周楚軼 張帆 楊程

摘要：“新工科”的建設理念，對學科教育和人才培養(yǎng)提出了更高的要求，尤其是對以設計思維為核心競爭力的工業(yè)設計學科來說，探索學科教育新范式改革，顯得極為迫切。借鑒國際教育經(jīng)驗，以學習者為中心，對“設計思維表達”這一課程進行教學可視化改革。創(chuàng)造性地總結出涵蓋教學設計可視化、教學過程可視化和教學成果可視化的一整套課程教學改革方案，極大地提升了教學可視化改革的可行性和適用性，為推動新工科理念下設計學科的教學改革進行了積極的探索，提供了改革經(jīng)驗。

關鍵詞：新工科 設計思維 教學可視化 課程改革 教學可視化改革

中圖分類號：TB47-4

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 12-0116-04

引言

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦酥?，我國高等工程教育發(fā)展改革已經(jīng)站在新的歷史起點[1]。

2017年2月以來，教育部積極推進“新工科”建設，探討工科教育的“新理念”、“新結構”、“新模式”、“新質(zhì)量”、“新體系”。作為“新工科”之一的工業(yè)設計專業(yè)，亟需進行學科教育新范式改革探索;問技術發(fā)展改內(nèi)容，更新人才知識體系;問學生志趣變方法，創(chuàng)新教育方式與手段;打造開放融合新生態(tài)，培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型工業(yè)設計人才[1-4]。

黨的十九大報告指出，“我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟結構、轉(zhuǎn)換增長動力的攻關期”。在這個經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的新時代，工業(yè)設計正面臨各種新的重大挑戰(zhàn)和機遇。此時，作為工業(yè)設計師的“核心競爭力”的設計思維，正變得越來越重要。這也是將其作為教學改革重點課程的原因。

“設計思維表達”課程是本校工業(yè)設計學生接觸的第一門設計實踐類課程，其旨在通過設計方法論的講解和設計練習，培養(yǎng)和訓練學生用科學嚴謹?shù)姆椒ㄓ^察，分析，理解和表達事物，形成科學的設計思維能力。然而，當下的設計思維課程的培養(yǎng)中存在著理論體系復雜、知識點抽象、設計過程難監(jiān)控等諸多問題。[5]

由此，本研究嘗試借鑒國際經(jīng)驗，更新課程的教學內(nèi)容體系及方式[6]，依托以學習者為中心、成果導向（OBE）的教育模式[1，6]，探索設計思維表達課程的教學可視化體系。

一、教學可視化

（一）什么是教學可視化

教學可視化是指借用視覺語言進行教學目標、教學過程和教學成果的可視化組織和表達，其包含教學設計可視化、教學過程可視化及教學成果可視化三個互為關聯(lián)的有機整體，如圖l。

教學目標可視化是指利用正式和非正式的建模語言，來實現(xiàn)可視建模（visual modeling）過程，它可以借助教學“活動圖”，E2ML等方式來呈現(xiàn)。

教學過程可視化是整個系統(tǒng)中的核心部分，依據(jù)設計知識講授、發(fā)現(xiàn)設計問題、定義設計挑戰(zhàn)、設計發(fā)散和收斂的順序，教學過程的可視化可分為理論教學效果可視化、思維可視化、分析可視化及設計過程可視化等四個部分。理論教學成果的可視化可以依托在線平臺測試反饋、社交工具跟蹤指導等方式檢驗理論教學成果。而特定的設計方法（如思維導圖、VIP設計法則、哈里斯圖表等[7]）則可以幫助有效推進思維可視化、分析可視化和設計過程可視化。

教學成果可視化，即創(chuàng)意可視化，可以分為概念視覺化和形式可視化兩個環(huán)節(jié)。概念視覺化即為完整的設計表現(xiàn)，而形式可視化即規(guī)范設計表現(xiàn)的內(nèi)容和表現(xiàn)形式。

總的來說，教學設計可以指導課堂實踐從而影響教學成果，同時教學成果的可視化可以給課堂實踐和教學設計給予反饋，有助于更好改進，而教學過程的可視化同樣可以給予教學目標對應的改進反饋。

（二）為什么在設計思維表達課程中引入可視化

設計思維，是指以設計對象或研究對象為中心，分析問題痛點，創(chuàng)造性地構建知識的新結構、新聯(lián)系，從而提供創(chuàng)新性的解決方案。[8]在設計思維的培養(yǎng)中，可視化思維（Visual Thinking）被認為是其的重要能力之一[8]，即需要將問題可視化，將思考過程可視化、將方案可視化，這與R.H McKim強調(diào)的視覺化在設計過程中扮演重要的作用[9]也相吻合。Liedtka[8]、D.school、IDEO等都開展了設計思維可視化的研究和探索[8]。

而另外一方面，人類社會發(fā)展正發(fā)生著一個重要的轉(zhuǎn)向，即圖像的轉(zhuǎn)向[10]。與此同時，人們的思維范式也已逐步向視覺思維范式轉(zhuǎn)向，這種轉(zhuǎn)向不僅影響了人們的日常生活，對包含教育研究在內(nèi)的眾多人文、自然科學的研究也產(chǎn)生了重要的變革[11]。新生代的學生在接受新知識的過程中，顯然也更喜歡這種視覺化的方式。視覺化的教學方式也早已被代爾夫特理工、考文垂[12]等高校吸收到其設計課堂中。

由此，我們可以發(fā)現(xiàn)將視覺思維融入設計思維的教育是值得探索的方向，具有一定的理論研究價值和現(xiàn)實意義。

（三）與原有教學模式相比，教學可視化的獨特優(yōu)勢

首先，從教學設計的角度來說，可視化可以為教學設計開拓新的方式，帶來教學思維方式的變革。其對于教學思想的分享，教學難度的降低，教學設計效率的提高和教學設計過程中創(chuàng)造性的激發(fā)均具有一定的意義[11]?？梢暬侄?，可以幫助教學設計做到更好的邏輯呈現(xiàn)，有助于課程設計者本身更好的梳理課程脈絡，促進教學研討和交流。

其次，從教學過程來說，起源于師徒制的設計教育存在著“模糊教學”的理念[12]，偏重目的性和功能性，注重最終的結果，對過程和方法的監(jiān)控則相對較弱?？梢暬侄慰梢酝ㄟ^可視化設計方法和思維，幫助教師更好地實現(xiàn)過程監(jiān)控。另外，可視化的呈現(xiàn)方式（例如圖表）相對于口頭報告或文字更具有美學意義和感染力，更能幫助空間推理更加高效地進行[8]，有利于學生自身設計方案的下一步推進。

再次，從教學結果來說，可視化的呈現(xiàn)方式更加方便對于多個不同的設計進行直觀的評價和交流，有助于師生總結提高。雖然說設計的過程中常常包含迭代和反復修改的過程，但是有機的將設計過程和設計方法結合起來，在設計過程中的每個階段設定設計目標，可以幫助我們依托過程監(jiān)控提高成果的質(zhì)量[12]。另外，依托該課程，學生的可視化思維也可以得到很好的培養(yǎng)。

二、設計思維表達課程的教學可視化實施路徑

（一）基于項目驅(qū)動，整合信息塊，落實教學設計，探索教學目標可視化

采用“項目驅(qū)動式學習”（Project-based Learning），打破以往單一的設計方法、設計原則等作為課程講授內(nèi)容的做法。如基于“早晨儀式（Moring ritual）”的主題串聯(lián)知識點，讓學生去探索自己和特定用戶在早晨所遇到的問題，開展調(diào)研，并尋求合適的創(chuàng)新的解決辦法（問題驅(qū)動式學習）。

同時，依托教學活動的時間和邏輯序列[13]，即不同的設計階段，來整合教學內(nèi)容，呈現(xiàn)“信息塊”，幫助降低認知負荷。本課程按照設計的發(fā)現(xiàn)設計問題（Discove r），定義設計挑戰(zhàn)（Define），設計發(fā)散及收斂（Design），設計展示和模擬（D elive r）的順序安排教學時間，組織教學內(nèi)容，整理和呈現(xiàn)信息塊（圖2）。在信息塊呈現(xiàn)時，采用時空鄰近原則，和一致性原則，即根據(jù)時空需要把相關知識點一起呈現(xiàn)。[14]比如在設計思維發(fā)散（Creating ideas）章節(jié)的教學中，課程“信息塊”整合不僅會包含創(chuàng)意難解，無障礙設計、通用設計等設計模型和觀點，也會包含思維導圖等用于探索和發(fā)現(xiàn)的設計方法，另外用于開發(fā)的頭腦風暴、類比和隱喻、奔馳法等也會被詳細的介紹和使用，如圖2。同時，對于課堂教學，課程組采用教學“活動圖”，思維導圖，E2ML等方式，對于課程內(nèi)容進行視覺化的設計呈現(xiàn)。根據(jù)需求，教學設計的可視化可以分為：按照課堂時間序列發(fā)展和教學主成分分析為主線;按照教學活動間的層次和邏輯順序為主線;以關鍵性活動和教學用具為主線等三種類型[13]，如圖3。

（二）拆分設計子任務，設置實驗日志模板，結合多元的教學法，探索教學過程可視化

教學過程可視化中，依據(jù)本課程設計知識講授、發(fā)現(xiàn)問題、定義設計挑戰(zhàn)、設計發(fā)散及收斂的生成順序，其可分為理論教學效果可視化、思維可視化、分析可視化及設計過程可視化等四個互為關聯(lián)的有機整體，如圖l。在其教學實施過程中，教學團隊結合啟發(fā)式教學法、案例教學法、任務驅(qū)動教學法和情景教學法等多元的教學法，提升教學效果。其中案例教學法中鼓勵學生大膽討論，暢所欲言，通過對案例的總結講評，“升華”和系統(tǒng)化所學理論。情景教學法則要求學生通過角色扮演等方式深入探討設計作品的可用性、易用性、實用性。

理論教學效果的可視化，強調(diào)的是理論教學效果的反饋和社交工具的跟蹤指導，通過在線平臺測試等手段，觀測學生理論知識點的掌握情況。

教學過程可視化的重點和難點在于對發(fā)現(xiàn)設計問題、定義設計挑戰(zhàn)、設計的發(fā)散及收斂階段的監(jiān)控，即實現(xiàn)思維可視化，分析可視化和設計過程可視化。在其他學科的調(diào)研中，通常是以文字為主體邏輯，但是就設計學科而言，最終需要的是視覺呈現(xiàn)，兩種不同思維的切換往往會讓非藝術生背景的初學者感到力不從心。[12]為此，我們強調(diào)在設計過程中從設計任務到調(diào)研到分析均采用視覺化的形式，將隱形思維顯性化。要求學生以視覺形式為媒體，將思維方法、思維路徑和思維規(guī)律呈現(xiàn)出來，從用戶分析、場景分析、市場分析三個部分進行原始數(shù)據(jù)的組織和歸納。但是，這種成果呈現(xiàn)的質(zhì)量往往受到學生水平的制約，對于初學者來說容易出現(xiàn)參差不齊的狀態(tài)。由此，課程教研團隊嘗試通過子任務拆解，設置實驗日志（Lablog）模板文件等方式，來引導思維可視化和分析可視化，幫助加強過程監(jiān)控，促進整體質(zhì)量的提升。

在教學實施的過程中，課程教研團隊根據(jù)教學內(nèi)容和目標，將課程整體設計任務拆解為20個設計子任務，其中17個為設計過程階段子任務，3個為設計結果階段的子任務。課程教研團隊在調(diào)研和參考國內(nèi)外相關課程的基礎上，針對17個設計過程階段的子任務設置了21份可視化實驗日志模板資料，用于指導設計過程中的可視化，如圖4。通常每份實驗日志模板中包含：作業(yè)名，章節(jié)，設計方法或策略（案例或?qū)n本知識點索引），設計方法或策略引導等幾個部分，形成有效的任務細分和視覺引導，如圖5。

（三）鼓勵原型探索，規(guī)范成果呈現(xiàn)，結合多維評價，探索教學成果可視化

教學成果的可視化包含形式可視化和概念視覺化兩個部分。在形式可視化中，課程教學團隊鼓勵學生采用多種材料如紙張、黏土、ABS等制作產(chǎn)品原型（prototype），同時提供5份可視化實驗日志模板，指導及輔助學生探索產(chǎn)品的人機尺寸、使用方式和結構等，用以評估和改進設計方案，如圖6。而在概念視覺化中本課程強調(diào)用手繪、建模渲染等方式去深化和呈現(xiàn)產(chǎn)品概念，開展作品匯報。產(chǎn)品視覺呈現(xiàn)形式的規(guī)范化也是概念視覺化的重要組成部分，本課程作品最終視覺呈現(xiàn)中要求包含作品名、關鍵詞、主視圖、三視圖、材料說明、爆炸圖、人機尺寸圖、使用場景圖和使用流程圖等九個部分。

而同時為了更好地觀測教學成果，課程團隊采用多維評價方式對教學成果進行衡量，即縱向（時間維度）采用了自我評價、班內(nèi)互評、過程評價和結果評價相結合，橫向（課程成效）采用三方反饋，即專業(yè)老師、授課學生、業(yè)界比賽反饋相結合。

三、“新工科”理念下的課程可視化教學總結及反思

新工科理念對設計專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。[15]在此背景下，基于學生為主導，結合學科特色，借鑒國際設計教育經(jīng)驗而開展的教學可視化研究對于工業(yè)設計的設計實踐類課程具有理論和實踐的雙重指導意義。

（一）教學可視化研究的理論指導意義

從理論角度來說，教學可視化模型的提出不僅可以指導國內(nèi)院校同類型課程的開展，更可以為其他的設計實踐類課程給予可視化體系的參考。本研究創(chuàng)造性地總結出涵蓋教學設計可視化、教學過程可視化和教學成果可視化的一整套課程教學改革方案，并對于該方案在實施過程中的課程設計方式、子任務拆解法、實驗日志模板設計和多維評價方式展開了詳細的探討，極大地提升了教學可視化改革的可行性和適用性，為推動新工科理念下設計學科的教學改革進行了積極的探索，提供了可借鑒、復制、推廣的改革經(jīng)驗。

（二）教學可視化研究的實踐反饋

教學可視化實施路徑和實踐經(jīng)驗的探討，可以幫助同類型課程探索實踐思路。在實踐環(huán)節(jié)設計中，本課程基于項目驅(qū)動，讓學生自主探索問題，借助設計知識尋找解決方法;拆分設計子任務，提供實驗日志模板，精細化監(jiān)控教學過程;鼓勵原型探索，規(guī)范成果呈現(xiàn)，多維評價課程表現(xiàn)。在學生能力培養(yǎng)方面，我們著重培養(yǎng)和強化了學生的綜合思維能力、動手能力和科學嚴謹?shù)脑O計觀，訓練了學生以問題為導向，以視覺表現(xiàn)為形式，以原型測試為檢驗的設計思維表達路徑。

依托學生的教學反饋數(shù)據(jù)來看，教學可視化帶來了如下正面效益：教學設計知識點的直觀梳理，提高了教學設計和教學內(nèi)容的可觀看性，提高了學生的學習主動性和預習率;教學過程的可視化，可以更好地督促學生的學習進度，實現(xiàn)精準的教學反饋，提高師生互動效率;教學成果的可視化，提高了學生的作品的成品率，建立了設計反思意識。

（三）本研究的反思及后續(xù)研究

通過兩年可視化教學的實施，筆者發(fā)現(xiàn)學生作品的整體質(zhì)量有所提升，特別是對于作品質(zhì)量處于中下水平的學生來說，效果明顯。該方法特別適用于教學班中師生比相對不足的情況，彌補當下教育語境中的常規(guī)的設計教育存在的不足。另外，通過可視化模板的方式，也可為課程往線上拓展提供了很好的機遇，

然而，該方式也存在一定的不足，過程化模板的提供也有可能限制學生的自由創(chuàng)造力的發(fā)揮。設計，有的時候只是突然的靈感迸發(fā)，并不一定是邏輯的推理的過程，過于理性的推理過程的引導也有可能會限制感性思維的發(fā)揮。另外，學生的個體和邏輯差異也是需要考慮的問題。

后續(xù)，我們將繼續(xù)深化和完善教學可視化體系，重點探索設計調(diào)研部分和多維評價部分的可視化深入。我們將更多的調(diào)動學生的主動性、能動性和創(chuàng)造性，讓學生積極參與到探索課程知識結構中來[16]。_

基金項目：本論文為2019年浙江省教育科學規(guī)劃課題<設計實踐性課程可視化教學探索》（項目編號2019SCG202）的研究成果，其中《設計思維表達》課程受到2017年杭州市精品課程的資助。

注釋

三種不同主線的可視化課程設計是以第四單元“定義設計挑戰(zhàn)”中“設計在社會中的角色”（Role ofdesigninsociety）這一知識點為例。

參考文獻

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