多维视角下的三维设计教学
朱彩兰
《设计异形笔筒》《笔筒设计》两个教学设计涉及的教学内容及学情基本相似，但思路不同，在此一并分析。
教学设计分析
1.《设计异形笔筒》教学设计分析
该教学设计的教学过程是，先引导学生观察笔筒的外形，提炼特征（六方、圆润、直壁……），再总结出设计制作步骤，进而引导学生明确，每一个制作步骤所需要的3Done軟件中的相应命令。
该教学设计具有计算思维的意蕴。关于计算思维的概念，有许多不同的界定，侧重点也有所不同，如周以真的定义及《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中的定义，侧重概念认识与理解。2011年，国际教育技术协会和计算机科学教师协会给出了计算思维的操作性定义。该定义侧重操作实施，为教学实践提供指导。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中对计算思维的内涵是这样描述的：“能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。”这一描述是将计算思维的定义细化，体现问题解决过程，具体来说，是基于计算思维的问题解决过程。这一内涵描述为教学落实提供了参照。
以此内涵描述来分析此教学设计，可以认为，教师引导学生总结制作笔筒的步骤（从第一步“绘制草图”开始到第五步“添加文字”），可以看作是分解的过程，即通过人的分析将一个问题（或工作、任务）分解成更细微的子问题（或工作、任务）;由制作步骤到相应命令（从“草图绘制”到“文字预制”），可以看作是抽象的过程，即将具体任务抽象转化为计算机中的命令，从而将任务与命令建立直接关联，人的工作与计算机的工作得以建立关联;在此基础上，就可以借助计算机3Done软件建模实现，只要选择相应的命令，计算机即可自动执行，所以教学中后续安排是借助几个任务分步完成笔筒的设计与制作。整个过程充分体现人机协作，人对问题进行分析并分解，将问题转化为利用计算机可以解决的问题，然后由计算机来完成。借助人机协作，笔筒设计得以提高效率。
根据课程标准中对计算思维的描述——“总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中”，本次课如果能够带领学生总结规律，并提供拓展练习，则有助于促进学生将所学知识迁移到类似问题的解决中。当然，考虑到时间关系，拓展练习未必涉及实际操作，可以只是问题分析与分解，重在思维的引领。
2.《笔筒设计》教学设计分析
该教学设计的教学过程包括接收任务、分析任务、创意构思、修改完善、模型构建、分享评价六个环节。在学生明确任务之后，先进行创意构思，然后进行修改完善，在形成自己的设计之后，再进行模型构建。从教学过程来看，该教学设计体现了设计思维的目标指向，强调培养学生的创意设计能力，并根据创意设计形成具体的作品。这一思路与《设计异形笔筒》有明显的区别。
设计思维这一概念于1987年被首次提出，许多研究者及实践者围绕设计思维模型展开了探索。其中，美国斯坦福大学提出的D.School模型最为经典，得到较多的关注。斯坦福大学设计学院主张将设计的过程视为创新性问题解决的过程，并将D.School模型分为共情、定义、设想、原型和测试五个步骤。这一模式得到较多的应用。需要明确的是，斯坦福大学使用设计思维概念时，强调的是以人为中心，而非从问题为中心，所以解决问题从“共情”开始，这样才可以真正了解用户的实际需求。与之相关，斯坦福大学使用设计思维是面向用户需求而非培养用户的设计思维。我们在教学中强调设计思维时，是指向培养学生的设计思维。这是定位与出发点的不同。所以，在教学中运用设计思维模型时，需要根据这一区别做出相应的调整，而不是简单照搬。
该教学设计中根据小学生特点及三维设计内容的特点，改造形成六个环节，旨在促进学生设计思维的培养。当然，分成六个环节更多的是为了清晰展现培养学生设计思维的过程，在实际教学中，可以根据情况做适度的调整，如必要的合并及循环，从而保证教学能够顺利而有效地进行。
教学设计对比分析
根据前文分析，两个教学设计有差异又有共性：
其一，在目标指向上，两个教学设计具有明显的区别。《设计异形笔筒》具有计算思维的意味，《笔筒设计》则凸显设计思维。尽管目标不同，但两者都是先对任务进行分析、分解，在学生明确任务之后，再进行下一步的教学。这一相似的操作说明学生明白任务是后续教学的基础。
其二，在思路引导上，两个教学设计存在差异。《设计异形笔筒》是引导学生分析制作思路及过程，然后逐步实现。《笔筒设计》是引导学生先形成创意，然后再进行具体建模。尽管在思路引导上有差异，但都可以帮助学生对任务形成整体认知，从而对任务形成宏观的把握及完整的架构。
由目标指向的不同，引发思路的不同，应该说，两个教学设计各具特色，可根据实际教学需要进行选择。
需要明确的是，尽管以上两个教学设计分别倾向计算思维、设计思维，但就三维设计的内容教学而言，计算思维与设计思维不是必须二者择一或非此即彼的，在教学设计中还可以考虑将两者结合起来，促进学生多种思维的培养。
例如，《花盆创意秀》（南京栖霞区实验小学徐钦老师）的设计就体现了这一点。该教学设计包括几个环节：
一、谈话导入，引出主题
二、合作探究，讲授新知
活动一：观察花盆，分析结构
活动二：范例学习，设计花盆——制作盆体
活动三：范例学习，设计花盆——制作盆脚
三、奇思妙想，创意花盆
根据教学环节的安排，教师通过谈话引出花盆创意的任务后，引导学生“观察花盆，分析结构”，对花盆实物进行解构，分析模型设计思路以及可能用到的3Done中的工具。然后借助范例学习，先后尝试制作盆底、盆脚，完成花盆的制作。环节二“合作探究，讲授新知”从思路上来说，与《设计异形笔筒》相似，都是先分析目标模型，分解出每一步的工作，更多体现的是计算思维。
在花盆完成之后，“三、奇思妙想，创意花盆”侧重美化，建议学生可以自主选定设计方案，如增加盆口、渲染颜色、设计装饰、设计浮雕等，综合运用建模对花盆模型做美化修饰。具体来说，就是使用“圆角”“预制文字”“颜色”“浮雕”等工具进一步修改完善作品。值得一提的是，该教学设计的资源中，提供的五个微视频分别涉及不同美化效果的实施，学生可以根据自己的需要选择其中一个或几个微视频，通过学习完成自己的美化任务。这一环节更为鲜明地体现了设计思维。
通过环节二、三的配合，该教学设计体现出对计算思维与设计思维的双重关注。实际上，教学设计《设计异形笔筒》的最后环节也有设计思维的体现。教师展示现代笔筒的图片和3D打印的图片，强调笔筒经过发展，到了现代其材料和样式已经更加丰富多彩。借此，启发学生形成更多的具有个性的设计。
分析以上三个教学设计可以发现，该部分内容的教学并无一定的规律可循，关键是要根据目标做针对性的设计。
对教学研究的启示
通过对前文所提的三个教学设计的对比，可以启发教学研究通过多样可能的途径走向深入，即针对教学内容展开横向拓展。
例如，同一内容中不同的目标追求。笔筒设计的一组教学设计就充分体现了这一点。其他内容也同样如此。针对Photoshop笔刷部分的教学，《诗画四季——PS笔刷工具》的设计体现出对对象及属性的关注：任务一，利用默认笔尖形状，关注基本属性;任务二，选择提供的笔尖形状，关注画笔预设属性;任务三，载入画笔，在应用新的笔尖形状过程中复习属性的调整。同样的内容，有的教师则提供一个固定的笔刷形状，让学生在此基础上借助其他笔刷形状进行图像创作，实现自己的创意表达。这样的教学思路显然是强调设计与创新。当然，无论是关注笔刷的属性还是强调应用笔刷进行创新，都以学生掌握笔刷工具为前提。
又如，同一内容中不同方法的应用。《网关、代理服务器及其DNS服务器的工作过程》（海南刘其政老师）一课的教学设计，使用了典型的角色扮演方法，让学生在扮演服务器的过程中、在观察其他同学扮演中体会工作原理。同样是这节课，有的教师是通过多媒体动画的方式说明服务器的工作过程，从而促进学生的理解。这一课的内容抽象性强，相对深奥，不易理解，属于典型的原理性内容。针对此类内容设计教学时需要使原理性内容直观化、外化，促进学生的理解。從此目的出发，可以通过，如图形、动画演示、视频等形象的方式予以展现因此，在原理性内容教学中，我们经常会发现，有的教师借助具体生活情境的类比促进学生的理解，也有教师借助游戏等促进学生对原理性知识的理解。
再如，同一内容不同理论指导下的实践。教学研究领域有许多的理论或思想可以用于指导一线教学，如逆向设计、深度学习、基于理解的教学、有效教学等，以及伴随新课标出现的核心素养、学科核心素养、大概念等。因此，在教学中面对同一内容，可以尝试通过不同的理论指导，形成不同的设计思路。在不同的理论指导下，教学设计中的侧重点可能不同。在此过程中更好地理解理论或思想，也能促进教学，教学研究结果反过来又可以促进理论研究更加丰富。
因此，在面对具体教学内容时，可以从多个角度展开思考，学习教学理论并借鉴他人已有的实践，大胆尝试形成自己的感悟，这是教学研究的需求，也是理论发展的需求，更是教师成长的需求。
