面向未來不確定性的中小學STEAM 學習空間設計策略研究

湯朝暉，郭亞凝

（1 華南理工大學 建筑學院，廣東廣州 510641；2 華南理工大學建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510641）

0 引言

“STEAM”一詞是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Arts)、數學(Mathematics)英文首字母的縮寫，在面向未來的教育變革中,以科學創新與技術實踐為目的的STEAM 教育逐漸成為我國中小學教育的重要組成。STEAM 教育強調在真實情境內以問題為導向進行跨學科學習，因而優化學習空間成為迫切需求。

1 我國中小學STEAM 學習空間建設現狀

1.1 STEAM 學習空間的政策推動與創設熱潮

自2015 年教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》中鼓勵探索STEAM 教育模式開始，一系列STEAM教育相關政策的推出促使我國中小學掀起STEAM 教育熱潮（表1）。STEAM 教育理念逐漸以校本課程、學生競賽等形式進入課堂，當前新建及改擴建的學校普遍將STEAM 教室納入功能場室建設范疇。

表1 我國STEAM 教育政策（作者自繪）

1.2 STEAM 教育目標與現實空間建設的矛盾

當前STEAM 教育目標與現實空間建設的錯位，阻礙了STEAM 教育實踐在我國的深化發展?，F階段實踐的問題在于未體現多學科交叉的特點、偏離了培養創新合作能力的目標、缺乏學習的真實情景[2]等，在空間建設上表現為常規學校布局與交叉學習需求的矛盾、有限教室空間與多元教學模式的矛盾、傳統教學流程與多樣學習環節的矛盾、均質空間層次與有機學習生態的矛盾、標準學習環境與真實交互氛圍的矛盾等，從長遠來看不利于STEAM 教育理念的貫徹，限制了學生的潛在活力。

1.3 STEAM 未來教育方向的不確定性

隨著創新理念的發展與教育信息化的轉型，培養面向未來的科技創新型、多領域復合型人才成為各國教育的核心內容，個體對教育的需求也更加多元。面向未來全球社會環境的不確定性、未來教育變革方向的不確定性及教育目標的不確定性等一系列深刻復雜的變化，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STEAM 學習空間研究

2.1 中小學STEAM 學習空間內涵

中小學STEAM 學習空間包括中小學校園中用于貫徹STEAM 理念而設置的各類正式或非正式學習空間及其輔助空間，常見形式如開展STEAM 學習的公用或專用教室、STEAM 資源中心、教師準備室及相關公共空間等，不僅指物理空間，也包含虛擬場景。

2.2 面向未來不確定性的中小學STEAM 學習空間訴求

對未來教育的預期必然引發學習行為的發展及學習環境的更新。面向未來教育的中小學STEAM 學習空間不再是傳統空間的迭代，而應充分容納時代特色與需求要素，與時俱進地回應未來社會環境與教育的不確定性，為理論在實踐中發展創造條件。

2.2.1 空間功能設置復合化

有別于功能單一的傳統教學空間，以多學科交融為特色的STEAM 學習空間需要秉持功能復合、多元互動的原則，為實現跨學科交流、分組合作、流程創新創造條件。

2.2.2 空間組織形態靈活化

基于中小學智能化發展趨勢及功能復合需求，靈活可變的空間組織形態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 教育的真實情境是統整課程的核心概念，也是跨學科課程能夠引發學生參與動機的關鍵[3]。營造具有真實性和人性化的空間情境是必然發展方向。

2.3 面向未來不確定性的STEAM 學習空間布局模式

本文根據STEAM 課程設置情況、學習空間建設質量等要素，選取了6 所中小學進行調研（表2），對其課程形式、學習行為、空間特征進行對比分析?？傮w上可將調研案例的STEAM 學習空間布局模式分為既有空間改造類和新建類。

表2 調研案例概況（作者自繪）

2.3.1 既有空間應用為STEAM 學習空間

1）共用教室模式

共用教室模式指將STEAM 教學內容與其他課程結合設置，在常規課室中學習的模式。廣州科學城愛莎外籍人員子女學校在班級教室中組織STEAM 學習，通過調整桌椅組合面對不同問題情境（表3）。優勢在于跨學科交流效率高，局限性在于公用教室變化受限。適用于STEAM 教育體系成熟的學校。

表3 既有空間應用為STEAM 學習空間的空間布局（作者自繪、自攝）

2）獨立教室模式

獨立教室模式指將獨立教室專用于STEAM 學習的模式，常見形式有STEAM 活動室、創客室、綜合科技室等。廣州市第九十七中學高中部設立創客室，用于開展STEAM 教學及存儲教具（表3）。優勢在于與其他功能場室結合緊密，局限性在于難以形成STEAM 課程教學規模與真實氛圍。適用于空間有限、STEAM 教學需求較少的學校。

3）擴大教室模式

擴大教室模式指將多間教室打通形成連續大空間的布局模式，例如廣州市清華附中灣區學校（表3）。優勢在于空間開闊靈活，更能夠滿足學科交流融合與合作探究需求，局限性在于空間均質，難以突破教室柱網的限制。適用于既有教室空間的優化改造。

2.3.2 新建STEAM 學習空間

1）組團圍合模式

組團圍合模式指一系列STEAM 教室空間通過公共交通串聯、圍繞中心展開的模式?；赟TEAM 理念設計的河源高級中學科普教育館將學習空間圍繞中庭情景式展開，營造非正式的開放學習空間（表4）。優勢在于促進了同層及層間互動，局限性在于對空間規模要求較高。適用于STEAM 課程開設較多、有公共交流需求的學校。

表4 新建STEAM 學習空間的空間布局（作者自繪、部分自攝）

2）公共開放模式

公共開放模式指STEAM 學習空間在教學樓中獨立分離設置的模式。廣州市諾德安達學校在教學樓底層設置多界面通透開放的STEAM 創客中心，內有多個可變教學模塊（表4）。優勢在于便于邊界拓展及內外交流，局限性在于對教室的設計構造有要求。適用于有展示需求、教學空間充足的學校。

3）STEAM 中心模式

STEAM 中心指以STEAM 理念為指導建設的功能性建筑。南京中華中學雨花校區將多種STEAM 功能融入綜合體中，以中庭促進交流、閱讀及展演等非正式學習活動的發生（表4）。優勢在于形成向心性的學習氛圍，局限性在于對校園空間的要求高。適用于以STEAM 理念為指導、以科學教育為特色的學校。

2.4 STEAM 學習空間設計的發展趨勢

根據調研結果，STEAM 學習空間根據校園空間配置及教學需求呈現出各異的面貌，均在不同層面集中體現出對交流空間及開放界面的需求，并運用教學模塊的靈活排布構建多元有機的STEAM 學習情境。因而面向未來不確定性的STEAM 學習空間在總體上表現為對開放自由空間趨勢的追求。

3 面向未來不確定性的STEAM 學習空間設計策略

3.1 優化要點

3.1.1 適應性

空間的適應性改造是通過不斷調整建筑自身構成要素適應客觀外部條件的優化方式[4]，應立足于校園空間、結合學校特色構建空間情境，滿足學習需求。

3.1.2 可變性

多內容、多模塊、多目標的STEAM 學習對教學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不同教學活動的能動可變。

3.1.3 開放性

面向未來不確定性的STEAM 學習空間設計需以開放交流為導向，不僅關注常規教室空間，更要以整體的觀點把握非正式學習空間,促進學習空間與其他空間的互動。

3.2 設計策略

圖1 現狀矛盾與設計策略的對應關系

3.2.1 設置更彈性化的空間界面

在開放化的發展趨勢下，面向未來不確定性的STEAM 學習空間常配合多種垂直界面實現教學空間的靈活轉換，從而形成容納多種教學模式的復合化空間。

實際操作中，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模塊（圖2）?；趯W生自發行為的空間生態提高了學生的參與興趣，為跨學科、混齡交流提供了條件，提升了面對未來不確定性的潛力。邊界的設置應當遵循課程開展的需求及學生探索的意愿，例如在課程展示環節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 清華附中灣區學校STEAM 學習空間改造思路

3.2.2 布置更多樣化的教學模塊

教學模塊指用于STEAM 學習環節的、由家具、教具及環境組合而成的空間單元，面向未來不確定性的STEAM 學習空間普遍有靈活運用教學模塊的發展趨勢。

適宜的模塊布置與設備支持所營造的真實具體的驅動性任務情境，能夠吸引學生主動學習[5]。桌椅、試驗臺、儲物柜等能夠拆分及自由組合的家具可以在有限的教學空間中，實現集中授課、小組討論、個人探索等多種學習模式。在設計中應當充分列舉使用情境，合理判斷教學模塊的使用狀態及尺度，充分把握不同布置方式之間的靈活轉變，以實現行為、模塊與空間的協調。

3.2.3 打造更有效的非正式學習空間

除STEAM 教室外，促進自主學習的非正式學習空間常被忽視。面向未來不確定性的STEAM 學習空間不僅應關注教室空間設計，更應發掘非正式學習空間的協同潛力。

在空間構成上，非正式STEAM 學習空間包括教室外走廊、中庭、層間平臺等公共空間；在功能構成上，主要用于作品展示、學生討論、教具儲存等；在空間行為上，預期交往行為觸發的非正式學習對正式學習形成拓展與補充。非正式學習空間應當充分呼應師生學習需求，通過課程內容、主題特色等要素與教室銜接，并結合空間尺度、層次與交通組織關系設置。

3.2.4 組織更層次的學習空間序列

作為尚在建設方向探索期的非常規功能場室，STEAM 學習空間的空間組織模式及位置常由校方決定，往往面臨與其他功能場室混雜或過于分離的情況，難以形成良好的學習環境。面向未來不確定性的STEAM 學習空間宜在空間秩序與層次上靈活處理。

在空間設計上，可以表現為三點：一是要合理選擇STEAM學習空間的位置，將STEAM 學習空間與相關學科教室或其他思維探究類學習空間臨近設置，形成學科交流環境；二是要在STEAM 學習空間內部，利用過渡空間、可見隔斷合理設置分室、分區層次，營造整體與部分統一的多層次空間體系（圖3）；三是針對存安全隱患的操作流程，需要設置日常學習與實踐學習的層次分隔，防止學生在無指導的情況下使用相關器械（圖4）。

圖3 河源高級中學豎向學習層次（http://www.scutad.com.cn/a/jingpinzhanshi/jingpinzuopin/）

圖4 諾德安達學校的學習與操作分區及注意事項

3.2.5 營造更人性化的真實學習氛圍

真實的學習情景是搭建抽象學習與生活環境的橋梁，幫助學生將跨學科知識遷移運用到真實的生活場景中，是支撐STEAM 深入學習的關鍵。面向未來不確定性的STEAM 學習空間應當從空間細節到空間規模各方面追求構建更加真實、可互動的學習情景。

具體設計中，應根據教學目標和具體問題進行學習氛圍的真實營造。例如用舒適自由的桌椅布置取代傳統授課的桌椅布置（圖5），組織天臺智慧農業、操場航模飛行等室外情景化學習等。面向未來不確定性的STEAM 學習環境并不局限于教學樓中，露臺、操場、種植園、科技角都可以提升在真實情境中學習的體驗。

圖5 清華附中灣區學校STEAM 學習空間改造前后氛圍情景對比

4 結語

本文基于對我國中小學STEAM 學習空間建設現狀調研出發，分析面向未來不確定性的空間訴求，歸納STEAM 學習空間在兩種背景下的六種空間布局模式及發展趨勢，最后總結出面向未來不確定性的STEAM 學習空間設計原則及設計策略，以期能為中小學STEAM 學習空間設計提供思路。