生成式AI驱动设计思维教学：模式创新与实施策略

一、选题背景

（一）国内外相关研究的学术史梳理及研究进展

国内研究侧重设计思维在本土教学中的转化应用。闫寒冰、郑东芳将设计思维视为创客教育的核心方法，探索其在STEM教育及项目化学习中的实施路径，指出设计思维是连接STEM教育与创客教育深度融合的关键纽带；王亚文、王长元聚焦高等工程教育，提出基于设计思维的虚实结合实践教学模式；张蓉菲、田良臣关注智能时代教师设计思维的培养，旨在破解教师教学创新能力不足的困境。尹睿、张文朵、何靖瑜进一步强调，设计思维是数字时代教师教学能力发展的新增长点。这些研究证实，设计思维教学已形成成熟的过程模型与方法论体系，广泛应用于创客教育、工程教育及教师教育领域，成为培养拔尖创新人才的重要路径。

生成式人工智能的教育应用研究始于2023年技术突破后，迅速成为教育数字化转型的热点。苗逢春从技术原理出发，界定生成式人工智能作为学习资源“转换器”、探究学习“增压器”及形成性评价“判别器”的教育功能；戴岭、祝智庭提出“智慧问学”理念，构建基于ChatGPT的对话式学习新模式，解决人机交互低效问题；祝智庭、戴岭、赵晓伟分析生成式人工智能对教育的重塑作用，提出“教师有助教、学生有学伴”的人机协同愿景；秦渝超、刘革平基于活动理论，构建生成式人工智能重塑教学活动的理论模型；闫寒冰、王巍提出数据驱动决策模型，为技术赋能精准教学提供实践依据。卢宇、余京蕾、陈鹏鹤等以ChatGPT系统为例，系统展望了生成式人工智能的教育应用场景。现有研究均认可生成式人工智能在创新思维培养、教学效率提升中的价值，但多聚焦单一教学环节应用，缺乏与设计思维教学全流程的深度融合，尚未形成系统化的赋能模式与实践路径。

（二）相对于已有研究同类项目的独到学术价值和应用价值

学术价值：本研究突破现有研究“技术单点应用”的局限，以技术嵌入理论为引领，首次从赋能目标、赋能逻辑、赋能策略三维度，构建生成式人工智能赋能设计思维教学的完整模式，填补了生成式人工智能与设计思维教学深度融合的理论空白。研究明确知识生成性赋能与学习分析性赋能双重逻辑，厘清“师 - 机 - 生”三元协同的内在机制，丰富了人工智能教育应用与设计思维教学的交叉研究体系，为“人工智能 + 教育”背景下的教学范式创新提供理论支撑。同时，本研究基于设计思维全流程，细化生成式人工智能对共情、定义、创想、原型、测试各环节工具的赋能方法，完善了设计思维教学的方法论体系，推动设计思维教学的数字化理论升级。

应用价值：本研究立足教学实践痛点，针对设计思维教学中学生思维同质化、教师指导能力不足、教学流程形式化三大核心问题，提出人机互识、人机互动、人机共生的可操作实践路径，为中小学、高校教师开展设计思维教学提供直接指导。研究构建的师生智慧问学培训体系、最佳实践萃取机制、“人在回路”协同范式，可直接应用于教师培训、课程设计、课堂实施等场景，解决技术应用落地难的问题。同时，研究成果契合教育部《“人工智能 + 教育”行动计划》要求，助力课程体系、教学体系智能化升级，为拔尖创新人才培养提供可复制、可推广的实践方案，服务教育强国建设战略需求。

二、研究内容

（一）研究对象

（二）总体框架

本项目遵循“现状梳理 — 模式构建 — 路径探索 — 实践验证”的逻辑主线，构建四大研究模块：

1. 基础研究模块：系统梳理设计思维教学的发展成果，剖析实践中思维同质化、教师指导不足、过程评价缺失等问题，明确生成式人工智能赋能的现实需求；

2. 理论构建模块：界定赋能目标、双重赋能逻辑，提炼赋能策略，构建生成式人工智能赋能设计思维教学的理论模式；

3. 实践路径模块：从人机互识、人机互动、人机共生三个层面，构建分层分类的实践路径，细化各环节操作方法；

4. 验证优化模块：选取试点课堂开展实践应用，收集教学数据，优化赋能模式与实践路径，形成最终研究成果。

（三）重点难点

研究重点：

1. 生成式人工智能赋能设计思维教学的双重逻辑（知识生成性赋能、学习分析性赋能）解析与模式构建；

2. 设计思维共情、定义、创想、原型、测试全流程中，生成式人工智能对各类教学工具的赋能方法与成效提升路径；

3.“师 - 机 - 生”三元协同视角下，可落地、可推广的实践路径与操作规范。

研究难点：

1. 破解生成式人工智能与设计思维教学深度融合的适配性问题，避免技术应用形式化，实现技术与思维培养的有机统一；

2. 构建符合不同学段、不同学科特点的智慧问学培训体系，提升师生人机协同能力；

3. 建立“人在回路”的协同范式，明确教师、学生、人工智能的角色定位，平衡技术赋能与育人主体地位。

（四）主要目标

1. 理论目标：构建一套科学、系统的生成式人工智能赋能设计思维教学模式，完善交叉领域的理论体系，发表高水平学术论文 2-3 篇；

2. 实践目标：形成人机互识、人机互动、人机共生三层实践路径，开发师生智慧问学培训课程、设计思维教学工具包各 1 套；

3. 应用目标：在 3-5 所试点学校开展教学实践，验证赋能模式的有效性，提升学生创造性问题解决能力与教师设计思维教学胜任力；

4. 社会目标：为“人工智能 + 教育”行动计划落地提供实践案例，为教育行政部门、学校推进教学数字化转型提供决策参考。

三、思路方法

（一）基本思路

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