面向未来不确定性的中小学STEAM 学习空间设计策略研究

汤朝晖，郭亚凝

（1 华南理工大学 建筑学院，广东广州 510641；2 华南理工大学建筑设计研究院有限公司，广东广州 510641）

0 引言

“STEAM”一词是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)、数学(Mathematics)英文首字母的缩写，在面向未来的教育变革中,以科学创新与技术实践为目的的STEAM 教育逐渐成为我国中小学教育的重要组成。STEAM 教育强调在真实情境内以问题为导向进行跨学科学习，因而优化学习空间成为迫切需求。

1 我国中小学STEAM 学习空间建设现状

1.1 STEAM 学习空间的政策推动与创设热潮

自2015 年教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中鼓励探索STEAM 教育模式开始，一系列STEAM教育相关政策的推出促使我国中小学掀起STEAM 教育热潮（表1）。STEAM 教育理念逐渐以校本课程、学生竞赛等形式进入课堂，当前新建及改扩建的学校普遍将STEAM 教室纳入功能场室建设范畴。

表1 我国STEAM 教育政策（作者自绘）

1.2 STEAM 教育目标与现实空间建设的矛盾

当前STEAM 教育目标与现实空间建设的错位，阻碍了STEAM 教育实践在我国的深化发展。现阶段实践的问题在于未体现多学科交叉的特点、偏离了培养创新合作能力的目标、缺乏学习的真实情景[2]等，在空间建设上表现为常规学校布局与交叉学习需求的矛盾、有限教室空间与多元教学模式的矛盾、传统教学流程与多样学习环节的矛盾、均质空间层次与有机学习生态的矛盾、标准学习环境与真实交互氛围的矛盾等，从长远来看不利于STEAM 教育理念的贯彻，限制了学生的潜在活力。

1.3 STEAM 未来教育方向的不确定性

随着创新理念的发展与教育信息化的转型，培养面向未来的科技创新型、多领域复合型人才成为各国教育的核心内容，个体对教育的需求也更加多元。面向未来全球社会环境的不确定性、未来教育变革方向的不确定性及教育目标的不确定性等一系列深刻复杂的变化，探索未来教育变革方向显得更加迫切，前景更加广阔。

2 面向未来不确定性的中小学STEAM 学习空间研究

2.1 中小学STEAM 学习空间内涵

中小学STEAM 学习空间包括中小学校园中用于贯彻STEAM 理念而设置的各类正式或非正式学习空间及其辅助空间，常见形式如开展STEAM 学习的公用或专用教室、STEAM 资源中心、教师准备室及相关公共空间等，不仅指物理空间，也包含虚拟场景。

2.2 面向未来不确定性的中小学STEAM 学习空间诉求

对未来教育的预期必然引发学习行为的发展及学习环境的更新。面向未来教育的中小学STEAM 学习空间不再是传统空间的迭代，而应充分容纳时代特色与需求要素，与时俱进地回应未来社会环境与教育的不确定性，为理论在实践中发展创造条件。

2.2.1 空间功能设置复合化

有别于功能单一的传统教学空间，以多学科交融为特色的STEAM 学习空间需要秉持功能复合、多元互动的原则，为实现跨学科交流、分组合作、流程创新创造条件。

2.2.2 空间组织形态灵活化

基于中小学智能化发展趋势及功能复合需求，灵活可变的空间组织形态可为未来教育的不确定性提供更多可能。

2.2.3 空间情境氛围人性化

STEAM 教育的真实情境是统整课程的核心概念，也是跨学科课程能够引发学生参与动机的关键[3]。营造具有真实性和人性化的空间情境是必然发展方向。

2.3 面向未来不确定性的STEAM 学习空间布局模式

本文根据STEAM 课程设置情况、学习空间建设质量等要素，选取了6 所中小学进行调研（表2），对其课程形式、学习行为、空间特征进行对比分析。总体上可将调研案例的STEAM 学习空间布局模式分为既有空间改造类和新建类。

表2 调研案例概况（作者自绘）

2.3.1 既有空间应用为STEAM 学习空间

1）共用教室模式

共用教室模式指将STEAM 教学内容与其他课程结合设置，在常规课室中学习的模式。广州科学城爱莎外籍人员子女学校在班级教室中组织STEAM 学习，通过调整桌椅组合面对不同问题情境（表3）。优势在于跨学科交流效率高，局限性在于公用教室变化受限。适用于STEAM 教育体系成熟的学校。

表3 既有空间应用为STEAM 学习空间的空间布局（作者自绘、自摄）

2）独立教室模式

独立教室模式指将独立教室专用于STEAM 学习的模式，常见形式有STEAM 活动室、创客室、综合科技室等。广州市第九十七中学高中部设立创客室，用于开展STEAM 教学及存储教具（表3）。优势在于与其他功能场室结合紧密，局限性在于难以形成STEAM 课程教学规模与真实氛围。适用于空间有限、STEAM 教学需求较少的学校。

3）扩大教室模式

扩大教室模式指将多间教室打通形成连续大空间的布局模式，例如广州市清华附中湾区学校（表3）。优势在于空间开阔灵活，更能够满足学科交流融合与合作探究需求，局限性在于空间均质，难以突破教室柱网的限制。适用于既有教室空间的优化改造。

2.3.2 新建STEAM 学习空间

1）组团围合模式

组团围合模式指一系列STEAM 教室空间通过公共交通串联、围绕中心展开的模式。基于STEAM 理念设计的河源高级中学科普教育馆将学习空间围绕中庭情景式展开，营造非正式的开放学习空间（表4）。优势在于促进了同层及层间互动，局限性在于对空间规模要求较高。适用于STEAM 课程开设较多、有公共交流需求的学校。

表4 新建STEAM 学习空间的空间布局（作者自绘、部分自摄）

2）公共开放模式

公共开放模式指STEAM 学习空间在教学楼中独立分离设置的模式。广州市诺德安达学校在教学楼底层设置多界面通透开放的STEAM 创客中心，内有多个可变教学模块（表4）。优势在于便于边界拓展及内外交流，局限性在于对教室的设计构造有要求。适用于有展示需求、教学空间充足的学校。

3）STEAM 中心模式

STEAM 中心指以STEAM 理念为指导建设的功能性建筑。南京中华中学雨花校区将多种STEAM 功能融入综合体中，以中庭促进交流、阅读及展演等非正式学习活动的发生（表4）。优势在于形成向心性的学习氛围，局限性在于对校园空间的要求高。适用于以STEAM 理念为指导、以科学教育为特色的学校。

2.4 STEAM 学习空间设计的发展趋势

根据调研结果，STEAM 学习空间根据校园空间配置及教学需求呈现出各异的面貌，均在不同层面集中体现出对交流空间及开放界面的需求，并运用教学模块的灵活排布构建多元有机的STEAM 学习情境。因而面向未来不确定性的STEAM 学习空间在总体上表现为对开放自由空间趋势的追求。

3 面向未来不确定性的STEAM 学习空间设计策略

3.1 优化要点

3.1.1 适应性

空间的适应性改造是通过不断调整建筑自身构成要素适应客观外部条件的优化方式[4]，应立足于校园空间、结合学校特色构建空间情境，满足学习需求。

3.1.2 可变性

多内容、多模块、多目标的STEAM 学习对教学空间的可变性具有更高水平的要求。在有限的条件下，空间的共用与灵活的划分保证了空间对不同教学活动的能动可变。

3.1.3 开放性

面向未来不确定性的STEAM 学习空间设计需以开放交流为导向，不仅关注常规教室空间，更要以整体的观点把握非正式学习空间,促进学习空间与其他空间的互动。

3.2 设计策略

图1 现状矛盾与设计策略的对应关系

3.2.1 设置更弹性化的空间界面

在开放化的发展趋势下，面向未来不确定性的STEAM 学习空间常配合多种垂直界面实现教学空间的灵活转换，从而形成容纳多种教学模式的复合化空间。

实际操作中，将墙体用可推拉白板、投影幕布、书架等非封闭界面加以替换，从而在通透大空间中营造自由分割的教学模块（图2）。基于学生自发行为的空间生态提高了学生的参与兴趣，为跨学科、混龄交流提供了条件，提升了面对未来不确定性的潜力。边界的设置应当遵循课程开展的需求及学生探索的意愿，例如在课程展示环节收起隔断形成大空间，在自由探索阶段展开隔断打造小组空间。

图2 清华附中湾区学校STEAM 学习空间改造思路

3.2.2 布置更多样化的教学模块

教学模块指用于STEAM 学习环节的、由家具、教具及环境组合而成的空间单元，面向未来不确定性的STEAM 学习空间普遍有灵活运用教学模块的发展趋势。

适宜的模块布置与设备支持所营造的真实具体的驱动性任务情境，能够吸引学生主动学习[5]。桌椅、试验台、储物柜等能够拆分及自由组合的家具可以在有限的教学空间中，实现集中授课、小组讨论、个人探索等多种学习模式。在设计中应当充分列举使用情境，合理判断教学模块的使用状态及尺度，充分把握不同布置方式之间的灵活转变，以实现行为、模块与空间的协调。

3.2.3 打造更有效的非正式学习空间

除STEAM 教室外，促进自主学习的非正式学习空间常被忽视。面向未来不确定性的STEAM 学习空间不仅应关注教室空间设计，更应发掘非正式学习空间的协同潜力。

在空间构成上，非正式STEAM 学习空间包括教室外走廊、中庭、层间平台等公共空间；在功能构成上，主要用于作品展示、学生讨论、教具储存等；在空间行为上，预期交往行为触发的非正式学习对正式学习形成拓展与补充。非正式学习空间应当充分呼应师生学习需求，通过课程内容、主题特色等要素与教室衔接，并结合空间尺度、层次与交通组织关系设置。

3.2.4 组织更层次的学习空间序列

作为尚在建设方向探索期的非常规功能场室，STEAM 学习空间的空间组织模式及位置常由校方决定，往往面临与其他功能场室混杂或过于分离的情况，难以形成良好的学习环境。面向未来不确定性的STEAM 学习空间宜在空间秩序与层次上灵活处理。

在空间设计上，可以表现为三点：一是要合理选择STEAM学习空间的位置，将STEAM 学习空间与相关学科教室或其他思维探究类学习空间临近设置，形成学科交流环境；二是要在STEAM 学习空间内部，利用过渡空间、可见隔断合理设置分室、分区层次，营造整体与部分统一的多层次空间体系（图3）；三是针对存安全隐患的操作流程，需要设置日常学习与实践学习的层次分隔，防止学生在无指导的情况下使用相关器械（图4）。

图3 河源高级中学竖向学习层次（http://www.scutad.com.cn/a/jingpinzhanshi/jingpinzuopin/）

图4 诺德安达学校的学习与操作分区及注意事项

3.2.5 营造更人性化的真实学习氛围

真实的学习情景是搭建抽象学习与生活环境的桥梁，帮助学生将跨学科知识迁移运用到真实的生活场景中，是支撑STEAM 深入学习的关键。面向未来不确定性的STEAM 学习空间应当从空间细节到空间规模各方面追求构建更加真实、可互动的学习情景。

具体设计中，应根据教学目标和具体问题进行学习氛围的真实营造。例如用舒适自由的桌椅布置取代传统授课的桌椅布置（图5），组织天台智慧农业、操场航模飞行等室外情景化学习等。面向未来不确定性的STEAM 学习环境并不局限于教学楼中，露台、操场、种植园、科技角都可以提升在真实情境中学习的体验。

图5 清华附中湾区学校STEAM 学习空间改造前后氛围情景对比

4 结语

本文基于对我国中小学STEAM 学习空间建设现状调研出发，分析面向未来不确定性的空间诉求，归纳STEAM 学习空间在两种背景下的六种空间布局模式及发展趋势，最后总结出面向未来不确定性的STEAM 学习空间设计原则及设计策略，以期能为中小学STEAM 学习空间设计提供思路。