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项目式学习的核心理念是让学生沉浸在真实的环境中，为真实情境问题进行设计。只沉浸在自己的校园里是远远不够的，所以老师和学生会跟周围的社区进行合作，邀请社区中的人参与进来，把学生放在整个社区、整个上海的环境中，甚至再进一步延伸到国际。
未来到底怎样去赋予学生能量？我们要注重培养学生的4C能力——批判性思维（critical thinking）、沟通能力（communication）、创造与创新能力（creativity and innovation）、团队协作能力（collaboration），强调能力和素养的培养。正如大家熟知的STEAM教育，即科学、技术、工程、艺术、数学的融合体，它用项目式学习的方式把学科的纵向维度通过横向实践贯穿起来，在实际的项目式学习中用知识去解决真实环境中的问题，这就是我们的学科学习通常不具备的真实场景化的学习。
设计思维，被认为是一种“以人为中心”（user centered），以“在做中学”（learning by doing）为核心的方法论。它就像一座桥梁，一边连接着开始，一边连接着结果，而中间就是创新的过程。设计思维对培养学生的跨学科意识和能力、团队合作能力、沟通与交流能力以及同理心、可持续发展意识都有很大的作用。美国斯坦福大学教育学院谢利·戈德曼（Shelley Goldman）教授通过设计思维将真实世界的问题与中学数学教学相结合，进行教学实验并取得了良好的效果。将学科教学与真实世界的真实命题相结合，鼓励学生亲身参与学习体验，激发学习热情，培养具有问题解决能力的创新型人才，这与项目式学习强调在真实情境提高问题解决能力的目标不谋而合。
项目式学习以基础学科知识为支撑点，以设计思维为顶层引导，通过项目组织开展。在教学实践中，我们以联合国可持续发展目标（SDGs）的17个目标为项目目标，以国际性或全人类面临的问题为驱动性问题，把学生放在真实的环境当中，通过以学生为中心的主动学习，以设计思维激发学生在项目式学习中的内驱力和创造力。设计思维是一个解决问题的过程，通过设计思维去寻找和剖析问题，也通过设计思维去寻找解决问题创新的方案，设身处地理解用户和用户的场景，站在他们的角度思考问题，挑战自己的固有假设，突破思维定式，重新定义问题，寻找全新的解决方案、新的策略、新的途径。
以“卡车卡在了桥洞底下”这样一个问题为例，大家会怎么去解决这个问题？在现实生活中，我们会有一些来自不同职业者的方案，他们会提出一些职业导向下的常规解决方案，比如消防员基于职业手册运用工具把卡车拖出来，工程师可能会想如何对桥梁做些改变……但真正的创新想法是不固定的，小朋友会说，把轮胎的气放掉，卡车就可以出来了。很多事情需要基于对事物的深入理解，需要有必要的纵向了解，但不能只是一味纵向，需要跳出框架，到框架的外围去寻找更多的可能性。这也需要我们站在别人的角度思考问题。
设计思维有五个经典步骤：同理心—定义问题—头脑风暴—原型制作—测试迭代。我们从发现一个问题、发现一个挑战开始，再到怎么去解读问题，然后开始构思我们的解决方案。在发现问题到寻找解决方案的过程中，我们可能会重新进行演化、升级或者改变，螺旋上升。在这五个步骤中，我们的思维通过发散、收敛、先开放发展再收回的螺旋，慢慢形成相对稳定的解决方案，但是这个解决方案也不是唯一的，它没有唯一的标准答案，就像在现实生活中，它没有唯一正确的解决路径，但是它可以在相对稳定的状态当中产生某个阶段的一个标准或者一个方案。设计思维是一个不断升级、不断改变，从各个角度螺旋上升的过程，所以它没有一个终点或标准答案。在具体项目中，它也可以化解成不同的叫法或拆解出更多的步骤，可以非常灵活。在项目式学习中，做项目是一个发展过程，它里面是有驱动性问题的，项目式学习和问题式学习是融合在一起的，所以我们一开始就需要找到这些问题，并且慢慢地用创新的方法最后形成它的解决方案。
一、同理心
开展项目式学习的出发点是通过研究寻找到一个问题或者挑战，对此我们可以询问他人或先从询问自己以及和自己切身相关的问题入手，我们还需要明确一个非常重要的概念，即我们的用户是谁，也就是我们为谁解决问题。设身处地采访、观察、研究项目的使用对象，进入他们的角色，从他们的口中获得答案，是非常重要的第一步。同理心是真正设身处地知道用户的真实感受，区别于同情心的地方是：同情是“我能理解你的问题，你太不容易了”，而同理是“穿着对方的鞋子”体会真实感受，扮演他们的角色，比如坐轮椅的老年人在不能直立时会遇到什么问题？真正坐在轮椅上去扮演不能直立的老年人角色，才可能触及问题。设身处地进入用户的环境，才能知道问题的缘由，知道用户真正的问题和挑战是什么。我们需要做一些更加深入、长期的信息采集理解用户的问题所在，这样才能找到问题的本质。
在新冠肺炎疫情暴发的情况下，我们会引导学生和老师去思考：我们每个人，尤其是我们身边的人，面临的问题是什么？我们会对这个问题做两类分解：一类是我们希望的或想要的，例如，新冠肺炎疫情期间我希望地铁有售卖口罩的机器，希望有关部门能提供更好的服务，希望能够线上与朋友约会等；另一类则是我们不希望的或不喜欢的，例如在家里不能点外卖、不能去看望亲人等。经过分解和归类，我们可以定义出一些问题的框架。在访谈上，我们可以让学生互相访谈，可以让他们访问自己的父母、朋友，或者专业的对象如老年人、社区管理者、志愿者、警察、消防员等，以及比较特殊的一些人群。根据目标，去做更加深入的访谈。
访谈中我们需要通过提问更多地让对方展开自己的观点，营造一种氛围，让对方更愿意交谈，以挖掘对方的故事。例如，可以说“你能不能给我讲讲……的故事”“你能不能讲讲你为什么这样想”，在提问中挖掘对方的思考过程和感受。在课堂练习里，老师可以辅助提醒学生注意访谈的一些规则，比如哪些问题可以问，哪些不合适，要不加评判地倾听，引导和启发用户的表达。
二、定义问题
经过访谈，我们已经收集了一些有意义的信息，可以把访谈结果用关键词或一句话写在便利贴上贴在墙上去呈现。收集来的信息包含的范围往往会非常广泛，我们需要按照不同的组别进行分类，如采访的地点、年龄等用户的具体情况。按照规则进行分门别类的整理后，我们需要充分分享和交流，用讲故事的方式把它们阐述出来，这也是素养中非常重要的部分。训练学生以故事叙事的方式把自己的思维、想法、逻辑叙述出来，故事叙事可以通过讲故事、画画、画图表、制作3D动画和漫画、制作视频、制作模型甚至写代码等方式进行，用不同的创新方式把故事表达出来。
画画是一种常用的视觉故事传递的方法，不需要像梵高等艺术家那样拥有高超的绘画技巧，更重要的是传递信息和意图，将故事精彩地呈现出来即可。在案例中，有一个学生觉得把戴过的口罩扔掉非常可惜，但是如果不做一定的处理，口罩上面可能会有一些病菌，这些病菌我们怎么去处理？他想到的办法是可以通过把病菌去除，把它们杀死，再次利用自己的口罩，这样就可以节约资源。在叙事时，可以画完画之后张贴起来，再跟大家讲这个故事。这就是一个将采集的信息讲述出来的过程。项目式学习经常会用到故事叙事的方式，把涉及的内容和要传递的信息传递出去。定义问题的关键是我们需要从访谈中捕捉有意义的信息，所以，这是一个思维收敛的过程。
三、头脑风暴
在前两步，我们已经对一些问题进行收敛并将其聚焦在一些具体的方向，这之后我们如何把想法构思出来？第三步是又一次思维的发散过程。
在前两步我们对于用户的挑战、用户的想法、用户的问题有了更加聚焦的梳理之后，现在就要开始共享了。有一句话说，如果你要有非常好的主意的话，你得有非常多的主意。要解决问题，我们需要开始建构更多的好点子。我们需要通过聚焦的方式让大家去讨论，去找到解决方案，可能很多教师在实践中都用过头脑风暴，但它其实需要一些重要的规则，如不去评判对错，任何想法都可以，哪怕他要去火星。在这个过程中思维是发散的，不是限定的，说不定一个看似不合理的想法或者假设就可能是我们意想不到的解决方案。我们需要有更多可能性的呈现，只有基数大，最终好的解决方案、好的创意才能够得到呈现，所以我们不去评价。如果说一个点子特别好，那么基于这个好点子我们可以有更多在这个点子之上的新想法，或者基于点子的新突破或新可能。要在别人的好点子上做加法不做减法，鼓励疯狂的想法。
当然，在头脑风暴环节，我们还可能遇到一个惯例性的问题，慢慢地，命题就发散了，因为发散性思维容易发散到不相关的问题上，这需要控场的教师把学生拉回来，聚焦核心问题，鼓励学生可视化、清晰地表达，而不仅仅是写字词。例如，学生说在公交车上我们要把口罩戴起来，那就可以鼓励学生把它画出来，用有趣直观的方式把自己的想法传递出来，以提高听者接受的效率。
四、原型制作
头脑风暴以后，我们需要将结果呈现出来进行分享，经过前三轮的发散—收敛—发散，我们已经对聚焦的问题有了非常多的想法，此时可以把想法呈现出来、制作出来，这个过程就是原型制作。
制作原型可以非常简单，比如要做一个手机的界面，可以用卡纸剪一个手机的形态，在上面绘画即可，不一定需要非常繁杂的流程。如果说我们有25分钟的时间，可以提供一些最简单的工具，一些非常原始的材料也都可以用来做原型。信手拈来的材料都可以用来做原型，黏土、橡胶泥都可以，只要能够呈现你最终的意图就行，这样不可能一蹴而就达到完美的结果，但是可以在一定程度上把我们的意向清晰地表现出来，这里最为关键的是利用这样的一个物质载体去阐述故事。当然，现在有很多工具或技术赋予了我们更多精彩呈现原型的可能性，如2D切割、3D建模、打印和扫描、计算机数控技术（computerized numerical control，CNC）、互动编程等。
五、测试迭代
我们有了一个原型方案以后，就要把它呈现出来，这个过程可能有失败、有叠加、有迭代，它不是一蹴而就的，它需要很多流程，也可能在做了一轮之后我们还要回到第一步，把模型给用户使用，再去做访谈，再去定义问题，再去头脑风暴。这是一个不断反复、不断迭代的螺旋式过程。
比如说，我们要做一个有四个功能的盒子，它是方形的，有一个S形的标识，上面有灯，可以行走、也可以飞，但在有限的时间和经费条件里，我们可以先做一个盒子带一个S形的标识，然后用这个盒子作为载体去讲述故事：它是什么？它的目标是什么？……可以对用户讲，可以讲给不同的对象听，在这个过程中我们可能就可以解决第一个问题或者解决第一笔经费。这个过程非常重要，在一步一步发展的过程中，我们不是只停留在一个想法上，而是一个真正的物体、真正的形态或产品上，在不断迭代中呈螺旋式上升，最终形成一个此阶段问题的解决方案。它不是唯一的，是一个有生命力的不断循环的过程。项目式学习中的分享可以是现场分享，也可以通过视频、网页等方式进行公共分享。
这一步中有一个重要观点，就是对失败的定义。无论是在项目式学习中还是在创新教育中，失败都是非常常见的流程，教师需要让学生理解失败不是最终的结果或者成绩，而是一个过程中必不可少的重要部分，我们要尝试不断地迭代，有了原型后将方案呈现出来，进行测试，再迭代。只有从失败中走出来，才能够进入下一轮的测试，进行下一轮的循环，从而不断完善方案。
在进行以设计思维引领的PBL项目时，我们会发现其和常规课程的状态很不一样，由于它的发散性，学生在教室中的状态和纪律或者收回的作业的状态也会非常发散。所以在刚开始，教师可能会有一团乱麻、乱糟糟没法控制的体验，这样一种状态会给教师管理带来挑战，教师需要学习接受在课堂上包括整个教学流程与以往课堂呈现出的非常不一样的状态，尤其是最开始的时候，可以发现发散性的思维、发散性的流程以及由此产生的非常不一样的一种状态。我们也用设计思维的方式辅助不同学科的教师进行改变和融合。
在项目式学习中，除了学科的知识，我们也希望能够引进芬兰的体验式、情境式学习，让学生通过沉浸式的带入学习产生知识的迁移，不断地反馈、不断地评价。评价不只是教师对于学生的评价，更多的是学生的自我评价，有更多的参与者的评价，这是一个可以不断反映自我的学习过程。项目式学习给了学生更多的可能性，更多的内驱力，更多主动学习的内容，这对于教师来说，会面临更多的挑战，但同时也会让学习变得更有价值和意义。