“未來學(xué)?！北尘跋碌闹行W(xué)未來創(chuàng)新中心空間設(shè)計(jì)策略研究

文／陳 果 華南理工大學(xué)建筑學(xué)院 碩士研究生

鄧壽朋 華南理工大學(xué)建筑學(xué)院 碩士生導(dǎo)師

蘇笑悅 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 工程師（通訊作者）

引言

從歷史上看，教育從限于家庭的個(gè)別化教育，到以班級授課、分科教學(xué)的現(xiàn)代學(xué)校，再到現(xiàn)在提倡“云課堂”“慕課”“移動(dòng)學(xué)習(xí)”“沒有教室的學(xué)?！薄耙蝗艘粡堈n表”等觀點(diǎn)的新型學(xué)校，教育3.0 時(shí)代正急速到來。而這些觀點(diǎn)正不斷消解和解構(gòu)校園空間，在形式上突破了班級、課時(shí)、課室的局限，在技術(shù)上運(yùn)用高新信息技術(shù)開展教學(xué)，在教學(xué)上強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)為中心的真實(shí)深度的學(xué)習(xí)。時(shí)代變遷與技術(shù)革新迫使教育變革勢在必行，而教育變革又直接作用于未來學(xué)校的校園空間。

未來創(chuàng)新中心是《中國未來學(xué)校白皮書》[1]為適應(yīng)未來學(xué)習(xí)方式提出的八個(gè)中心的其中一個(gè)。未來創(chuàng)新中心包括物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)空間、3D 打印空間、科學(xué)探究空間、創(chuàng)客STEM 空間、天文氣象觀測空間、雙創(chuàng)空間。概括來說是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力的校園場所，對應(yīng)到當(dāng)今校園建筑就是大量建設(shè)的STEAM 中心、創(chuàng)客空間、科學(xué)中心、校園科學(xué)館、校園科技館等校園空間。

1 我國創(chuàng)新中心現(xiàn)狀與科技教育需求的矛盾

1.1 內(nèi)容上，課程開發(fā)不夠、社會力量薄弱

從國內(nèi)未來創(chuàng)新中心的現(xiàn)況來看，首先課程開發(fā)強(qiáng)度不夠，根據(jù)中國教科院2019 年發(fā)布的《中國STEAM 調(diào)研報(bào)告》中顯示，學(xué)校在STEM 教育工作中遇到的主要困難有師資力量不足（65.18%）、課程資源缺乏（61.09%）、經(jīng)費(fèi)投入不足（60.51%）和學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施落后（44.75%）（圖1）。其次相比主流學(xué)科，STEAM 和創(chuàng)客教育的重視程度不夠，調(diào)查數(shù)據(jù)表明，課時(shí)安排在1 課時(shí)每周的學(xué)校占35%；2 課時(shí)每周的學(xué)校占57%；3 課時(shí)每周的學(xué)校占4%；4 課時(shí)及以上每周的學(xué)校僅占4%。STEAM 教育和創(chuàng)客教育即使在教育相對發(fā)達(dá)的地區(qū)，教師一線團(tuán)隊(duì)對其了解也并不深入，在課程設(shè)置、教材開發(fā)、資源建設(shè)、師資培訓(xùn)以及學(xué)習(xí)空間建設(shè)方面并沒有統(tǒng)一的安排[1]。雖然在2017 年國家頒布了《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》和《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，將科學(xué)教育定義為跨學(xué)科的綜合性、實(shí)踐性學(xué)科，且針對課程內(nèi)容提出了一些指導(dǎo)性意見和范例，但根據(jù)中國科普研究所的研究表明，我國對科技教育教材的重復(fù)利用率過高，校本課程和地方課程并沒有得到有效開發(fā)，對知識的傳授也并不是合乎科學(xué)探究的過程，是從已知到已知的單向度傳授，同時(shí)也很少做到學(xué)科的綜合聯(lián)動(dòng)[2]。

另外，我國創(chuàng)新中心并沒有同社會有良好的互動(dòng)關(guān)系。在美國的教育體系中，社區(qū)及企業(yè)占據(jù)著很重要的角色，社區(qū)與校園相互結(jié)合、相互合作，培養(yǎng)孩子的綜合素質(zhì)。在我國，社區(qū)定義不明確，且社區(qū)發(fā)揮的職能有限，社區(qū)與學(xué)校并未形成有機(jī)的結(jié)合。

1.2 形式上，相關(guān)規(guī)范的缺乏、空間形式落后

圖1 學(xué)校進(jìn)行steam 教育遇到的困難（圖片來源：作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]改繪）

根據(jù)《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》和《城市普通中小學(xué)校校舍建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，校園由教學(xué)及教學(xué)輔助用房、辦公用房、生活服務(wù)用房三部分組成，教學(xué)用房具體功能被分為普通教室、實(shí)驗(yàn)教室、史地教室、計(jì)算機(jī)教室、語言教室、美術(shù)教室、書法教室、音樂教室、舞蹈教室等，都是以單一學(xué)科劃分，而針對諸如智能機(jī)器人、模型搭建、計(jì)算機(jī)編程、VR、AR 等新型課程適應(yīng)的教學(xué)空間并沒有相應(yīng)的教學(xué)空間的規(guī)范要求。并且未來創(chuàng)新中心的學(xué)習(xí)方式應(yīng)該是跨學(xué)科、多樣性和非正式的，單一學(xué)科和簡單的教室排布適應(yīng)不了新時(shí)代科技教育的要求。

國內(nèi)現(xiàn)有未來創(chuàng)新中心的建設(shè)方案主要有三種類型，一種是由教室改造而成；二是其他功能用房改造，例如食堂、地下室、架空層等；三是單獨(dú)設(shè)置。但它們中大多數(shù)還是簡單的教室排列，僅在教室內(nèi)部布局上有些許考量。例如國內(nèi)的鄭州31.103 中學(xué)墨子空間、北京八一中學(xué)創(chuàng)新中心、永康一中科學(xué)館、學(xué)軍中學(xué)科學(xué)館（表1）。這幾所高中都是當(dāng)?shù)氐闹攸c(diǎn)高中，也針對STEAM 教育做出了突破，但在空間形式上依然沒有跳脫原有的課室課時(shí)概念。從“未來學(xué)?！币暯窍驴从衅渚窒扌?。中國科普研究所2020 年針對義務(wù)教育科學(xué)課標(biāo)發(fā)布后的中小學(xué)生科學(xué)態(tài)度的研究表明，我國中小學(xué)生對科學(xué)態(tài)度比較積極，但是無論是校內(nèi)還是校外科學(xué)教育活動(dòng)都比較不足，并且學(xué)生因?yàn)榻佑|的科學(xué)環(huán)境比較單調(diào)晦澀，導(dǎo)致學(xué)生對未來從事科學(xué)相關(guān)的教育意愿不很強(qiáng)烈（圖2）。而在學(xué)生階段，尤其是初中階段的科學(xué)興趣培養(yǎng)十分重要，這一階段過后，學(xué)生對科學(xué)的興趣就會維持在相對穩(wěn)定的水平。因此創(chuàng)建更加活躍、情景化的科技教育場所對提高學(xué)生科學(xué)興趣有至關(guān)重要的作用[3]。

表1 我國現(xiàn)有未來創(chuàng)新中心建設(shè)類型（表格來源：作者自繪）

圖2 科學(xué)態(tài)度調(diào)查問卷維度得分率（圖片來源：作者根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]數(shù)據(jù)繪制）

2 面向未來的創(chuàng)新中心空間設(shè)計(jì)策略

從上文創(chuàng)新中心現(xiàn)有矛盾來看，創(chuàng)新中心設(shè)計(jì)的主要問題來自于建筑設(shè)計(jì)同教育學(xué)的脫節(jié)。長久以來我國的學(xué)校設(shè)計(jì)一直采用的是“交鑰匙工程”。采用簡單的教室排列，然后讓學(xué)校自行填充教學(xué)內(nèi)容。在這樣的模式下，空間設(shè)計(jì)往往無法適應(yīng)新的教學(xué)需求，因而給教學(xué)帶來了諸多不便。從未來學(xué)校視角來看創(chuàng)新中心空間設(shè)計(jì)策略，需要秉持一個(gè)基本觀點(diǎn)——理念先行，先有教育，再有建筑。新的教育空間應(yīng)該符合新時(shí)代的教育理念。

2.1 學(xué)習(xí)的無邊界性與未來創(chuàng)新中心的社區(qū)屬性

從未來學(xué)校的視角來看，未來學(xué)習(xí)會不斷模糊校園與非校園的界限，學(xué)校不再成為學(xué)習(xí)的唯一場所，社區(qū)、家庭、企業(yè)都會參與進(jìn)教育活動(dòng)。并且虛擬環(huán)境也會成為教學(xué)空間的一部分，學(xué)習(xí)變得無邊界。未來創(chuàng)新中心作為科技教育空間，首先是難得的教育資源，其次它的提升需要社會各方力量的參與，因此它將成為社會資源向社區(qū)開放，并且要充分接收社會資源。

研究國內(nèi)外相關(guān)創(chuàng)新中心案例發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)新建學(xué)校的創(chuàng)新中心在規(guī)劃布局上都靠近外界，并且在節(jié)假日向社區(qū)開放。筆者參與的河源市中小學(xué)科普館、重慶兩江中學(xué)科學(xué)館、杭州奧體實(shí)驗(yàn)小學(xué)創(chuàng)新中心、深圳市外國語學(xué)校東海附屬小學(xué)擴(kuò)建改造STEAM 中心等，都將創(chuàng)新中心設(shè)置在靠近外部的位置，方便節(jié)假日開放和引進(jìn)其他社會資源，如科技公司講座、學(xué)生家長課堂等（圖3）。因此在考慮創(chuàng)新中心布局時(shí)，應(yīng)盡量使其與外界聯(lián)系緊密。

2.2 學(xué)習(xí)的非正式性與未來創(chuàng)新中心的社交屬性

同理，未來學(xué)習(xí)不再是“正式”課堂下老師單向度的教學(xué)，而是“非正式”課堂下讓學(xué)生與同儕互動(dòng)，與老師討論，獲得各種能力以應(yīng)對未來職業(yè)的需求。因此未來學(xué)校更多時(shí)候作為社交場所，為學(xué)生提供適宜的平臺。在這樣的教育理念下，創(chuàng)新中心首先應(yīng)該針對學(xué)生有更加便利的可達(dá)性，提高空間使用率，其次空間應(yīng)該有適當(dāng)?shù)拈_放性，以促進(jìn)交流活動(dòng)的產(chǎn)生。

在具體的建筑實(shí)踐中，為了增加其可達(dá)性，有的將創(chuàng)新中心和學(xué)習(xí)中心并置在一起成為更大的教學(xué)綜合體，也有的通過連廊將創(chuàng)新中心各層與教學(xué)區(qū)聯(lián)系在一起。例如北京黃城根小學(xué)昌平校區(qū)創(chuàng)客中心與steam 中心，整個(gè)學(xué)校就是一整個(gè)教學(xué)綜合體，在課室外的“剩余空間”設(shè)置創(chuàng)客中心和STEAM 中心作為學(xué)校的創(chuàng)新中心，并且空間開放且有機(jī)，在空間內(nèi)設(shè)置大量設(shè)施以促進(jìn)交流；而哥倫比亞Lusitania Paz 學(xué)校將創(chuàng)新中心同教學(xué)樓咬合在一起，建筑空間呈圓形，空間內(nèi)部有機(jī)散布著STEAM 課室，“剩余空間”開放靈活。筆者參與的河源市中小學(xué)科普館項(xiàng)目，是一個(gè)新建的創(chuàng)新中心，為增加其可達(dá)性，將教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓和圖書館都用連廊相接，在內(nèi)部空間組織上集約地分為相對獨(dú)立密閉的科普觀摩區(qū)和開放共享區(qū)。整個(gè)開放共享區(qū)設(shè)置很少量的空間隔斷，空間連續(xù)整體，在階梯和平臺設(shè)置大量駐足停留的空間以促進(jìn)師生交流（表2）。

2.3 學(xué)習(xí)的多樣性和未來創(chuàng)新中心的靈活屬性

未來學(xué)習(xí)是基于項(xiàng)目的主要學(xué)習(xí)，因此在學(xué)習(xí)方式上具有多樣性。研究表明，21 世紀(jì)學(xué)校物理空間必須要支持20 種學(xué)習(xí)方式。未來創(chuàng)新中心作為實(shí)踐性、綜合性的科技教育場所，提倡以科學(xué)探究為教育手段，其教學(xué)形式往往更是多種多樣的。因此未來創(chuàng)新中心空間應(yīng)該是多樣的、復(fù)合的、靈活的、多變的。從具體的空間操作上來看，在策略上采取“通用空間”，用靈活隔斷來應(yīng)對不同教學(xué)方式下的空間需求，空間可大可小。并且設(shè)計(jì)中采取留白方式，不限定其空間功能性質(zhì)，留給教學(xué)活動(dòng)充分的擴(kuò)展空間。在教學(xué)用具的選擇上，可以選用帶有輪子的課桌椅方便移動(dòng)，講臺也應(yīng)靈活設(shè)置，可以滿足教師隨時(shí)上課、學(xué)生隨時(shí)發(fā)表意見的活動(dòng)需求。

因此在具體實(shí)踐中，大量創(chuàng)新中心設(shè)計(jì)采用“通用空間，靈活隔斷”的方式，黃城根小學(xué)昌平校區(qū)創(chuàng)客中心和科學(xué)中心采用通用空間，河源市中小學(xué)科普館也同理。費(fèi)塞登學(xué)校泰戈利創(chuàng)新中心被設(shè)計(jì)成在主教學(xué)樓邊上的一個(gè)大空間的玻璃盒子，內(nèi)部有大小不一并方便移動(dòng)的桌椅：吧臺適應(yīng)單獨(dú)學(xué)習(xí)，課桌按照組團(tuán)分布方便小組學(xué)習(xí)討論。日耳曼敦學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室在空間內(nèi)部設(shè)置了可移動(dòng)的隔斷，通過控制隔斷的開合來達(dá)成不同的空間效果，從而滿足各類教學(xué)活動(dòng)。美國布福德中學(xué)STEAM 中心有四個(gè)STEAM 教室，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都配備了數(shù)字控制的模切機(jī)、三維打印機(jī)和安裝在墻上的一體機(jī)，這些計(jì)算機(jī)向三個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，以優(yōu)化學(xué)生協(xié)作的支持。柔性教學(xué)墻具有兩個(gè)觸摸屏智能板和兩個(gè)干擦板，每個(gè)板安裝在滾動(dòng)組件上，節(jié)省空間，同時(shí)促進(jìn)動(dòng)態(tài)教學(xué)安排。北京大學(xué)附屬中學(xué)道爾頓學(xué)院是傳統(tǒng)課室改造而成的創(chuàng)客空間，其中的藝術(shù)工作室通過可拆卸的隔斷可以根據(jù)需求分為1 ～3 間獨(dú)立的工作室，公共空間最核心的綠魔方空間也采用了大量可移動(dòng)家具和柔性靈活隔斷。

2.4 學(xué)習(xí)的真實(shí)性與未來創(chuàng)新中心的真實(shí)屬性

圖3 河源市中小學(xué)科普館規(guī)劃布局分析（圖片來源：作者自繪）

表2 未來創(chuàng)新中心可達(dá)性與開放性分析（表格來源：作者自繪）

未來學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)面向真實(shí)的深度學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)在真實(shí)的環(huán)境中解決問題，以獲得對知識更高程度的理解。因此在設(shè)計(jì)中通常將事物本來的面貌展示，讓創(chuàng)新中心的每一個(gè)角落都成為教具。例如前文的河源市中小學(xué)科普館項(xiàng)目秉持“整個(gè)建筑都是教材”的理念，除空間之外，還將設(shè)備管線、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容對學(xué)生開放，成為科普內(nèi)容的拓展。室內(nèi)天花做開放處理，各類設(shè)備管線直接裸露，向?qū)W生展示設(shè)備運(yùn)行原理；相關(guān)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)直接呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；屋頂空調(diào)、綠色技術(shù)設(shè)備成為設(shè)備科普區(qū)，打造特色學(xué)習(xí)場所。這些元素均成為學(xué)生身邊真實(shí)生動(dòng)的教材，也營造了科技感十足的空間氛圍（圖4）。設(shè)計(jì)充分利用建筑的方方面面，提升投資回報(bào)率，并且充分利用屋頂空間，打造室外課堂與室外展場，屋面設(shè)置參觀步道、植物園、建筑設(shè)備區(qū)、公共活動(dòng)區(qū)，滿足學(xué)生植物科普、設(shè)備科普、戶外運(yùn)動(dòng)與交流需求，將科普館功能延伸至戶外，提升空間利用率（圖5）；美國艾倫學(xué)區(qū)ISD STEAM 中心是由艾倫學(xué)區(qū)幾所中小學(xué)共用的創(chuàng)新中心，幾所位于學(xué)區(qū)的學(xué)?？梢猿浞质褂茫行呐鋫湎鄳?yīng)的師資與教學(xué)環(huán)境，在教學(xué)空間內(nèi)部也將管道充分展示，并且用不同顏色來區(qū)分，方便學(xué)生辨認(rèn)和老師進(jìn)行講解。同樣的，在美國的費(fèi)塞登學(xué)校泰戈利創(chuàng)新中心，威廉特納學(xué)校STEM 大樓也充分展示了建筑材料、結(jié)構(gòu)和設(shè)備。相比國外的相關(guān)案例，國內(nèi)大多數(shù)的空間用裝飾性構(gòu)件來突出其學(xué)習(xí)氛圍，這樣的做法不僅增加造價(jià)，同時(shí)在效果上也不如國外直接展示材料與建筑構(gòu)件本身好。

2.5 學(xué)習(xí)的學(xué)生主體性與未來創(chuàng)新中心的人性化

未來學(xué)校最重要的一點(diǎn)就是由以前的“以教師為中心”變成強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)的“以學(xué)生為中心”。這就要求創(chuàng)新中心設(shè)計(jì)首先要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造以人為本的學(xué)習(xí)環(huán)境，其次要求創(chuàng)新中心的文化傳承和審美趣味要符合不同年齡段學(xué)生的成長需求，營造沉浸式的教學(xué)氛圍。

在設(shè)計(jì)中往往體現(xiàn)在空間細(xì)節(jié)上，例如尺度上適應(yīng)不同年齡段學(xué)生的心理需求，增加儲存空間，用木材和倒圓角的方式避免磕碰和方便學(xué)生即時(shí)停留，采用特定的色彩激發(fā)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力，將學(xué)生作品大方展示而營造濃郁的學(xué)習(xí)氛圍等，某些教室將作為開展特點(diǎn)教學(xué)活動(dòng)的特色空間，例如機(jī)器人課室會有大量關(guān)于機(jī)器人的展板、零件、特色的構(gòu)筑物，使得學(xué)生一進(jìn)入課室就能立刻感受到其學(xué)習(xí)氛圍。例如前文所提到的北京黃城根小學(xué)昌平校區(qū)，在創(chuàng)新中心采用黃城根校徽的藍(lán)色和黃色作為色板，以教室的矩形和公共空間的三角形作為形式語匯。墻面上深淺不一的色塊降低了盒子的硬度，三角形的鋪地和吊頂既保留了空間的通用性，又增加了靈動(dòng)和愉悅感。涂料采用環(huán)保涂料，并設(shè)置了大量移動(dòng)家具、展墻，讓學(xué)生可以隨處停留和追逐嬉鬧。

結(jié)語

圖4 河源市中小學(xué)科普館展露的設(shè)備管道（圖片來源：作者項(xiàng)目組）

圖5 河源市中小學(xué)科普館屋頂活動(dòng)區(qū)（圖片來源：作者自繪）

科技進(jìn)步導(dǎo)致知識獲得了爆炸式的增長，過去的教育模式已經(jīng)無法滿足如今的教學(xué)需求。未來的人才需求在不斷改變，那么相應(yīng)的教育理念乃至對應(yīng)的教學(xué)空間也應(yīng)該有所變革，時(shí)代變遷與技術(shù)革新迫使教育變革勢在必行。未來創(chuàng)新中心是進(jìn)行科技創(chuàng)新的教育場所，是依附于未來學(xué)校下提出的概念。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)現(xiàn)有的創(chuàng)新中心分別從教育學(xué)和建筑學(xué)的視角出發(fā)，有內(nèi)容和形式兩個(gè)方面的矛盾。內(nèi)容上的矛盾為課程開發(fā)不足、社會力量參與不足；形式上的矛盾為從地方到國家都沒有明確的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有創(chuàng)新中心的空間形式落后。通過文獻(xiàn)研究法和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)研究方法，對國內(nèi)外相關(guān)創(chuàng)新中心進(jìn)行歸納分類研究，最終總結(jié)出五個(gè)空間設(shè)計(jì)策略：

（1）空間的社區(qū)屬性：規(guī)劃布局考慮與社區(qū)的結(jié)合，通常布置在校園外側(cè)，方便開放校園資源，引進(jìn)社會力量。

（2）空間的社交屬性：注意空間的可達(dá)性與開放性，通過展示和交流提高學(xué)生的綜合能力。

（3）空間的靈活屬性：科技教育是以科學(xué)探究為手段的項(xiàng)目式教學(xué)，涉及教學(xué)活動(dòng)，因此空間應(yīng)該靈活可變，以適應(yīng)多種教學(xué)行為。

（4）空間的真實(shí)屬性：未來創(chuàng)新中心應(yīng)該秉承建筑就是教具的理念，真實(shí)展示建筑構(gòu)件、材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)備，讓學(xué)生身處其中就可以學(xué)習(xí)到新知識。

（5）空間的人性化：充分以學(xué)生為中心，注重空間細(xì)節(jié)，營造合適的空間氛圍，落到創(chuàng)新中心上，采用特定的色彩激發(fā)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力，將學(xué)生作品大方展示，營造濃郁的學(xué)習(xí)氛圍等，某些教室將作為開展特點(diǎn)教學(xué)活動(dòng)的特色空間。

注釋：

①教育3.0是以學(xué)生為導(dǎo)向，以興趣為基礎(chǔ)，突破時(shí)間、空間、內(nèi)容、師資等限制，通過技術(shù)等新興手段全面提高學(xué)生素質(zhì)，實(shí)施個(gè)性化教育的教育新階段。