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            設計思維在小學科技創新教育的應用初探(陳德鏢--一等獎)

            時間:2019-08-09 09:44:24 點擊: 【字體:

                 摘要:在指導小學生參加青少年科技創新大賽時,碰到最多的問題是,學生找不到合適的主題,或者雖然有了一個想法,卻不知如何實現出來。我把設計思維的方法應用到小學生的科技創新教育中,解決了上述問題:發現階段,引導學生運用行為日志法,通過觀察研究,找到自己明確要解決的問題;構思階段,通過頭腦風暴思維方法,讓學生打開思路,找到可行方案,繪制草圖;原型制作階段,引導學生學習使用合適的材料和加工方式,將想法物化出來;分享階段,讓學生通過產品海報等展示方法,對整個過程形成一種總結,學會表達,學會傾聽他人、欣賞他人。運用設計思維方法指導小學生進行科技創新制作,不僅能幫助學生找到可行的創意,沉浸于設計和制作的樂趣中,還讓學生掌握一種創造性解決問題的方法。

                 關鍵字:設計思維   創新   小學   科技教育

                在指導小學生參加青少年科技創新大賽時,碰到最多的問題是,學生找不到合適的主題,或者雖然有了一個想法,卻不知如何實現出來。把設計思維的方法運用在科技創新教育中,就能有效指導學生解決以上的問題,下面我結合自己的實際經驗,就設計思維在小學科技教育中的應用,談談自己的一點看法。

                  一、 什么是設計思維

            設計思維是一種以用戶為中心,去發現用戶的問題,并用設計的方法來解決問題的創新思維方式。

            在小學生的科技創新教育中,設計思維一般有四個階段:一是發現階段,就是讓學生產生一個明確的問題,通過觀察和研究,逐漸聚焦到一個明確要解決的問題;二是構思階段,是讓學生通過一定的思維工具,產生可行的想法,并形成產品原型的構思;三是原型制作階段,是讓學生學習使用合適的材料和加工方式,將想法物化出來,這是學生最感興趣的階段;四是分享階段,是讓學生通過準備展示過程,對整個過程形成一種總結,通過現場展示,學會表達,學會傾聽他人、欣賞他人。

                  二、設計思維在小學生科技創新教育中的作用

            首先,在小學科技創新教育中,設計思維可以幫助學生找到可行的創意,并讓他們沉浸在設計和制作的過程中。

            其次,設計思維可以為STEM和創客教育提供基本的方法和思維訓練,物化產品。設計思維和創客結合,可以讓學生打開更多的思路,避免學生做出來的作品一模一樣或只是直接復制教師的案例。

            學生在理解并清晰定義一個工程問題時,對他們來說是一個難點,在這里就可以使用設計思維中發現問題的一套方法來引導學生。在物化產品階段,可運用設計思維中原型制作的方法來幫助學生實現最后的效果。

            第三,設計思維是一種創造性解決問題的方法,可以與其他學科結合,產生更多的跨界的創新。

                   三、 設計思維在小學生科技創新教育中的應用

                  1、認真觀察發現問題

            對于學生來講,觀察是一種非常重要的能力,設計的基礎是學生生活中細致的觀察,如何讓學生通過觀察解決他們需要解決的問題呢?我鼓勵學生從現實中想要解決的問題出發,經過觀察與研究,清晰定義出一個明確要解決的問題。

            我讓學生先提出一個想解決的主題,如為媽媽設計或改善一款產品。接下來,我指導學生借助行為日志法從生活中去發現新的問題。行為日志就是通過觀察用戶在一定時間和空間中的行為,繪制出被觀察對象所處的位置和運動軌跡,用于發現觀察對象在同一區域不同的行為習慣。

            行為日志表(媽媽的一天)

            時間

            行為

            觀察后的思考

            600-650

            起床、煮飯

            切菜時易切到手指

            650-720

            吃早飯、洗晾衣服

            晾衣服挺麻煩的

            720-1100

            買菜,工作

            媽媽很忙

            1100-1200

            做午飯、吃午飯

            煮菜熱油容易炸出來

            1200-1400

            收拾、午休

            有油的碗碟較難洗

            1400-1800

            工作

            媽媽工作很辛苦

            1800-1900

            收衣服、做晚飯

            晾曬的衣服被風吹落

            1900-2000

            吃晚飯、收拾

            每天的家務真不少

            從行為日志的方法中,這個學生發現,媽媽對衣服被吹落掉地上得重洗這件事上很生氣,可以幫忙她設計一款防風衣架。這樣,學生就從要為媽媽設計或改善一款產品具體到設計一款防風衣架。

            接下來,我讓學生對項目的可行性進行研究。學生的研究階段是一個學習信息收集的過程。在這個階段,我通過指導學生自己去收集整理,獲得最初的一手資料:衣服為什么會被風吹落掉?當前市場上的衣架都有哪些?這些衣架有哪些優缺點?另一方面,我引導學生通過網絡搜索,查找相關的產品或專利信息。

            我還和學生收集、購買一些實物產品,并加以研究,從中找到作品的優缺點,以此作為改進的設計點。

                  2、頭腦風暴構思創意

            在這個階段,我們希望學生通過一定的方法產生好的創意,為后面的原型制作做好準備。

            發散思考是產生創意的最佳思維方式,從一個明確的問題出發,將任務分解細化,再對細化后的子任務進行頭腦風暴,讓學生打開思路,思考更多的可能性。

            在發散思考中,頭腦風暴是一個讓學生產生很多創意的好方法,特別是在小組合作時。在進行頭腦風暴時,應注意提醒學生遵守五個原則:不許質疑、追求數量、鼓勵開腦洞、盡量在他人的基礎上發散、盡量畫出可視化的圖形。下面以防風吹衣架為例,介紹這階段開展的活動。

            首先我們進行個人的頭腦風暴,針對衣架如何固定衣服、如何固定在晾衣竿上這兩個功能具體展開構思,讓學生在便利貼寫上點子,在十分鐘時間內,鼓勵學生腦洞大開,盡量寫下更多的點子。

            接著是團隊成員分享各自的想法和創意,時間是五分鐘。我根據剛才學生的想法分為材料類和方法、技術類,讓學生把各自的想法進行分類并貼到黑板上,在這一步,同樣要求學生不要質疑他人。 

            第三步是團隊頭腦風暴,小組成員進行討論,對想法進行篩選,丟棄瘋狂、不切實際的想法,挑選可以進行創意的想法進行二次頭腦風暴。

            如果最后存在多種方案,就讓學生從創意、技術、成本這三個維度進行投票,挑選出最優想法。

            最后是繪制草圖。草圖是我們制作原型的依據,利用草圖記錄下頭腦中的設想和構思,使自己的想法視覺化。我讓學生嘗試從上面、正面、左面這三個角度畫出自己設計的作品的草圖。 

                  3、篩選材料制作原型

            產品的原型是指產品進入市場前設計的模型,產品原型是一件產品的簡化版。我們可以據此來驗證原來的想法是否可行,并快速得到反饋,以便進一步改進我們的設計。

            把紙上的概念,讓它變成實實在在看得見、摸得著的產品,這是學生最感興趣的一個環節。從草圖到原型制作,要引導學生探究這些產品有什么樣的結構、有什么樣的功能、用什么樣的材料來實現它,然后選擇合適的加工工具來加工它們。例如通過分析防風衣架的構思,我和學生選擇了普通塑料衣架、不銹鋼夾子、鐵線、魔術貼等材料。制作的過程,也是學生最重要的學習過程,不僅要對材料和工具進行選擇,還會碰到各種各樣的問題,如材料不合適、制作工藝粗糙、作品未達到預期的要求等,總之這是一個不斷發現問題不斷迭代更新的過程??吹靡姷淖髌烦晒彩菍W生努力的最大肯定。

                  4、制作海報展示分享

            學生已經完成了產品的原型制作,接下來是要向全體成員展示作品和交流。我希望學生在展示這個環節,也是要經過設計的,是有創意的,學生的所有作品,都值得閃亮登場。

            在這個環節,我和學生一起討論,比如開一個作品發布會、作品分享比賽等,讓學生的作品用實物或媒體或趣味的方法展現出來。根據學生的實際情況,學生最簡單易行、可操作的方法是制作產品海報。產品海報是記錄產品產生過程的一種展示方式,它有展示、交流、回顧、反思的作用,制作方法也較為簡單,可參照旅游手賬或手抄報的方法。

            作品的分享交流過程,學生不僅對整個過程進行一次系統的總結,還鍛煉了表達能力、傾聽他人、欣賞他人作品的能力,是非常有益的。 

            總之,運用設計思維方法指導小學生進行科技創新制作,不僅能幫助學生找到可行的創意,沉浸于設計和制作的樂趣中,還讓學生掌握一種創造性解決問題的方法。


            科技項目設計思維表

            姓名:

            1、主題

             

            2、一個明確要解決的問題

             

            3、研究

            現有的產品及其特點

            我要改進或新增的功能

             

             

             

             

             

             

            4、構思

             

            功能

            構思描述

            1

             

             

            2

             

             

            3

             

             

            4

             

             

            5、設計草圖(按比例尺)

            正面

            側面

            內部

             

             

             

            6、原型設計所需要的材料和工具

            材料和工具

            考慮要素

             

             

            [參考文獻]

            [1].  吳巍,李娜,郭婭,楊桂芳.    設計思維方法. 《 科技資訊 》 , 2012

            [2]. 陳龍明.《淺談如何指導小學生進行發明創造活動》.論文


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