無(wú)不滲透著設(shè)計(jì)思維。特別是工程與設(shè)計(jì)類(lèi)型的課，時(shí)刻能夠找到設(shè)計(jì)思維的印跡。這一類(lèi)課均可以吸取設(shè)計(jì)思維的精髓，以設(shè)計(jì)思維為教學(xué)設(shè)計(jì)理念，讓學(xué)生體驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，并用設(shè)計(jì)思維創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)思維導(dǎo)向下的小學(xué)科學(xué)課堂中，學(xué)生能夠體驗(yàn)真實(shí)的情境并發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求，通過(guò)頭腦風(fēng)暴的方式形成設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作出產(chǎn)品，使學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新思維得到飛躍式的發(fā)展。