设计思维教育项目对幼儿园儿童的影响：一项混合方法研究

《Thinking Skills and Creativity》：Effects of a Design Thinking Education Program for Kindergarteners: A Mixed-Methods Study

　　摘要
年仅三岁的儿童在用材料创造有形物体时就已经能够进行口头和视觉规划，但至今尚不清楚是否可以通过系统的早期儿童教育来增强这些设计能力，以培养未来的设计思维者和创新创造者。为了评估一个基于研究的设计思维（DT）教育项目，我们进行了一项混合方法研究。定量部分包括一项针对133名中国幼儿园儿童的准实验（平均年龄=5.22岁，标准差=0.86岁），分为实验组（n=68）和对照组（n=65）。实验组接受了为期八周的设计思维培训。在干预前后，对每位儿童的设计思维能力进行了评估，并对12名儿童（每组6名）进行了基于游戏的访谈。儿童层面的分析显示，实验组在整体设计思维能力上有显著提升（Cohen’s d=0.38）。然而，不同设计思维维度的提升并不均衡：儿童在“同理心”、“定义”和“原型制作”方面的提升较为明显，而在“构思”和“测试”方面的提升则不显著。此外，年龄较小的儿童表现出更大的进步，而性别因素并未对干预效果产生显著影响。定性访谈提供了关于这些发展差异背后的认知过程的见解。这些初步发现可能为早期儿童环境中的设计思维教育研究和实践提供参考。

引言
设计思维（DT）已被广泛应用于各种非设计领域（Brown, 2008; Liedtka, 2015）。在教育领域，设计思维越来越被认识到能够培养学生解决问题和适应21世纪快速变化技术环境所需的技能（Li & Zhan, 2022; Luo et al., 2024; Rusmann & Ejsing-Duun, 2022; Yu et al., 2024）。随着现代教育从单纯的知识传授转向跨学科探究和创造性知识构建（Bereiter, 2002; Drucker, 1993; Razzouk & Shute, 2012），设计思维通过促进可观察的、迭代的问题解决行为来支持这一转型（Archer, 1979; Cross, 2006）。

将设计实践转化为教育应用主要从两个角度来理解：一种是可以教授的能力，另一种是教学方法。作为一种能力，设计思维体现了Cross（2006）所说的“设计师式认知方式”——一种独特的认知文化，使学习者能够在复杂约束下通过以解决方案为中心的策略、归纳推理和非语言表达来应对问题。作为一种教学方法，设计思维通过结构化、迭代框架得以实施。例如，斯坦福大学哈索·普拉特纳设计研究所（Hasso Plattner Institute of Design）将设计思维分为五个阶段：同理心、定义、构思、原型制作和测试（Stanford d. school, 2018）。教师利用这些框架来促进基于探究的学习，引导学生探索替代方案、构建原型、协作，并在提供有针对性的反馈的同时进行多次修改（Razzouk & Shute, 2012; Yu et al., 2024）。虽然设计思维在高等教育中的应用日益广泛，但其融入早期儿童教育仍是一个新兴领域（Li & Zhan, 2022）。正如Gr?nman等人（2024）的系统性回顾所指出的，目前关于早期儿童设计思维的证据主要来自定性研究。采用实验或准实验设计来评估干预效果的研究相对较少。为了填补这一空白，本研究旨在实施一个结构化的设计思维教育项目，并评估其对中国幼儿园儿童的影响。在中国教育背景下，幼儿园指的是为3至6岁儿童提供的教育场所。

基于通用教育中建立的双重概念化，早期儿童研究者也从两个不同但相互关联的角度研究设计思维：要么将其视为一种指导活动设计的方法（Gr?nman et al., 2024），要么视为个体在相关教育刺激下可以发展的能力（Hatzigianni et al., 2021）。在早期儿童教育实践中，为了帮助教师理解和应用设计思维作为教学方法，通常会将其呈现为简化、具体且可复制的框架。常见的例子包括斯坦福大学的五阶段设计思维模型（Forbes et al., 2021; Ho, 2025）和工程设计过程（Xiang et al., 2023）。一些研究者还开发了符合核心设计思维原则的定制模型，如DMA（设计、制作和评估）（Rogers & Wallace, 2000）、“思考、尝试、修复、分享”（Ata-Aktürk & Demircan, 2021, p. 613）以及“探索、创造和改进”（Cinar, 2019, p. 524）。此外，Gr?nman等人（2024）总结了设计思维在幼儿中的三种应用方式，即儿童作为设计师解决“现实生活中的问题”、“开放性科学问题”和“想象游戏中的挑战”（p. 6）。

在设计思维作为一种能力的概念化方面，早期儿童教育领域已有详细研究。具体来说，Du等人（2026）将设计思维能力视为一个涵盖儿童解决问题时表现出的可观察行动技能的广泛概念，同时也包括影响他们参与这些活动的态度和倾向。现有文献中，研究者通过不同视角来描述与设计思维相关的技能。例如，Fleer（2000）将其描述为规划、制作和评估；Hatzigianni等人（2021）强调这些技能的开放性、灵活性和迁移性；Yal??n和Erden（2021）将其归类为创造性思维和问题解决能力；Forbes等人（2021）则将其概述为“发现、解释、构思、实验和演变”（p. 175）。除了这些具体技能外，设计思维还从倾向性角度进行讨论，包括系统思维、乐观主义和伦理敏感性（Lippard et al., 2019）。从这种视角来看，早期儿童的设计思维能力既具有可塑性又可测量，从而为教育干预和评估提供了理论基础。

大多数早期儿童设计思维研究依赖于定性方法来探索特定项目的实施情况，如小学环境中的创客空间（Hatzigianni et al., 2021）、LittleBits Play（Kewalramani et al., 2020）和iSTEM-DT模块（Ho, 2025）。除此之外，研究者还确定了支持设计思维教育的具体教学方法，包括Conceptual PlayWorld方法（Fleer, 2022）和创客空间教学法（Hachey et al., 2022）。这些定性研究表明，与设计相关的行为在早期发展阶段就已经出现（Bairaktarova et al., 2011）。在此基础上，研究者开发了分析框架来描述儿童在基于活动的互动中的设计思维相关行为（Dorie et al., 2014），发现设计思维的整合有利于多种学习成果，如工程设计和科学过程技能（Ho, 2025; Kewalramani et al., 2020）。为了捕捉这些发展成果，研究者通常采用课堂观察、教师和家长访谈、儿童作品以及现场记录等技术（Forbes et al., 2021; Ho, 2025）。尽管有令人鼓舞的发现，现有文献的一个显著局限性是过度依赖外部观察和成人提供的描述。正如Forbes等人（2021）指出的，可观察的行为并不一定能揭示儿童背后的认知过程，而成人撰写的日记只能部分反映儿童的生活体验。鉴于倾听儿童的观点对早期儿童研究至关重要，因此有必要超越以成人为中心的方法（Clark & Moss, 2011），采用更符合儿童特点的引述方法，如叙事和基于游戏的访谈框架（DeCosta et al., 2023）。

迄今为止，很少有早期儿童设计思维研究仅依赖定量方法。Gold等人（2021）对110名儿童进行了结构化的积木游戏观察，并报告了工程游戏行为与执行功能和规划之间的正相关关系。此外，只有少量的早期儿童设计思维研究在干预研究中使用了混合方法设计来测试可测量的效益。Yal??n及其同事（Yal??n & Erden, 2021; Yal??n, 2022; Yal??n & ?ztürk, 2022）实施的为期八周的设计导向STEM活动表明，该干预有助于幼儿提升21世纪技能和问题解决能力。采用类似的混合方法逻辑，Xiang等人（2023）评估了中国幼儿园为期12周的创客空间项目，结果显示实验组在问题发现和解决能力、动手技能和创造性设计方面表现更好。尽管有这些重要的发现，定量文献中仍存在一些关键空白。首先，设计思维能力很少作为主要研究焦点，这可能是因为缺乏适合发展的、标准化且心理测量学上可靠的测量工具。其次，干预研究的方法学严谨性往往有限。尽管先前的研究报告了班级层面的分组，但并未明确说明所采用的具体干预设计（例如，随机对照试验RCTs、集群随机化或准实验设计）。最后，分析中经常遗漏关键协变量（例如基线分数）。考虑协变量可以减少混淆并增强内部有效性，特别是在使用自然形成的群体（如教室）时（Tabachnick & Fidell, 2013）。

在评估设计思维能力的发展时，需要考虑个体差异的作用，特别是年龄和性别，因为这些因素可能会调节干预效果（Sullivan & Bers, 2016a, 2016b）。就年龄而言，应用设计思维所需的认知能力（如执行功能）在3至6岁之间发展迅速（Diamond, 2013; Gold et al., 2021）。实证证据支持这一发展轨迹。例如，Dorie等人（2014）记录了幼儿在产生想法和实施设计思维方面的年龄差异，指出年龄较大的儿童表现出更独立、更复杂的设计行为。同样，Xiang等人（2023）发现，制作者素养的个体差异与儿童的年龄和认知发展水平显著相关，表明年龄较大的儿童更能应对复杂的制作者活动。因此，假设年龄会调节儿童对设计思维干预的反应。就性别而言，传统刻板印象通常将设计和工程任务与男孩联系得更紧密（Sullivan & Bers, 2016b）。然而，Gold等人（2015）研究了早期工程游戏行为，发现不同游戏情境下性别差异不明显。因此，将性别作为调节变量进行测试对于验证结构化设计思维教育项目是否为男孩和女孩提供包容性的学习机会和公平的发展成果至关重要。

尽管越来越重视在早期儿童教育中引入工程和设计概念，但关于通过结构化教育项目系统增强幼儿设计思维能力的实证研究仍然有限（Gr?nman et al., 2024）。此外，尚不清楚个体差异（如年龄和性别）如何调节幼儿对这些干预的反应。为了填补这些空白，本研究采用了早期儿童设计思维的双重概念化方法。首先，设计思维被作为一种教学方法来指导我们的设计思维教育项目的教学设计和实施。其次，设计思维被视为一项可塑的、可测量的能力——这是本研究的主要因变量（即目标发展成果）。基于这一双重视角，我们为中国的幼儿园儿童设计并实施了一个为期八周的设计思维教育项目，即“设计思维空间”（DT-Space）。本研究主要关注该项目对儿童设计思维能力的影响。通过这项研究，旨在为早期儿童设计思维的研究和实践做出贡献。研究问题如下：

RQ1：DT-Space项目对幼儿园儿童的整体设计思维能力及其具体维度（即同理心、定义、构思、原型制作和测试）与对照组相比有何影响？
RQ2：年龄是否调节DT-Space项目对幼儿园儿童设计思维能力的影响？
RQ3：性别是否调节DT-Space项目对幼儿园儿童设计思维能力的影响？

研究设计
为了评估DT-Space项目，本研究采用了混合方法，结合了定量准实验阶段和定性儿童访谈（见图1）。在八周干预之前（前测）和之后（后测），通过教师报告的设计思维能力来评估该项目对整体和维度设计思维发展的主要影响（RQ1），并测试年龄（RQ2）和性别（RQ3）的调节作用。

结果
在当前样本中，配置不变模型显示了可接受的拟合指标（χ2 (358) = 600.51, χ2/df = 1.68, CFI = 0.95, TLI = 0.94, RMSEA = 0.07, SRMR = 0.05），表明EDTS五因素结构在前测和后测之间是一致的（Vandenberg & Lance, 2000）。由于样本量与模型复杂性的限制，尝试拟合更严格的不变模型（度量和标量）未能收敛。因此，我们没有进一步探讨不变性。在维度层面，Empathize（同理心）、Define（定义）和Prototype（原型制作）这三个阶段的提升较为明显，而Ideate（构思）和Test（测试）阶段则没有显示出显著的组间差异。探索性分析表明，年龄可能会对这些效应产生调节作用——其中最年幼的儿童可能受益最多。综上所述，本研究初步发现DT-Space项目可能有助于提高幼儿的数字技术（DT）能力。探索性证据显示，最年幼的儿童可能受益最大，而未检测到显著的性别调节效应。此外，还出现了一种不平衡的发展模式：虽然Empathize、Define和Prototype阶段的指导和支持较为容易提供，但Ideate和Test阶段的提升较为有限，这可能是由于这些阶段对认知能力的较高要求所致。

在手册准备过程中，作者使用了Gemini-3.1-Pro和Grammarly工具来检测非英语母语者在使用英语时可能出现的语法错误和拼写错误，并根据需要进行修改。作者对最终发布文章的内容负全责。

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**作者贡献声明：**
杜颖桥：撰写初稿、可视化设计、软件使用、资源管理、项目规划、方法论设计、研究实施、资金筹措、数据分析、概念构建。
杨伟鹏：撰写与编辑、数据验证、项目监督、方法论设计、资金筹措、概念构建。
阿尔弗雷多·鲍蒂斯塔：撰写与编辑、数据验证、项目监督。
李建斌：撰写与编辑、数据验证、项目监督。

**利益冲突声明：**
作者们没有需要披露的利益冲突。

**致谢：**
我们感谢参与本研究的所有参与者，并感谢林朝阳博士在解决研究过程中遇到的统计问题方面提供的专业指导。本研究得以顺利实施，得益于Sunglory Education（参考编号：SEI-QXZ-2024-17）的慷慨资助。

**作者信息：**
杜颖桥 | 杨伟鹏 | 阿尔弗雷多·鲍蒂斯塔 | 李建斌
香港教育大学早期儿童教育系，中国香港特别行政区