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摘要：為了應對市場需求,培養大學生的創新意識和創新能力是現代大學教育的重要目標。從設計思維的本質出發,分析當下各類機構對設計思維創新流程的應用和實踐,針對典型工科專業教學現存的問題,探究將設計思維與典型工科專業教學設計相結合,利用反轉課堂、共創工作坊、頭腦風暴等教學方法在課程中分組開展定題工作坊。激勵大學生在自己專業基礎上開展創新思維訓練。該模式可為培養大學生掌握正確的設計思維方式和提升問題解決能力提供參考。

關鍵詞：設計思維共創工作坊體驗原型創新能力培養模式

引言

作為新世紀教育界公認的教育目標，創新人才培養已經上升到國家未來發展的高度，并成為世界教育業發展的總趨勢[1]。我國從20世紀80年代至今都倡導培養創新人才，在2017年中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于深化教育體制機制改革的意見》中指出“立足我國國情，遵循教育規律，吸收世界先進辦學治學經驗”，強調高等教育“要創新人才培養機制”，進一步明確了要發展大學生創新思維的培養機制[2]。創新是通過設計將技術傳遞給用戶的過程中的價值，實現這種創新過程的思維方式就是設計思維[3]。1987年，ReterRowe出版的《設計思維》中描述了建筑師和城市規劃者使用設計方法論進行設計，首次提出了設計思維這個概念[4]。1991年DavidKelley創立了IDEO，他們致力于將設計思維應用到產品設計當中，始終把用戶放在首位，深入理解他們的感受并探索他們的潛在需求并從中獲得創新點[5]。2005年，斯坦福大學創建了D.school設計學院，該學院專注于將設計思維的方法傳授給學生，而非任何特定的創新，成功地培養了一批創新人才[6]。之后國外其他知名大學也相繼開展設計思維授課[7]。如今國內高校各個專業都正在積極傳播和踐行這一理念，聶森認為設計思維是當代設計教育的核心內容[8]。陳欣總結了我國在學科導航建設中存在的主要問題，論述了設計思維在學科導航建設中的優越性[9]。孫葉青將國外設計思維教學模式引入我國高校思想政治理論課教學改革中，實現創新人才培養的目的[10]。宋余慶認為，基于混合式學習的基本思路，在新工科背景下構建了與國際接軌的工程科學與技術人才培養模式，為地方高校培養工程創新人才探索了一條有效途徑[11]。楊緒輝在設計思維方法所涵蓋的多重價值基礎上，構建了一種創客教育模式，研究表明這種教育模式在問題解決能力上有顯著提高[12]。目前國內外學者對設計思維已經進行了深入的研究，但對設計思維沒有統一的認識，論文將對國內外相關研究進行梳理，從設計思維的角度出發，針對高校創新人才的培養目標，致力于大學生的創造性思維的發揮，探究在高校專業課程教學中如何培養大學生的設計思維。以此推動大學生的創新意識的建立，提高創新能力和問題解決能力。

一、設計思維的概念

普遍認為設計思維作為一種思維的方式，具有綜合處理和解決問題的能力。HERBERTA.Simon將設計思維定義為一種在當前所能及的能力和條件下探尋更佳解決方案的過程[13]。IDEO創新設計公司總裁兼首席執行官Brown將設計思維的解釋為“用設計者的感知和方法去滿足在技術和商業策略方面都可行的、能轉換為顧客價值和市場機會的人類需求的規則。”[14]IDEO以用戶為中心，設計作為思考一切問題的方法，它將最初在產品領域的創造能力引入到各個消費體驗設計中，進而形成戰略層面上的創新設計，成為全球設計創新的領袖。設計思維是一種問題解決的方法。

（一）設計思維的本質

哲學角度上，對設計思維的理解有一點是共同的，即以人為本，創建未來[3]。設計思維是綜合了多種思維形式，并使其協調統一、高效運轉和辨證發展的過程，它使視覺、知覺、心智等與情感、動機、個性達到和諧統一[15]。設計思維是一種以用戶為中心的跨學科的問題解決方法，創新過程的開始階段就要融入到其中，并在很多方面激發了創新思維[16]。JLiedtka認為設計思維幫助決策者降低他們的個體水平的認知偏差，改善創新的結果[17]。安娃認為將設計思維應用到服務體驗設計中，通過以用戶為中心改變行為流程以及場景交互元素，可以幫助人們形成良好的交互體驗[18]。設計思維是一個能綜合處理問題的過程，它是以用戶為中心去理解問題產生的背景，催生創新的方法并能夠理性的分析和解決問題的方法，它的核心和本質是設計者將創新始終都貫穿在整個設計思維過程中的思維狀態。

（二）設計思維的特點

很多人將設計思維形容成一本菜譜，會告訴你做菜的步驟以及烹飪時間等方法，但每個人按照菜譜燒出的菜肴可以有不同的口味，不同的原料和配料，而按照菜譜仔細烹飪，做出的食物一般不會太難吃。設計思維并非起源于一種技術，而是試圖為新的技術尋求可應用的環境。Simon認為設計思維包含三個具體方面：認知性、情感表達和人際活動[13]，同時設計思維強調設計過程中設計師應處于自身全情投入和自我激勵的狀態，并要有敢于承擔風險的勇氣和不懼失敗的姿態[14]。設計思維的分析模式著重置于形式、關系、行為，以及人類實際的相互作用和感情之間[19]。它將設計工作置于現實問題中，從多維度將問題聯系在一起，將發現問題、分析問題到解決問題的過程系統化，讓設計者能反思設計行為并權衡設計利弊，從而形成一個從關注現實的角度高度綜合化的復雜思維過程。設計思維具有普適性的特點，并能夠與其他方法體系形成良好的銜接[12]。

二、設計思維的方法

目前世界共同追求的核心素養包括協作、交往、創造性和批判性思維[20]，核心素養是一個個臺階搭成的高點，要求學生借助臺階逐漸到達，設計思維的教育價值體現在就像臺階一樣促進發展學生的核心素養。論文結合實際課堂內容結合當前設計方法進行綜合分析和介紹。

（一）d.school的設計思維五個階段

設計思維能調動人們在傳統解決問題方式中都具備但未發覺的潛力。設計思維依賴于直覺、辨識模式、創意、情感共鳴、自我表達等多種自身能力。對于一個教育者，既不能只依靠感覺、直覺和靈感授課，也不能過分依賴理性的數據來設計課程內容，這樣做都會對受教育者造成傷害。設計思維是兼顧二者的第三種方法，是整合思維的能力[21]。是斯坦福大學的D.school團隊給出了設計思維的五個過程[22]：1.共情理解，在設計中需要發現用戶最終想獲得的滿足或需求，而這些需求可能是詢問、問卷、訪談都不能得到的。很多時候用戶的行為是潛意識的，他在現實中所作的結果與他們自己預期的差異可能很大[23]。首先要觀察用戶的需求，最重要的是要有同理心，即換位思考，對用戶無比關懷的尋找他的痛點，例如產品設計課程上要求做兒童3D打印機開發的例子，一方面和孩子生活在一起，了解兒童在表達自己的創造力的困惑和煩惱，以及對色彩、圖形的感知能力，另一方面回憶自己兒時對于機器按鍵操作時的感受和體驗，這樣做出的結果與調查兒童日常生活習慣得到的結果時不同的。2.定義問題，將共情理解階段收集到的各類用戶意圖集中分析和綜合整理，進而轉化成更稱層次的用戶需求，以用戶為中心，構建要解決的核心問題的方案。我們不能將問題定義為自己的愿望或者市場的需要，例如我們需要將兒童3D打印機的產品普及到10%的兒童生活中，而如果我們將目標定為兒童需要使用兒童3D打印機能夠提高的智力開發和創意表達，這樣開發的產品能提升用戶體驗。3.生成概念，這個階段常使用頭腦風暴[24]，該方法旨在通過決策者之間交互研討提出創造性的設想，遵循四項基本原則鼓勵產生數量可觀想法激發自由思維和擴大問題解決空間，當然還有其他方法例如德爾菲法[25]。4.原型制作，原型是一種快速表達想法的任何實質性物體，是制作保留產品特定功能的快速且靈活的縮減版本，可以降低制作成本以便檢視前階段確定問題的解決方案。這個過程中分析一個方案的復雜程度和涉及的范圍，及時權衡問題并找出最佳解決方案。5.測試，該階段經過嚴格測試，根據反饋對不成熟的原型與生活相結合，不斷修改和迭代得到更好、更精煉的解決方案。理論上設計思維過程以富有邏輯、環環相扣的線性方式運行下去，實際過程中以更靈活的非線性方式運行。例如在一個課程中將學生不同小組同時進行多個階段，負責人在整個項目中收集信息和原型，并將他們的問題解決方案在墻面上隨時可視化，在測試階段的結果可能會反饋一些用戶的見解，反過來又可以成為另一個新想法或者新原型的開發。

（二）IDEO的設計思維五個階段

Brown說：“設計思維是一種以人為本的創新方式，它提煉自設計師積累的方法和工具，將人的需求、技術可能性以及對商業成功的需求整合在一起。”（如圖2）是IDEO的設計思維流程[26]，李彥給出了詳細的解釋[3]：1.發現一個挑戰，首先要了解挑戰的內容，建立團隊，收集信息尋求靈感。2.解釋自己觀察到的事物。將自己觀察和實地考察或者記錄一段對話中有意義的部分轉化成可行的設計機會。3.我們發現一個機會時構思需要創造什么，我們可以通過頭腦風暴等多種方法促進思維的爆發，產生大量新想法。4.通過實驗建立想法的原型，在建立的過程中與他人相互分析和學習這些想法，從中獲得直接的反饋，進一步提升和改善想法。5.我們進化已嘗試過的問題解決方案，這是一個想法或概念經過一段時間的發展，可以記錄設計者與幫助他實現該想法的人交流的過程，不易察覺的進步不斷累積就能產生變化。，設計過程真正的價值在于將有型的問題和抽象思維相結合，從第一階段發現問題開始，思維逐漸抽象化，通過重復的分析、評估、再思考，然后進化，最終會具象成為可行的解決方案，這個過程需要時間并具有挑戰性，并且沒有捷徑可走。隱藏的細節往往是解決復雜挑戰的關鍵。

三、構建典型工科教育模式

工科主要專業內容是應用技術，工程應用是其主要服務對象[27]。典型工科專業是指應用性強，偏重于利用實踐經驗來解決問題的學科，培養目標在相應工程領域從事設計、規劃、勘探、施工和管理等方面工作的高級工程技術人才。設計思維可以幫助我們避免與實際脫鉤，也擺脫了對理論數據過于依賴。現代教育是踐行教育思維的一個過程，在這個過程中將學生的創造力和個性進行整合，貫穿設計教育的整個過程[28]。目前基于設計思維教育模式的研究很多，都是從開設專門課程并不斷擴散到與專業課融合的過程，例如美國K-12在線教育模式[29]，在時空拓展、資源整合等方面有很大優勢。如設計思維的跨學科教育模式[11]，在混合式學習模式基礎上[30]，融合了面對面學習和在線學習的優點，利于培養學生的自主學習、探究學習和寫作學習的能力。論文以理工類工業設計產品設計課程為背景，結合設計思維和眾多教育模式，構建典型工科教育模式。

（一）從模仿中發現挑戰

大學生對于新的課程處于陌生被動狀態，培養主動探究新事物的能力和學習入門知識基礎是課程設計的第一要務。教師在課程設計前通過問卷調研、查看學生往日作品成果和訪談等方式建立學生群體的特征模型，這個模型可以包含學習能力、認知水平、興趣愛好等多個維度，建立兩個極端與正常學生模型，以三類學生模型為中心模仿和預測相應的學習狀況，制定相應的教學方法。

（二）從反饋中解決問題

課程設計是一個可逆的循環過程，探究問題背后的知識可以發現解決問題的關鍵因素，它主要來源于學生想去解決問題的迫切態度。在課程中老師根據學生模型分析的結果提出相應的問題為中心，例如產品設計課程給出智能家電設計、家具設計、家居用品設計等以家庭生活為大環境下的分支題目，根據學生的意愿和感興趣的問題篩選和細化范圍，在課程教導學生設計的流程中通過詢問、問卷等方式隨時發現學生遇到的困惑和問題，并回到課程設計環節做出相應調整，從而引導學生在細化問題過程中產生新的興趣。

（三）從合作中實現方案

引導學生細化主題發現設計點后，教師要創立相應的問題討論合作機制，例如頭腦風暴、創意工作坊等團隊交流方法，讓學生在互相分享和討論中產生共情，促使挖掘問題產生的根源和刺激新產生的機會點。在這個過程中教師也融入其中成為一員，實時考察學生交流過程對問題關注點的走向，對一些新的關注點進行深化引導，從而解決一個問題的同時從側面獲得其他解決方案。這樣做的意義在于不僅保證了課程教育的內在要求，也讓學生帶著興趣獲得問題解決的能力。

（四）從原型中產生創新

教師提供相關技術服務和完善的資源支持讓學生積極參與原型的制作，并讓其他學生以合理的分配來體驗原型，教師負責對初步作品整體的評判和指導，根據學生的評價篩選新的機會點作為原型再設計的參考，引導學生產生新的問題解決方法，并激勵學生正確的思維方式來增加自信感。在該階段中對學生優勢能力予以肯定，聚類建立榜樣和完善引導機制，保證學習過程中高度的投入和興趣。

（五）從實踐中獲得肯定

實踐過程主要讓學生體驗開發的整個流程和獲得創新能力，將原型進一步細化制作成品后可通過參加競賽、展覽、答辯等活動進行實踐。對活動中的優秀者予以肯定并激勵發現新的問題，對于未獲得獎勵者在優越的方面同樣予以肯定，引導他們反思問題，尋找類似問題已解決的學生和優秀者共同探究問題根源，從而達到讓學生之間產生互相包容、合作共贏、性格交融、思想碰撞的效果，從而建立一套從合作引導到自我發展的過程。

四、案例與效果

（一）實施案例

該模式在中國用戶體驗設計大賽為主題的產品開發的課程中進行實踐。選取10名大三學生和40名大二學生作為參與者，要求50名學生以5人為一個團隊，等分成10個小組，并且每個團隊里有且只有一位大三學生。助學者包括任課老師和專家兩個類型。首先，任課老師通過分析學生以往作業以及上課狀況，通過面對面訪談發現每個團隊學生基本具備獨立思考的能力和開展探究的技術能力。圈定以新方式重新構建我們的生活為主題，通過任課老師引導和專家評判每個團隊細化具體主題，得到了“智能家庭飲水設備”、“圖書館借閱新體驗”、“重構理發體驗”等十個方向。任課老師和學生團隊初步梳理概念、設計方案和構建原型后，實現成初步的產品，經過專家組和任課老師綜合篩選后，“重構理發體驗”成為最終題目，進行產品迭代和優化。在方案再設計環節，落選團隊將相關優勢方案與當前方案融合，任課老師參與開發作品原型，通過多輪交叉實用對功能進行完善。在答辯推廣環節，學生團隊解答專家和其他觀眾的問題，并分享創作過程中的體驗。對于落選方案團隊，任課老師鼓勵從舊產品上迭代以及創新，并引導學生完成新的方案參與其他方式的作品推廣。

（二）效果分析

案例采用問卷調研和訪談兩種形式評價教學效果，前者分析針對學生創新能力的培養效果,它包含了的流暢性、敏銳性、變通性、獨創性和精密性物種創新能力的特質。后者調查學生在知識技能、認知水平、溝通合作、和責任感四個方面。調研問卷編制了15道測試題目，每3道評測一項特質，且每道題為三個選項，依次為無效、不顯著和顯著三個評價指標分別為1分、2分、3分，記錄每一項特質的平均得分。在整個設計流程結束后對全員進行調研，分值越高表明教育模式對該項特質促進越明顯，反之則無效。為創新能力得分表，五項得分較高基本保持一致該模式對五種特質的發展都有顯著的促進效果，經過進一步分析發下，五項特質上都有提的大三學生有6人，大二學生有25人，部分能力有提升的大三學生有3人，大二學生有9人，發現提升效果不明顯或無效果的大三學生有1人，大二學生有6人，該教育模式促進學生創新水平提升的比例達到86%。大二學生無效果比例占15%，相比于大三學生無效果比例占10%要高，這和學生所受教育程度有關。是在訪談學生過程中我們提取了主要三個關鍵詞的出現頻率。通過分析發現，在知識技能發展方面，課程的設計讓學生能夠學到針對性地解決問題的能力，并獲得了經驗積累，很多學生認為對技能的深入學習非常重要；認知水平方面，培養了學生在工作的各個環節中自我反思和與自己、與他人比較的能力，通過借鑒再到自主創新的方式提高了自己的相關能力；溝通合作方面，學生可以在小組團內充分表達自己的觀點，在和其他團隊交流過程中互相分享和吸收對方的思考方式，達到互相合作的雙贏效果；在責任感方面，培養了學生愿意主動擔當責任并能及時完成分配的任務的能力，學生們在合作中認為合群是最重要的，這樣能提高團隊工作的效率，當然在課程中出現個別不愿合群或者單干的現象是在所難免的，這與學生過去所生活的環境和學習習慣等都息息相關。通過教學效果評價，可以看出基于設計思維的典型工科教學模式在提高學生各項創新能力上有積極的影響。數據中有小部分人的創新能力提升效果不明顯或未得到有效的發展，也側面說明了教學方式因人而異，同一種教學模式在短時間內是不可能讓所有人都能受益的，必須建立完善的教學反饋機制并長期融入實踐教學，才能取得令人滿意的結果。

參考文獻

[1]張光輝.大學治理體系現代化:語境、訴求與路徑[J].河南師范大學學報(哲學社會科學版),2015,42(02):171-174.

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[3]李彥,劉紅圍,李夢蝶,袁萍.設計思維研究綜述[J].機械工程學報,2017,53(15):1-20.

作者：葉根軍 吳凡 王軍鋒 舒炎新 單位：西南科技大學 制造科學與工程學院 四川長虹電器股份有限公司創新設計中心