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”“移動學(xué)習(xí)”“沒有教室的學(xué)校”“一人一張課表”等觀點(diǎn)的新型學(xué)校，教育3.0 時代正急速到來。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、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)為中心的真實深度的學(xué)習(xí)。時代變遷與技術(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)方式提出的八個中心的其中一個。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，課時安排在1 課時每周的學(xué)校占35%；2 課時每周的學(xué)校占57%；3 課時每周的學(xué)校占4%；4 課時及以上每周的學(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，同時也很少做到學(xué)科的綜合聯(lián)動[2]。

另外，我國創(chuàng)新中心并沒有同社會有良好的互動關(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、實驗教室、史地教室、計算機(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概念。從“未來學(xué)校”視角下看有其局限性。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)教育活動都比較不足，并且學(xué)生因為接觸的科學(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)計的主要問題來自于建筑設(shè)計同教育學(xué)的脫節(jié)。長久以來我國的學(xué)校設(shè)計一直采用的是“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)計策略，需要秉持一個基本觀點(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。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、杭州奧體實驗小學(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，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，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)交流活動的產(chǎn)生。

在具體的建筑實踐中，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，整個學(xué)校就是一整個教學(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)科普館項目，是一個新建的創(chuàng)新中心，為增加其可達(dá)性，將教學(xué)樓、實驗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，講臺也應(yīng)靈活設(shè)置，可以滿足教師隨時上課、學(xué)生隨時發(fā)表意見的活動需求。

因此在具體實踐中，大量創(chuàng)新中心設(shè)計采用“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)計成在主教學(xué)樓邊上的一個大空間的玻璃盒子，內(nèi)部有大小不一并方便移動的桌椅：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)新實驗室在空間內(nèi)部設(shè)置了可移動的隔斷，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。美國布福德中學(xué)STEAM 中心有四個STEAM 教室，每個實驗室都配備了數(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)，這些計算機(jī)向三個方向旋轉(zhuǎn)，以優(yōu)化學(xué)生協(xié)作的支持。柔性教學(xué)墻具有兩個觸摸屏智能板和兩個干擦板，每個板安裝在滾動組件上，節(jié)省空間，同時促進(jìn)動態(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家具和柔性靈活隔斷。

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

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)面向真實的深度學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)在真實的環(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)計中通常將事物本來的面貌展示，讓創(chuàng)新中心的每一個角落都成為教具。例如前文的河源市中小學(xué)科普館項目秉持“整個建筑都是教材”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)生身邊真實生動的教材，也營造了科技感十足的空間氛圍（圖4）。設(shè)計充分利用建筑的方方面面，提升投資回報率，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)、公共活動區(qū)，滿足學(xué)生植物科普、設(shè)備科普、戶外運(yùn)動與交流需求，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，同時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?；盏乃{(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，又增加了靈動和愉悅感。涂料采用環(huán)保涂料，并設(shè)置了大量移動家具、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：作者項目組）

圖5 河源市中小學(xué)科普館屋頂活動區(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)出五個空間設(shè)計策略：

（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)探究為手段的項目式教學(xué)，涉及教學(xué)活動，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)，實施個性化教育的教育新階段。