設計型學習:探究性教學新樣式

【摘要】針對探究性教學中“基于劇本的探究”的局限性，設計型學習提出以項目設計為中介，強調學生參與到具有挑戰性的真實的設計項目中有意義地學習科學知識和設計技能。相對傳統探究性學習，設計型學習在體驗設計感、投入有意義學習、學習成果制品化、學習過程迭代化、教學設計逆向性等方面凸顯其教學革新價值，逆向思維學習過程模型為設計型學習的實施提供了一個可操作框架。

【關鍵詞】設計型學習；設計；逆向思維

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097(2012)06-0012-04

當前，探究性教學在基礎教育課程改革浪潮中開展得如火如荼，但由于課程理念及教學系統的局限，大部分學校和教師都使用“基于劇本的探究”(scripted-inquiry)，而不是真實的探究；在這種“假設性探究”中，教師設定目標、提出問題、提供材料、提供步驟，并與學生討論“正確”的結果或‘正確’的結論。從教學論角度看，這種“基于劇本的探究”顯然排除了教育和學習過程的“真實性”——造成知識的復雜性和過程的體驗感的缺失，無法實現教學過程與創新學習的有機結合。為矯正“基于劇本的探究”在研究性教學實踐中的局限性，本文提出以真實的項目設計為中介，倡導設計型學習這一探究性教學新樣式，并具體闡釋設計型學習的涵義、價值及其逆向思維過程模型，以此推動教育教學的持續革新。

一 設計型學習的脈絡追溯

如同其他探究性教學方式一樣，設計型學習也源于科學教育領域。20世紀最后的二十多年里，科學教育出現了以科學素養的培養為科學教育最高宗旨的發展趨勢。科學素養是一個融科學知識、科學方法、科學態度、科學價值觀等多種因素為一體的復合概念。科學教育除了學習科學內容之外，它的中心目標之一是協助學生科學地學習推理。傳統科學教學關注學生知識和技術的獲得，這種教學方法一般通過講授、閱讀和演示(其中教師或書本是知識的唯一權威來源)來呈現知識。人們意識到，如果科學探究過程都是被教授的，那學生就并沒有在豐富的知識情境下進行真正的探究學習。比如，很多教科書可能在開始部分顯示有關于科學方法或測量過程的內容，學生在參與到任何有意義的科學實踐中之前要學習這些概念，學生在這些預先設定好的認知決策引導下，往往忽略了真實的科學推理。同樣的，教學中的探究任務很少要求學生對相同的基礎過程進行多元化研究，以探索有可能解釋一個現象的多種假設和實驗。因此，一般科學課本及傳統探究性學習中設計的簡單探究任務不大可能幫助學生發展科學推理的能力。

在認識到科學教育中傳統探究學習的弊端后，學者們轉向了設計與“設計科學”(Design Science)領域。其實，教育的設計科學屬性早已得到認可，當代人工智能專家西蒙(H.A.Simon)在其經典著作《人工科學》一書中，直接將教育研究歸類在設計科學的領域和范疇，這些領域無一例外強調“設計”這一人類重要的活動，而設計本身是一種創造性的活動，設計并不僅僅只存在于藝術中，設計在教育教學實踐中也無處不在，美國國家科學標準中認同一個新興觀點：設計是對科學素養的補充和支持。他們認為在科學教育中，科學與設計都有一些共同的概念如系統、組織、形式、模型等，通過設計作為中介來支持科學教學是一種可靠的途徑，建議科學教育中將科學知識應用到設計問題的解決方案中。

由此，教育領域“設計”概念的流行也預示了“設計”在教學中可能會起到積極作用，在課堂中將教學和設計相結合的想法也在歐美教育領域引起很大關注，并在各個課程的研究性教學中進行大量的實踐。與其他以學生中心的探究性學習方式相比，這種設計為中介的探究性學習為學生學習知識和技能提供了真實的情景，學生參與到設計中有意義地學習學科知識和設計技能，“設計”是創建新科學知識的手段，通過設計制品然后學習設計制品中蘊含的科學知識，或者先學習科學概念然后用所學的知識去設計一個制品。這一思想后來經過尼爾森(Doreen Nelson)等人的實踐、建構與發展，形成了為系統化的設計型學習樣式。設計型學習方式在歐美高等教育、基礎中得以大量推廣和實施，尤其是在工程類課程、設計類課程、藝術類課程以及基礎教育領域的科學、社會等課程中應用較為廣泛，用以發展學生的更多能力，如合作能力、創新能力等，這也是當前國際上教育發展所追求的共同目標。

二 設計型學習的涵義與價值

1 設計型學習的涵義

設計是有目的的且具有創造性的活動，設計源于實踐中的具體問題，而問題解決的本身即是對各種理論的創造性應用。在西蒙(Simon，1999)看來，設計活動和其他真實世界的很多問題解決活動大部分和“定義不良的”(ill-defined)沒有什么根本的區別，任何的設計制品都是廣泛價值判斷的結果。現實生活中的大部分真實問題都是定義不良的，只是缺乏必要的信息以及最好的解決方法。因此，在問題解決的屬性上，設計與學習很類似，學習其實也是一項解決一系列“定義不良的”問題的活動。在設計型學習中，設計的思想貫穿于整個學習過程，又將學習得到的結論反饋于設計，檢驗設計的合理性與有效性，在解決問題的過程中，設計隨著學習的開展而不斷深化。

借鑒設計的這種特質，綜合各方觀點，本文認為，設計型學習是探究性教學的一種具體實現樣式，是一項以學習目標為準則基于項目的活動，教師給學生提出挑戰任務發散學生思維，將各科知識進行整合，回憶利用已學的知識，設計能反映主題的制品，再通過新學的知識，重新加以修改和設計，這是一個迭代的過程，設計制品并不是最終經驗，學生能夠獲得能夠用在各個研究領域以及日常生活中的知識和社會技能。在設計型學習中，設計的思想始終貫穿于整個學習過程，又將學習得到的結論反饋于設計，檢驗設計的合理性與有效性，在解決問題的過程中，設計隨著學習的開展而不斷深化。

2 設計型學習的特征

從設計型學習的定義和過程看，明顯有別于其他一些學習方式，也凸顯了其特點。主要表現在：①開放性。在對象方面，設計型學習適用于所有年齡段的學習者，包括學習困難(1earning disables)的學生，通過挑戰性的真實設計任務可以提高他們的學習積極性。在學習科目上不僅用于科學、數學學科，而且面向所有學科，不僅可以增加科學知識和能力，而且還可以提高語言能力、寫作技巧等。②可及性。設計型學習并沒有要求很貴的學習材料和資源，學生可以利用身邊隨時可以得到在材料，如紙張、鉛筆、膠水以及可回收的廢品等，這些就能使設計型學習的課堂生動起來。在學習環境上，設計型學習可以在任何一個教室中進行，對環境沒有特殊的要求，并不像探究性教學那樣對環境有一定的要求；③整合性。設計型學習并不是孤立的對一門學科進行學習，它是整合多門學科的知識，將有關聯的知識運用于解決實際問題的學習方式，這種整合提升了學生合作、創新能力的培養。在設計學習過程中能根據自己的興趣積極參與，不斷發現問題解決問題，設計中培養自身的創造能力，并在與團隊的協作、交流過程中，培養合作能力。④挑戰性。教師不僅要具備所教學科的知識，并且還有熟知其他領域的學科知識，這樣才能通過設計型學習達到多個學科知識的融會貫通。教師要起到課程設計者、協調者、組織者、引導者的角色。把設計型學習與課程標準相結合也是對教師提出的挑戰。

3 設計型學習的價值

(1)體驗真實的設計感。正如納基(Moholy Nagy)所指出的，“設計”綜合了各種因素，學生在課堂中整合多門學科的知識去“計”課程作品，所以它在教育中應用也就具有了整合多學科的特點。通過設計挑戰性任務，學習者體驗到了真實的設計感，設計不僅是目標也是手段，利用“設計”有助于學生更好地體悟到用課堂所學知識去解決真實問題的設計感。

(2)投入有意義學習。“有意義學習”，指語言文字符號所代表的新知識與學習者認知結構中已有的適當概念建立起非人為性和實質性聯系的過程。“設計”在設計型學習中意味著創造一個制品去解決一個明確的需求。在設計型學習中只有在設計時有直接相關的知識和技能需求時，這些知識和技能才會介入課程中，這樣學生就會進行理解性學習，全身心投入到整個學習過程中，使要所學的知識技能與先前的知識技能產生了合乎邏輯的聯系，這樣學生就會明白為什么要學習這些知識和技能。

(3)學習成果制品化。設計的學習制品是思想外化的具體表征。通過制品能使學生考慮到那些忽略掉的物理因素：學生通過制品更容易地陳述自己的想法，其他人也可以提供豐富的建議，使得知識協作性探究建構成為可能。

(4)學習過程迭代性。在傳統的探究性教學方式中，雖然也融入了設計環節，但是一般都是先把相關的課程知識呈現完后才讓學生去參與活動，設計的制品往往也將作為最終的經驗。設計型學習雖然也重視設計制品，但它不是最終的經驗，它最突出特點是過程的循環迭代性。

(5)教學設計逆向性。在設計性學習中提倡自下而上的逆向學習。對于教師而言，教學并不始于講授新課，而是先讓學生在設計任務中自主學習和探究新課的知識和技能，在設計過程中，教師根據學生具體情況，講授課程知識，鞏固學生剛在設計任務過程中已經自主學會的基礎知識，重點講解大部分學生碰到的重難點知識，學生再根據教師的補充知識對作品修改設計。這種逆向學習方式即讓學生有意義地學習了知識技能，也讓學生在一堂課中能把握重難點，并及時學以致用。

4 設計型學習與其他幾種學習模式的比較

(1)基于問題的學習

基于問題的學習模式(Problem-Based learning)既是一種課程，也是一個過程。從課程視角看，是指由經過仔細選擇、精心設計的問題組成，而這些問題是學習者在獲得批判性知識、熟練的問題解決能力、自主學習策略以及團隊合作參與能力時需要的。從過程視角看，是指遵循普遍采用的用以解決問題或應對生活和事業所遇挑戰的系統方法。

(2)項目教學法

項目教學法往往強調的是一種跨專業和跨領域課程，是通過協作完成綜合性較強的課程“項目”的形式進行教學。所設置的“項目”包含多門課程的知識。項目教學法就是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集，方案的設計，項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。

(3)任務驅動教學法

“任務驅動”教學法強調讓學生在密切聯系學習、生活和社會實際的有意義的“任務”情境中，通過完成任務來學習知識、獲得技能、形成能力。任務教學法強調任務的情境性、有意義性、可操作性；任務的大小要適當、要求應具體，各任務之間還要相互聯系，形成循序漸進的梯度，組成一個任務鏈，以便學生踏著任務的階梯去建構知識。三設計型學習的逆向思維學習過程模型

這里以尼爾森的實踐研究來闡述設計型學習的可操作模型。設計型學習的創建者尼爾森是加州理工大學波莫納分校(California State Polytechnic University at Pomona)的教授，是一位卓有成就的教育理論家、研究者和課程設計者。由她創建并付諸實踐和推廣的設計型學習，采用“逆向思維”(Backward Thinking)學習過程模型，在高等教育教學以及K-12的互動課堂中實行，并取得了相當的成效。

逆向思維的提出源于傳統的教學目標分類層級。教育心理學家布盧姆指出，大多數的教學和學習都只是記憶和理解事實。正如他所說的說，真正的學習目標是能夠分析，綜合和評價事實和思想，并發展原有的思想。尼爾森認為，傳統的“順向”教學始于基本事實，“逆向思維”開始于最高級別的推理。學生開始設計和制作從未見過的學習對象，這些正是他們將要從課本中學習的知識。學生解釋學習對象的功能和和所屬地。然后，他們通過傳統的指導課程學習基本的課題。圖1就是尼爾森的設計型學習方式——“逆向思維”(Backward Thinking)學習過程模型。

正如上圖所描述的，第一步，需要教什么?確定基礎課程的一個主題或概念。例如：保護是一種普遍的概念。在社會科學，學生了解保護的內容和法律中保障生命和財產的法律條文的作用。在科學中了解皮膚對人體的作用和血液中的抗體的作用。第二步，從課程中找出問題。如：人或身體是怎樣被保護的?“1／2步”，把問題轉為一個“從來沒有碰到”的挑戰任務，這可以是一個“從沒見過”的保護人們免受侵犯的方法或保護身體的方法。第三步：根據課程的目標和內容設計評估標準，制作兩張表單“不需要的”和“需要的”。

第四步，讓學生“試試看”。讓學生可以用紙制作一個粗略的三維模型，在這過程中可以介紹學生的思維能力和解決問題的能力，并通過講述他們面臨的挑戰反復使用了課文中所要求的詞匯。學生再通過反饋來完善模型，學生通過小組之間互相溝通與合作，并使用課文中的詞匯記錄討論的內容，最終在班上做一個報告。第五步，教授傳統的指導課程。在解釋解決辦法的過程中展示學生制作的模型，他們就渴望了解更多信息。學生已經學會使用教科書中的詞匯，學生再通過獲得的新信息學習教科書中的總結，圖表，計算等并最終形成一個正式的報告展示給全班同學。第六步，學生修改設計。學生綜合制作模型過程中和教科書中學到的知識，進一步修改設計。

上述步驟分析表明，設計型學習是適應時代發展的一種新興的探究性教學新樣式。在設計型學習中，根據學生自己的喜好、學習風格及各種技能開展學習過程，通過設計與制作個創新性項目，使學生體驗到認知概念的建構，這種設計過程學習者在復雜環境中學習提供了更有效的方法，達成了在做中學技術、學設計的技能和思維，并且鍛煉了設計思維和能力，培養了創新能力和合作能力。當然，作為一個新事物，設計型學習還需要更多來自理論上和實踐中的積極探索，使設計型學習在教學適應性上更加完善和成熟。

編輯：小西