设计思维(design thinking)是由美国哈佛大学设计学院彼得罗(Peter Rowe)首次使用，而后广泛运用于工业、工程、管理和美术等领域。随着斯坦福大学设计学院的成立，设计思维进入了教育领域，为学生学习提供有关设计、问题解决及创新的方法论体系。通过同理心(empathize)、问题定义(define)、方案构思(ideate)、原型制作(prototype)和测试评价(test)的EDIPT设计思维过程，旨在培养学生像设计师一样，解决现实生活中的复杂问题[1]。笔者根据《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(简称： 课程标准)中倡导的“教学过程重实践”的基本理念，尝试在高中生物学教学中改进EDIPT设计思维过程，从课前调查分析、课中构思建模、课后实践活动和适时发展评价4个方面实践与研究设计思维教学。具体是：“课前调查分析”是引导学生课前开展相关调查活动，发现需要设计解决的问题；“课中构思建模”是课堂教学时指导学生通过资料、信息的分析与学习，综合运用已有知识和技能，开展建模活动，形成多种可能的解决方案；“课后实践活动”是指导学生课后通过比较分析确定最佳解决方案，并在实践中实施；“适时发展评价”指向学生的学习和发展，通过学生组内自评、组间互评及教师评价，帮助学生反思、完善及改进方案，促进学生发展核心素养[2]。

本文以人教版教材《现代生物科技专题》中专题5“生态工程”一节教学为例，开展设计思维教学。能激发学生深层的兴趣、情感和思维，让学生在解决问题的过程中，开展深入知识内核的深度学习，体验生态工程原理在社会生活实践中的应用，践行生态文明的理念，发展生物学学科核心素养。

1 课前调查分析，激发设计兴趣

发现问题是设计思维教学的起点，“生态工程”一节专题教学之前，组织学生以研究性学习方式分组调查本地的生态资源，了解生态资源状况、发现生态问题，激发学生设计方案和解决问题的兴趣。

例如，让“美丽新农村”资源小组实地考察学校周围约5 000 m2的闲置山地。发现在下暴雨时，该山地会出现滑坡现象，给周边居民的生活带来安全隐患。究其原因是人为滥砍坡地杂木林、乱搭建农舍，破坏了坡地植被，造成了水土流失。此外，该小组学生在走访学校周边乡村的过程中，发现还有些与“美丽新农村”不相符合的现象，如竹笋边角料等农产品加工废物随意丢弃在村道两旁腐烂发臭，猪和鸡鸭粪便污水随意排放等，造成了环境的污染。由此，学生以农村小主人的身份呼吁“美丽新农村建设要从环境保护开始”。

通过实地调查，学生可以发现在生活中的真实问题，增强了学生保护环境和资源的意识，大大激发了学生参与科学实践活动的热情。

2 课中构思建模，激发设计创意

有创意的设计是设计思维教学的核心，在“生态工程”一节专题教学时，以“研究生态工程原理、设计与实施生态工程模型”为学习目标，激发学生生态工程模型设计创意，指导学生基于课前调查发现的问题，应用所学的生态工程原理及技术，开展生态工程建模活动。

例如，资源小组在调查结果上提出解决“空置坡地水土流失”的问题。依据教材上“小流域综合治理生态工程”案例，应用生态工程的系统整体性原理、协调与平衡原理以及工程学等原理，设计“水土保持生态修复工程”模型，以护坡区、水平梯田区等不同功能区控制水土流失。并进一步设计在护坡区种草、水平梯田区种植茶、玉米、豌豆和萝卜等经济作物，既利用作物根系固结土壤的水土保持功能又有经济作物收获。为了解决“农产品加工废弃物和分散饲养家畜、家禽粪便污染”问题，基于教材上“无废弃物农业”“农村综合发展型生态工程”案例，应用物质循环再生原理，设计以沼气工程为中心的“物质多级循环利用工程”模型。利用猪和鸡鸭粪便进行厌氧发酵，产生富含甲烷气体的沼气。这样，既可提供燃料，同时沼液和底渣还是果树优良的肥料，开辟了生态肥料的新来源。

通过模型设计活动，可激发学生的设计创意，促进学生深度理解知识，灵活运用所学的知识设计、建构生态工程模型，同时兼顾生态与经济效益，能有效地培养学生的建模能力。

3 课后实践活动，实施设计方案

实践活动是设计思维教学的关键环节。为了促进学生建立与理解“人类活动对生态系统的动态平衡有着深远影响，依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件”等生态观，结合学校和学生的实际情况，开展课后实践活动，促进学生去优化与实施设计方案[3]。