核心素养视域下设计型学习应用于通用技术教学的实践研究

梁 凯

通用技术学科在新课程标准中以培养学生学科核心素养为重点，通过学科课程的学习，培养能够创新地解决复杂实际问题的人才，已成为本学科的育人方向。在新课标背景下学习方式的转变已成为必然，探索更有效的新学习方式势在必行。一种新的学习范式——设计型学习（Design-Based Learning）为学生在复杂的真实环境中学习提供了更有效的方法，它是最近几年来国外教育领域刚刚兴起的一种全新的教学模式，是基于项目设计的探究性学习，学生在挑战性设计任务的激励下，迸发出创造热情，设计出实物或模型。在此过程中，回忆利用已掌握的知识，在设计中自主生成新知识概念，然后利用新知，重新对方案加以修改和完善，通过这一个迭代的设计过程，设计者即学习者，设计即学习，知识系统在学习过程中得到建构或重构。使学生能够自主学习、掌握各种知识技能，激发学习兴趣，提高创新能力、实践能力。

本文将“设计型学习”引入通用技术教学中，并尝试性地提出适用于通用技术课程的DBL 学习活动模式，为“设计型学习”应用于通用技术学科的设计、实施提供理论参考和实践借鉴。

一、高中通用技术课程应用“设计型学习”必要性

《普通高中技术课程标准》（2017年版）中明确提出了通用技术的课程性质：以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征，是一门立足实践，注重创造、体现科技与人文相统一的课程。在学习中着重培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等核心素养。通过本课程的学习，学生能获得未来发展、终身学习、美好生活和担当民族复兴大任所必需的学科核心素养，成为有理念、会设计、能动手、善创造的社会主义建设者和接班人。

在新课程标准中，可以看出通用技术学科要培养的是以设计及应用为基础的实践能力和创新能力，那么通用技术教学单纯地讲授、机械地学习显然不利于学生核心素养的培养，课程的特色无法得到真正体现，无法充分调动起学习者的积极性。所以切实有效的通用技术课堂教学模式是教师、学生的一致需求。设计型学习与传统教学模式相比具有无法比拟的特点及优势。在实践中学习技术，学习设计的思维和表达，培养技术意识、创新能力和合作能力，提高通用技术课堂教学的高效性，更有利于培养学生的通用技术核心素养。

（一）设计型学习有利于各学科知识的交叉整合。在设计型学习中，实际设计问题的解决，并不是依靠单一的某门学科知识，而是需要综合运用多学科知识，这是与通用技术的课程性质相吻合的。

（二）设计型学习能够发挥学习主体的主动性。在设计型学习中，学生是主体，而教师则是组织者、协助者。设计的挑战任务驱使学生通过各种途径去收集信息、资料，甄选可用资料进行学习的同时也在不断梳理知识。模型测试后，进行交流讨论，使他们发现自己设计的问题，进而改进完善。这一过程是不断反思的过程，教师也鼓励学生说出自己最初的设计方案，在实践中发现的问题及改进方案，在不断反思的过程中，学生的学习变为主动学习，在反复的探究尝试中，逐渐提高了自主学习能力和解决实际问题的能力，同时也培养了学生的创造能力。

（三）学习客体的真实性有利于技术意识的培养。设计型学习面临的是来自真实世界中的“结构不良”问题，学习结果指向真实的模型或实物，这与传统的学习有本质区别。通过对实物的设计与创作，使学生亲身经历知识概念的建构过程。基于真实世界的活动设计，有利于学生自然融入实际问题的解决中，围绕一个真实的技术问题进行探究，可以增加对技术问题的敏感度和对技术现象的理解，从而有效地提高技术意识，形成自觉探究技术的严谨态度和科学的技术观。

（四）设计型学习任务的挑战性有利于创新精神的培养。设计型学习，是开始于一个具有挑战性的任务，是在生活中实际会遇到的挑战性的问题。学生在真实的设计过程中学习，设计不仅是最终目标也是学习手段。设计过程受挑战、兴趣所驱动，往往无法在书本上找到答案。需要学生利用所习得的知识与技能创造性地来解决，这一过程也是学生自身创造潜能的发掘过程，创新精神的培养过程。

（五）设计型学习的迭代性有利于促进理论与实践的融合。传统的探究式教学实践中虽然也融入了设计过程，但一般是先进行知识的传授，然后让学生进行相关的项目设计，设计作品是最终的体验。设计型学习也注重实物的设计，但它是中间环节，而不是最终的经验，从问题到解决不是一个线性过程。首先让学生在设计任务中自主探索新的知识和技能，在设计过程中，教师根据学生的实际情况，解决重点问题，学生根据教师的知识补充修改设计，通过这一反复的过程，使学生主动构建知识体系，是理论与实践交融的过程。

由此可见，设计型学习通过强调在做中学技术，不仅强调学习者在项目探究学习中的动手，更强调动脑。在完成具有真实性、挑战性的设计过程中，锻炼了学习者的设计思维和能力，培养了学习者的技术意识、工程思维、创新能力和合作能力，给了学习者更多学习途径，能够让学生自主建构知识，应用所学的知识及技能完善设计，在设计中实现图样表达和作品的实物化。

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二、设计型学习活动模式的建构

目前，设计型学习的可操作模型主要有两种，其一是加州州立理工大学多林·尼尔森的“逆向思维”学习的过程模型，其二是佐治亚理工学院克罗德纳教授的基于设计的科学探究式学习循环。通过对其模型及典型案例的分析比较，笔者认为克罗德纳教授的基于设计的科学探究式学习循环更适合于高中通用技术的教学。克罗德纳教授的基于设计的科学探究式学习循环模型，在学习过程中使学生可以将设计与自主探究紧密联系，在设计中蕴含着探究，在探究中进行设计，以循环迭代的方式展开。学生在“做”与“知道”之间反复展开设计活动，在设计与再设计、学习与探究的不断迭代循环中逐步完善设计方案，逐步加深对知识概念的理解以及应用。前一个设计将成为下一个设计的基础，逐渐深入，在设计实践中掌握理解概念，在实践中恰当利用理论解决实际问题，并在此过程中获得创新体验。

设计型学习中，设计的思想一直贯穿于学习过程之中，在实际教学中，如何把握好学习模型迭代过程中不同的环节以促进学生高效学习，是此学习方法应用的关键。通用技术课程的基本内容是技术设计，包括结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计，每一模块是不同具体技术领域的延伸与深化，是由浅入深逐渐递进的，前一个设计将成为下一个设计的基础，这也是一个迭代设计的过程。结合通用技术的课程特点，借鉴克罗德纳教授提出的DBL 学习活动可操作模型，经过3年来的不断探索、实践，笔者尝试性地提出适用于通用技术课程的DBL学习活动模式，如图1。

图1 DBL学习活动模式

需要强调的是，这些学习环节不是相互孤立的，而是不断迭代循环的。若在某一个过程中出现问题，可以返回重新探讨问题，改进设计，完善设计。伴随着一个挑战任务的解决和设计作品的完成，知识概念在设计、探究中自觉建构。一个挑战任务的完成又将是另一个难度更大、更加复杂的挑战任务的开始，知识、概念在设计的不断深入中得到应用与检验。通用技术课程的每一个模块抽象的技术内容经过整合，凝练成一个个生动的挑战任务，有效激发学生的学习热情、创作灵感。使教学目标通过不断的迭代循环设计得以有效实施。

DBL 学习活动模式中，以知识为主线，挑战任务、设计为载体。学生为主体，自主地、自发地组成小组进行合作学习，教师在其间起到引导作用。

三、“DBL 学习活动模式”应用于通用技术教学的设计与实施

（一）教材分析和教学设计思想。针对通用技术《技术与设计2》中“结构与设计”这一模块，以“结构与稳定性”为基础调整并整合了部分内容，笔者进行了一系列的案例研究与效果分析，具体呈现了“设计型学习”的教学设计及其“DBL 学习活动模式”的教学应用，旨在验证“设计型学习”的教学效果及教学设计方法的有效性。

教学设计内容以苏教版《技术与设计2》中《结构与稳定性》和《简单结构设计》为主。进行结构设计首先要保证结构的稳定性。通过“结构的稳定性”这一知识点将“结构”与“设计”联系在一起，并应用于从简单到复杂的“框架结构设计”中，有利于深化对结构概念知识的理解，是一个在实践中建构概念，理论指导实践的过渡过程。

本教学设计是通过设计失误的案例，使学生认识到结构设计的重要性和责任感。应用笔者提出的“DBL 学习活动模式”，通过三个难度不断递增、复杂程度逐渐提高的挑战性设计任务，使学生自觉融入到迎接挑战的设计情境中。

按照“DBL 学习活动模式”，设置了三个挑战任务：挑战一，利用3 双一次性筷子设计不同的结构，总结出影响结构稳定的主要因素，教师要及时发现学生对知识的错误理解，并针对这些误解进行讨论，帮助学生更好地明晰知识概念，让学生掌握较为系统的知识点；挑战二：通过利用20 双筷子设计并搭建出最高的结构，加深对于知识的理解；挑战三，具有开放性的较为复杂的真实的挑战任务—设计制作一个框架结构。让学生在设计实物的过程中应用新知识、提高技能、培养能力，更好地领悟到用所学知识去解决真实问题的设计感。

（二）教学设计实施。本研究在2018年～2020年进行了教学实践，对象是东北师范大学附属中学高二年级学生，他们已经学习了《技术与设计1》的内容，了解了技术设计的一般过程，对技术设计思想和基本方法有了一定的认知。结构是直观的，结构的稳定性在学生日常生活的原有认知上是容易理解的，并且学生在前期的设计制作和物理课上已经对稳定性有了一定的认识。但这是一种粗略的认识，并未对结构形成深层次的理解，还不能形成完整的知识体系。学生喜欢通过动手体验，乐于探究具有挑战性的技术问题，可以通过具有挑战的设计任务激发学生的创造思维，回忆、整合、利用已有知识，学习新知识，对原有设计进行修改和完善最终能够将知识应用于实践。

通过三个逐渐加深难度的挑战任务激发学生创新的欲望，保证了持续探究的热情，产生了主动完成挑战任务的学习内需。在一个个挑战任务步步临近的过程中，学生在设计中理解问题、解决问题，在设计中学以致用，既能够体验解决问题过程的艰辛，又能够享受问题解决所带来的快乐。

四、教学效果分析

为了更好地了解学生的学习效果及对于设计型学习这种教学方法的认可度等情况，设计了前测调查问卷和后测调查问卷，前测调查问卷主要针对教学满意度、学习态度、解决问题方法、主动探索程度、合作程度、新知识应用、设计方案的理解等七个维度进行测试。后测调查问卷在前测基础上增加了能力提高、对设计型学习的认可度、作品满意度等三方面内容。并从56 份前、后测调查问卷中提取出数据进行详细的分析得出结论：

学生能够更积极地投入到挑战任务中，勇于尝试，学习热情更高；

在DBL 学习活动模式过程中，学生遇到问题后，除了寻求教师帮助之外，会选择更多样化解决问题途径。在同学之间相互探讨、通过多种途径积极查找资料等方面有所加强。

制订设计方案是设计中非常重要的环节，是设计实现的关键。原来上课的时候很多学生不重视方案的设计过程，设计讨论不认真，课题创作单也是敷衍了事。数据显示原来有33%的学生认为设计过程并不重要，可有可无，可以在模型或实物制作中边实践边琢磨。在DBL 学习活动中，面对难度逐渐递进的挑战任务，设计方案准备不充分的小组往往会遇到更多的困难和问题，课后反思之后有84%认为设计方案非常重要，14%认为重要。

通过调查统计发现，95%同学非常喜欢在通用技术课堂中应用DBL教学方法，喜欢在充满激情地完成挑战任务过程中学习新知识，提高各种能力。说明这种教学方法获得绝大多数学生的认可。

通过调查统计发现，认为动手能力有所提高的有50 人（89.2%），解决问题能力提高的有46 人（82.1%），自主学习探究能力提高的有42 人（75%），学习到一种探究知识的方法的有51 人（91%），其中对于在DBL 学习活动中能够提高自己的创新能力认同度最高共有52 人（92.8%）。设计型学习是特殊的学习模式，不断地迭代设计，不断地批判与自我批判，不断地发挥自己的创意、想象力来更好地解决问题，培养了学生的创新能力。

研究表明，笔者设计的适用于通用技术课程的DBL 学习活动模式取得了良好的教学效果。设计型学习任务的挑战性能够改变学习者的学习方式，充分发挥学习者的积极主动性，有利于创新精神、创新思维的培养；设计型学习的迭代性有利于促进理论与实践的融合，有利于发展以系统分析和比较权衡为核心的工程思维；设计型学习有利于多重能力的培养，在设计型学习过程中，学生的动手能力、解决实际问题的能力、设计表达能力、创新设计能力、反思能力、交流与合作等方面的能力都有不同程度的提高，促进了学生的发展；设计型学习有利于提高通用技术课堂教学有效性，学生在探究过程中解决不确定、模糊、复杂的问题时，也是对新知识主动生成的过程，设计任务的完成不仅涉及到原有知识和技能的应用，还会自觉运用到新知识和技能来解决实际遇到的问题，在这一过程中完成了对知识的内化。

可见，设计型学习教学模式在高中通用技术的教学中，有别于传统教学，能够转变学习方式，发挥其以学生为中心的重要作用，有助于实现通用技术课程目标，落实学科核心素养。