2、题目：The Informed Design Teaching and Learning Matrix

• 期刊信息
  
  • （1）作者：Crismond, David P.
    
  • （2）期刊：Journal of Engineering Education, 2012, 101(4): 738–797
    
  • （3）DOI：10.1002/j.2168-9830.2012.tb01127.x
    
  • （4）ISSN：10694730
    
  • （5）IF：3.288 (SQ2)
    
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• 研究背景
  
  • 经历设计实践在本科工程教育中起着至关重要的作用，在基础教育阶段对于学生来说也越来越重要。相关研究较少将设计过程同教师对于设计概念的理解与教学联系起来，以帮助K-16学生提高他们的设计能力和增进基于设计的学习。
    
• 研究内容
  
  • 本文总结归纳了设计认知研究的不同发现，并为设计教授和学习提出了一个强大的框架，包括误解、学习轨迹（进程）、教学目标和老师需要明晰的（如何才能有效地教授工程设计）。
    
    • 本文通过整合方法研究这一过程说明知情设计理念的形成，将 Design PCK 描述为知情设计教学矩阵，并回顾了支持这些想法的基础。
      
    • 讨论了矩阵作为一种新兴的教学理论，可以从中产生研究问题并整合研究结果，包括测试不同教学方法的有效性，并提供教师如何使用矩阵的实例改善他们的课堂教学并建立自己的Design PCK。描述了整合方法的研究，该方法用于阐明本文的知情设计的中心概念，并创建与之相关的知情设计教学矩阵。
      
  • 矩阵（初学与知情设计师的设计过程模式与教学目标和参考）
    
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    • messing about 翻译为“厘清”？
      
• 思考
  
  • 学习工程设计成为 K-12 工程教育的一个关键特征，因为研究发现从学前班到高中课堂的核心学习任务与在有意义的环境中呈现的扩展设计活动有关
    
  • 矩阵是工程教育整合研究的产物，它将基础广泛的多学科设计认知研究与新兴的工程设计教学研究联系起来
    
  • 这种整合努力的研究面临的一些挑战包括：
    
    • 简化跨学科设计研究领域的规模和复杂性
      
    • 制定学习目标和收集用于帮助设计师学习设计的设计策略
      
    • 塑造使用启发的设计使教师能够开发自己的 Design PCK 并帮助学生成为知情设计师的工具
      
  • 矩阵还作为一个框架，使研究人员能够
    
    • 定位与工程设计认知相关的现有研究成果，以及各种教学方法对学生设计学习影响的研究
      
    • 确定该领域当前研究基础的差距
      
    • 连接和定位未来工程教育研究的结果
      
    • 验证和改进当前的矩阵和信息设计教育理论
      
  • 文中三个实际应用示例来自面向教师的专业发展研讨会以及面向学生的高中和大学环境
    
    • 说明了矩阵如何为教师提供Design PCK ，以帮助他们构建一套不断发展的Design PCK的理解和模式
      
    • 帮助教师和学生监控学生不断发展的设计技能、概念和性格
      
    • 拓宽教师在使用短期或长期设计项目时使用的策略范围
      
    • 提高学生对工程设计的理解以及评估自己的设计实践和工作的能力
      
  • 矩阵旨在成为Design PCK的第一代结构，教师需要了解和发展它，以便与学生一起有效地完成设计任务
    
  • 矩阵可以用来整合关于教学补救措施有效性的研究的新发现和跟踪学生在很长一段时间内学习工程设计的纵向研究的结果
    
  • 总结文中提出的初学与知情设计师在设计过程行动模式有以下收获：
    
    • A. Problem Solving vs. Problem Framing
      
      • 知情的设计师最初试图尽可能地理解设计挑战，但随后推迟做出设计决策，以便更深入地探索和理解设计挑战。他们通过研究、头脑风暴和做技术调查来知晓问题关键，以便有效地构建、解决和评估
        
      • 理解问题陈述
        
        • 设计摘要
          
          • 问题的背景、目标、关键标准和约束条件
            
      • 功能描述
        
      • 问题框架与范围
        
        • 对问题的要素的回顾和阐述
          
        • 识别和陈述用户的需求
          
        • 在最初的问题框架工作中阐明隐含的假设
          
        • 教师可以刺激“耦合迭代”——整合问题和解决方案决策的迭代
          
          • 学生提出的解决方案质量如何与他们对问题的理解相关
            
          • 鼓励学生回顾他们最初的框架假设，并在提出解决方案过程中多次迭代发展更新他们对问题的理解
            
          • 回顾总结，并回答早期设计过程中提出的问题
            
    • B. Skipping vs. Doing Research
      
      • 知情的设计师会对用户进行研究，撰写产品历史记录，并收集有关制造方法、材料和产品标准的信息，以建立对问题和潜在解决方案的理解
        
      • 掌握信息搜索方法
        
        • 适当的搜索词
          
        • 信息来源甄别与战略性评估
          
      • 研究现有技术
        
      • 撰写产品历史报告
        
      • 产品用户分析
        
        • 建立用户心理模型，PIES教学模式要求调查并撰写用户的身体、智力、情感和社会需求
          
      • 产品解剖和逆向工程
        
      • 基于案例的推理
        
    • C. Idea Scarcity vs. Idea Fluency
      
      • 摆脱思维定势的心理惰性
        
      • 产生新奇的、多样的、优质的、足够多的想法
        
      • 发散思维训练
        
        • 界定和提出对问题的替代观点
          
        • 做想法草图和视觉回忆
          
        • 暂时搁置工作来孵化想法（酝酿效应？）
          
        • 类比
          
      • 基于经验的设计构思策略
        设计启发式（Design Heuristics）
      • 头脑风暴
        
      • 放松条件约束与“理想化设计”
        
        • 不受局限地产生新想法
          
      • 数据库引擎搜索参考
        
      • 初始设计挑战与变更设计挑战
        
    • D. Surface vs. Deep Drawing & Modeling
      
      • 知情设计师使用手势、文字和工件来探索和交流他们的设计计划；绘制图纸、构建物理原型，并创建虚拟模型来帮助他们对自己设计的功能有更深入的理解
        
      • 草图可以通过多种方式支持视觉推理和设计思维：
        
        • （1）体现美学、人体工程学和力学的内部思考；
          
        • （2）是更复杂系统设计的基石
          
        • （3）通过加强协作和沟通收集问题与方案
          
        • （4）支持设计师自我对话和备选解决方案的评估
          
      • 通过建模完成设计想法和产品方案的可视化，是进行有效设计实践的核心能力
        
      • “messing about”
        a form of careful observation and hands-on investigation of materials that precedes a child’s more formal scientific investigations
        
        • 非正式观察与调查
          
      • 建模先行的开放式设计任务增强对原型设计的理解
        
      • 计算机辅助设计软件（CAD）
        
        • 可视化助益
          
        • 尺寸精度与草图模糊性（有时会产生新的视觉关系和促进发散思维）的矛盾是主要潜在缺点
          
      • 对设计想法的描述与结构化审查
        
        • 定期的结构化对话
          
          • 小组同行评审讨论
            
      • 使用周围物品作为道具
        
        • “人工制品”
          
          • 手势、参考模型等
            
    • E. Ignore vs. Balance Benefits & Trade-offs
      
      • 做好尽可能多地设计方案权衡，运用系统思维考虑优缺点
        
      • 基于计算和分析证据来支持决策
        
      • 考虑设计价值观念和特殊指导方针（可行性、可持续性、人本性、极简性等）
        
      • 基于情绪、直觉等非理性因素与理性思维的协同决策
        
    • F. Confounded vs. Valid Tests & Experiments
      
      • 基于试验的技术调查来了解设计变量、用户和材料，进而知晓工作原理和性能优化
        
      • 理解和注意科学实验与工程试验的区别，灵活而不必强求过于严苛的科学方法
        
      • 工程试验模型在于优化既定目标下的设计，而科学实验则更注重找寻预测变量与结果变量间的因果关系
        
      • 社会科学方法对于进行非正式访谈、管理问卷、焦点小组访问、用户-产品调研时是必要的，工程教育需要加强真实工程设计实践中的调研机会
        
      • 基于单设计变量改变的实验结果来给出设计建议的“设计经验规则”，将科学思想与特定机制和产品的具体现实及其工作方式联系起来
        
    • G. Unfocused vs. Diagnostic Troubleshooting
      
      • 疑难解决的基于调查的结构化四步程序
        
        • 特殊的观察，整体性能测试
          
        • 对问题的实际诊断
          
        • 原因解释
          
        • 提出补救和修复方法
          
      • 认知训练
        
        • 心理模型建构
          
        • 结合科学与工程原理、疑难模式、原因分析、补救措施的案例研究，计算机模拟
          
      • 疑难解决站
        
        • 陈列并分析有明显设计或制造缺陷的产品，课堂讨论以锻炼学生缺陷分析解决能力
          
      • 建模分析
        
    • H. Haphazard or Linear vs. Managed & Iterative Designing
      
      • 将设计作为一个迭代而非线性的过程，基于反馈改进方案与原型
        
      • 通过迭代来理解设计问题，战略性管理时间和资源，根据设计需要系统性地多次迭代
        
      • 理解构建→疑难解决→改进迭代
        
      • 设计故事板，记录设计挑战过程
        
      • 时间和项目管理
        
      • 尝试风险设计，不怕失败（设计过程的性别差异）
        
    • I. Tacit vs. Reflective Design Thinking
      
      • 通过元认知的方式关注自己的设计，行动中的反思与自我监控的能力
        
      • 支持学生反思性思维培养的方法
        
        • 设计日记和作品集
          
        • 比较分析设计案例
          
        • 计算机支持的结构化反思
          
  • 教学矩阵的局限性
    
    • （1）工程学性质相关概念的模糊，如知情设计师对于工程设计本质的理解
      
    • （2）设计的社会性方面，如合作、沟通与社会互动
      
    • （3）未涉及一些工具、材料使用和制造原型相关的问题
      
    • （4）矩阵K-16教学背景限制，学前工程教育领域未涉及
      
    • （5）矩阵终点处于发展过程中
      
    • （6）教师设计学科教学知识的构成未阐明
      
  • 可继续探讨的研究方向
    
    • （1）关于教学矩阵的实证研究
      
    • （2）不同教学背景下设计策略使用的评估
      
    • （3）如何发展与学生的教育经验、动机、自我效能感或坚持性相关的知情设计师实践
      
    • （4）设计实践的各个方面与学生的设计产品、思维和学习质量的联系
      
    • （5）关键阈值和童年到成年早期广泛年龄范围设计模式适用性的研究
      
    • （6）沟通教师设计教学实践，构建设计学科教学知识体系理解和模式
      
    • （7）学生不断发展的设计技能、概念和性格的监测与评估
      
    • （8）学前工程教育研究，K-16各学段不同背景不同学情学习者的适用性研究
      
    • （9）K-16教师对设计知识和学习理解的研究