摘" 要" 以“Micro：bit校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”項(xiàng)目課程為例，從設(shè)計(jì)思維的視角闡述Micro：bit項(xiàng)目活動(dòng)課程背景與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施、項(xiàng)目特點(diǎn)與啟示。圍繞項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)思維理念，打造集“項(xiàng)目—設(shè)計(jì)—探究—實(shí)踐—展示”于一體的學(xué)習(xí)路徑和活動(dòng)模型，以期明晰設(shè)計(jì)思維視域下的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)發(fā)展方向，為其奠定理論與實(shí)踐基礎(chǔ)，進(jìn)而推動(dòng)項(xiàng)目教育改革、促進(jìn)國家科技創(chuàng)新、增強(qiáng)學(xué)生核心競爭力。

關(guān)鍵詞" 設(shè)計(jì)思維；項(xiàng)目學(xué)習(xí)；Micro：bit；信息技術(shù)；核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.67" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）23-0098-05

0" 引言

創(chuàng)新人才培養(yǎng)是我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的關(guān)鍵步驟，《中國教育現(xiàn)代化2035》明確提出新時(shí)代教育需“大力推進(jìn)教育理念、體系、制度、內(nèi)容、方法、治理現(xiàn)代化，創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力”[1]。隨著新課程改革的深入發(fā)展，項(xiàng)目學(xué)習(xí)已然成為學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。探索基于設(shè)計(jì)思維的項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式，推動(dòng)項(xiàng)目活動(dòng)課程研究，開發(fā)項(xiàng)目活動(dòng)新課程，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)提升已迫在眉睫。

1" 項(xiàng)目學(xué)習(xí)概述

項(xiàng)目學(xué)習(xí)（PBL，Project-Based Learning）至今已經(jīng)歷400多年的發(fā)展，在國內(nèi)外學(xué)校教育中扮演著重要角色。目前，巴克教育研究所、斯坦福大學(xué)的達(dá)林—哈蒙德教授、學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域克拉斯克等在項(xiàng)目學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域造詣較深。本文所提項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)是以具體驅(qū)動(dòng)問題為導(dǎo)向，學(xué)生圍繞某類研究主題，由教師指導(dǎo)利用學(xué)習(xí)資源、開展調(diào)查研究、實(shí)施實(shí)踐體驗(yàn)、獲得研究新知、習(xí)得學(xué)科技能、培養(yǎng)高階思維的一種學(xué)習(xí)模式。

作為以人為本的創(chuàng)新方法論，設(shè)計(jì)思維“以人為中心的設(shè)計(jì)”的理論是企業(yè)創(chuàng)新的主要方法，其孕育的“創(chuàng)造性思維于行動(dòng)中”使它受到越來越多的教育界人士的青睞，并認(rèn)為將設(shè)計(jì)思維引入教育系統(tǒng)能解決教育的許多根本問題[2]。設(shè)計(jì)思維作為一種創(chuàng)新方法，延伸了項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)踐范疇，也充實(shí)了設(shè)計(jì)思維具身內(nèi)涵，其為項(xiàng)目活動(dòng)提供新思路，促進(jìn)項(xiàng)目活動(dòng)有法、有序、有度、有效地展開。

隨著教育改革的逐步深入，閩教版《信息技術(shù)》八年級(jí)下冊（2020年修訂）已將Micro：bit作為體驗(yàn)開源硬件內(nèi)容納入教學(xué)范疇。英國廣播電視公司（BBC）推出的Micro：bit青少年編程微型電腦開發(fā)板由兩個(gè)可編程按鈕、25顆獨(dú)立可編程的LED、無線通信、USB接口以及溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器（加速度和指南針）等組件構(gòu)成，可以進(jìn)行多樣化主題創(chuàng)作。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)注重學(xué)生參與、關(guān)注學(xué)科整合，但也存在些許不足：

一是長期分科教學(xué)造成師生認(rèn)知偏差、跨科整合設(shè)計(jì)困難、實(shí)施活動(dòng)成效甚微，其整合教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程結(jié)構(gòu)、實(shí)施流程以及教育理念至今仍未形成；

二是受課時(shí)節(jié)數(shù)、排課不連續(xù)性影響，學(xué)生難以進(jìn)行深度學(xué)習(xí)與思考；

三是缺乏適宜有效的項(xiàng)目設(shè)計(jì)模型指導(dǎo)，導(dǎo)致項(xiàng)目活動(dòng)形存神散，未能實(shí)現(xiàn)真正意義上的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

筆者為促進(jìn)項(xiàng)目活動(dòng)、設(shè)計(jì)思維和Micro：bit三者深度融合，嘗試開展設(shè)計(jì)思維視域下Micro：bit項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)研究，以期為后續(xù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)深度開展提供理論與方法保障。

2" Micro：bit項(xiàng)目活動(dòng)課程分析

2.1" 項(xiàng)目活動(dòng)與統(tǒng)整設(shè)計(jì)

通過“校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”將項(xiàng)目活動(dòng)與設(shè)計(jì)思維捆綁融合，以此來培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、協(xié)作溝通、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面的能力。項(xiàng)目主題課程包括三個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)單元，如表1所示?；顒?dòng)為期八周，每周一課時(shí)（另加校本活動(dòng)學(xué)時(shí)），以項(xiàng)目單元形式開展活動(dòng)。學(xué)習(xí)對象為八年級(jí)學(xué)生，外設(shè)學(xué)習(xí)工作坊，師生可以根據(jù)活動(dòng)情況自行選擇縮短或延長活動(dòng)周期。

項(xiàng)目單元1：家庭澆花神器。以項(xiàng)目入門方式為學(xué)生簡要闡述項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本思路與方法，為后續(xù)實(shí)踐活動(dòng)中學(xué)生深入體驗(yàn)設(shè)計(jì)思維精妙之法提供引導(dǎo)。

項(xiàng)目單元2：項(xiàng)目涉及知識(shí)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)Micro：bit開源硬件的相關(guān)知識(shí)，包括土壤濕度傳感器、蜂鳴器、水分傳感器、溫度傳感器等項(xiàng)目活動(dòng)。

項(xiàng)目單元3：校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)。學(xué)生結(jié)合項(xiàng)目單元1～2所學(xué)內(nèi)容，在日常校園花卉澆灌養(yǎng)護(hù)中探尋共情、設(shè)計(jì)構(gòu)想、制作原型，最終設(shè)計(jì)并制作出校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作是依托設(shè)計(jì)思維、采用項(xiàng)目方式、結(jié)合開源硬件來解決用戶需求。

2.2" 項(xiàng)目學(xué)習(xí)與活動(dòng)方案

該活動(dòng)圍繞花卉種植與智能澆灌這一主題，根據(jù)其設(shè)計(jì)與制作的需要開展探究活動(dòng)，活動(dòng)分為三個(gè)項(xiàng)目單元和10個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)主題。每個(gè)主題圍繞設(shè)計(jì)思路、活動(dòng)目標(biāo)、學(xué)科素養(yǎng)、活動(dòng)內(nèi)容開展活動(dòng)，伴隨活動(dòng)內(nèi)容逐漸深入，活動(dòng)能力不斷加強(qiáng)，活動(dòng)目標(biāo)迭代上升?；顒?dòng)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)思維、制作策略、環(huán)境生態(tài)學(xué)習(xí)、報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)水分傳感器、材料與設(shè)計(jì)、智能澆灌系統(tǒng)和職業(yè)規(guī)劃。各個(gè)主題圍繞智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，融合與之相關(guān)的編程、硬件、材料、土壤、溫度、水分等多方面知識(shí)，涉獵學(xué)科包括信息技術(shù)、生物、化學(xué)、地理等。項(xiàng)目活動(dòng)方案設(shè)計(jì)有效聯(lián)結(jié)跨學(xué)科知識(shí)、基于設(shè)計(jì)思維、開展以人為中心的創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，借以幫助學(xué)生全面深入探索問題解決方法。具體項(xiàng)目單元及內(nèi)容安排如表2所示。

2.3" 設(shè)計(jì)思維與項(xiàng)目實(shí)施

設(shè)計(jì)思維是一種以人為本、創(chuàng)新至上、彰顯問題解決的動(dòng)態(tài)過程，學(xué)者與研究機(jī)構(gòu)對其理解各有不同，其模型有“靈感、構(gòu)思、實(shí)現(xiàn)循環(huán)模型”“分析—綜合—評估線性模型”“雙鉆模型”“理解、觀察、整合觀點(diǎn)、構(gòu)思、原型、測試六步模型”及“EDIPT模型”等。其中“EDIPT模型”是學(xué)校教育應(yīng)用最廣的設(shè)計(jì)思維模型。本研究以“校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為例，介紹具體的項(xiàng)目實(shí)施流程。

2.3.1" 共情階段

本階段的主要目標(biāo)是通過換位思考與學(xué)生完成項(xiàng)目同理心的建立。如通過觀察、訪談父母（家庭澆灌者）或校園花卉養(yǎng)護(hù)人員，了解家庭和校園花卉養(yǎng)護(hù)澆灌過程中亟待解決的問題并繪制同理心地圖。

2.3.2" 定義階段

根據(jù)學(xué)生繪制的同理心地圖來定義父母（家庭澆灌者）或校園花卉養(yǎng)護(hù)人員對智能花卉澆灌系統(tǒng)的改進(jìn)需求，并陳述研究小組需解決的問題意見及建議。教師引導(dǎo)學(xué)生整理訪談數(shù)據(jù)并用不同語句描述用戶需求，開展組內(nèi)研討，提煉2～3個(gè)用戶需求觀點(diǎn)并作清晰描述，最終確定解決問題的步驟與方法，面向全體同學(xué)陳述問題、分享觀點(diǎn)。

2.3.3" 構(gòu)思階段

方案構(gòu)思是作品創(chuàng)造的前提條件，也是設(shè)計(jì)思維的核心環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)聚焦頭腦風(fēng)暴，運(yùn)用發(fā)散思維、理清設(shè)計(jì)思路，讓思維從散到聚、再從聚到散不斷演進(jìn)提升，最終形成集體智慧的設(shè)計(jì)方案。其操作路徑可以是教師事前介紹頭腦風(fēng)暴的實(shí)施規(guī)則和技巧，學(xué)生根據(jù)主題開展討論并提交匯總材料，各小組收集匯總材料進(jìn)行重新篩選比對、反思修訂后形成最佳方案。此過程需結(jié)合項(xiàng)目活動(dòng)單元所學(xué)的地理、生物、Micro：bit編程、開源硬件等知識(shí)來構(gòu)思方案。

2.3.4" 原型階段

學(xué)生選定最佳方案建構(gòu)原型，原型制作階段需要為他們提供計(jì)算機(jī)、Micro：bit主板、傳感器、塑料管道、小盆栽等制作材料，讓他們根據(jù)設(shè)計(jì)方案動(dòng)手制作智能澆灌系統(tǒng)。在制作原型的過程中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生用故事板方式來呈現(xiàn)制作過程，從而給學(xué)生一個(gè)完整的活動(dòng)體驗(yàn)。

2.3.5" 測試階段

學(xué)生完成原型產(chǎn)品制作并進(jìn)行組內(nèi)測試后，以小組為單位面向教師和其他小組作產(chǎn)品使用功能介紹，重新思考產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案是否可以解決用戶問題、滿足用戶需求，并根據(jù)用戶反饋對產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作進(jìn)行優(yōu)化迭代，直至產(chǎn)生最佳產(chǎn)品。

3" Micro：bit項(xiàng)目活動(dòng)特點(diǎn)

通過對項(xiàng)目活動(dòng)課程的核心概念界定、課程目標(biāo)設(shè)定、課程內(nèi)容統(tǒng)整、活動(dòng)方案實(shí)施等方面分析研究之后，為后期項(xiàng)目活動(dòng)課程研發(fā)和實(shí)踐提供價(jià)值借鑒。

3.1" 設(shè)計(jì)思維視域下的學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培植

設(shè)計(jì)思維是一種以人為本、創(chuàng)新至上、彰顯問題解決的動(dòng)態(tài)過程。在項(xiàng)目活動(dòng)初始，學(xué)生通過訪談、實(shí)地考察、問卷等調(diào)研等為用戶—生產(chǎn)者建立同理心，然后聚焦問題本質(zhì)，為項(xiàng)目實(shí)施、問題解決提供可行方案；圍繞設(shè)計(jì)思維，小組協(xié)作統(tǒng)整知識(shí)，開展活動(dòng)實(shí)踐。“Micro：bit校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”案例共有三個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)單元，每個(gè)活動(dòng)單元均運(yùn)用設(shè)計(jì)思維的“五環(huán)”結(jié)構(gòu)來完成活動(dòng)任務(wù)。

3.2" 基于問題情境的學(xué)科知識(shí)技能統(tǒng)整開發(fā)

杜威認(rèn)為教育即經(jīng)驗(yàn)的改造或改組，項(xiàng)目活動(dòng)是為了解決生活中某類復(fù)雜問題而開展的一系列實(shí)踐活動(dòng)，并在活動(dòng)中不斷改組、改造和升華。例如，項(xiàng)目單元3“校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是基于花卉自動(dòng)澆灌問題（如澆灌時(shí)間點(diǎn)、澆灌時(shí)長、水量）而定的，活動(dòng)將信息技術(shù)、地理和生物等多學(xué)科知識(shí)和技能進(jìn)行統(tǒng)整應(yīng)用。

3.3" 學(xué)習(xí)支架助推下的項(xiàng)目有效學(xué)習(xí)機(jī)制觸發(fā)

項(xiàng)目活動(dòng)依托設(shè)計(jì)思維、基于問題解決，觸發(fā)機(jī)制形成的脈絡(luò)，指引教師根據(jù)“項(xiàng)目不同，工具不同”的原則，為學(xué)生選配學(xué)習(xí)支持工具，促其高效完成任務(wù)。在研究案例中，教師利用UMU系統(tǒng)搭建項(xiàng)目活動(dòng)課程平臺(tái)，不僅為學(xué)生在項(xiàng)目預(yù)習(xí)、知識(shí)回顧、技能演示、資源共享、討論交流、數(shù)據(jù)分析等方面提供學(xué)習(xí)支架，還為保障任務(wù)順利完成在不同階段設(shè)計(jì)各種支持性工具，如表3、表4所示。例如，在項(xiàng)目單元1的“家庭澆花神器”活動(dòng)單元中為學(xué)生提供計(jì)算機(jī)、開源硬件、土壤濕度傳感器、溫度傳感器、盆栽等硬件支持。

4" 基于設(shè)計(jì)思維的項(xiàng)目活動(dòng)開建啟示

研究發(fā)現(xiàn)：“校園生態(tài)館智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)”主題活動(dòng)課程在項(xiàng)目策略、活動(dòng)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施等方面均有值得借鑒之處。為培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，本文提出設(shè)計(jì)思維視域下Micro：bit項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)模型，如圖1所示。模型是以設(shè)計(jì)思維、項(xiàng)目活動(dòng)及Micro：bit為基礎(chǔ)的三維探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)培植、知識(shí)技術(shù)統(tǒng)整開發(fā)、學(xué)習(xí)支架搭建助推的學(xué)習(xí)過程，借鑒項(xiàng)目設(shè)計(jì)思維之法引導(dǎo)學(xué)生圍繞“感知體驗(yàn)達(dá)共情—選題規(guī)劃下定義—設(shè)計(jì)創(chuàng)意成構(gòu)思—實(shí)踐制作產(chǎn)原型—評價(jià)展示測成果”的流程開展設(shè)計(jì)實(shí)踐。研究發(fā)現(xiàn)：設(shè)計(jì)思維視域下Micro：bit項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面。

4.1" 以跨學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)目標(biāo)

項(xiàng)目活動(dòng)目標(biāo)不是個(gè)別學(xué)科的活動(dòng)課程目標(biāo)，而是多學(xué)科統(tǒng)整的新課程目標(biāo)，是與當(dāng)前學(xué)生認(rèn)知水平相適應(yīng)的課程目標(biāo)。

4.2" 以真實(shí)問題解決為項(xiàng)目實(shí)施路徑

真實(shí)問題是生活中存在的亟待解決的問題，項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的問題探尋、分析、設(shè)計(jì)直接影響項(xiàng)目的實(shí)施成效。學(xué)生通過對真實(shí)世界的認(rèn)識(shí)以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，促進(jìn)相互學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化。

4.3" 以設(shè)計(jì)思維策略為項(xiàng)目活動(dòng)指導(dǎo)

設(shè)計(jì)思維作為創(chuàng)新學(xué)習(xí)及解決問題的思維方法指導(dǎo)學(xué)生通過問題驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生共情，在共情基礎(chǔ)上定義研究問題及構(gòu)思創(chuàng)意方案，在創(chuàng)意設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上制作產(chǎn)品原型，在產(chǎn)品原型誕生后開展評測研究。項(xiàng)目活動(dòng)的整個(gè)過程其實(shí)就是設(shè)計(jì)思維對活動(dòng)過程的策略指導(dǎo)。

4.4" 以群策性思維籌建項(xiàng)目生態(tài)系統(tǒng)

新時(shí)代項(xiàng)目學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)學(xué)校、家庭、社會(huì)三者的有效協(xié)調(diào)溝通，發(fā)動(dòng)各方優(yōu)勢，群策群力，高效整合校內(nèi)外資源、銜接校企合作，共建科研陣地、打造項(xiàng)目實(shí)踐社區(qū)，建立一體化項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)是新時(shí)代項(xiàng)目學(xué)習(xí)的必然趨勢。

5" 結(jié)束語

設(shè)計(jì)思維視域下的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)作為新型有效的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，在今后的發(fā)展過程中應(yīng)在符合國情、借鑒國內(nèi)外先進(jìn)理念的基礎(chǔ)上形成頂層設(shè)計(jì)。本研究旨在促成以政策為指導(dǎo)、以學(xué)校為主陣地、以社企研扶持為配套的多方共建的項(xiàng)目活動(dòng)課程標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)項(xiàng)目活動(dòng)課程研究進(jìn)一步深化；打造集“項(xiàng)目—設(shè)計(jì)—探究—實(shí)踐—展示”于一體的學(xué)習(xí)路徑；開發(fā)特色、多元、系統(tǒng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)資源和創(chuàng)新模型；完善項(xiàng)目活動(dòng)評測機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升，以期為推進(jìn)教育改革、促進(jìn)國家科技創(chuàng)新、增強(qiáng)學(xué)生核心競爭力服務(wù)。

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*項(xiàng)目來源：福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“設(shè)計(jì)思維視域下的初中Micro：bit項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)研究”（編號(hào)：FJJKZX21-075）。

作者：陳小輝，寧德市民族中學(xué)，高級(jí)教師，主要從事信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)（355000）。