国外“设计型学习”研究与应用综述

李美凤孙玉杰

（1.沈阳师范大学 教育技术学院 辽宁沈阳 110034；2.沈阳师范大学 教育硕士研究生院 辽宁沈阳 110034）

国外“设计型学习”研究与应用综述

李美凤1孙玉杰2

（1.沈阳师范大学 教育技术学院 辽宁沈阳 110034；2.沈阳师范大学 教育硕士研究生院 辽宁沈阳 110034）

随着人们对高阶思维和高级能力越来越重视，设计型学习正在国际教育界悄然兴起。文章梳理了近几年国外关于设计型学习研究与应用的文献，分析了设计型学习的内涵、基本特征、操作模型以及应用设计型学习开展的具有代表性的项目，以期掌握目前设计型学习的研究与发展现状，积累可以借鉴的模式或经验，为我们开展设计型学习研究与实践提供必要的基础。

设计型学习；研究；应用

当前学校教育越来越重视高阶思维和高阶能力的培养，而非单纯的知识积累。正是顺应这种要求，设计型学习在国外教育界悄然兴起。在分析和解决问题的能力、合作能力及创新能力等这些优先级教育目标的实践上，设计型学习彰显了其独特价值，对当前我国教育教学改革有诸多益处。与过去那种单纯强调知识呈现与传递的教学方式不同，设计型学习蕴含着新的学习和教学设计假设。国外关于设计型学习的研究与实践比较早，已经产生了很多可以借鉴的理论框架和操作模型；而国内相关研究与实践刚刚起步，只有零星几篇论文。因此，有必要对国外设计型学习研究与实践现状进行梳理，以便为国内学者从事相关研究提供借鉴。

一 设计型学习的内涵与特征

1 设计型学习的内涵

“设计型学习”也称为“基于设计的学习”（Learning-by-design，LBD）。1996年，佐治亚理工学院克罗德纳（Kolodner J L）[1]提出:“将我们所学的知识运用到实践中或通过语言表达出来之前，需要经过多次的循环设计才能实现。”这种观点被认为是设计型学习的早期概念雏形。目前，设计型学习正逐渐受到越来越多研究者的重视，他们从不同角度对设计型学习的内涵进行了阐述，综合来看，大致可以分为两类:

（1）设计型学习是一种基于项目的探究学习方法

2002年，克罗德纳[2]在一项针对中学生（12～14岁，6～8年级）的科学教育实验项目中，将设计型学习界定为一种基于项目探究的科学教育方法，即在一种真实的任务环境中，学生通过完成某个特定的设计任务，学习相应的科学知识和技能。这种界定实际上是将设计型学习视为基于项目学习（或项目型学习）的一种具体形式，学生以小组协作的方式参与科学实践活动，在完成作品设计的过程中，及时学习所需要的知识和技能，掌握科学概念[3]。

与此类似，也有学者将设计型学习作为一种通过探究进行学习的方法，他们从过程的角度将设计型学习概括为:教师使用设计的任务来挑战学生，让其去创造能够反映主题、概念和标准的有形物体；通过这些物体，学生在一个互动的环境中学习学科基础知识，这样能促进信息的回忆和再利用；在设计型学习中，学生学习构建知识之间的逻辑联系，分析问题的原因和结果，提出类比，并在最高水平上进行批判性思考；他们使用设计专业中的一些简明技巧，包括学习计划、实验、发现、解释、区别、修订和证明[4]。该定义对设计型学习过程中每一环节“应该做”和“怎么做”都进行了详尽的描述，意在使设计型学习更容易理解。

（2）设计型学习是一种教育模式

1997年，荷兰的爱因霍芬理工大学在全校推行设计型学习，并制定了一份设计型学习实施方案。在这份方案中，设计型学习被理解为“一种通过课程和学习项目使学生学会设计的教育模式”[5]。爱因霍芬理工大学将这种教育模式作为理工类大学教育的基本框架，即学生通过积极合作完成多元学科设计任务，来获得创造性专业能力资格。这种设计任务要求学生综合应用多方面相关知识，分析现有的技术系统，评估它们的质量、功能和成本，并设计出具有更高绩效的新产品和系统。实施设计型学习的目的是提高学校教育质量，加强教育与研究之间的连接性，增强学校教育各学科之间的合作。

2 设计型学习的特征

从定义可以看出，设计型学习强调学生在具体的任务或挑战情境中主动探究，在实践活动中动手设计、创造。从形式上看，设计型学习与目前比较流行的项目型学习（也称为基于项目的学习）、任务驱动等有一定的相似性，如都强调小组合作、做中学、问题解决等。设计型学习延续了上述学习理念，同时又对学习提出新的要求，从而彰显出其特有的品质特征。

（1）设计性

教学设计专家罗伦德（Rowinad G）认为，设计是为了构想和实现某种具有实际效用的新事物而进行的探究活动；设计要以科学原理或理论为基础，其结果是提出解决问题的创新性方案。美国著名教育家多林·尼尔森（Nelson D）强调“设计”思想在掌握学习技能过程中的地位，认为“设计”是问题解决的催化剂，问题解决模型的建立和批判性思维的形成需要通过“设计”的过程一步步引导学生才能习得[6]。在设计型学习中，设计的思想始终贯穿于整个学习过程，又将学习得到的结论反馈于设计，检验设计的合理性与有效性，在解决问题的过程中，设计随着学习的开展而不断深化[7][8]。可以说，设计是设计型学习的核心。

（2）整合性

设计是一种高度综合的活动。要针对现实世界中的一个真实问题或挑战提出解决方案，往往不是某一门学科的知识所能完成，而能够综合应用各门学科的知识解决问题是学校教育的一项重要任务。当前学校教育一般按照分科课程进行，设计型学习可以为学生提供机会，在真实的问题情境中，体验多个学科的知识有机整合，共同解决问题。

（3）迭代性

迭代是对某一产品经过多次测试，最终达到目标的一种有效方法。在设计型学习中，学习者需要再试一次——这为他们应用与测试修改后的设计方案，并解释他们的实验和从实验中总结的经验提供了机会[9]。迭代性反映了设计型学习与一般任务驱动的鲜明差异:任务驱动一般以任务的完成或评价为活动终点；而设计型学习在一次任务完成之后，通常要进行评价修改，进入第二次活动循环，有时甚至需要多次循环。

（4）反思性

培养学生的高阶思维是设计型学习的重要目标之一，反思是这一目标的内在要求。在设计型学习中，反思既是一个重要的活动环节，同时也是学习的一种品质体现，强调对学生进行反思技能的训练。学生在设计实践中，需要频繁、及时地进行反思，即在实践过程中通过讨论和被讨论不断总结经验，形成认识[10]。教师要为学习者提供及时的反馈，使得他们明确自己的学习质量，不断调整自己的学习计划和方式。

二 设计型学习的操作模型

1 逆向思维模型

“逆向思维”这种提法源于布卢姆教育目标分类，布卢姆将认知学习从低到高分为识记、领会、分析、综合、应用和评价六个层次。大多数的教学和学习只是记忆、理解事实，而真正的学习目标是能够分析、综合、评价事实和思想，并发展原有的思想。尼尔森认为，传统的“顺向”教学始于基本事实，而“逆向思维”开始于最高级别的推理。他提出设计型学习的“逆向思维”（Backward Thinking）模型，并付诸实施和推广，取得了相当的成效。该模型由61/2个步骤的循环过程组成，如图1所示。

图1 逆向思维模型[11]

图2 基于设计的科学探究式循环模型[12]

环节1和环节2是教师对设计型学习主题的规划，从基本概念开始，具体化为一个具体问题，如从“保护”这一基本概念到“我们的人体是怎样被保护的？”这一具体问题。“1/2”环节则是教师向学生提出挑战（这个挑战应该是学生“从未见过”的），也是学生正式进入设计型学习的第一步。环节3要求教师在学生正式进入探究之前公布一个评价标准，列出学习中哪些是“不需要的”、哪些是“需要的”，为学生提供“脚手架”。环节4要求学生动手试验，通过构建立体三维模型表达其解决问题的方案，并陈述自己是怎样做的以及为什么这么做；师生根据前面公布的评价标准讨论交流。环节5是教师向学生开展指导课程，通过讲授或调查，弥补学生在试验阶段出现的问题，学习新知识。环节6是学生综合在制作模型中获得的经验和通过教科书学到的知识，修改完善设计，总结提升认识，从而形成对基本知识、基本原理的理解。

逆向思维模型突出强调学习过程的迭代性和学习环节中的反思与评价。与传统的教学模式相比，逆向思维模型中涉及的挑战是在各门学科综合的基础上提出来的，强调学习的综合性、实践性。逆向思维模型的过程是一个动态、可逆并可修改的过程。

2 基于设计的科学探究循环模型

该模型由佐治亚理工学院的克罗德纳提出。1995年以来，克罗德纳教授一直致力于研究设计型学习，并专门为中学生的科学学习开发了“基于设计的科学探究循环模型”，取得良好的实践效果。该模型由设计/再设计和调查与探索两个循环部分组成，如图2所示。“基于设计的科学探究循环模型”在设计型学习相关研究中多有介绍，如文献[13][14][15][16]等。

在设计/再设计与调查与探索两个循环之间，“需要做”与“需要知道”构成连接两个循环的纽带。也就是说，学习者在设计/再设计“做”的活动中，如果遇到需要利用科学概念、原理或信息资料来解决问题的情况，就转到调查与探索循环，通过以“假设—检验”或“调查—发现”为核心的认知活动，获得问题解决的方法支持，然后再回到设计/再设计循环中，继续完成“做”的任务。这个过程是多次循环的，直到整个设计任务的顺利完成。

3 学习挑战模型

学习挑战模型是创新技术博物馆（The Tech Museum of Innovation）在开展“创新技术博物馆学习项目”时所提出的一种学习模型，如图3所示。在学习项目中，学生动手体验科技创新活动，应用在学校中所学的科学概念、原理，从而加深对科学基础知识的理解，培养创新思维。

图3 学习挑战模型[17]

图4 基于设计的科学学习循环模型[18]

学习挑战模型包括三个环节:概念化、建构和测试、获得知识，两两相互连通；任何一个环节都可以作为学习的起点，也可以作为学习终点，具有较强的灵活性。该模型所包括的三个部分也正是设计型学习的基本要素。

4 基于设计的科学学习循环模型

美国密歇根州立大学教育学院福特尤斯（Fortus D）和密歇根大学教育学院德尔希曼（Dershimer R C）联合开发了“基于设计的科学学习循环模型”，如图4所示。该模型按照五个相互关联的环节组织实施，以设计制品为活动开展的主线，将所有课程活动情境化。整个学习活动是一个迭代的过程，但在实际的学习过程中，并不是按着箭头所指的方向每一个环节按部就班地进行，而是根据具体需要选择性地跳转到需要的环节上。该模型强调通过物化制品及其反馈使推理过程在设计循环中具体化和可视化，使学习者掌握的问题解决技能既关注设计技能，更关注科学推理能力。

三 设计型学习的应用现状

国外关于设计型学习不仅研究起步早，在实践领域应用得也比较广泛。目前，国外关于设计型学习的应用主要集中在K-12教育、教师教育方面。下面介绍几个比较典型的应用设计型学习开展的学习项目。

1 教师发展与在线学习项目

2005年，Matthew J和Koehler等开展的“教师发展与在线学习”（Faculty Development and Online Learning）项目，针对传统的教师信息技术培训中存在的问题，如一味强调教师基本技能的学习，却严重忽略将技术应用到有效教学中的能力，提出“通过设计学习技术”（Learning Technology by Design），其目的是提高教师应用信息技术有效教学的能力。而这种能力的训练必须在真实的教学情境中，将技术与具体的教学任务和特定的教学方法结合起来。在培训中，参加培训的教师结合真实的教学任务，利用特定的信息技术设计教学产品，并形成可以实施的教学方案。通过真实的设计活动体验，积累利用信息技术进行有效教学的方法和经验。举个例子，“如何为自己的网络课程添加在线反馈功能”是很多教师在日常教学中遇到的真实问题，在教师培训活动中，不是单纯讲授、演示实现这一功能的技术操作过程和方法，而是让教师以小组为单位，设计解决该问题的方案，开展调查、构建、实施和验证成果等活动。培训者对集中出现的问题进行讲解，小组之间进行交流、分享成果、反思、修改、再设计，最终形成一份融技术于教学之中的教学方案。设计型学习为该项目带来全新的培训理念，一改传统的单独开设技术相关课程的培训方式，一位参与本次项目的教师表示:“此次培训让我终生难忘，通过网上课程的构建、维护以及测试、修改等体验，重新塑造了我已有的关于技术学习的观念。”[19][20]

2 特殊儿童教育项目

2008年，Meza D在一所特殊教育学校开展了一项特殊儿童教育项目。项目实施学校Shelyn小学是一所特殊学校，这里 35%的学生具有如精神问题、听力问题、自闭症、口齿不清晰等残疾症状。该项目通过设计型学习，帮助学生理解基本概念、增强学生学习兴趣及口语交流能力。该项目采用了多林尼尔森的设计型学习“逆向思维”操作模型，学习的最终成果是构建一个虚拟的生活城市。项目的实施者Meza D将这个项目划分为10个子项目（如自我介绍、临时社区、城市规划等），每一个子项目所要学习的内容均与州的课程标准相符合。新学年开始，教师在学年计划板上贴出针对十个子项目设计的问题（如设计代表自己模型、设计自己生活需要的社区等），这些问题将十个独立的子项目有机联系在一起，成为一项完整的学习活动。教师作为引导者，鼓励学生发挥想象力，亲自设计一个三维模型以阐释问题解决的方案，并向学生展示自己的方案，解释所运用的知识。在听取同学及老师的意见后，学生要对自己建立的模型进行反思和修改。这样，一个问题解决的过程需要在教师的指导下经过多次循环才得以完成。本项目持续了两个学年，项目结束之后，Meza D[21]表示:“通过特殊儿童教育项目，我深深地认识到‘动手做’对于有特殊需要的学生的重要性，学生的沟通表达能力得到了明显的提升，学生能够运用更多的描述性词汇来表达自己的思想。”该项目为设计型学习提供了实施典范，在设计型学习研究中受到普遍关注。

3 “儿童城镇”项目

该项目由Montaño-Manzo A在加利福尼亚州的葡萄地小学实施。Montaño-Manzo A是一位具有16年学前教育经验的教师。在她的班级里，有 87.33%的学生来自不同的种族，具有不同的生活背景，语言表达能力参差不齐。2009年，Montaño-Manzo A设计并实施了“儿童城镇”（Kids Ville）项目，以期改善学生参差不齐的学习情况。该项目采用设计型学习的“逆向思维”模型，整个项目分为10个子项目，通过10个子项目帮助学生介绍自己、识别周围建筑物、辨别方向、识别地图等。在每一个子项目中，教师设计问题并提供一份评价表。该评价表由教师和学生共同完成，评价表中列出了完成任务过程中“需要做”和“不需要做”的事项。在评价表的指导下，学生合作设计解决问题的方案。在教师的指导下，同伴之间交流、分享结果，经过反复的设计、反思和修改，最终设计出创新性的问题解决方案（如介绍自己的子项目中，学生最终设计出代表自己的三维模型作品）。Montaño-Manzo A认为“儿童城镇”项目提供给学生更多交流合作的机会，这有助于学生词汇的积累与运用。在“儿童城镇”项目完成之后，调查数据显示，80%的学生认为设计型学习方法改变了他们分析问题的思维，提高了他们的学习兴趣，口语表达能力也得到了很大的提升[22]。

四 结束语

文献研究的结果发现，近几年，国外对设计型学习的研究从理论基础研究转向实践研究、应用研究。一系列实践项目的开展为进一步的理论研究提供了丰富的研究材料，从而使得设计型学习得以持续而深入地开展，这是理论研究与实践应用达到互惠的一种良好状态。目前，我国关于设计型学习的研究还处在起步阶段，在研究层面上以概念分析、理论梳理为主，实践层面以尝试和经验总结为主。而设计型学习所蕴含的学习和发展的理念与当前新课程理念具有高度的一致性，尤其是它有效地融合了自主、协作、探究等新型学习方式，并形成了一套完整有效的实施流程。因此，设计型学习可以为当前教学方式改革提供一种新思路。我们可以在借鉴国外设计型学习实践中形成的理论、模式和经验的基础上，结合我国基础教育课程的目标和内容、教师和学生的条件等因素，进一步研究并构建符合我国教育实际所需的设计型学习模式，为国内设计型学习实践应用提供有针对性的指导。

[1][13]Kolodner J L, Crismond D, Gray J, et al. Learning by design from theory to practice[A]. Proceedings of the International Conference of the Learning Sciences[C]. Charlottesville, VA: AACE, 1998:16-22.

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〈http://www.ncsu.edu/www/ncsu/design/sod5/phd/resources/Davis_Making_a_Case.pdf.〉

[21][22]Design-based learning[OL]. 〈http://www.csupomona.edu/～dnelson/classroom.html.〉

An Overview on the Research and Application of “Learning-by-design” at Abroad

Li Mei-feng1Sun Yu-jie2
（1. Educational Technology School, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning, China 110034；2. Graduate School of Master of Education, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning, China 110034）

Learning-by-design is rising in the field of international education, as people put more and more attention to higher-order thinking and advanced capabilities. This article reviews the literatures about learning-by-design research and its application at abroad in recent years, and analyses the meaning, characteristic and operating model of learning-by-design. At the same time, some typical projects which used learning-by-design are reviewed, aiming at mastering the current status of the research and application of learning-by-design, and accumulating experience which we can learn from. The necessary basis for our country to carry out research and practice of learning-by-design are also provided.

learning-by-design; research; application

G40-057

A【论文编号】1009—8097（2015）07—0012—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2015.07.002

编辑:小米

李美凤，副教授，博士，研究方向为教学设计与教师培训等，邮箱为limeifeng@163.com。

2014年10月23日