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设计思维在小学科技创新教育的应用初探(陈德镖--一等奖)

时间:2019-08-09 09:44:24 点击: 【字体:

     摘要:在指导小学生参加青少年科技创新大赛时,碰到最多的问题是,学生找不到合适的主题,或者虽然有了一个想法,却不知如何实现出来。我把设计思维的方法应用到小学生的科技创新教育中,解决了上述问题:发现阶段,引导学生运用行为日志法,通过观察研究,找到自己明确要解决的问题;构思阶段,通过头脑风暴思维方法,让学生打开思路,找到可行方案,绘制草图;原型制作阶段,引导学生学习使用合适的材料和加工方式,将想法物化出来;分享阶段,让学生通过产品海报等展示方法,对整个过程形成一种总结,学会表达,学会倾听他人、欣赏他人。运用设计思维方法指导小学生进行科技创新制作,不仅能帮助学生找到可行的创意,沉浸于设计和制作的乐趣中,还让学生掌握一种创造性解决问题的方法。

     关键字:设计思维   创新   小学   科技教育

    在指导小学生参加青少年科技创新大赛时,碰到最多的问题是,学生找不到合适的主题,或者虽然有了一个想法,却不知如何实现出来。把设计思维的方法运用在科技创新教育中,就能有效指导学生解决以上的问题,下面我结合自己的实际经验,就设计思维在小学科技教育中的应用,谈谈自己的一点看法。

      一、 什么是设计思维

设计思维是一种以用户为中心,去发现用户的问题,并用设计的方法来解决问题的创新思维方式。

在小学生的科技创新教育中,设计思维一般有四个阶段:一是发现阶段,就是让学生产生一个明确的问题,通过观察和研究,逐渐聚焦到一个明确要解决的问题;二是构思阶段,是让学生通过一定的思维工具,产生可行的想法,并形成产品原型的构思;三是原型制作阶段,是让学生学习使用合适的材料和加工方式,将想法物化出来,这是学生最感兴趣的阶段;四是分享阶段,是让学生通过准备展示过程,对整个过程形成一种总结,通过现场展示,学会表达,学会倾听他人、欣赏他人。

      二、设计思维在小学生科技创新教育中的作用

首先,在小学科技创新教育中,设计思维可以帮助学生找到可行的创意,并让他们沉浸在设计和制作的过程中。

其次,设计思维可以为STEM和创客教育提供基本的方法和思维训练,物化产品。设计思维和创客结合,可以让学生打开更多的思路,避免学生做出来的作品一模一样或只是直接复制教师的案例。

学生在理解并清晰定义一个工程问题时,对他们来说是一个难点,在这里就可以使用设计思维中发现问题的一套方法来引导学生。在物化产品阶段,可运用设计思维中原型制作的方法来帮助学生实现最后的效果。

第三,设计思维是一种创造性解决问题的方法,可以与其他学科结合,产生更多的跨界的创新。

       三、 设计思维在小学生科技创新教育中的应用

      1、认真观察发现问题

对于学生来讲,观察是一种非常重要的能力,设计的基础是学生生活中细致的观察,如何让学生通过观察解决他们需要解决的问题呢?我鼓励学生从现实中想要解决的问题出发,经过观察与研究,清晰定义出一个明确要解决的问题。

我让学生先提出一个想解决的主题,如为妈妈设计或改善一款产品。接下来,我指导学生借助行为日志法从生活中去发现新的问题。行为日志就是通过观察用户在一定时间和空间中的行为,绘制出被观察对象所处的位置和运动轨迹,用于发现观察对象在同一区域不同的行为习惯。

行为日志表(妈妈的一天)

时间

行为

观察后的思考

600-650

起床、煮饭

切菜时易切到手指

650-720

吃早饭、洗晾衣服

晾衣服挺麻烦的

720-1100

买菜,工作

妈妈很忙

1100-1200

做午饭、吃午饭

煮菜热油容易炸出来

1200-1400

收拾、午休

有油的碗碟较难洗

1400-1800

工作

妈妈工作很辛苦

1800-1900

收衣服、做晚饭

晾晒的衣服被风吹落

1900-2000

吃晚饭、收拾

每天的家务真不少

从行为日志的方法中,这个学生发现,妈妈对衣服被吹落掉地上得重洗这件事上很生气,可以帮忙她设计一款防风衣架。这样,学生就从要为妈妈设计或改善一款产品具体到设计一款防风衣架。

接下来,我让学生对项目的可行性进行研究。学生的研究阶段是一个学习信息收集的过程。在这个阶段,我通过指导学生自己去收集整理,获得最初的一手资料:衣服为什么会被风吹落掉?当前市场上的衣架都有哪些?这些衣架有哪些优缺点?另一方面,我引导学生通过网络搜索,查找相关的产品或专利信息。

我还和学生收集、购买一些实物产品,并加以研究,从中找到作品的优缺点,以此作为改进的设计点。

      2、头脑风暴构思创意

在这个阶段,我们希望学生通过一定的方法产生好的创意,为后面的原型制作做好准备。

发散思考是产生创意的最佳思维方式,从一个明确的问题出发,将任务分解细化,再对细化后的子任务进行头脑风暴,让学生打开思路,思考更多的可能性。

在发散思考中,头脑风暴是一个让学生产生很多创意的好方法,特别是在小组合作时。在进行头脑风暴时,应注意提醒学生遵守五个原则:不许质疑、追求数量、鼓励开脑洞、尽量在他人的基础上发散、尽量画出可视化的图形。下面以防风吹衣架为例,介绍这阶段开展的活动。

首先我们进行个人的头脑风暴,针对衣架如何固定衣服、如何固定在晾衣竿上这两个功能具体展开构思,让学生在便利贴写上点子,在十分钟时间内,鼓励学生脑洞大开,尽量写下更多的点子。

接着是团队成员分享各自的想法和创意,时间是五分钟。我根据刚才学生的想法分为材料类和方法、技术类,让学生把各自的想法进行分类并贴到黑板上,在这一步,同样要求学生不要质疑他人。 

第三步是团队头脑风暴,小组成员进行讨论,对想法进行筛选,丢弃疯狂、不切实际的想法,挑选可以进行创意的想法进行二次头脑风暴。

如果最后存在多种方案,就让学生从创意、技术、成本这三个维度进行投票,挑选出最优想法。

最后是绘制草图。草图是我们制作原型的依据,利用草图记录下头脑中的设想和构思,使自己的想法视觉化。我让学生尝试从上面、正面、左面这三个角度画出自己设计的作品的草图。 

      3、筛选材料制作原型

产品的原型是指产品进入市场前设计的模型,产品原型是一件产品的简化版。我们可以据此来验证原来的想法是否可行,并快速得到反馈,以便进一步改进我们的设计。

把纸上的概念,让它变成实实在在看得见、摸得着的产品,这是学生最感兴趣的一个环节。从草图到原型制作,要引导学生探究这些产品有什么样的结构、有什么样的功能、用什么样的材料来实现它,然后选择合适的加工工具来加工它们。例如通过分析防风衣架的构思,我和学生选择了普通塑料衣架、不锈钢夹子、铁线、魔术贴等材料。制作的过程,也是学生最重要的学习过程,不仅要对材料和工具进行选择,还会碰到各种各样的问题,如材料不合适、制作工艺粗糙、作品未达到预期的要求等,总之这是一个不断发现问题不断迭代更新的过程。看得见的作品成果也是对学生努力的最大肯定。

      4、制作海报展示分享

学生已经完成了产品的原型制作,接下来是要向全体成员展示作品和交流。我希望学生在展示这个环节,也是要经过设计的,是有创意的,学生的所有作品,都值得闪亮登场。

在这个环节,我和学生一起讨论,比如开一个作品发布会、作品分享比赛等,让学生的作品用实物或媒体或趣味的方法展现出来。根据学生的实际情况,学生最简单易行、可操作的方法是制作产品海报。产品海报是记录产品产生过程的一种展示方式,它有展示、交流、回顾、反思的作用,制作方法也较为简单,可参照旅游手账或手抄报的方法。

作品的分享交流过程,学生不仅对整个过程进行一次系统的总结,还锻炼了表达能力、倾听他人、欣赏他人作品的能力,是非常有益的。 

总之,运用设计思维方法指导小学生进行科技创新制作,不仅能帮助学生找到可行的创意,沉浸于设计和制作的乐趣中,还让学生掌握一种创造性解决问题的方法。


科技项目设计思维表

姓名:

1、主题

 

2、一个明确要解决的问题

 

3、研究

现有的产品及其特点

我要改进或新增的功能

 

 

 

 

 

 

4、构思

 

功能

构思描述

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5、设计草图(按比例尺)

正面

侧面

内部

 

 

 

6、原型设计所需要的材料和工具

材料和工具

考虑要素

 

 

[参考文献]

[1].  吴巍,李娜,郭娅,杨桂芳.    设计思维方法. 《 科技资讯 》 , 2012

[2]. 陈龙明.《浅谈如何指导小学生进行发明创造活动》.论文


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