“设计型学习”教学实践研究

佘丽萍

（江苏省江都中学，江苏扬州 225200）

“设计型学习”教学实践研究

佘丽萍

（江苏省江都中学，江苏扬州 225200）

“设计型学习”是国际上正在兴起的一种模式，作者在对“设计型学习”进行理论研究的基础上，又进行了案例研究、对比研究。结果表明，设计型学习帮助学生从课堂“设计”经历中学习必要的知识和技能，是一种有效的适应“创感时代”要求的学习模式。

教学实践；设计型学习；通用技术课程

引言

一、“设计型学习”概述

设计型学习在英文中是Design-Based Learning(简称 DBL)或者 Learning By Design(简称 LBD)，也可以翻译成“基于设计的学习”。下面是专家给出的一些定义：

（1）教师使用设计型学习来挑战学生，让学生去设计能够反应主题、概念和标准的有形物体。有了这些实物，学生在一个互动的环境中学习基础学科知识，这样能促进经验的回忆和再利用。他们学习分析逻辑联系，探究因果，提出类比，并在更高水平上进行批判性思考。他们使用设计专业中简化的技术，包括制订学习计划、进行实验；发现、解释、区别、修订和证实自己的想法。[1]

（2）设计型学习是一种基于项目的探究式教学方法。它运用我们所熟知的认知设计学习环境，深入学习科学概念、技能以及概念、技能的应用。同时培养学生的认知能力、社会能力、学习能力以及交流能力。[2]

由此可见，设计型学习基于这样的理念：当学生被要求设计并制作出需要理解并应用知识的作品时，他们会更深入地学习。学生在完成具有真实性与挑战性的设计活动中产生问题、实施调查、寻找答案、解决问题、迭代设计与完成挑战。随着成功地完成设计任务，他们不仅仅学习了知识和技能，也学会了科学地实践和科学地推理，以及如何应用所学的知识和技能来完善设计。同时，学生在相互合作中增强了合作意识和探究能力。

二、高中通用技术课程中应用“设计型学习”的可操作模型

目前，“设计型学习”的可操作模型主要有两种：一种是由多林·尼尔森提出的“逆向思维”学习的过程模型，还有一种是由克罗德纳提出的 “科学探究式学习循环模型”。对比后，笔者觉得“科学探究式学习循环模型”（见图1）更适合高中通用技术课程教学。

依据该“科学探究式学习循环模型”，设计型学习活动应该以循环的方式展开，包括两个基本的循环：设计/再设计循环与调查/探究循环。通过不断地设计、再设计才能完成设计挑战，同时，在设计过程中遇到问题时需要探究相关知识，因此设计型学习还需要调查/探究循环。“设计型学习”实施过程中，设计/再设计与调查/探究之间在不断循环，同时，设计/再设计内部和调查/探究内部也在不断循环。设计型学习活动始于理解挑战，当学生需要了解某个新事物时，他们参与调查/探究，调查/探究的结果为进行中的设计/再设计提供了内容、知识的支持。每个循环都整合了科学知识、设计、合作与交流实践，每个循环都涉及各种实际操作、反思与公开展示，以帮助学生阐释他们的经验，澄清他们所学的知识，并将行动与目标联结起来。在设计、检验、学习与再设计中，学生迭代工作，逐步精制设计方案，逐步提高对科学概念的理解以及对科学实践的掌握，同时也使学习者的设计方案及作品越来越好。

三、“走直线机器人”教学实践与效果研究

为了验证“设计型学习”的教学效果，扬州大学冯锐副教授指导和带领我们对通用技术选修模块“简易机器人制作”进行了一系列的案例研究与效果分析。笔者选择其中的“走直线机器人”案例与大家探讨。

东北四省区土地资源丰富，但受水资源条件制约，现状条件下耕地灌溉率低，农业生产潜力未能有效发挥。为合理利用有限的水资源，大力发展高效节水灌溉，充分发挥四省区的土地资源优势，提高粮食综合生产能力，财政部、水利部、农业部支持四省区实施节水增粮行动项目。根据最严格水资源管理制度要求，开展节水增粮行动项目必须进行水资源论证工作，这是实施好节水增粮行动项目的重要前期工作，对科学确定发展规模，与当地水资源承载能力相适应，缓解水资源供需矛盾，提高水资源利用效率，确保节水增粮增效具有重要意义。

1.教学内容分析

我校依据江苏省教育出版社的通用技术教材 《简易机器人制作》并结合学生实际和所使用设备“乐高机器人套件”的特点，开发了校本教材“走近机器人”。教学中主要涉及四个子项目：走直线机器人—能拐弯的机器人—走黑线的机器人—能沿指定场地投篮的机器人，其中“走直线机器人”是第一个子项目。

2.学生特征分析

笔者从任教的两个班级中根据学生的兴趣，各挑选20人组成“简易机器人制作”实验班和对照班。实验班里共11名男生、9名女生；对照班里有10名男生，10名女生。学生在班级的排名有高有低、均匀分布。

学生只是在电视、报纸等传媒上零星地了解到机器人的一些信息，但他们从未真正接触过机器人，不了解机器人的本质，更谈不上应用机器人。

表1“走直线机器人”应用设计型学习教学流程

但是，学生在物理课中学习了物体运动、力学、简单机械等方面的基本知识；而且学生在信息技术课程中掌握了基本的信息技术手段，对计算机软件和硬件具有初步的认识和理解，能够简单地理解程序语言，也能编制一些非常简单的程序。所以，学生在认知层面具备了学习 “走直线机器人”的先导知识。

3.实验班“设计型学习”教学方案实施流程

该子项目教学需要3课时，具体流程见表1。

4.对照班教学方案实施流程

对照班教学时间也是3课时。具体实施流程为：创设情境—教师传授 “机器人的内涵及其作用”—教师传授 “机器人的系统组成”—教师传授 “机器人的工作过程”—教师传授 “机器人机械的组成”—教师传授 “机器人电子控制系统”—教师介绍“乐高机器人套件的基本组成部件和使用”—教师指导学生进行设计—师生进行作品评价。

5.实施过程评价依据

（1）课堂测试：对照班和实验班都进行“走直线机器人”课堂测试，题目相同，主要考察学生对科学知识的掌握情况。

（2）作品评价表：对照班和实验班采用同样的评价标准进行作品评价。学生以小组为单位对作品进行自评和互评，教师也对五组作品进行评价。

（3）学生行为观察量表：由参与的3位教师依据观察项目对实验班和对照班的每一位学生进行观察，了解学生在课堂上各方面的综合表现。

表2设计作品统计对照表

表3课堂测试成绩统计对照表

6.资料收集

实验班回收20份试卷，回收5份“设计日志 1”和5份“设计日志2”。回收教师填写的作品评价表3份、学生填写的作品评价表5份。回收学生行为观察量表3份。

对照班回收20份试卷，回收教师填写的作品评价表3份、学生填写的作品评价表5份。回收学生行为观察量表3份。

7.结果分析

（1）首先对实验班、对照班学生的设计作品情况进行分析。这里主要依据三位教师对实验班5组作品的评价表和对照班5组作品的评价表。经过数据处理、统计得到表2。从中可以看出，实验班设计作品情况明显好于对照班。实验班学生的作品结构各异、互不雷同。而对照班学生的作品大同小异，结构上基本模仿教师演示的作品。

（2）接着对实验班、对照班课堂测试情况进行分析。出卷教师对实验班、对照班学生的课堂测试试卷进行评分后，研究者进行统计。结果见表3。从中可以看出，两个班级的成绩无明显差异，实验班的情况略优于对照班。

表4“学生行为观察量表”统计对照表

（3）对“学生行为观察量表”情况进行分析。三位教师对实验班和对照班学生的课堂行为进行等级评定。研究者再进行数据统计，得到表4。

从上面的数据中可以看出：实验班学生虽然在概念、原理等科学知识的掌握上无明显优势，但在作品的创作、探究能力、协作能力等方面都明显优于对照班。这说明：设计型学习能有效提高课堂效率，能提高学生探究能力、协作能力、设计能力和创造能力。

经过三年多的“设计型学习”教学实践，笔者体会到：设计型学习有利于学生设计能力和创新能力的提高，有利于学生更好地适应“创感时代”的要求，希望更多的一线教师关注并投入到“设计型学习”的理论探讨和实践研究中来。

[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]冯锐，缪茜惠.探究性高效学习的意义、方法和实施途径——对话美国斯坦福大学Linda Darling-Hammond教授[J].全球教育展望，2009，(10)．

[5]吴海飞.基于设计型的学习——《欢喜过年》教学简案[J].中小学信息技术教育，2009，（2）．

[6]王佑美.设计型学习——一种正在兴起的学习范式[J].中国电化教育，2009，（10）．

G40-057

A

1673-8454（2012）04-0042-04

（编辑：王天鹏）