基于產(chǎn)品設(shè)計推進深度學習

【摘要】本文以解決校園活動中真實問題“共享雨傘傘筐設(shè)計”為例，探討從產(chǎn)品設(shè)計與智造的角度組織項目式教學，引導(dǎo)學生開展基于設(shè)計與智造的沉浸式深度學習的教學實踐。本文有理有據(jù)地提出了深度學習來源于真實情境、植根于跨學科知識、著眼于高階思維、落實于評價反思等教學策略?！娟P(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計；深度學習；設(shè)計與智造設(shè)計與智造的核心理念就是從產(chǎn)品設(shè)計與智造的角度組織項目式教學，融合高中信息技術(shù)、通用技術(shù)乃至其他學科課程，基于學科大概念設(shè)計項目活動，引導(dǎo)學生開展基于設(shè)計與智造的沉浸式深度學習，從而發(fā)展高階思維，提升技術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)未來的設(shè)計師和工程師[1]。深度學習是指在教師引領(lǐng)下，學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程。本文以“共享雨傘傘筐設(shè)計”項目為例闡述以設(shè)計與智造為主線，在推進深度學習方面的教學實踐與反思。深度學習來源于真實情境共享雨傘傘筐設(shè)計來源于校園生活的真實問題。學校校園面積168畝，教學樓與宿舍、食堂、運動場館等區(qū)域間并無連廊相通，為了滿足師生在校園內(nèi)使用雨傘的需求，我們設(shè)計投放了一批共享雨傘，用于各建筑物間雨天出行的需求。但共享雨傘的使用帶來一個新的問題：學校各建筑物的出入口處需要一批能放置共享雨傘的傘筐，市場上的雨傘傘筐多為少量雨傘設(shè)計，并不能完全符合學校的實際需求。所以我們提出了這樣一個需求：設(shè)計能符合學校共享雨傘的傘筐。真實情境的問題能夠激發(fā)學生的責任意識、創(chuàng)新意識和合作意識。共享雨傘傘筐設(shè)計體現(xiàn)了“以人為本”的理念，實質(zhì)就是“我為人人，人人為我”的責任意識。問題的解決能夠方便學校管理和學生生活，學生自然充滿了極大的熱情，積極性很高。該項目激發(fā)了學生主動探究、實踐創(chuàng)新的內(nèi)在學習動機。而且由于傘筐設(shè)計問題具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，需要學生組建團隊，齊心協(xié)力完成任務(wù)，有助于培養(yǎng)學生的合作意識和能力。深度學習植根于跨學科知識本項目融合了高中技術(shù)課程中的通用技術(shù)和信息技術(shù)學科內(nèi)容，還有三維建模、開源硬件、軟件編程等選修科目內(nèi)容，甚至還涉及物理材料、外觀設(shè)計等其他學科知識，可以幫助學生形成跨學科知識體系。傘筐設(shè)計立足于通用技術(shù)學科，是一個產(chǎn)品設(shè)計的問題，遵循通用技術(shù)學科中設(shè)計的一般流程。傘筐應(yīng)該是一個穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，故而涉及通用技術(shù)學科中結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。因此，我們按照產(chǎn)品設(shè)計的一般過程，制作了項目設(shè)計手冊。手冊上提供每個環(huán)節(jié)必要的知識點，同時真實記錄學生在設(shè)計制作過程中的各類學習數(shù)據(jù)、圖樣圖表，包括發(fā)現(xiàn)問題階段設(shè)計分析的概念圖、明確問題需要設(shè)計條件匯總、方案構(gòu)思階段使用SCAMPER法和頭腦風暴法獲得的各類奇思妙想、方案權(quán)衡階段建立的KANO模型、方案呈現(xiàn)階段設(shè)計的草圖及三視圖等、模型制作階段必要的工具、材料使用要求的資源準備、模型呈現(xiàn)的實物照片，還有作品完成后進行評價的自評、互評及師評的雷達圖等。傘筐設(shè)計離不開信息技術(shù)學科，信息技術(shù)作為必要的工具與手段一直貫穿傘筐設(shè)計的始終。在發(fā)現(xiàn)和明確問題階段，學生使用網(wǎng)絡(luò)搜索引擎進行資料的收集整理，產(chǎn)品的調(diào)研和分析；在方案構(gòu)思階段，部分學生使用計算機軟件繪制設(shè)計圖樣；在作品評價階段使用在線投票評價系統(tǒng)進行自評和師生互評。傘筐設(shè)計還涉及其他科目內(nèi)容。在模型制作階段，學生通過3Done軟件建模和打印部分零件；學生設(shè)想智能傘筐App，通過傳感網(wǎng)及時反映全校各供應(yīng)點的雨傘數(shù)量，方便管理和維護。這就涉及開源硬件、軟件編程等相關(guān)知識了。深度學習著眼于高階思維傘筐設(shè)計以設(shè)計與智造為主線，開展沉浸式深度學習，就是將設(shè)計思維、工程思維、計算思維作為培養(yǎng)學生技術(shù)素養(yǎng)的關(guān)鍵。這三種思維方式的綜合運用有利于打造良好的技術(shù)創(chuàng)新思維，有利于提升學生技術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)。項目教學的深度體現(xiàn)在思維的可視化。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，可以有效提高信息加工及知識傳遞的效能[2]。設(shè)計思維是一種以人為本的產(chǎn)品設(shè)計態(tài)度與方法，具有普遍適用性和跨學科跨領(lǐng)域的特點，是一種可以發(fā)現(xiàn)問題解決方案并以多種方式激發(fā)創(chuàng)新思維的途徑。國際上普遍認同的設(shè)計思維包括同理心、需求定義、方案構(gòu)思、快速原型和測試迭代五個階段。在傘筐設(shè)計的過程中，教師提供了設(shè)計思維的多種學習腳手架和可視化工具，如同理心地圖、頭腦風暴、九宮格、SCAMPER法、KANO模型等，有效地幫助學生構(gòu)思了多種傘筐模型，完成了項目挑戰(zhàn)，讓人耳目一新。工程思維是以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維，在產(chǎn)品的方案構(gòu)思及權(quán)衡時都要用到。傘筐是一個穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，也是一個簡單的系統(tǒng)，因此學生要形成人機關(guān)系、形態(tài)轉(zhuǎn)換、決策權(quán)衡、工程建模等技術(shù)思想和方法，實現(xiàn)整體與部分、抽象與具體、有形與無形之間的思維轉(zhuǎn)換，提升和發(fā)展工程思維。計算思維是個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。在面對復(fù)雜的問題情境，對其進行抽象、分解和建模的過程中，我們都在運用計算思維。傘筐設(shè)計的過程中，學生要使用計算機進行數(shù)據(jù)整理、結(jié)構(gòu)分析、任務(wù)分解、模型建構(gòu)等各種思維過程，鍛煉了計算思維。深度學習落實于評價反思深度學習的推進離不開伴隨式的評價與反思。學習手冊的使用正是契合技術(shù)意識、高階思維、圖樣表達、物化能力和創(chuàng)新設(shè)計等核心素養(yǎng)來設(shè)計的，能夠最大程度地客觀呈現(xiàn)和評價學生在技術(shù)課程中的整個學習過程。傘筐設(shè)計項目以學習手冊為中心，從設(shè)計草圖的呈現(xiàn)到模型制作的實踐再到最終作品評價的全過程，伴隨式評價貫穿始終，個人的自評、小組同伴的互評和不同階段的師評，幫助學生及時發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)整方法、改善學習，從而使學生不斷反思，不斷改進，不斷發(fā)展，學生才對整個學習產(chǎn)生了積極的情感。學生興趣一旦被激發(fā)，就更容易發(fā)現(xiàn)學習的意義和價值，體驗創(chuàng)造的快樂。綜上，通過“共享雨傘傘筐設(shè)計”項目，學生以設(shè)計與智造為主線體驗了沉浸式的深度學習方式。學生在校園生活的真實情境中發(fā)現(xiàn)并明確問題，全身心投入到傘筐設(shè)計活動中，主動探究、手腦并用，實踐創(chuàng)新，實現(xiàn)了知識與經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，鍛煉了設(shè)計思維、工程思維