“設計型學習”教學實踐研究

佘麗萍

（江蘇省江都中學，江蘇揚州 225200）

“設計型學習”教學實踐研究

佘麗萍

（江蘇省江都中學，江蘇揚州 225200）

“設計型學習”是國際上正在興起的一種模式，作者在對“設計型學習”進行理論研究的基礎上，又進行了案例研究、對比研究。結果表明，設計型學習幫助學生從課堂“設計”經歷中學習必要的知識和技能，是一種有效的適應“創感時代”要求的學習模式。

教學實踐；設計型學習；通用技術課程

引言

一、“設計型學習”概述

設計型學習在英文中是Design-Based Learning(簡稱 DBL)或者 Learning By Design(簡稱 LBD)，也可以翻譯成“基于設計的學習”。下面是專家給出的一些定義：

（1）教師使用設計型學習來挑戰學生，讓學生去設計能夠反應主題、概念和標準的有形物體。有了這些實物，學生在一個互動的環境中學習基礎學科知識，這樣能促進經驗的回憶和再利用。他們學習分析邏輯聯系，探究因果，提出類比，并在更高水平上進行批判性思考。他們使用設計專業中簡化的技術，包括制訂學習計劃、進行實驗；發現、解釋、區別、修訂和證實自己的想法。[1]

（2）設計型學習是一種基于項目的探究式教學方法。它運用我們所熟知的認知設計學習環境，深入學習科學概念、技能以及概念、技能的應用。同時培養學生的認知能力、社會能力、學習能力以及交流能力。[2]

由此可見，設計型學習基于這樣的理念：當學生被要求設計并制作出需要理解并應用知識的作品時，他們會更深入地學習。學生在完成具有真實性與挑戰性的設計活動中產生問題、實施調查、尋找答案、解決問題、迭代設計與完成挑戰。隨著成功地完成設計任務，他們不僅僅學習了知識和技能，也學會了科學地實踐和科學地推理，以及如何應用所學的知識和技能來完善設計。同時，學生在相互合作中增強了合作意識和探究能力。

二、高中通用技術課程中應用“設計型學習”的可操作模型

目前，“設計型學習”的可操作模型主要有兩種：一種是由多林·尼爾森提出的“逆向思維”學習的過程模型，還有一種是由克羅德納提出的 “科學探究式學習循環模型”。對比后，筆者覺得“科學探究式學習循環模型”（見圖1）更適合高中通用技術課程教學。

依據該“科學探究式學習循環模型”，設計型學習活動應該以循環的方式展開，包括兩個基本的循環：設計/再設計循環與調查/探究循環。通過不斷地設計、再設計才能完成設計挑戰，同時，在設計過程中遇到問題時需要探究相關知識，因此設計型學習還需要調查/探究循環。“設計型學習”實施過程中，設計/再設計與調查/探究之間在不斷循環，同時，設計/再設計內部和調查/探究內部也在不斷循環。設計型學習活動始于理解挑戰，當學生需要了解某個新事物時，他們參與調查/探究，調查/探究的結果為進行中的設計/再設計提供了內容、知識的支持。每個循環都整合了科學知識、設計、合作與交流實踐，每個循環都涉及各種實際操作、反思與公開展示，以幫助學生闡釋他們的經驗，澄清他們所學的知識，并將行動與目標聯結起來。在設計、檢驗、學習與再設計中，學生迭代工作，逐步精制設計方案，逐步提高對科學概念的理解以及對科學實踐的掌握，同時也使學習者的設計方案及作品越來越好。

三、“走直線機器人”教學實踐與效果研究

為了驗證“設計型學習”的教學效果，揚州大學馮銳副教授指導和帶領我們對通用技術選修模塊“簡易機器人制作”進行了一系列的案例研究與效果分析。筆者選擇其中的“走直線機器人”案例與大家探討。

東北四省區土地資源豐富，但受水資源條件制約，現狀條件下耕地灌溉率低，農業生產潛力未能有效發揮。為合理利用有限的水資源，大力發展高效節水灌溉，充分發揮四省區的土地資源優勢，提高糧食綜合生產能力，財政部、水利部、農業部支持四省區實施節水增糧行動項目。根據最嚴格水資源管理制度要求，開展節水增糧行動項目必須進行水資源論證工作，這是實施好節水增糧行動項目的重要前期工作，對科學確定發展規模，與當地水資源承載能力相適應，緩解水資源供需矛盾，提高水資源利用效率，確保節水增糧增效具有重要意義。

1.教學內容分析

我校依據江蘇省教育出版社的通用技術教材 《簡易機器人制作》并結合學生實際和所使用設備“樂高機器人套件”的特點，開發了校本教材“走近機器人”。教學中主要涉及四個子項目：走直線機器人—能拐彎的機器人—走黑線的機器人—能沿指定場地投籃的機器人，其中“走直線機器人”是第一個子項目。

2.學生特征分析

筆者從任教的兩個班級中根據學生的興趣，各挑選20人組成“簡易機器人制作”實驗班和對照班。實驗班里共11名男生、9名女生；對照班里有10名男生，10名女生。學生在班級的排名有高有低、均勻分布。

學生只是在電視、報紙等傳媒上零星地了解到機器人的一些信息，但他們從未真正接觸過機器人，不了解機器人的本質，更談不上應用機器人。

表1“走直線機器人”應用設計型學習教學流程

但是，學生在物理課中學習了物體運動、力學、簡單機械等方面的基本知識；而且學生在信息技術課程中掌握了基本的信息技術手段，對計算機軟件和硬件具有初步的認識和理解，能夠簡單地理解程序語言，也能編制一些非常簡單的程序。所以，學生在認知層面具備了學習 “走直線機器人”的先導知識。

3.實驗班“設計型學習”教學方案實施流程

該子項目教學需要3課時，具體流程見表1。

4.對照班教學方案實施流程

對照班教學時間也是3課時。具體實施流程為：創設情境—教師傳授 “機器人的內涵及其作用”—教師傳授 “機器人的系統組成”—教師傳授 “機器人的工作過程”—教師傳授 “機器人機械的組成”—教師傳授 “機器人電子控制系統”—教師介紹“樂高機器人套件的基本組成部件和使用”—教師指導學生進行設計—師生進行作品評價。

5.實施過程評價依據

（1）課堂測試：對照班和實驗班都進行“走直線機器人”課堂測試，題目相同，主要考察學生對科學知識的掌握情況。

（2）作品評價表：對照班和實驗班采用同樣的評價標準進行作品評價。學生以小組為單位對作品進行自評和互評，教師也對五組作品進行評價。

（3）學生行為觀察量表：由參與的3位教師依據觀察項目對實驗班和對照班的每一位學生進行觀察，了解學生在課堂上各方面的綜合表現。

表2設計作品統計對照表

表3課堂測試成績統計對照表

6.資料收集

實驗班回收20份試卷，回收5份“設計日志 1”和5份“設計日志2”。回收教師填寫的作品評價表3份、學生填寫的作品評價表5份。回收學生行為觀察量表3份。

對照班回收20份試卷，回收教師填寫的作品評價表3份、學生填寫的作品評價表5份。回收學生行為觀察量表3份。

7.結果分析

（1）首先對實驗班、對照班學生的設計作品情況進行分析。這里主要依據三位教師對實驗班5組作品的評價表和對照班5組作品的評價表。經過數據處理、統計得到表2。從中可以看出，實驗班設計作品情況明顯好于對照班。實驗班學生的作品結構各異、互不雷同。而對照班學生的作品大同小異，結構上基本模仿教師演示的作品。

（2）接著對實驗班、對照班課堂測試情況進行分析。出卷教師對實驗班、對照班學生的課堂測試試卷進行評分后，研究者進行統計。結果見表3。從中可以看出，兩個班級的成績無明顯差異，實驗班的情況略優于對照班。

表4“學生行為觀察量表”統計對照表

（3）對“學生行為觀察量表”情況進行分析。三位教師對實驗班和對照班學生的課堂行為進行等級評定。研究者再進行數據統計，得到表4。

從上面的數據中可以看出：實驗班學生雖然在概念、原理等科學知識的掌握上無明顯優勢，但在作品的創作、探究能力、協作能力等方面都明顯優于對照班。這說明：設計型學習能有效提高課堂效率，能提高學生探究能力、協作能力、設計能力和創造能力。

經過三年多的“設計型學習”教學實踐，筆者體會到：設計型學習有利于學生設計能力和創新能力的提高，有利于學生更好地適應“創感時代”的要求，希望更多的一線教師關注并投入到“設計型學習”的理論探討和實踐研究中來。

[1]Yaron Doppelt,Matthew M.Mehalik,Christian D.Schunn,Eli Silk,Denis Krysinski.Engagement and Achievements:A Case Study of Design-Based Learning in a Science Context[J].Journal of Technology Education.2008,19,(2):22-39.

[2]Janet L.Kolodner,Paul J.Camp,David Crismond,Barbara Fasse,Jackie Gray,Jennifer Holbrook,Sadhana Puntambekar,and Mike Ryan.Problem-Based Learning Meets Case-Based Reasoning in the Middle-School Science Classroom:Putting Learning by Design Into Practice[J].The Journal OFTHE LEARN ING SCIENCES,2003,12,(4):495-547.

[3]Janet L.Kolodner.Learning By Design:Iterations of Design Challenges for Better Learning of Science Skills[J].Cognitive Studies,2002,(9):338-350.

[4]馮銳，繆茜惠.探究性高效學習的意義、方法和實施途徑——對話美國斯坦福大學Linda Darling-Hammond教授[J].全球教育展望，2009，(10)．

[5]吳海飛.基于設計型的學習——《歡喜過年》教學簡案[J].中小學信息技術教育，2009，（2）．

[6]王佑美.設計型學習——一種正在興起的學習范式[J].中國電化教育，2009，（10）．

G40-057

A

1673-8454（2012）04-0042-04

（編輯：王天鵬）