基于设计思维下的STEAM项目学习支架的建构

朱建人 陈豪

【摘要】在 STEM 教育中注入支架理论思想，为解决真实问题提供强有力的支撑，有助于学生高阶思维能力发展。通过合理运用设计思维的一些思维工具，梳理 STEAM、支架、PBL、高阶思维的概念与它们之间的关联。设计“支架+”STEAM 教学概念框架。在此基础上构建了“支架+” STEAM 教学模式，包括发现问题、分析问题并制定解决方案、协作学习并完成原型制作、解决问题并展示作品、自我反思并发布作品五个阶段。并以此拓展STEAM 教育校本化研究和实践的新路径。

【关键词】设计思维 思维工具 学习支架 STEAM 教育 PBL

随着 STEAM 教育的不断深入，更多的学校就 STEAM 教育校本化展开研究， 而项目的设计和实施成为了困扰着各所学校和教师发展 STEAM 教育的枷锁和桎梏。基于问题的学习（Problem-Based Learning， PBL）强调以真实情境中的问题为出发点， 鼓励学生自主学习与协作探究， 在发现问题、分析问题与解决问题的过程中完成对新知识的建构。

一、“支架+”STEM 教学概念框架

PBL 是以结构不良的问题为核心，这类问题具有一定的挑战性、开放性与创造性， 促使学生产生新想法的内部动机， 贯穿于整个 STEM 教学脉络中。借助支架可帮助学生将难度较大的问题细化为一系列可操作的任务， 最终完成对知识内容的深层次吸收， 同时促进其高阶思维的养成。

学会用“同理心”思考问题，以“共情”的方式触发学生去发现生活中的问题。

2.缜密观察——AEIOU 思维工具表

如何把习以为常的生活画面当新事物观察，发现人们的真实需求呢？使用 AEIOU 思维工具表观察，将场景中复杂信息分解，然后分类考察， 让思考变得更加严谨、全面而有深度。

3.同理心思考——用户移情

移情是一个以人为中心的设计流程的基础，通过深入地去理解别人，我们才能够为他们作出更好的设计。

假如自己是场景中的某个用户，“我”在思考什么，有什么感受？“我”看見了什么？听到了什么？周围人是怎么说的？“我”说了什么，做了什么？“我”感到的痛苦是什么？“我”希望得到什么？使用合理的推理和联想，可以更好地感受用户的“痛点”，发现用户的真实需求。

4.聚焦问题——POV

发散思维会得到很多的想法，同时也意味着学生需要面对更多的信息。如何引导学生从中筛选出有用的信息，整合出自己想要的内容，是定义问题的关键。POV 本身是指：多线索、多维度、多时空围绕一个焦点的一种写作手法。而 STEAM 项目中的 POV 是对“AEIOU 表格”和“用户移情图”大量信息的聚焦，每一次定义核心问题，确定最优解决方案也是对学生信息整合能力的锻炼。

笔者认为课程以思维工具 EAIOU 表格和用户移情图的使用是让学生进行了第一次发散思维，而 POV 的聚焦观点则是一种收敛思维应用。以维果茨基的理论来说，学生开始触摸“最近发展区”了。

二、支架的第一步方案构思

1.延迟性批判——“核心问题权衡表”

课堂收集组内每个成员的观点，根据产品机会、用户价值、团队支持几个纬度为每个观点评分，有效筛选出最核心最有价值的问题。这个过程起到支架中一个承上启下的作用。以各小组相互间的辩论隐性纳入了评价体系，因为这不是当场批判某个观点的对与错，而是让学生以同理心代入，权衡利弊选择他们觉得最合理的一个观点。同时也为接下来课程中各小组明确了各自的驱动性问题。且这个驱动性问题是自发性形成的问题式驱动而非告知式驱动，这样学生的学习积极性和内在动力会大大增强。

2.创意无限发散——“635”法

635 法，帮助我们产生高密度的设想。每组 6 人，坐成一圈， 每人 5 分钟内在各自的卡片上写出 3 个设想（故名“635”法），然后由左向右传递给相邻的人。每个人接到卡片后，在第二个 5 分钟再写 3 个设想，然后再传递出去，如此传递 6 次，半小时即可产生 108 个设想。各类天马行空、脑洞大开的创意令人瞠目结舌。而此时学生的创意自信获得无限衍生，当然此时创意的数量是远远大于质量的。

3.创意极限压缩——获取决策点

量变会产生质变，亲亲课堂将设想分分类，进一步筛选高质量的设想， 保留 5 个解决问题的方案。这 5 个方案哪一个更好呢？我们从有效性、可行性、安全性、应用性、创新性等方面，进行权衡比较：各指标设定相同的权重，满分 5 分，最后合计分数，选出一个相对好的方法。

三、支架的第二步模型制作

学生将自己的设计方案要转化为实际模型，遇到困难怎么办？除了小组合作和任课老师帮助之外，还可以向更专业的老师寻求帮助。在日常教学中，学生的困难就是：创意大于能力，现有的技术不足以支撑起整个项目;上课老师也不可能做到样样精通，而约课制度就很好地解决了这个问题。

在协作学习阶段， 根据学习者擅长的 STEM 学科知识的差异性将其进行分工， 每组协作完成任务， 可协助学生搭建同伴支架， 成员间相互提供支架的时效性往往优于教师支架， 同时培养学生的协作能力与自我导向学习能力。教师可为其提供适时的程序、范例等策略型支架， 利于学生破解问题的重点与难点。

四、支架的第三步测试优化

在解决问题阶段， 每组学习者将自己的 STEM 作品加以展示， 教师和各组成员需给出详细的评语和修改建议， 学习者也可通过观赏他人作品获得启示与灵感， 进而更好地完善本组作品。

综上所述，设计“支架+”STEAM 教学概念框架。在此基础上构建了“支架+” STEAM 教学模式，帮助 学生参与假设、收集信息和寻找论据等活动， 提升其高阶思维能力。

参考文献：

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