陳晨

〔摘? ? 要〕? 南京市教育技術(shù)裝備中心在對多所學校調(diào)研的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外實驗室建設方案中的先進元素，立足南京市各類學?，F(xiàn)有小學科學實驗室的實際情況，進行了針對性的規(guī)劃設計，提出了南京市小學科學實驗室裝備設計方案。該方案從空間設計、木器配置、數(shù)字化裝備、生物角等方面綜合考量，讓實驗室濃縮科學的味道。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學科學；實驗室；建設

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 01? ? 073-075

一、項目背景

小學科學實驗室是學生進行科學課程學習的重要空間，科學實驗室的規(guī)劃建設應當遵循利于學生探究活動開展的原則。目前，小學科學實驗室建設還存在數(shù)量不足、設計不科學、不利于分組探究、設備落后等問題。合適的空間和裝備能夠為師生提供多樣化的教學和學習方式，進而創(chuàng)設自主選擇的學習空間和充分的探究學習機會。小學科學課程把探究活動作為學生學習科學的重要方式，需要空間和裝備的配套，因而實驗室環(huán)境是否適于探究決定了課程開展的質(zhì)量。

基于以上目標，南京市教育技術(shù)裝備中心在對多所學校調(diào)研的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外實驗室建設方案中的先進元素，立足南京市各類學?，F(xiàn)有小學科學實驗室的實際情況，有針對性地進行了規(guī)劃設計，提出了南京市小學科學實驗室裝備設計方案。該方案從空間設計、木器配置、數(shù)字化裝備、生物角等方面綜合考量，以期讓實驗室濃縮科學的味道。

二、設計理念與創(chuàng)新

（一）合理的空間設計，活化探究過程

設計一間實驗室，首先需要考慮空間布局的問題。目前，南京市除新建校及改建過的實驗室以外，還有很多實驗室停留在過去中學理化生實驗室的布局設計上。這樣的布局，學生一組四人并排而坐，中間還有水槽間隔，不能實現(xiàn)小組合作交流，功能單一，師生互動困難，師生教學關(guān)系呈二元對立模式。我們參考很多國外的實驗室設計，發(fā)現(xiàn)國外的實驗室布局有著非常清晰的不同功能區(qū)域，教師辦公區(qū)、學生討論區(qū)、觀察實驗區(qū)、交流互動區(qū)、展示交流區(qū)……這些豐富的空間劃分，賦予了實驗室更多的功能，讓實驗活動和教學的多元化實施有了可能，有利于小學生科學探究活動的開展。國外的實驗室面積大，班級人數(shù)少，可以規(guī)劃的空間充足。我們不具備這樣的條件，但是，可以借鑒其思想，在有限的面積里做到有效的空間利用。

（二）靈動的木器配置，貼近教學需要

木器配置是實驗室的核心。富有設計感的木器配置可以讓教學行為更加高效地開展。在2019年南京市小學科學實驗室建設中，為了貼近常態(tài)教學，我們在木器配置上開展了四項創(chuàng)新。

1.創(chuàng)設合作學習的教學情境

合作學習是小學科學課堂上特別重要的一種組織形式。通過小組合作，學生共同思考問題和任務，描述各自知道些什么，考慮小組成員的各種觀點，一起獲取數(shù)據(jù)，綜合小組觀點解決問題。原先動輒1.8米以上寬度的實驗臺面，拉開了對面學生間的距離，學生彼此交流困難。這次我們選擇窄寬度桌面的實驗桌，在小組合作的時候，學生可以距離更近一些，討論的時候，聲音可以更小一些。

2.提供靈活輕便的活動桌椅

現(xiàn)在一般學校實驗室面積在七八十平方米，笨重而不可移動的桌椅放進去之后，空間就變得非常局促。這次，選擇的實驗桌椅都非常輕便，低年級實驗桌還裝有一個輪子，讓學生能夠輕松地移動?？梢苿拥膶嶒炞揽筛鶕?jù)不同的教學目標，改變空間的作用，變換原有的格局，以在有限的空間里，利用移動的木器拓寬空間的使用。

3.定制結(jié)構(gòu)化的收納設備

收納是每個科學教師的夢魘，實驗儀器紛繁復雜，還有那么多收集來的有用的“垃圾”，實驗室往往堆得滿滿當當。傳統(tǒng)的實驗室只有后面一排儀器柜，過于簡單的隔層劃分，往往不能滿足精細收納的需求。瑞典的宜家公司是國際著名的家具制造企業(yè)，其豐富的收納系統(tǒng)給我們留下深刻的印象，我們認為可以充分借鑒宜家的經(jīng)驗，將邊柜、抽屜柜等收納設備結(jié)構(gòu)化、精細化，滿足一線教師的實際需求。

4.按照年段設計配置方案

根據(jù)新課標，科學課從一年級開始，原先設計的科學實驗室都是根據(jù)中、高年級學生學習的需要。為了便于低年級學生學習，本項目的木器配置必須滿足小學三個年段的不同需求，根據(jù)學生的年齡配置實驗室。四軌制以上的學校應該配有兩間實驗室，其中一間應為低年級實驗室。

（三）融合數(shù)字技術(shù)，促進教學方式變革

移動學習和物聯(lián)網(wǎng)是新的教育技術(shù)。在本次的項目建設中，我們將這些數(shù)字化技術(shù)融入裝備中，期望通過裝備的升級，改變師生教與學的方式。

1.分組配置的移動端，給予學生更好的學習工具

移動學習是這一輪技術(shù)生態(tài)變革的基礎(chǔ)，移動終端給予了學生更多的自主學習途徑。iPad是目前移動學習的主流配置，學生通過iPad可以方便地開展搜索信息、拍照記錄、內(nèi)容記錄、虛擬實驗等。學習小組有了這樣的學習工具，學生可以開展很多的自主研究活動和項目式學習。

2.初步的物聯(lián)網(wǎng)體驗，讓學生體驗基礎(chǔ)的物聯(lián)情境

物聯(lián)網(wǎng)其實已經(jīng)走進了我們的生活，各種以傳感設備為基礎(chǔ)的物聯(lián)設備已經(jīng)在日常工作和生活中司空見慣。這些具備情境感知的物聯(lián)網(wǎng)設備，比如物聯(lián)網(wǎng)燈光系統(tǒng)、物聯(lián)窗簾等，花費不多，但可以給學生帶來很好的科技體驗，與教材中的物聯(lián)網(wǎng)學習結(jié)合在一起，既是必備設備，也是教學工具。

3.全新的生物區(qū)角，讓學生感知生命科學

生命世界是小學科學學習的四大領(lǐng)域之一，也是學生最感興趣的內(nèi)容。實驗室開展種養(yǎng)活動的空間不大，受到光照、土壤、澆水、安全等客觀原因的局限，很難在實驗室中開展植物種植和動物養(yǎng)殖活動。但是，實驗室里如果缺少了綠色植物，缺少了可愛的動物，就很難讓學生方便地思考生物與環(huán)境之間的物質(zhì)交換、環(huán)境對生物生長的影響、不同生物之間的合作互動關(guān)系、食物鏈與生態(tài)平衡的問題，科學的味道就會少很多。所以，這次的項目建設，我們在規(guī)劃設計中提出了生物區(qū)角的概念，用新的技術(shù)來實現(xiàn)。

三、案例呈現(xiàn)與分析

根據(jù)前述設計理念，經(jīng)過各方專家多輪論證，完成了最終的項目設計。通過規(guī)范招標程序，項目于2019年暑期順利實施，南京市30所小學建設三個年段共60間小學科學實驗室。本項目要求校方提供不少于80平方米面積并有基礎(chǔ)水電配套的空間用于改造。以學生數(shù)48人為標準配置，每間實驗室至少容納9組學生，空間非常緊張?；谝陨锨闆r，進一步設計了功能不同的八大區(qū)域，用于滿足教學需求。

（一）教師講授區(qū)

位于實驗室前端，包含黑板、觸摸一體機、藍牙擴聲系統(tǒng)、教師移動講臺。取消了傳統(tǒng)的寬大講臺，空出前端區(qū)域，方便教師隨時進入學生中間。

（二）分組學習區(qū)

分組學習區(qū)是實驗室最主要的區(qū)域，是學生分組學習的地方。根據(jù)年段不同，配置不同類型的桌椅，可以靈活地分組，明快的色彩讓學生沉浸在實驗學習的快樂之中。這次選擇的實驗桌椅都非常輕便，低年級實驗桌裝有一個輪子，學生能夠輕松地移動。配備可移動的實驗桌，根據(jù)不同的教學目標，可以改變空間的作用，改變原有的格局，在有限的空間里，利用移動的木器拓寬空間的使用。

（三）學生分享區(qū)

位于實驗室后端，在墻上利用高分子涂料，制作了一面可供學生涂鴉分享的白板。這樣的設計是源于“實驗空間設計雙中心”的想法，前端為教師講授中心，后端為學生分享中心，在實驗教學中，學生可以利用后端的分享中心白板進行小組討論。

（四）教師辦公區(qū)

科學教師的辦公室往往與實驗室距離比較遠，不方便教師備課、準備器材。我們在前端左側(cè)設計了教師辦公區(qū)，配置了辦公電腦和桌椅。電腦和觸摸大屏連接，既可以提供更多的存儲空間，也可以提供更多的交互方式。

（五）器材收納區(qū)

實驗室器材的收納由兩側(cè)的邊柜和組合柜承擔。邊柜根據(jù)實驗器材箱尺寸進行設計，可以無縫地將實驗箱收納其中。組合柜包含多組塑料收納盒，可以滿足教師的精細收納。

（六）作品展示區(qū)

實驗室應該有學生展示自己實驗記錄和作品的空間。這次專項中，我們設計了一面墻作為學生的作品分享區(qū)，用大色塊的軟木板拼接，豐富了空間的色調(diào)。

（七）物聯(lián)及移動設備區(qū)

每間教室我們按學校教室中窗戶的數(shù)量配備了窗簾電機、窗簾軌道，同時每間教室配備了一個網(wǎng)關(guān)、紅外轉(zhuǎn)發(fā)器、場景開關(guān)，可通過教室的場景開關(guān)一鍵控制教室窗簾的開合、空調(diào)的開關(guān)、照明燈具的開關(guān)，也可以通過App遠程控制。遠程控制App可安裝于教師ipad端也可安裝于手機上，通過這些簡單的智能控制讓學生體驗生活中的物聯(lián)網(wǎng)應用和感受未來科技。

每間教室還配備了最新的iPad?air移動終端——教師機1臺、學生機8臺，基本能夠滿足學生日常學習的需要。另外，還提供了基于蘇教版教材的教學資源，以更好地解決教師備課問題。

（八）生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)

該區(qū)域由垂直綠化演示墻和魚菜共生魚缸兩部分組成。安裝在墻面的無土栽培垂直綠化演示墻，配備了物聯(lián)照明系統(tǒng)、自動灌溉系統(tǒng)、種植的苔蘚蕨類等常綠植物，可以讓學生零距離體驗植物的生長與環(huán)境之間的關(guān)系。另外，我們配備了魚菜共生的小型魚缸，可以讓學生觀察到不同物種之間的共生關(guān)系。魚菜共生的小型魚缸具備自循環(huán)的過濾系統(tǒng)，方便了日常的維護。

四、成效與反思

本項目從一線教學實際出發(fā)，以學生的健康成長為準則，基于靈動的空間規(guī)劃和木器配置，融合各項新技術(shù)，創(chuàng)新實現(xiàn)了學生探究學習空間的新范式。

項目實施之后，南京市教育技術(shù)裝備中心組織學校的相關(guān)教師進行了培訓和研討。教師們肯定了本項目的設計實施，他們評價這是一間有生命、有溫度的實驗室，是一間讓學生們流連忘返的實驗室，有效促進了教與學在以下三個方面的轉(zhuǎn)變。

（一）促進教師融入學生中間

因為沒有講臺，教師可以非常方便地進入學生中間，學生也可以方便地上臺操作一體機。教師佩戴藍牙麥克風，通過擴聲音響，實驗室里的每個學生都可以聽得清晰明白。小組式的桌椅配置，帶來了合作學習的環(huán)境基礎(chǔ)，合理的空間規(guī)劃讓教師可以方便地進入每個小組參與討論。

（二）提高學生學習科學興趣

實驗室是學生最喜歡的地方，這里到處都有探究的問題：為什么用木絲吸音板來減少聲音反射？為什么健康照明比普通日光燈對眼睛好？為什么植物墻上的植物不需要澆水？這些問題都是他們科學研究的原點。寬大的學生作品分享區(qū)，可讓更多的學生分享自己的創(chuàng)意。實驗室后面的可擦寫白板寫滿了他們討論的過程。環(huán)境的建設給予了學生更多的學習空間和更多學習科學的興趣。

（三）減輕教師教學管理負擔

墻角一個小小的辦公區(qū)，讓一個上午三節(jié)課的科學教師，課間能有一個坐下來休息的地方，可以將課件在辦公電腦上進行修改。兩側(cè)的邊柜，將很多器材收納了起來，讓實驗室不再凌亂。窗簾和燈光自動控制，植物墻和魚缸也不需要天天打理。教師有更多的時間鉆研教學，而不再沉沒在無盡的瑣碎事務之中。

小學科學實驗室建設的研究還處于起步階段，如何立足有限的空間優(yōu)化設計、靈動融合是我們持續(xù)研究的課題。我們將從空間設計模塊化、實驗裝備課程化、情境感知自動化等方面進一步探索和研究，期待小學科學實驗室濃縮更多科學的味道，成為學生進行科學探究的樂土。

【南京市教育科學研究“十三五”規(guī)劃2020年度課題“新課標指引下小學科學學習空間規(guī)劃與技術(shù)裝備的研究”的研究成果，批準號為：L/2020/496】

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.