国外DBL设计学习研究及其对我国物理教学的启示_教师评价论文

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      陶行知先生在《第一流教育家》一文中提出教育是要培养具有“创造精神”和“开辟精神”的人才，美国“21世纪技能合作组织”（The Partnership for

Century Skills）将“创造性和创新能力”视为美国公民亟须掌握的21世纪技能，由此可见培养学习者的创新能力是世界范围内教育体系均要面对的共同课题。[1]正是基于这样的教学目标，国内外教育学者倡导在课堂中采用探究式教学，然而在教学实际开展过程中，大部分的学校都使用的是“剧本探究”（Script-inquiry），而不是真实的探究，在“剧本探究”中，教师设置了探究问题，拟定了探究的步骤，学生只要按照“剧本”演示整个探究学习的流程，在整个过程中学生并不清楚他们为什么要这么做，缺少学生学习的动机和主动学习的意识，相应的创新能力和动手能力也没有办法得到提升和锻炼。[2]那么如何在教学中调动学生的积极性，培养学生创新性地解决实际问题的能力？国内外教育学者开展了诸多的教育教学实践探索，其中美国K-12互动课堂的设计型学习（Design-based Learning，简称DBL）取得了丰富的研究成果。本文拟对设计型学习的界定及相关的研究成果进行综述，并在此基础上探讨这些研究对我国物理探究教学的启示，以期该种学习方式能够为我国的物理教育提供一个新的思路。

      二、设计型学习的界定

      对于“设计型学习”的界定，不同研究者有不同的理解和认识。索尼娅（Sonia M）认为设计型学习是一种在探究和推理过程中形成创新的产品、方法和系统的教学方法，她还指出这种教学方法能够更好地促进学生学习科学知识。[3]福特斯（Fortus D）也认为设计型学习是一种教学方法，教学中的科学知识和问题解决技能是建立在设计创造物的背景之中的。他同时也指出，学生的最高经验并不是设计产品，而是通过产品的设计自主建构科学知识。[4]克洛德纳（Kolodner）认为设计型学习是一种新的学习方法，目标是培养学生的基本技能和高层次的批判性思维，在这种基于项目的学习过程中，当学生试图设计东西时会及时学习他们所需的知识和技能。她还特别指出DBL的学习方法能够帮助学生形成高层次的评判思维——发明、适应和转变信息，同时促进学生的语言学习和口语表达。这些思维和能力的形成能够使学生对所学的学科有更加深入的了解。[5]

      不同的教育学者对于设计型学习的定义表述虽然不尽相同，但对于这一概念的内涵表达是大体一致的。学者们普遍认为设计型学习是让学生结合已有的知识，围绕确定的问题和设定的规则设计产品或者方案的教学方法，在实施的过程中教师根据学生的自身情况，促进学生不断学习新的知识，从而对方案或者产品进行不断地改进。

      三、国外设计型学习的相关研究

      我们搜集并整理了1997年以来国际文献有关设计型学习的重要研究成果，并将这些研究按照研究的主题分成了以下5种类型：（1）设计型学习教学实践探索；（2）设计型学习的特征研究；（3）设计型学习的课堂环境要求；（4）设计型学习中教师的角色定位；（5）设计型学习的教学评价机制。

      1.设计型学习教学实践探索

      这个研究主题主要是探索将设计人工制品或者项目方案贯穿课程活动始终的教学实践，是学者们在研究初期对设计型学习教学效果的论证，活动的过程设计一般按照克罗德纳（Kolodner）的学习环模型或者多林·尼尔森（Doreen Nelson）的“逆向思维”学习过程模型。

      密歇根大学的福特斯（Fortus）设计的教学活动包含3个单元，分别为恶劣环境中建筑物、有利于环境的安全电池和安全手机。研究者通过追踪92名学生在3个单元中的项目学习的情况，并通过SPSS软件对前后测试数据进行对比分析。结果发现，无论是对于成绩优异还是一般的学生而言，在学习科学概念时，设计型学习相比其他教学方法的教学都取得了更好的效果，而且学生通过这样的教学能够更好地应用这些科学概念。[4]

      温特比尔特技术小组（The Cognition and Technology Group at Vanderbilt）设计的教学活动同样的也包含3个单元：设计一把椅子、几何测验和设计一座剧院，旨在让学生通过设计方案教授学生基本的几何原理，最终的剧院设计要求每组学生能够运用二维与三维的方式呈现，设计图纸要运用到的知识点基本来源于教学大纲中的规定内容，例如比例、测量长度、周长和面积的计算等等，37个小组的学生经过一周设计所提交的方案，经过专家的评估有84%是可以实施建造的。[6]上述两个教学活动的实践结果显示，设计型学习在中学阶段的科学和数学教学中的应用，有利于提高学生解决实际问题能力和培养他们的创新和创造性思维。国外学者通过大约10年的教学实证研究，论述了设计型学习在很多科目（例如高等教育中的工程科学、化学及生物医学等）中对于学生的能力提高和知识掌握都更加的具有优势。

      2.设计型学习的特征研究

      这个研究主题主要通过课堂观察法、教师和学生访谈以及问卷调查等分析、得出设计型学习的特征，以此探讨设计型学习相比于其他教学方法在一些教学内容中更具优势的原因，从而深入地挖掘出设计型学习所适用的教学内容。

      马太（Matthew M.Mehalik）在自己的研究中对比了不同性别、种族和社会经济状况的学生在传统的探究教学和设计型学习两种教学方法下的整体课堂表现。马太选择市区公办中学的8年级学生作为研究对象，实验组的学生一共完成了26节科学课的学习（包含10位教师和587位学生）。通过一个为期4周的真实工程设计项目——设计并且建立电子报警系统，来学习电学中的相关概念。对照组的学生一共完成了20节科学课的学习（包含5位教师和466位学生），通过为期4周的传统探究性教学来学习电学相关的知识。研究发现，设计型学习与探究性学习的最大不同是学生课堂的参与程度，这主要是源于设计型学习所设立的真实情境下的教学目标是清晰明确的，因而学生更加愿意参与到解决问题的过程中去。除此之外，研究还表明设计型学习中教师用于讲解科学概念和规律的时间是远小于一般的探究性学习的。在设计型学习的教学中，教师只需要讲解学生无法自行解决的问题，而一般的探究性教学则要求教师必须将概念和规律一步一步地慢慢剖析，使得课堂中教师大部分时间仍然处于主导地位。因此这样的教学方法对于中等学生的能力以及成绩提高是更加显著。[7]

      从以上的教学实践可以看出设计型学习具有学生参与度高和真实情境的特点。国外学者迈克尔（Michiel van Eijck）在梳理了大量设计型学习教学实践研究的基础上，对该种教学方法的特点进行了整理归纳，本文将其归纳梳理在表1（见下页）之中。[3]

      3.设计型学习的课堂环境要求

      学者们对于这一主题的研究，主要集中在怎样的课堂环境可以帮助学生更好地在设计型学习中进行合作与学习。米歇尔（Michelle R.Ellefson）通过行动研究法，考察了小组学习人数的多少对使用设计型学习的化学教学课堂的影响。米歇尔选取了高中的5位教师所教的10个班级作为研究对象，每位教师均教授2个班级的热学单元。其中的一个班级在教学中凡是进行合作学习时小组的人数是2人，另一个班级小组人数则为4人（在人数不足时有部分小组为3人）。利用软件（SPSS）对学生前后测试成绩进行分析，发现小组人数为2人时，学生对高深知识点的理解会比小组为4人时更加深入，而对基础知识点的理解则和小组为4人时差异不大。研究还表明，在前测分数普通的班级，小组人数为4人时更加有利于学生对知识的理解，而在前测分数较高的班级，小组人数为2人时是更加有利的。[8]从以上的研究可以看出，不同的教学任务和班级对于课堂环境的要求也是不尽相同的，而且影响课堂环境的因素也是众多的。

      

      4.设计型学习中教师角色定位

      这个研究主题主要通过对教师的访谈以及课堂观察分析，探讨在设计型教学课堂中教师应该通过什么样的教学行为来促进和督促学生的学习。迈克尔（Michiel van Eijck）的研究首先通过文献法总结了教师在设计型学习教学中主要是通过提问、提供形成性的反馈等行为来帮助学生找寻解决问题的方法。基于文献研究的基础，迈克尔和他的团队对同一所大学的8位教师和助教的医学课程以及另外8位教师和助教的电学课程进行了追踪研究。在真实的设计型教学课堂中，研究者发现教师大部分时间的角色都是提问者，而对学生的学习行为提出形成性评价和帮助学生反思自己的设计等方面教师很少甚至基本没有相应的教学行为。然而在设计型学习教学中，教师提出适当的要求、及时的辅导以及适时地反馈对于学生成功设计可行的产品和方案是非常重要的一剂催化剂。迈克尔认为要使教师在课堂中更好的充当类似顾客和产品经理的角色，一方面需要在备课过程中加入相应的具体教学环节，另一方面也要加强教师对于设计型学习特点的理解。[9]以上研究说明，设计型学习中教师角色定位的教学实践研究还有待加强，理论研究的成果也应当在一线教师中推广，以加深教师对于设计型学习的理解。

      5.设计型学习的教学评价机制

      学者们在这个主题方面的研究主要是通过课堂观察、档案袋评价以及考试分数的形式，评估在设计型学习课堂中使用的评价机制对学生的思维和能力提高的影响。道佩尔特（Yaron Doppelt）通过对10到12年级的128位高中生为期3年的机电一体化课程教学的追踪，探究了创新思维评估（Creative Thinking Scale简称CTS）这一评价机制对于培养学生创新性思维是否有促进作用。研究的开始阶段，道佩尔特（Yaron Doppelt）主要是教会这128位学生学会使用创新设计过程（Creative Design Process简称CDP）的记录方法在档案袋中详细记录自己的设计过程，并且熟知创新思维评估这一教学评价机制。研究的第2阶段是追踪学生们在57个单元中的学习情况，并收集了学生们设计的57个人工制品或者方案。研究的最后阶段是利用CTS评价机制，对学生们在档案袋中记录的设计过程以及课堂表现进行数据采集.这些数据的结果表明，在课堂中加入档案袋评价和CTS评价机制对学生创造性思维的提升具有显著效果。[7]这个研究案例明显地体现出评价机制在设计型学习中对学生能力提高的影响。

      6.小结和讨论

      依据上述内容，对有关设计型学习的5个研究主题的主要研究方法和研究发现进行了梳理，并汇总于表2之中。

      

      从表2可以看出，在研究主题方面，设计型学习的研究主要是从教师的教学角度出发，对于学生如何在复杂的设计过程中进行探究学习还没有学者进行探索，这一主题今后应被更多的关注。在研究方法中，每个研究主题均采用了行动研究法，可见探讨设计型学习在教学中如何实践最有效的方法就是行动研究法。而课堂观察法能帮助研究者从课堂教学情境中获取资料，适用于对课程的具体分析。在研究发现方面，某些研究主题的发现是不完善的，还有待进一步的研究，例如：设计型学习中教师角色定位，教师在备课中进行详细的教学环节设计，是否能够使得教师在真实教学中对学生设计进行适时的形成性评价等。

      四、DBL设计型学习对我国物理教学的启示

      基于上述的研究综述，笔者认为设计型学习对我国的物理教学有以下3个方面的启示。

      1.将设计和知识放在同等重要的地位

      我国自基础教育新课程改革以来，学校的教育技术设备发生了天翻地覆的变化，教学条件也得到了极大的改善，使得在物理教学实际开展过程中，教师过分地依赖厂制教学仪器和虚拟仿真实验软件，呈现给学生的现象反而离学生的生活越来越远，学生动手的机会越来越少，使学生失去了体验过程的乐趣，泯灭了学生天生的好奇心和原生创造动机。[10]而设计型学习课堂学生之所以参与度高，最主要的原因是设计型学习所解决的问题都是真实情境下的，因此物理教学中的实验和情境应当更多的取材于生活，教师在物理教学中应当更多的启发、引导学生动手制作实验器材，设计生活用品，例如：通过制作望远镜，了解凸透镜成像的规律；通过手电筒制作认识简单电路的连接方法等等，让学生在学习过程中既学习到“知识”也体验到设计中的“经验”，将设计和知识放到了同等重要的地位，使教育更好地来源于生活，服务于社会。

      2.将设计型学习融入综合实践活动中

      在现行的教学环境下，借鉴设计型学习教学方法——通过设计方案或者人工制品组织学生探究学习，和物理教学中的综合实践活动融合开展前置性研究，可以更好的落实自主学习和探究学习。所谓的前置性研究，就是在课堂教学中，根据教学内容，给学生设计出适合他们认知特点的、开放性的、难度适宜的问题情境，让学生通过自学或者小组合作学习、探究来完成对问题的解决，从而达到学习目标。通过学生的自主学习和探究，完成对基础知识的梳理并落实到应用，再通过实验探究和教师引导，完善解决问题的方案。这样做，既挖掘了学生的潜在能力，也给已具备一定分析和解决问题能力的学生提供了展示平台，激发了他们的学习物理的兴趣。同时，在章节的开始通过研究性学习，不仅可以帮助学生明确本章节的学习目标，也能将章节中的知识点贯穿起来，有利于学生的理解和掌握。

      3.将对“设计”的评价纳入到评价内容中

      为了更好地关注学生的个性和全面发展，在教学中应当充分发挥评价的激励和改进作用，这也就要求教学中对学生的评价不能单纯仅看成绩。设计型学习的开放性特点决定了其评价的多样性：（1）评价机制的多样性—包含形成性评价，也包括了终结性评价；（2）评价主体的多样性——包含了自我评价、教师评价和同伴评价；（3）评价资料来源的多样性——囊括了学生档案袋、访谈、课堂观察等。在当前国内物理教学中的学生评价已经开始关注评价机制和评价主体的多样性问题，而评价资料来源的多样性还有待进一步研究。值得注意的是，目前国内中学物理的作业已经加入了开放性题目：例如苏科版物理教材8年级第1章第2节的课后作业，要求初中学生利用生活中的材料制作简易乐器并且加以分类。物理教师如果将此类开放性题目的设计完成情况纳入评价内容中，一方面可以使得物理教学中对学生的评价资料来源多样化，另一方面也从中鼓励了学生的动手操作和加深了学生对知识点的理解与应用。

      目前，我国对于设计型学习的研究正处于起步阶段，大多在概念及意义层面上进行理论探讨，实证研究相对较少。我们应当借鉴国际文献中的研究方法，结合当前国内的物理教学现状，尝试对设计型学习在我国物理教学中的应用进行实证研究。通过这些研究，所获取的数据将能有效的应用于物理教学之中，这对进一步提升物理教育的质量将具有十分积极的意义。

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