设计思维培养：基础教育思维教学困境的出路

杨绪辉

关键词：设计思维;思维教学;基础教育;创造能力

进入信息化时代以来，知识更新迭代越来越迅速，人类生存环境愈发复杂化，思维能力的提升被誉为是应对这种挑战的有效手段。致力于学生思维发展的思维教学研究已经跨越百年历程，尤其是在新课程改革的推动下，在基础教育领域中得到了广泛应用。为配合江淮地区开展思维教学的提升工作，研究团队有机会对其进行全方位“扫描”。然而实践表明，思维教学实践并未如学者预期的那样有效果和吸引力：一方面，思维课程的缺失使得学生思维的培养只能融人现有的学科课程，而任何学科都对思维能力的培养具有自身特殊的意义和作用，包含着无法克服的缺陷和不完整性，这导致思维教学实践陷入“脱节”的困境;另一方面，思维教学是—个具有多学科意义的概念，研究成果往往体现出“学科互涉”性，这虽然有利于思维教学的学理分析，但是其所承载的方法性知识也是异常复杂。同时，教师在将其与学科知识整合的过程中，复杂性被继续放大，这无疑超出了教师的认知水平和操作能力，诸多宝贵经验也被禁锢在学术{开究的“象牙塔”。

为了走出困局，我们首先反思的是在现有基础教育课程体系下，是否存在着一种一般性的思维，它可以贯穿基础教育所有的学科领域，甚至渗透于学校的全部生活，从而在不增加学生学业负担的前提下，保证思维培养的连续性？此时，设计思维进入了研究视野，我们对其进行审视之后发现它不仅能够较好地渗透于各个学科，而且这个一般性思维能够较好“耦合”各个学科的特有思维。也就是说，不同学科的思维技能在设计思维培养的过程中也可以得到较好发展，这样学生思维能力的发展才算完整。此外，设计思维培养所承载的方法性知识“门槛”较低，便于教师在教育教学实践中操作。本文展示的就是以上问题思考的过程，以及如何进行学生设计思维的培养、如何将其串联于基础教育的整个学段。

一、设计思维蕴含的一般性品质探讨

“学科之间是否存在一般性思维”是学者们热衷讨论的话题。一些学者持否定态度：学生思维品质的发展强烈依赖特定的文化背景，不同学科提供的生活方式和独特逻辑是其培养的根基，试图寻找一般思维是没有意义的，假如它真的存在，那么其培养也是肤浅的。从上述观点可以看出持否定态度的学者有着强烈的学科情怀，所谓学科是根据某些共性特征对人类社会不断发展和演进的知识体系划分而形成的，它的本质是一种知识活动，功能在于发现、传播和应用知识。也就是说，知识均起源于人类的社会活动，它们只不过是通过学科语言这一载体、以相关概念策略等形式呈现出来的。因此，位于学科之上的是人类的一般性思维，它指导人们在生活、生产中发现问题、分析问题与解决问题的过程。既然一般性思维存在，那么设计思维能否看作是其中之一呢？

设计思维被看作是设计与思维紧密缠绕的复合体，它是将设计的方法与过程内化而形成的一种独特的思维方式。当学习者遇到现实问题或者需要改善现状时，设计思维可以激发自身已有的知能，在原有设计技能的驱使下寻求最佳路径，进而创造性地形成问题解决的思路或方案。有学者对设计思维做了这样一个形象的比喻：大脑是一个工具箱，学科知识是放置其中的工具，设计思维则是使用说明书。当学习者要使用这些工具时，就需要首先阅读使用说明书，而其记载的方法和策略的有效性则是学习者设计思维水平的真实写照。也就是说，设计思维是连接学科知识与真实世界、教学理论与教学实践的桥梁。当然这种思维形态并不是头脑中自然形成的，是需要其在與不同学科知识长期共生的过程中不断交叉和渗透，逐步升华而成。

再来观察设计思维教育实践。首先，当下设计思维已经被广泛应用于基础教育领域某些学科的教学实践。例如，美国的“南极洲项目”就将设计思维应用于初中数学知识的学习，涉及到测量、刻度、面积、周长和表面积等概念以及相关计算;在我国，设计思维的足迹遍及美术、科学、语文、地理和信息技术等学科，从而加强学生知识学习的效果和学以致用的能力。这些设计思维教育实践虽然只是局限于某个单独学科，但是从一定程度上证明这种思维形式可以被多个学科接纳，呈现出一般化的特征。另外，设计思维作为一般性思维的应用亦有学者述及，Maureen Carroll教授将设计思维引入美国学校K-3和7-8年级的课堂教学中，以提升学生元认知意识和问题思考能力。我国有学者提出设计思维与核心素养的教育理念是一致的，建构设计思维与学科教学融合的作用路径对基础教育中学生的核心素养培养具有重要意义。

事实上，不只是教育教学领域，几乎人类生活涉及的所有领域都渗透着设计，可以说设计是人类最普遍的一种主体性活动，设计思维都在积极发挥着作用。美国学者西蒙认为凡是以“改进”为目标而构想行动方案的人都在进行着设计，其将所有人工物f包括知识创新）都归属于设计思维的产物。通过上文的分析我们已经能够确信，在基础教育领域设计思维超越了具体学科的束缚，其培养让学习者具有直面未来学习和生活挑战的能力，在思维教学中能够担负起一般性思维的使命。

二、设计思维培养的多元价值解析

一般性思维技能的研究并未处于“缺席”状态，近年来批判思维与学科教学的融合一直是学者所关注的焦点问题。虽然批判思维对于学生认知能力和创新思维的发展有着积极作用，但是其重在反思或反省，如何使其带动学科思维的发展、贴近生活现实以及相关评价等问题成为难以攻克的难题，因而难以被基础教育实践者接纳。那么，设计思维作为一般性思维运用于思维教学中存在着哪些方面的优势，是否具有攻克上述难题的潜力？

首先，设计思维能够较好地耦合学科思维培养，有助于带动学生整体思维品质的提升。西蒙（Simon）认为设计思维应该是每个知书识字的人的核心素养。因为从过程的角度来看，设计思维是一种创造性的规划活动，可以为事件、过程、服务以及在整个活动周期中所构成的系统建立一个高效的组织方式。它往往是一种粗线条的、具有统筹性的应对思路，一旦形成就能稳定地存在于学习者头脑中。当学习者深处某种特定的问题情境时，设计思维会促发大脑生成一种出于本能的问题解决框架，而在对框架后期加工的过程中大脑则需要借助学科思维进行逻辑推演、形象把握等细致工作，从而来审视和保证方案的合理性和可行性。大脑这种对信息的加工方式不仅是人类学习的生理基础，也是想象力和创造力的源泉。也就是说，设计思维通过一定的技术手段将原本模糊晦涩的思维方式逐步清晰化呈现出来的过程，不仅有助于加深学科思维的深度，更有助于批判思维和创新思维等高级思维的发展。

其次，设计思维提倡以切身体验引领学习过程，有利于学生理解学科知识的生活意义。“科学一技术一生产”这一知行分离的范式是当前流行的逻辑思维公式，推演至生产领域，遵循的是知识再生产的模式，而在教育领域则表现为理论为先、实践为辅的知识排序。这种将学科知识的“他人经验”与学生生活的“私人经验”相隔离的做法无助于学生核心素养的养成，因此“课程向学生经验和生活回归”已成为当前国际基础教育领域课程改革的共同趋势。从能力的角度来看，设计思维支持下的设计活动是以解决现实世界或真实情境中的棘手问题为导向，强调将设计工作置于真实的问题情境中，通过教师、同伴的引导和启发逐步形成问题解决的能力。这种专注于问题解决实践智慧的意义在于：一方面，学习者在思考过程中往往需要调用各个学科的知识，使得学科知识的整合和理解深化成为可能;另一方面，以真实问题为引领，从而为学习者实现知识经验、生活经验和认知经验的结合提供了一个良好的契机和切入点。

再次，设计思维根植于实践智慧的固有品质，有助于支持思维教学活动的顺利开展。设计思维是人类心智的重要组成部分，它可以支配人们用什么样的方式来思考问题和处理问题，通常涉及到任务、工具和方法技巧等层面的内容。从这个角度来看，设计思维具有方法论的意义。由于设计是人类普遍存在的一种主体性行为，而设计思维作为设计者思考方式的支架，同样有着不受专业局限的宽阔视野，能够为各个领域的创新工作提供方法论指导。新手设计者在面对技术产品创新或在解决问题情境时，由于设计经验的缺乏，在实践工作中往往会陷入困境，有诸多学者通过一套科学的方法将相关领域设计的成功经验进行了显性和还原，丰富和提高了设计的表现手段和工作效率，为已有产品的改进、科技成果的转化以及创新性产品的生成等提供了有力的支持。也就是说，当学习者面对复杂的问题情境时，已有的设计方法可以支撑其高品质的思维过程，弥补其经验上的不足。此外，这些方法往往是一种粗线条式的指导方案，具有较好的包容性，能够与学习者的既有设计经验形成良好的衔接。

最后，设计思维注重思维外化的产品生成，有助于为学生思维发展过程提供证据。基于证据的学习是当前流行的一种教育理念，它是解决特定问题而运用一些证据来呈现学习结果并由此证明学习活动已经发生的所有学习方式的统称。从“证据”中抽取信息是教师开展学习者过程性评价的重要方式，也是学习者改善思考习惯和反思学习行为的主要素材。从结果呈现的视角来看，设计思维往往通过学习者呈现出一个人工制品来体现，其主要形式有实物作品、书面报告、演讲表演、口头陈述等。该人工制品区别于一般性制品的重要标志就在于前者的品质性和创新性，它是学习者在设计思维驱动下，在经过不断修正、改进和提炼的过程中进行综合性学习的产物，高度浓缩了学生知识、技能、甚至情感和价值等方面的信息，这为教师开展学习、思维的评测工作提供了高质量的证据。此外，由于设计制品是以解决某个真实问题而存在，因此其具有高度的指向性，这也为学生学习反思的横向和纵向比较提供了支点。

三、如何在教学中渗透设计思维的培养

对于任何一项新任务，学习者能否成功应对很大程度依赖于个体对其相关技能的掌握程度，同样在学科教学中渗透学生设计思维能力培养的关键在于其设计思维技能的提升，而学科知识是思维系统处理信息的基础。此外，马扎诺在提出新教育目标分类学理论时发现：在“提出、理解、分析、知识应用、元认知系统和自我系统”的六个层次中，提出信息的过程一般是自动加工的，无需意识的参与，而从理解层面开始意识思维的投入量逐步增加。也就是说，需要加以控制的意识水平反映了学习者思维加工等级上的本质差异。因此，学科教学中学生设计思维的培养过程可以看作是思维技能、学科知识和思维意识三个层面螺旋上升的过程。为理清思路且容易实施，我们使用奥卡姆剃刀式的三组内容进行分层概括，即用“标准、开源、多元”概括设计技能层次的培养，用“单学科、多学科、超学科”概括学科层次的培养，用“显意识、潜意识、无意识”概括思维意识层次的培养。

（一）设计技能的培养

设计思维技能属于知识范畴，具有明确的、可掌握的规范化设计规则和程序，对其进行培养就是帮助学习者在认知结构中建立同化设计技能的固着点，通过引导对设计技能逐步形成深层次的、实质性的理解，使其能够被整合到学习者原有的认知框架中，进而抽象出一般性的设计规律。

1.标准。主要是指丰富和提高设计的表现手段和工作效率的标准化思想和方法。当前诸多学者为了帮助新手设计者以接近于设计师的方式去思考，在大量实践基础上将设计思维技能显性化为标准化的方法。例如，斯坦福大学设计学院提炼的“移情、定义、设想、原型和测试”的实施步骤，贝尔提出的“理解、观察、可视化、评价、改进和实施”的半结构化设计路径，赫森所主张的“移情、目标、提问、解释、原型和调配”设计问题解决方案等等，这些方法是一个多轮迭代的过程，同时也是动态和非线性的，试图通过不断循环的过程来深化学习者在设计工作中的深度思考。在设计思维技能培养初期，引导学习者依据标准化方法进行设计是提高设计质量的基本前提，也是在认知结构中形成能够同化新知识的固着点、发展自身设计思维技能的基本保障。

2.开源。主要是指在标准化方法的基础上对其进行选择、修改和整合以应对不同设计情境的思想和方法。在设计思维技能标准层次的培养中，学习者已经将一些思维技能固化在头脑中形成了思维模式，该阶段的主要任務是通过新旧经验的联结，在获得新知识意义的基础上，旧知识因得到修正而获得了更为充实、准确的意义，从而使学习者在必要的时候能够突破常规以形成新的问题解决路径，这是形成高级思维技能尤为关键的一个环节。在原有的思维教学中可以加入以下措施：一是借助思维引导工具拓展学生的思维感知能力，避免认识的狭隘和经验主义等问题，例如5whv分析法、SWOT分析法和层次分析法等等;二是以团队合作为纽带，在对不同问题解决思路对比探讨的过程中，以集体智慧带动个人新观点的生成;三是收集和分析学生思维发展的相关数据，进行合理解读，从学习者现状出发为其提供适切的设计练习活动。

3.多元。主要表现在针对某项任务对设计思维技能进行开放性信息加工的活动。在解决真实世界中的复杂问题时，由于个体需求、现实条件、思考视角和经验经历的不同往往会导致相异的构思过程和信息加工活动，从而产生多样化的问题解决路径。换言之，设计思维技能培养的多元实际上是引导学生能够根据不同情境进行合理的信息加工活动，帮助其形成面向未来世界的思维技能。在教学中教师可以多角度切人设计思维技能的培养，例如，从新习得的知识与技能出发，引导学生思考对其进行学习并融人生活的意义和价值;从某个领域存在的问题出发，引导学生挖掘问题产生的根源，形成多样化的问题解决路径;以优秀案例为载体，解析如何将学科知识创新性地应用于问题解决过程，等等。此外，教师应鼓励学生打破思维定势，体验不同设计方法的价值，以多样化的思维来处理设计任务，进而抽象出一般性设计规律的过程。

总而言之，学习者设计思维技能经过标准、开源和多元的培养过程符合从特殊到一般的人类认知规律。设计思维技能是建立在知识概念的基础上，所以要熟练应用思维技能处理问题，就必须围绕一些概念逐步构建相应的概念网络，概念形成的网络结点越丰富，对概念的理解就会越深刻，形成的问题解决路径就会越多。因此，在教学的过程中应该让学生从参考标准化的设计方法开始，在掌握基础知识与技能的前提下，逐步形成开放性的问题解决路径。

（二）学科层次的培养

学生设计思维的培养与学科知识理解之间是相互促进的关系。一方面，学科知识本就来源于人们对真实世界的认识，对书本知识的习得为学习者解决复杂问题奠定了基础;另一方面，设计思维为抽象的学科知识体系融入学生的真实世界提供了契机，有助于建立起两者之間的关联。根据青少年思维能力的发展特点，设计思维培养的渗透需经历单学科、多学科和超学科的过程。

1.单学科。主要是指运用单学科知识和方法解决问题，进而培养初级设计思维能力的过程。设计思维是呈现学习者个人能力的基础力量，而学科知识的积累程度则直接决定了能力的大小。借助单学科可以为学生积累解决复杂问题的能力，也可让其初步体验到学科知识在真实世界的应用价值，从而形成持续的提升力，为今后思维的进阶发展打下基础。然而学科知识不会与真实世界直接发生联系，必须经过“问题转换”的环节才能打通与后者之间的阻隔，当然由于受学科视野的限制，只能转换为有明确的初始状态、已知的目标状态和受限逻辑因素组成的良构问题。虽然很多教师也会提出类似的问题来促进学习，但关键在于这个问题是否只是聚焦于知识的演绎或推理，有没有与学生的生活实际相联系，且可以改变学生的行为。知识并不一定产生力量，其只有在不断改造现实世界的过程中才能焕发生机。我们主张要将学习任务转化为良构问题，且需置于真实的生活情境，在引导学生寻找最佳的、特定的求解过程中，形成“同类后继”思维活动的趋势，以便在今后可以应对类似的问题情境。

2.多学科。主要是指借助多个学科知识或方法来解决某个学科领域关注的问题，进而深化设计思维培养的过程。单学科框架下设计思维的培养只是充当了问题解决的一种视角或者方法，当我们走向系统、复杂的世界时，关注的问题开始由简单化、绝对化转变为系统化，这就意味着单个学科与问题解决的对应关系不复存在，取而代之的是不同学科知识的相互联系和高度共享。我们提倡通过学科涉及到的劣构问题来推动设计思维多学科层次的培养，因为这些问题往往具有共同的特征：来源于日常生活或是对真实场景的模拟，可操控的参数变量较少，问题部分要素的不可知，具有多种评价解决方法的标准，等等。劣构问题是真实的、开放的和复杂的，往往关联着多个学科知识，具有多种问题解决思路，这样才可以推动学生设计思维在新的问题情境中进行迁移。

3.超学科。主要是指通过整合学科知识及非学科知识解决现实问题，并能够对现实世界产生积极影响的设计思维培养过程。多学科培养层次虽然关注了现实世界中的真实问题，但其缺陷仍是立足于学科领域，使设计思维发展未能突破学科的视野。任何一个复杂性问题并不是单独依赖学科知识就可以解决的，往往涉及到需求分析、价值感知和技术创新等非学科知识。我们建议通过引导学生进行创新性产品的制作来完成该阶段的培养任务，一方面，创新性产品的制作过程体现了知行合一的教育思想，它易于将学生的学科知识、价值感知和技术创新等捏合在一起;另一方面，避免学生的创意只停留在思维状态，而是进一步通过自身行动对问题解决产生现实意义。此时，信息技术价值就凸显出来，成为教学过程必不可少的工具支持。它可以为人员之间的沟通交流提供便捷的平台，通过在线问卷、在线投票等工具极大提高调研效率;也可以通过思维显现化工具、探究工具增强其移情体验能力，降低感知难度;还可以通过智能化的技术工具将学生的想法快速转换成创新性产品。

从单学科、多学科到超学科代表了多个知识领域之间互动和整合层次的递进，这使得设计思维的培养遵循了从易到难、由简到繁的思维创新演化规律。单学科主要是积蓄复杂问题解决的必要知识，以及帮助学生思考和体验学科知识与生活的关系;多学科除了具备上述作用之外，更是强有力的学科知识整合方式，使学生具备解决现实生活一般问题的能力;超学科使得设计思维的培养能够指向学生的未来生活，使其形成解决复杂问题的新知识结构。因此，设计思维培养的三个层次是思维随着知识的增长而改变的历程，不可颠倒和跳跃。

（三）思维意识的培养

设计思维意识是人们在设计活动中引发的支配行动的动机，并在构思和形成问题解决方案时表现出来的意向、愿望和设想。设计思维意识是人体知能结构的重要组成部分，其习得与其他知识技能一样都需要遵循—定的轨迹，但是又不会直接与外界发生关系，而是要依附于思维技能和学科知识之上，并在人脑中促使它们的调用，进而对外部世界产生能动作用。根据设计思维意识催化作用的强弱，我们将其培养划分为显意识、潜意识和无意识三个层次。

1.显意识。主要是指在自我意识的直接控制下自觉对外部刺激信息加以处理和整合，并使其按照预设的设计目标运作的思维培养过程。显意识是由相互关联的信念和目标组成的网络，它决定了学生自身是否接受新任务，能否做出明确的判断以及影响了任务动机的强弱。马扎诺的学习模式图也告诉我们，当学习者接触到外界刺激，如果自我意识关闭，再好的元认知能力和认知能力都只能闲置。因此，设计思维显意识的培养要创造适切的外部学习环境，让学生积极投入到问题解决的过程，体会设计思维的价值，并伴随着轻松愉悦的情感体验。学生在执行任务的过程中，教师有必要引导其追问自己一些问题：为什么要将设计思维引入本次学习活动？其是否成为达到目标的有效手段？设计思维的介入让自己原有思维习惯得到了哪些改进？如果能够准确回答上述问题，学生就会对设计思维培养产生积极的情感，当遇到外部刺激达到注意的阈限，就会调动知能结构对其进行加工和整合，积极地向任务目标趋近。

2.潜意识。主要是指通过设计思维显意识活动不断的重复刺激，从而形成记忆化、积淀化和自动化的思维意识定势过程。本来需要显意识控制的设计思维活动，在经过长时间的强化之后可以沉淀为潜意识。潜意识无需严格的逻辑思维，可以结合任务目标要求自动处理相关信息。如同—个小提琴的学习者，在初学阶段會利用自己的全部显意识来注意琴弦的位置和协调双手的配合，然而经过长时间训练之后，无需显意识的刻意控制就可以娴熟的运用所学的技巧。在进行设计思维训练时，教师需要有意识地引导学生认清头脑中思维的工作过程，注重观察、反思，使知识技能的组合得到优化，这样经过长期的积累才能够进阶成合理、有效的惯性思维模式。我们提倡运用可视化的认知工具支撑设计思维的表征过程，例如，概念图的应用有助于学生提取思维运作中的知识与技能，对其进行整理可以改进自身的认知图示;思维导图的应用可以使学生显现出思维表达的过程，认清思维的运作轨迹，为其优化奠定基础。

3.无意识。主要是指不受结果的预期与大脑内部图式的影响，能够对复杂问题做出及时、准确决策的设计思维培养过程。在有意识（包括显意识和潜意识）状态下，学生问题解决过程是一种思维高度集中的理性活动，由于学习活动意图明确，不可避免地受到内部和外界因素影响，容易制约决策的准确性。而无意识与有意识相比，信息加工量更大，能够依据更多信息进行判断，更擅于把握事物各属性的自然权重。此外，有意识思维容易受结果预期和图式的影响，其记忆搜索过程是聚合式的，而无意识思维是自下而上从信息整合到总体判断的过程，更倾向于发散式。基于上述原因，学生在解决复杂问题时无意识思维就体现出了明显优势，且伴随着创造性成果的产出，该结论也在国内外多个领域的实验中得到证实。学生设计思维无意识的培养要注重以下几点：首先，与超学科类似，无意识的培养也要突破学科的限制，不过后者关注的是在向学生展示现实世界的真实问题时，需要刻意地将教育目的和意图进行隐蔽和淡化;其次，相对于简单问题，复杂性问题更易于学生无意识的发挥;再次，营造强烈自主性、自由性的创作环境将有利于无意识的信息加工;最后，信息的分组呈现比逐条随机呈现更有效。

思维意识的培养是指令性目标与脑内已存意识信息之间发生自组织融合，通过脑神经元的生理功能作用于各组织器官的自演化进程。显意识是一种指向性思维，以外部具体的对象性信息为动机;潜意识由显意识发展而来，是一种聚合性思维，以人体内部的惯性思维模式为动因;而无意识在前两者的基础上形成，是一种发散性思维，以个体无法觉察的模糊估算为趋向。总而言之，设计思维的培养经历显意识、潜意识到无意识的过程遵循了大脑信息加工深化的过程，符合学习者设计思维意识培养的科学性要求。

四、设计思维培养的各学段任务建议

设计技能、学科知识和思维意识填充了学生设计思维培养的具体内容，它们所蕴含的递进层次又为其实施厘清了脉络，如此基础教育中的初小、高小和初中的任务图景就清晰地呈现出来。在初小阶段，建议设计思维能力的培养可以涉及标准、单学科和显意识三个基础层次的内容，即引导学生利用设计思维标准化的思想和方法，运用单学科知识来解决良构问题，在体会设计思维价值的过程中，开启思维学习的自我意识;在高小阶段，建议设计思维能力的培养可以涉及开源、多学科和潜意识三个进阶层次的内容，即引导学生能够根据不同情境改进标准化的设计思维方法，运用多个学科知识来解决劣构问题，同时大脑在不断刺激的过程中可以沉淀为思维意识的定势;在初中阶段，建议设计思维能力的培养可以稍微涉及多元、超学科和无意识三个高级层级的内容，即可以让学生尝试从不同视角和实际需求出发，利用人工制品的方式来解决真实世界中的复杂问题，并逐步改善其决策的速度和准确性，从而为高品质的设计思维能力形成奠定基础。纵观当前思维教学存在的内容混乱，以及缺乏有效手段等问题，我们给出的设计思维培养的学段分野无疑是令人期待的。