面向未來不確定性的中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)策略研究

湯朝暉，郭亞凝

（1 華南理工大學(xué) 建筑學(xué)院，廣東廣州 510641；2 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510641）

0 引言

“STEAM”一詞是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)、數(shù)學(xué)(Mathematics)英文首字母的縮寫，在面向未來的教育變革中,以科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)實(shí)踐為目的的STEAM 教育逐漸成為我國中小學(xué)教育的重要組成。STEAM 教育強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境內(nèi)以問題為導(dǎo)向進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，因而優(yōu)化學(xué)習(xí)空間成為迫切需求。

1 我國中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 STEAM 學(xué)習(xí)空間的政策推動(dòng)與創(chuàng)設(shè)熱潮

自2015 年教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》中鼓勵(lì)探索STEAM 教育模式開始，一系列STEAM教育相關(guān)政策的推出促使我國中小學(xué)掀起STEAM 教育熱潮（表1）。STEAM 教育理念逐漸以校本課程、學(xué)生競(jìng)賽等形式進(jìn)入課堂，當(dāng)前新建及改擴(kuò)建的學(xué)校普遍將STEAM 教室納入功能場(chǎng)室建設(shè)范疇。

表1 我國STEAM 教育政策（作者自繪）

1.2 STEAM 教育目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)空間建設(shè)的矛盾

當(dāng)前STEAM 教育目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)空間建設(shè)的錯(cuò)位，阻礙了STEAM 教育實(shí)踐在我國的深化發(fā)展。現(xiàn)階段實(shí)踐的問題在于未體現(xiàn)多學(xué)科交叉的特點(diǎn)、偏離了培養(yǎng)創(chuàng)新合作能力的目標(biāo)、缺乏學(xué)習(xí)的真實(shí)情景[2]等，在空間建設(shè)上表現(xiàn)為常規(guī)學(xué)校布局與交叉學(xué)習(xí)需求的矛盾、有限教室空間與多元教學(xué)模式的矛盾、傳統(tǒng)教學(xué)流程與多樣學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的矛盾、均質(zhì)空間層次與有機(jī)學(xué)習(xí)生態(tài)的矛盾、標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)環(huán)境與真實(shí)交互氛圍的矛盾等，從長遠(yuǎn)來看不利于STEAM 教育理念的貫徹，限制了學(xué)生的潛在活力。

1.3 STEAM 未來教育方向的不確定性

隨著創(chuàng)新理念的發(fā)展與教育信息化的轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)面向未來的科技創(chuàng)新型、多領(lǐng)域復(fù)合型人才成為各國教育的核心內(nèi)容，個(gè)體對(duì)教育的需求也更加多元。面向未來全球社會(huì)環(huán)境的不確定性、未來教育變革方向的不確定性及教育目標(biāo)的不確定性等一系列深刻復(fù)雜的變化，探索未來教育變革方向顯得更加迫切，前景更加廣闊。

2 面向未來不確定性的中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間研究

2.1 中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間內(nèi)涵

中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間包括中小學(xué)校園中用于貫徹STEAM 理念而設(shè)置的各類正式或非正式學(xué)習(xí)空間及其輔助空間，常見形式如開展STEAM 學(xué)習(xí)的公用或?qū)Ｓ媒淌摇TEAM 資源中心、教師準(zhǔn)備室及相關(guān)公共空間等，不僅指物理空間，也包含虛擬場(chǎng)景。

2.2 面向未來不確定性的中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間訴求

對(duì)未來教育的預(yù)期必然引發(fā)學(xué)習(xí)行為的發(fā)展及學(xué)習(xí)環(huán)境的更新。面向未來教育的中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間不再是傳統(tǒng)空間的迭代，而應(yīng)充分容納時(shí)代特色與需求要素，與時(shí)俱進(jìn)地回應(yīng)未來社會(huì)環(huán)境與教育的不確定性，為理論在實(shí)踐中發(fā)展創(chuàng)造條件。

2.2.1 空間功能設(shè)置復(fù)合化

有別于功能單一的傳統(tǒng)教學(xué)空間，以多學(xué)科交融為特色的STEAM 學(xué)習(xí)空間需要秉持功能復(fù)合、多元互動(dòng)的原則，為實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科交流、分組合作、流程創(chuàng)新創(chuàng)造條件。

2.2.2 空間組織形態(tài)靈活化

基于中小學(xué)智能化發(fā)展趨勢(shì)及功能復(fù)合需求，靈活可變的空間組織形態(tài)可為未來教育的不確定性提供更多可能。

2.2.3 空間情境氛圍人性化

STEAM 教育的真實(shí)情境是統(tǒng)整課程的核心概念，也是跨學(xué)科課程能夠引發(fā)學(xué)生參與動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵[3]。營造具有真實(shí)性和人性化的空間情境是必然發(fā)展方向。

2.3 面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間布局模式

本文根據(jù)STEAM 課程設(shè)置情況、學(xué)習(xí)空間建設(shè)質(zhì)量等要素，選取了6 所中小學(xué)進(jìn)行調(diào)研（表2），對(duì)其課程形式、學(xué)習(xí)行為、空間特征進(jìn)行對(duì)比分析?？傮w上可將調(diào)研案例的STEAM 學(xué)習(xí)空間布局模式分為既有空間改造類和新建類。

表2 調(diào)研案例概況（作者自繪）

2.3.1 既有空間應(yīng)用為STEAM 學(xué)習(xí)空間

1）共用教室模式

共用教室模式指將STEAM 教學(xué)內(nèi)容與其他課程結(jié)合設(shè)置，在常規(guī)課室中學(xué)習(xí)的模式。廣州科學(xué)城愛莎外籍人員子女學(xué)校在班級(jí)教室中組織STEAM 學(xué)習(xí)，通過調(diào)整桌椅組合面對(duì)不同問題情境（表3）。優(yōu)勢(shì)在于跨學(xué)科交流效率高，局限性在于公用教室變化受限。適用于STEAM 教育體系成熟的學(xué)校。

表3 既有空間應(yīng)用為STEAM 學(xué)習(xí)空間的空間布局（作者自繪、自攝）

2）獨(dú)立教室模式

獨(dú)立教室模式指將獨(dú)立教室專用于STEAM 學(xué)習(xí)的模式，常見形式有STEAM 活動(dòng)室、創(chuàng)客室、綜合科技室等。廣州市第九十七中學(xué)高中部設(shè)立創(chuàng)客室，用于開展STEAM 教學(xué)及存儲(chǔ)教具（表3）。優(yōu)勢(shì)在于與其他功能場(chǎng)室結(jié)合緊密，局限性在于難以形成STEAM 課程教學(xué)規(guī)模與真實(shí)氛圍。適用于空間有限、STEAM 教學(xué)需求較少的學(xué)校。

3）擴(kuò)大教室模式

擴(kuò)大教室模式指將多間教室打通形成連續(xù)大空間的布局模式，例如廣州市清華附中灣區(qū)學(xué)校（表3）。優(yōu)勢(shì)在于空間開闊靈活，更能夠滿足學(xué)科交流融合與合作探究需求，局限性在于空間均質(zhì)，難以突破教室柱網(wǎng)的限制。適用于既有教室空間的優(yōu)化改造。

2.3.2 新建STEAM 學(xué)習(xí)空間

1）組團(tuán)圍合模式

組團(tuán)圍合模式指一系列STEAM 教室空間通過公共交通串聯(lián)、圍繞中心展開的模式?；赟TEAM 理念設(shè)計(jì)的河源高級(jí)中學(xué)科普教育館將學(xué)習(xí)空間圍繞中庭情景式展開，營造非正式的開放學(xué)習(xí)空間（表4）。優(yōu)勢(shì)在于促進(jìn)了同層及層間互動(dòng)，局限性在于對(duì)空間規(guī)模要求較高。適用于STEAM 課程開設(shè)較多、有公共交流需求的學(xué)校。

表4 新建STEAM 學(xué)習(xí)空間的空間布局（作者自繪、部分自攝）

2）公共開放模式

公共開放模式指STEAM 學(xué)習(xí)空間在教學(xué)樓中獨(dú)立分離設(shè)置的模式。廣州市諾德安達(dá)學(xué)校在教學(xué)樓底層設(shè)置多界面通透開放的STEAM 創(chuàng)客中心，內(nèi)有多個(gè)可變教學(xué)模塊（表4）。優(yōu)勢(shì)在于便于邊界拓展及內(nèi)外交流，局限性在于對(duì)教室的設(shè)計(jì)構(gòu)造有要求。適用于有展示需求、教學(xué)空間充足的學(xué)校。

3）STEAM 中心模式

STEAM 中心指以STEAM 理念為指導(dǎo)建設(shè)的功能性建筑。南京中華中學(xué)雨花校區(qū)將多種STEAM 功能融入綜合體中，以中庭促進(jìn)交流、閱讀及展演等非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)的發(fā)生（表4）。優(yōu)勢(shì)在于形成向心性的學(xué)習(xí)氛圍，局限性在于對(duì)校園空間的要求高。適用于以STEAM 理念為指導(dǎo)、以科學(xué)教育為特色的學(xué)校。

2.4 STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，STEAM 學(xué)習(xí)空間根據(jù)校園空間配置及教學(xué)需求呈現(xiàn)出各異的面貌，均在不同層面集中體現(xiàn)出對(duì)交流空間及開放界面的需求，并運(yùn)用教學(xué)模塊的靈活排布構(gòu)建多元有機(jī)的STEAM 學(xué)習(xí)情境。因而面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間在總體上表現(xiàn)為對(duì)開放自由空間趨勢(shì)的追求。

3 面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)策略

3.1 優(yōu)化要點(diǎn)

3.1.1 適應(yīng)性

空間的適應(yīng)性改造是通過不斷調(diào)整建筑自身構(gòu)成要素適應(yīng)客觀外部條件的優(yōu)化方式[4]，應(yīng)立足于校園空間、結(jié)合學(xué)校特色構(gòu)建空間情境，滿足學(xué)習(xí)需求。

3.1.2 可變性

多內(nèi)容、多模塊、多目標(biāo)的STEAM 學(xué)習(xí)對(duì)教學(xué)空間的可變性具有更高水平的要求。在有限的條件下，空間的共用與靈活的劃分保證了空間對(duì)不同教學(xué)活動(dòng)的能動(dòng)可變。

3.1.3 開放性

面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)需以開放交流為導(dǎo)向，不僅關(guān)注常規(guī)教室空間，更要以整體的觀點(diǎn)把握非正式學(xué)習(xí)空間,促進(jìn)學(xué)習(xí)空間與其他空間的互動(dòng)。

3.2 設(shè)計(jì)策略

圖1 現(xiàn)狀矛盾與設(shè)計(jì)策略的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.2.1 設(shè)置更彈性化的空間界面

在開放化的發(fā)展趨勢(shì)下，面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間常配合多種垂直界面實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間的靈活轉(zhuǎn)換，從而形成容納多種教學(xué)模式的復(fù)合化空間。

實(shí)際操作中，將墻體用可推拉白板、投影幕布、書架等非封閉界面加以替換，從而在通透大空間中營造自由分割的教學(xué)模塊（圖2）?；趯W(xué)生自發(fā)行為的空間生態(tài)提高了學(xué)生的參與興趣，為跨學(xué)科、混齡交流提供了條件，提升了面對(duì)未來不確定性的潛力。邊界的設(shè)置應(yīng)當(dāng)遵循課程開展的需求及學(xué)生探索的意愿，例如在課程展示環(huán)節(jié)收起隔斷形成大空間，在自由探索階段展開隔斷打造小組空間。

圖2 清華附中灣區(qū)學(xué)校STEAM 學(xué)習(xí)空間改造思路

3.2.2 布置更多樣化的教學(xué)模塊

教學(xué)模塊指用于STEAM 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的、由家具、教具及環(huán)境組合而成的空間單元，面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間普遍有靈活運(yùn)用教學(xué)模塊的發(fā)展趨勢(shì)。

適宜的模塊布置與設(shè)備支持所營造的真實(shí)具體的驅(qū)動(dòng)性任務(wù)情境，能夠吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)[5]。桌椅、試驗(yàn)臺(tái)、儲(chǔ)物柜等能夠拆分及自由組合的家具可以在有限的教學(xué)空間中，實(shí)現(xiàn)集中授課、小組討論、個(gè)人探索等多種學(xué)習(xí)模式。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分列舉使用情境，合理判斷教學(xué)模塊的使用狀態(tài)及尺度，充分把握不同布置方式之間的靈活轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)行為、模塊與空間的協(xié)調(diào)。

3.2.3 打造更有效的非正式學(xué)習(xí)空間

除STEAM 教室外，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)的非正式學(xué)習(xí)空間常被忽視。面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間不僅應(yīng)關(guān)注教室空間設(shè)計(jì)，更應(yīng)發(fā)掘非正式學(xué)習(xí)空間的協(xié)同潛力。

在空間構(gòu)成上，非正式STEAM 學(xué)習(xí)空間包括教室外走廊、中庭、層間平臺(tái)等公共空間；在功能構(gòu)成上，主要用于作品展示、學(xué)生討論、教具儲(chǔ)存等；在空間行為上，預(yù)期交往行為觸發(fā)的非正式學(xué)習(xí)對(duì)正式學(xué)習(xí)形成拓展與補(bǔ)充。非正式學(xué)習(xí)空間應(yīng)當(dāng)充分呼應(yīng)師生學(xué)習(xí)需求，通過課程內(nèi)容、主題特色等要素與教室銜接，并結(jié)合空間尺度、層次與交通組織關(guān)系設(shè)置。

3.2.4 組織更層次的學(xué)習(xí)空間序列

作為尚在建設(shè)方向探索期的非常規(guī)功能場(chǎng)室，STEAM 學(xué)習(xí)空間的空間組織模式及位置常由校方?jīng)Q定，往往面臨與其他功能場(chǎng)室混雜或過于分離的情況，難以形成良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間宜在空間秩序與層次上靈活處理。

在空間設(shè)計(jì)上，可以表現(xiàn)為三點(diǎn)：一是要合理選擇STEAM學(xué)習(xí)空間的位置，將STEAM 學(xué)習(xí)空間與相關(guān)學(xué)科教室或其他思維探究類學(xué)習(xí)空間臨近設(shè)置，形成學(xué)科交流環(huán)境；二是要在STEAM 學(xué)習(xí)空間內(nèi)部，利用過渡空間、可見隔斷合理設(shè)置分室、分區(qū)層次，營造整體與部分統(tǒng)一的多層次空間體系（圖3）；三是針對(duì)存安全隱患的操作流程，需要設(shè)置日常學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)的層次分隔，防止學(xué)生在無指導(dǎo)的情況下使用相關(guān)器械（圖4）。

圖3 河源高級(jí)中學(xué)豎向?qū)W習(xí)層次（http://www.scutad.com.cn/a/jingpinzhanshi/jingpinzuopin/）

圖4 諾德安達(dá)學(xué)校的學(xué)習(xí)與操作分區(qū)及注意事項(xiàng)

3.2.5 營造更人性化的真實(shí)學(xué)習(xí)氛圍

真實(shí)的學(xué)習(xí)情景是搭建抽象學(xué)習(xí)與生活環(huán)境的橋梁，幫助學(xué)生將跨學(xué)科知識(shí)遷移運(yùn)用到真實(shí)的生活場(chǎng)景中，是支撐STEAM 深入學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間應(yīng)當(dāng)從空間細(xì)節(jié)到空間規(guī)模各方面追求構(gòu)建更加真實(shí)、可互動(dòng)的學(xué)習(xí)情景。

具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和具體問題進(jìn)行學(xué)習(xí)氛圍的真實(shí)營造。例如用舒適自由的桌椅布置取代傳統(tǒng)授課的桌椅布置（圖5），組織天臺(tái)智慧農(nóng)業(yè)、操場(chǎng)航模飛行等室外情景化學(xué)習(xí)等。面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)環(huán)境并不局限于教學(xué)樓中，露臺(tái)、操場(chǎng)、種植園、科技角都可以提升在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)的體驗(yàn)。

圖5 清華附中灣區(qū)學(xué)校STEAM 學(xué)習(xí)空間改造前后氛圍情景對(duì)比

4 結(jié)語

本文基于對(duì)我國中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間建設(shè)現(xiàn)狀調(diào)研出發(fā)，分析面向未來不確定性的空間訴求，歸納STEAM 學(xué)習(xí)空間在兩種背景下的六種空間布局模式及發(fā)展趨勢(shì)，最后總結(jié)出面向未來不確定性的STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)策略，以期能為中小學(xué)STEAM 學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)提供思路。