讓思維可見，讓創意有形

吳帆

摘要：近年來，3D打印技術逐漸成熟，相關的3D建模設計也被廣泛應用于中小學信息技術教學中。本文從設計思維的培養角度出發，參照哈佛設計學院院長Peter Rowe提出的設計思維EDIPT模型，主要從同理心思考、需求定義、創意構思、原型實現和實際測試五個階段，引導學生進行創新設計并使用3D打印技術完成創意模型的實現，提升學生的設計思維，讓設計思維真實可見，引導學生建立創造性思考的能力。

關鍵詞：設計思維;3D建模設計;應用

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）06-0033-03

近年來，3D打印技術逐漸成熟，相關的3D建模設計也被廣泛應用于中小學信息技術教學中。從義務教育階段信息技術的課程綱要中不難看出，3D建模設計的落腳點在創意創造，但是，現階段在3D建模設計的教學中，普遍存在兩個問題：其一，重軟件學習輕實際應用。課堂教學以學習建模軟件為主，課堂教學變成技術工具的使用介紹。其二，重制造輕創造。學生按照教師的操作步驟完成范例作品，教學中沒有體驗并經歷創意設計的過程。究其原因，還是教師的教學設計比較單一，軟件說明書的特征較為明顯，沒有從培養學生設計思維的視角，來進行教學設計和課堂教學，自然不能體現3D建模設計課程的特征。

● 設計思維概述

設計思維，英文全稱為Design Thinking。這一概念是哈佛設計學院院長Peter Rowe在20世紀80年代首次提出的。設計思維是指設計者在作品設計中，通過觀察、分析、思考、體驗，對素材進行加工、提煉、選擇，進而形成一定的作品。[1]在教學過程中，設計思維為學生提供了重要的思維方式和思維路徑，有助于學生建立完整的設計思路。

● 讓設計思維真實可見

設計思維這一概念提出后，多位學者和專家對此進行了深入的研究。目前，所有研究成果中最具盛名的是斯坦福設計研究院提出的EDIPT模型，該模型將設計思維分為同理心思考、需求定義、創意構思、原型實現和實際測試五個階段。[2]為了幫助學生構建設計思維可見的信息化作品設計形式，筆者參考EDIPT模型，結合3D建模設計課程的目標要求，以設計創意多功能筆筒的項目式教學為主線，沿著“創設情境—明確需求—確定方案—建模設計—分享評價”的流程開展教學，主要包括以下環節。

環節1：情境導入，確定項目——同理心思考

同理心即指關注別人的感受，其本質是讓設計者和使用者換位思考，站在用戶的角度思考，通過溝通交流、觀察等去了解用戶的真實需求。[3]在教學過程中，筆者先為每個小組發放筆筒，筆筒的顏色和形狀都是一樣的，引導學生在真實場景中建立設計思維。同時，設計了“我要吐槽”的活動，每個組員假設自己都是“多功能筆筒”的目標使用者，小組記錄員用便利貼記錄下使用者的各種“吐槽”，并貼在吐槽展板上，如：筆筒顏色難看、形狀單一;筆筒的功能太簡單，不能對物品進行分類擺放;長度不一樣的筆都放在一個筆筒格里，也不能旋轉，拿取不方便;沒有支持手機、平板電腦的功能等。本環節通過讓學生觀察生活中的場景，以“境中人”的視角發現并思考其中存在的問題，初步感知設計思維。

環節2：提煉問題，明確要求——需求定義

該階段的主要目的是明確用戶到底需求什么，并且把需求具體化，從而尋求解決方案。[4]學生需要根據剛才對“筆筒”的吐槽，梳理不同使用者的需求，并記錄下使用者的具體需求。在這樣的需求分析引導下，學生小組很快對各種雜亂的“吐糟”進行了整合和提煉，如：學生需要多格收納的筆筒，因為他們的文具中有很多不同類型的筆;成年人需要帶有支持手機或平板的功能的筆筒，因為他們常使用電子產品;老年人需要可以擺放毛筆并帶有筆架功能的筆筒，因為老年人喜歡用毛筆練字或畫畫;從事美術專業的人們，需要按不同畫筆分類的筆筒，因為他們的畫筆種類很多等。

此環節通過換位思考精準提煉要解決的問題，明確要求，引導每一個小組構思自己的創作方向，這就是項目的定義。[5]

環節3：頭腦風暴，確定方案——創意構思

在明確了用戶的具體需求后就需要找出解決用戶具體需求的辦法。首先，學生借鑒現有信息，進行討論，發散思維，提出不同的解決問題的方法。[6]其次，在小組討論后，對多個方案進行歸納，并選擇出最適合的方案，從形狀、結構、功能等方面形成具體的項目方案構思，如：設計多格多層筆筒（如圖1），解決不同物品的分類擺放;設計不同高度和寬度的組合筆筒，解決不同類型筆的存放問題;在筆筒的下端設計抽拉式支持板，方便支撐手機等電子產品等。接著，運用文字、思維導圖等多種表達方式將解決方案物化，為模型的制作提供參考。

本環節通過構思設計方案、確定設計方案、表達設計方案，讓學生掌握創意構思的方式和路徑，形成自己的設計思路，讓設計思維真實發生。

環節4：合作探究，建模創作——原型實現

此環節教師與學生一同分析并梳理筆筒的制作方法;給出3Done軟件關鍵命令的技術指導，在此基礎上，學生通過小組合作探究的方式進行模型的創作。對每組涉及的不同的關鍵技術步驟，教師進行個別輔導。學生體驗建模過程，并在建模設計中不斷完善修改，感受嘗試和不斷改進的迭代過程：認識了stl格式;通過切片操作，了解了3D打印的分層概念;等待打印實體的過程，自然明確了3D打印的原理。而那份期盼的心情，正是學生學習技術的動力所在。作品打印成實體，就是對3D打印技術與設計的一種檢驗。將解決問題的方案可視化，動手實踐，進行實體制造，這就是斯坦福設計思維中的原型。圖2是筆筒設計模型。

環節5：分享評價，驗證改進——實際測試

在此階段，筆者設置了“分享交流”的環節。每個小組用3分鐘時間展示自己設計的多功能筆筒，并介紹設計的創新之處，其他同學和教師逐一評價，提出自己的意見和建議。在設計思維的交流碰撞中可能會獲得新的想法和點子，再次進行原型修改，使作品更加完善。圖3是成品效果圖。

在整個教學過程中，筆者結合現實生活需求，在實踐中提升學生的創意思考能力，并借助3D打印技術對設計方案進行驗證，對方案中存在的問題進行不斷改進和完善，從而提升設計思維。

● 感悟與思考

1.以項目教學模式滲透設計思維

在上述3D建模設計的教學實踐中，教師設置相應的場景，通過項目教學模式開展教學。學生在結合自身經驗的基礎上進行討論，在行動中探尋解決方法，在此過程中逐步形成設計思維，認知也得到鞏固深化。因此，在教學設計中，教師可以將共情、定義、構想、原型和測試五個環節融入項目式教學模式中，以項目為中介，在項目實施的過程中滲透設計思維。

2.在迭代修正中感悟設計思維

不論是通過頭腦風暴確定方案，還是以合作探究的方式建模創作，教師僅僅是一個輔助者，放手讓學生去摸索、探究，讓學生發散思維、深入思考，并參與討論，表達自己的觀點，激發創意的空間，同時讓學生感受嘗試和不斷更新、完善的過程。當學生設計的作品打印出來后，由組內同學共同對作品進行評價，然后再進行完善。在不斷修改和完善的過程中，學生能夠吸取別人的建議，全面地看待掌握的知識，逐步提升思維的深度，提升對設計思維的認知和理解。

3.以多學科知識支撐設計思維

在3D建模設計的教學中，整個項目設計的過程應該是循序漸進的，需要學生先將己有的知識和創造性思維相結合去實現設計想法，然后通過搜集更多學科資料去填補、修正前期的設計方案。而在項目教學的實施過程中，同樣要求學生為了完成項目作品而去探索不同學科的知識，再將相關內容進行整合。所以，不同學科知識的儲備，有利于學生設計的開展，更能夠幫助學生提升設計思維能力。

將設計思維運用到教學中，是對傳統教學模式的創新，這種模式讓學生在問題解決的過程中形成一種具體的、個性化的作品構圖及創意作品，將學生的隱性知識顯性化、思維過程可視化，提升了學生的設計意識。[7]當然，學生設計思維的培養是一項需要長期堅持的工作，一線教師要不斷地改善教學策略，讓學生在自主、協作、交流、分享的過程中促進思維的發生，進而讓設計思維在教學中落地生根，讓每一位學生都學會創造性地思考，讓學生的設計思維真實可見。

參考文獻：

[1]紀楠.將錯就錯，柳暗花明又一村——學生在3D設計中的創意思維培養[J].小學教學研究，2020（06）：81-82.

[2]任仲泉.3D設計思維與表現[M].濟南：濟南出版社， 2004.

[3]席菲菲.基于設計思維的3D打印校本課程案例設計[J].科技風，2020（14）：131.

[4]朱蘆衛.3D打印技術培養學生創意設計能力的探究[J].中國信息技術教育，2017（24）：83-85.

[5]張賢富.產品設計3D軟件教學中學生整體思維培養研究[J].廣西教育，2018（11）：161-162+177.

[6]鐘小玉.項目教學模式發展小學生設計思維的研究——以3D數字建模課程為例[D].濟南：山東師范大學，2019.

[7]李彤彤.基于設計思維的創客教育教學模式設計與應用研究——以3D設計與打印課程為例[D].上海：華東師范大學，2019.