STEM与设计思维

　　设计思维作为项目创新的核心，是发现真实世界中的问题并激发创新型解决方案的思维法则。本书通过对具体教学实践案例的分析，详细阐述了设计思维的五大步骤——发现、阐释、构思、实验、发展，剖析设计思维作为方法和工具，如何运用在从幼儿园到高中的STEM教育和项目化学习中。同时，本书也讲述了怎样借助设计思维，在学校创新环境营造以及素质教育的顶层设计和系统设计中寻找创新解决方案。

　　丁峻峰，毕业于美国哈佛大学设计学院，美国注册建筑师。现任同济大学设计创意学院副教授，硕士生导师；同济大学Fab Lab创客中心主任；FABO ▏“数制”工坊创始人。2016年获得上海市科技创新科普奖，2022年获得上海市级教学成果一等奖。

第一章 背景 / 1

STEM、STEAM 和 STEDM/ 3

1. 国际形势驱动 / 3
2. 我国 STEM 教育迎头赶上 / 6
3. 设计思维引领 STEDM 教育 / 8

设计与艺术 / 9

1. 艺术的概念 / 9
2. STEAM 中的艺术 / 10
3. 艺术教育 / 10
4. 设计的概念 / 12
5. 设计教育 / 14

设计与设计思维 / 16

1. 什么是设计思维 / 16
2. 设计思维的发展 / 16
3. 设计思维的关键点 / 18
4. Fab Lab 数字制造 / 20

其他相关概念阐述 / 22

1. 创客和创客教育 / 22
2. 项目和项目式学习 / 24

第二章 设计思维过程 / 27

步骤一 发现 / 29

1. 定义“设计挑战”/ 29
2. “期望”与“失望”/ 30
3. 团队协作 / 31
4. 初学者思维 / 32
5. 研究“设计挑战”/ 34
6. 以人为本的设计 / 36
7. 同理心 / 37
8. 设计采访 / 38

步骤二 阐释 / 39

1. 记事板 / 39
2. 找到意义 / 40
3. 信息分类 / 41
4. 故事叙事 / 42

步骤三 构思 / 45

1. “发散”的对比 / 45
2. “我 们 怎 样 才 能（HMW） ……” 问题 / 48
3. 头脑风暴 / 50
4. 回顾 / 51

步骤四 实验 / 52

1. 直觉检查 / 53
2. 起草一个概念 / 54
3. 构思原型 / 55
4. 做中学 / 57
5. 快速原型设计 / 58
6. 获得反馈 / 60

步骤五 发展 / 61

1. 文档化 / 62
2. 宣讲 / 63
3. 螺旋式发展 / 65

第三章 设计思维案例 / 67

步骤一案例 设计挑战 / 69

1. 如何发现优质的设计挑战 / 69
2. 设计挑战的开放性 / 72
3. 通过故事来发起设计挑战 / 74
4. 发现生活中的设计挑战 / 83
5. 团队协作：破冰游戏 / 87
6. 团队协作：角色扮演 / 88

步骤二案例 信息研究和故事叙事 / 90

1. 信息收集和研究框架 / 90
2. 互动游戏式故事叙事 / 94
3. 将研究转化为角色设计的故事叙事 / 95

步骤三案例 头脑风暴 / 98

1. 提出问题 : 头脑风暴的起点 / 98
2. 从问题到驱动性问题 / 99
3. 头脑风暴的规则 / 100
4. 头脑风暴的流程 / 102
5. 回顾想法 : 头脑风暴的结束 / 103
6. 头脑风暴的课堂要素 / 103
7. 头脑风暴的反思 / 105

步骤四案例 从想法到模型 / 106

1. 快速原型制作 / 106
2. 从快速原型制作到原型制作 / 106
3. 从物理知识出发的原型制作 / 107
4. 从绘画出发的原型制作 / 115
5. 从构图出发的原型制作 / 118

步骤五案例 展示展览 / 120

1. 案例研究：折页式手风琴书作为展示交流工具 / 120
2. 点评 / 123

第四章 数字技术赋能设计思维 / 125

数字时代 / 127

1. 如何智造万物 / 129
2. 案例一：走读魔都 / 132
3. 案例二：物流机器人 / 134
4. 案例三：卡丁车制造计划 / 136

STEM 与设计思维开源共享 / 140

1. 个人网页 / 140
2. 过程记录 / 141
3. 项目共享和迭代 / 143

数字制造 / 144

1. 2D 设计和激光切割 / 144
2. 3D 设计和打印 / 148

电子电路 / 153

1. 开源硬件 Arduino/ 154
2. 小上海（Shanghaino）/ 155
3. 案例：动画 / 156

逻辑编程 / 158

1. 逻辑游戏 / 158
2. Mixly 编程 / 160

第五章 设计思维和 STEDM 系统设计 / 161

STEDM 系统设计 / 163

设计思维建构横向人才培养系统 / 164

1. 智造学术 X / 166

2.“疫情期间的生活”项目式学习案例 / 171

自上而下的 STEDM 系统设计 / 176

1. 国际视角 / 176
2. 中学和大学的伙伴合作关系 / 177
3. 10 个可持续发展主题的项目式学习课程设计 / 179

4.“绿道”空间设计概念 / 185

5.“豆荚屋”项目式学习案例 / 186

自下而上的 STEDM 系统设计 / 189

1. 云屋 森舍 / 189
2. 太空魔方 / 191
3. FABO X / 193

模块化 STEDM 系统设计 / 195

1. N / 196
2. 环盒 / 197

3.“数制”魔方 / 198

后记 / 201

参与者介绍 / 204

推存阅读 / 208

参考文献 / 209