核心素養視域下設計型學習應用于通用技術教學的實踐研究

梁 凱

通用技術學科在新課程標準中以培養學生學科核心素養為重點，通過學科課程的學習，培養能夠創新地解決復雜實際問題的人才，已成為本學科的育人方向。在新課標背景下學習方式的轉變已成為必然，探索更有效的新學習方式勢在必行。一種新的學習范式——設計型學習（Design-Based Learning）為學生在復雜的真實環境中學習提供了更有效的方法，它是最近幾年來國外教育領域剛剛興起的一種全新的教學模式，是基于項目設計的探究性學習，學生在挑戰性設計任務的激勵下，迸發出創造熱情，設計出實物或模型。在此過程中，回憶利用已掌握的知識，在設計中自主生成新知識概念，然后利用新知，重新對方案加以修改和完善，通過這一個迭代的設計過程，設計者即學習者，設計即學習，知識系統在學習過程中得到建構或重構。使學生能夠自主學習、掌握各種知識技能，激發學習興趣，提高創新能力、實踐能力。

本文將“設計型學習”引入通用技術教學中，并嘗試性地提出適用于通用技術課程的DBL 學習活動模式，為“設計型學習”應用于通用技術學科的設計、實施提供理論參考和實踐借鑒。

一、高中通用技術課程應用“設計型學習”必要性

《普通高中技術課程標準》（2017年版）中明確提出了通用技術的課程性質：以提高學生的學科核心素養為主旨，以設計學習、操作學習為主要特征，是一門立足實踐，注重創造、體現科技與人文相統一的課程。在學習中著重培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達、物化能力等核心素養。通過本課程的學習，學生能獲得未來發展、終身學習、美好生活和擔當民族復興大任所必需的學科核心素養，成為有理念、會設計、能動手、善創造的社會主義建設者和接班人。

在新課程標準中，可以看出通用技術學科要培養的是以設計及應用為基礎的實踐能力和創新能力，那么通用技術教學單純地講授、機械地學習顯然不利于學生核心素養的培養，課程的特色無法得到真正體現，無法充分調動起學習者的積極性。所以切實有效的通用技術課堂教學模式是教師、學生的一致需求。設計型學習與傳統教學模式相比具有無法比擬的特點及優勢。在實踐中學習技術，學習設計的思維和表達，培養技術意識、創新能力和合作能力，提高通用技術課堂教學的高效性，更有利于培養學生的通用技術核心素養。

（一）設計型學習有利于各學科知識的交叉整合。在設計型學習中，實際設計問題的解決，并不是依靠單一的某門學科知識，而是需要綜合運用多學科知識，這是與通用技術的課程性質相吻合的。

（二）設計型學習能夠發揮學習主體的主動性。在設計型學習中，學生是主體，而教師則是組織者、協助者。設計的挑戰任務驅使學生通過各種途徑去收集信息、資料，甄選可用資料進行學習的同時也在不斷梳理知識。模型測試后，進行交流討論，使他們發現自己設計的問題，進而改進完善。這一過程是不斷反思的過程，教師也鼓勵學生說出自己最初的設計方案，在實踐中發現的問題及改進方案，在不斷反思的過程中，學生的學習變為主動學習，在反復的探究嘗試中，逐漸提高了自主學習能力和解決實際問題的能力，同時也培養了學生的創造能力。

（三）學習客體的真實性有利于技術意識的培養。設計型學習面臨的是來自真實世界中的“結構不良”問題，學習結果指向真實的模型或實物，這與傳統的學習有本質區別。通過對實物的設計與創作，使學生親身經歷知識概念的建構過程。基于真實世界的活動設計，有利于學生自然融入實際問題的解決中，圍繞一個真實的技術問題進行探究，可以增加對技術問題的敏感度和對技術現象的理解，從而有效地提高技術意識，形成自覺探究技術的嚴謹態度和科學的技術觀。

（四）設計型學習任務的挑戰性有利于創新精神的培養。設計型學習，是開始于一個具有挑戰性的任務，是在生活中實際會遇到的挑戰性的問題。學生在真實的設計過程中學習，設計不僅是最終目標也是學習手段。設計過程受挑戰、興趣所驅動，往往無法在書本上找到答案。需要學生利用所習得的知識與技能創造性地來解決，這一過程也是學生自身創造潛能的發掘過程，創新精神的培養過程。

（五）設計型學習的迭代性有利于促進理論與實踐的融合。傳統的探究式教學實踐中雖然也融入了設計過程，但一般是先進行知識的傳授，然后讓學生進行相關的項目設計，設計作品是最終的體驗。設計型學習也注重實物的設計，但它是中間環節，而不是最終的經驗，從問題到解決不是一個線性過程。首先讓學生在設計任務中自主探索新的知識和技能，在設計過程中，教師根據學生的實際情況，解決重點問題，學生根據教師的知識補充修改設計，通過這一反復的過程，使學生主動構建知識體系，是理論與實踐交融的過程。

由此可見，設計型學習通過強調在做中學技術，不僅強調學習者在項目探究學習中的動手，更強調動腦。在完成具有真實性、挑戰性的設計過程中，鍛煉了學習者的設計思維和能力，培養了學習者的技術意識、工程思維、創新能力和合作能力，給了學習者更多學習途徑，能夠讓學生自主建構知識，應用所學的知識及技能完善設計，在設計中實現圖樣表達和作品的實物化。

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二、設計型學習活動模式的建構

目前，設計型學習的可操作模型主要有兩種，其一是加州州立理工大學多林·尼爾森的“逆向思維”學習的過程模型，其二是佐治亞理工學院克羅德納教授的基于設計的科學探究式學習循環。通過對其模型及典型案例的分析比較，筆者認為克羅德納教授的基于設計的科學探究式學習循環更適合于高中通用技術的教學。克羅德納教授的基于設計的科學探究式學習循環模型，在學習過程中使學生可以將設計與自主探究緊密聯系，在設計中蘊含著探究，在探究中進行設計，以循環迭代的方式展開。學生在“做”與“知道”之間反復展開設計活動，在設計與再設計、學習與探究的不斷迭代循環中逐步完善設計方案，逐步加深對知識概念的理解以及應用。前一個設計將成為下一個設計的基礎，逐漸深入，在設計實踐中掌握理解概念，在實踐中恰當利用理論解決實際問題，并在此過程中獲得創新體驗。

設計型學習中，設計的思想一直貫穿于學習過程之中，在實際教學中，如何把握好學習模型迭代過程中不同的環節以促進學生高效學習，是此學習方法應用的關鍵。通用技術課程的基本內容是技術設計，包括結構與設計、流程與設計、系統與設計、控制與設計，每一模塊是不同具體技術領域的延伸與深化，是由淺入深逐漸遞進的，前一個設計將成為下一個設計的基礎，這也是一個迭代設計的過程。結合通用技術的課程特點，借鑒克羅德納教授提出的DBL 學習活動可操作模型，經過3年來的不斷探索、實踐，筆者嘗試性地提出適用于通用技術課程的DBL學習活動模式，如圖1。

圖1 DBL學習活動模式

需要強調的是，這些學習環節不是相互孤立的，而是不斷迭代循環的。若在某一個過程中出現問題，可以返回重新探討問題，改進設計，完善設計。伴隨著一個挑戰任務的解決和設計作品的完成，知識概念在設計、探究中自覺建構。一個挑戰任務的完成又將是另一個難度更大、更加復雜的挑戰任務的開始，知識、概念在設計的不斷深入中得到應用與檢驗。通用技術課程的每一個模塊抽象的技術內容經過整合，凝練成一個個生動的挑戰任務，有效激發學生的學習熱情、創作靈感。使教學目標通過不斷的迭代循環設計得以有效實施。

DBL 學習活動模式中，以知識為主線，挑戰任務、設計為載體。學生為主體，自主地、自發地組成小組進行合作學習，教師在其間起到引導作用。

三、“DBL 學習活動模式”應用于通用技術教學的設計與實施

（一）教材分析和教學設計思想。針對通用技術《技術與設計2》中“結構與設計”這一模塊，以“結構與穩定性”為基礎調整并整合了部分內容，筆者進行了一系列的案例研究與效果分析，具體呈現了“設計型學習”的教學設計及其“DBL 學習活動模式”的教學應用，旨在驗證“設計型學習”的教學效果及教學設計方法的有效性。

教學設計內容以蘇教版《技術與設計2》中《結構與穩定性》和《簡單結構設計》為主。進行結構設計首先要保證結構的穩定性。通過“結構的穩定性”這一知識點將“結構”與“設計”聯系在一起，并應用于從簡單到復雜的“框架結構設計”中，有利于深化對結構概念知識的理解，是一個在實踐中建構概念，理論指導實踐的過渡過程。

本教學設計是通過設計失誤的案例，使學生認識到結構設計的重要性和責任感。應用筆者提出的“DBL 學習活動模式”，通過三個難度不斷遞增、復雜程度逐漸提高的挑戰性設計任務，使學生自覺融入到迎接挑戰的設計情境中。

按照“DBL 學習活動模式”，設置了三個挑戰任務：挑戰一，利用3 雙一次性筷子設計不同的結構，總結出影響結構穩定的主要因素，教師要及時發現學生對知識的錯誤理解，并針對這些誤解進行討論，幫助學生更好地明晰知識概念，讓學生掌握較為系統的知識點；挑戰二：通過利用20 雙筷子設計并搭建出最高的結構，加深對于知識的理解；挑戰三，具有開放性的較為復雜的真實的挑戰任務—設計制作一個框架結構。讓學生在設計實物的過程中應用新知識、提高技能、培養能力，更好地領悟到用所學知識去解決真實問題的設計感。

（二）教學設計實施。本研究在2018年～2020年進行了教學實踐，對象是東北師范大學附屬中學高二年級學生，他們已經學習了《技術與設計1》的內容，了解了技術設計的一般過程，對技術設計思想和基本方法有了一定的認知。結構是直觀的，結構的穩定性在學生日常生活的原有認知上是容易理解的，并且學生在前期的設計制作和物理課上已經對穩定性有了一定的認識。但這是一種粗略的認識，并未對結構形成深層次的理解，還不能形成完整的知識體系。學生喜歡通過動手體驗，樂于探究具有挑戰性的技術問題，可以通過具有挑戰的設計任務激發學生的創造思維，回憶、整合、利用已有知識，學習新知識，對原有設計進行修改和完善最終能夠將知識應用于實踐。

通過三個逐漸加深難度的挑戰任務激發學生創新的欲望，保證了持續探究的熱情，產生了主動完成挑戰任務的學習內需。在一個個挑戰任務步步臨近的過程中，學生在設計中理解問題、解決問題，在設計中學以致用，既能夠體驗解決問題過程的艱辛，又能夠享受問題解決所帶來的快樂。

四、教學效果分析

為了更好地了解學生的學習效果及對于設計型學習這種教學方法的認可度等情況，設計了前測調查問卷和后測調查問卷，前測調查問卷主要針對教學滿意度、學習態度、解決問題方法、主動探索程度、合作程度、新知識應用、設計方案的理解等七個維度進行測試。后測調查問卷在前測基礎上增加了能力提高、對設計型學習的認可度、作品滿意度等三方面內容。并從56 份前、后測調查問卷中提取出數據進行詳細的分析得出結論：

學生能夠更積極地投入到挑戰任務中，勇于嘗試，學習熱情更高；

在DBL 學習活動模式過程中，學生遇到問題后，除了尋求教師幫助之外，會選擇更多樣化解決問題途徑。在同學之間相互探討、通過多種途徑積極查找資料等方面有所加強。

制訂設計方案是設計中非常重要的環節，是設計實現的關鍵。原來上課的時候很多學生不重視方案的設計過程，設計討論不認真，課題創作單也是敷衍了事。數據顯示原來有33%的學生認為設計過程并不重要，可有可無，可以在模型或實物制作中邊實踐邊琢磨。在DBL 學習活動中，面對難度逐漸遞進的挑戰任務，設計方案準備不充分的小組往往會遇到更多的困難和問題，課后反思之后有84%認為設計方案非常重要，14%認為重要。

通過調查統計發現，95%同學非常喜歡在通用技術課堂中應用DBL教學方法，喜歡在充滿激情地完成挑戰任務過程中學習新知識，提高各種能力。說明這種教學方法獲得絕大多數學生的認可。

通過調查統計發現，認為動手能力有所提高的有50 人（89.2%），解決問題能力提高的有46 人（82.1%），自主學習探究能力提高的有42 人（75%），學習到一種探究知識的方法的有51 人（91%），其中對于在DBL 學習活動中能夠提高自己的創新能力認同度最高共有52 人（92.8%）。設計型學習是特殊的學習模式，不斷地迭代設計，不斷地批判與自我批判，不斷地發揮自己的創意、想象力來更好地解決問題，培養了學生的創新能力。

研究表明，筆者設計的適用于通用技術課程的DBL 學習活動模式取得了良好的教學效果。設計型學習任務的挑戰性能夠改變學習者的學習方式，充分發揮學習者的積極主動性，有利于創新精神、創新思維的培養；設計型學習的迭代性有利于促進理論與實踐的融合，有利于發展以系統分析和比較權衡為核心的工程思維；設計型學習有利于多重能力的培養，在設計型學習過程中，學生的動手能力、解決實際問題的能力、設計表達能力、創新設計能力、反思能力、交流與合作等方面的能力都有不同程度的提高，促進了學生的發展；設計型學習有利于提高通用技術課堂教學有效性，學生在探究過程中解決不確定、模糊、復雜的問題時，也是對新知識主動生成的過程，設計任務的完成不僅涉及到原有知識和技能的應用，還會自覺運用到新知識和技能來解決實際遇到的問題，在這一過程中完成了對知識的內化。

可見，設計型學習教學模式在高中通用技術的教學中，有別于傳統教學，能夠轉變學習方式，發揮其以學生為中心的重要作用，有助于實現通用技術課程目標，落實學科核心素養。