当前，传统的以单一学科为核心的教学模式早已不能很好地满足新的人才培养需求。对中国基础教育而言，亟须引入以STEM为代表的跨学科课程，并尽可能通过新建、改建或扩建的方式在校园中建立一批可满足STEM课程需要的新型学习空间。

深入了解学校的STEM空间建设需求

STEM空间的建设，一定是基于需求而设计的。所设计的STEM空间，若缺乏“客户需求”意识，在设计之初不作有关需求的认真调查与分析，未能清晰知晓学校师生的多层次需求，特别是不同STEM课程的差异化需求，则很难设计出令学校满意的STEM空间。

杭州大关中学STEM中心项目学习室方案（局部）。资料图片

多方法了解STEM空间的建设需求。一所学校STEM空间的规划与设计，应以需求为导向，强调“空间形式追随教育功能”。理解设计需求，也是优质设计的前置条件，通过现场考察、访谈、问卷等方法，深入分析具体学校的STEM课程体系，是了解特定学校STEM空间建设需求的有效途径，从而获得STEM空间设计需求的“完整信息”。

现场考察感性认知需求。所谓的现场考察法，是设计团队赴学校现场，基于考察提纲和观察表，运用感官观察、辅助工具等进行深入的田野观察与研究，从而获得基于现实情境的第一手资料。其中若是新建学校项目，则特别需要对项目的规划图纸进行深入研究。现场观察的重点是场所的基本方位、基础性条件、选择性条件和限制性条件等，并能就现场看到的某些问题，与校方进行及时沟通，为后续的设计提供资料和场景信息。

互动访谈研讨需求。它是空间开发团队对学校管理团队和部分师生进行的座谈，通常采用半开放式访谈法。在访谈开始前往往事先拟定半结构化的访谈提纲，并结合访谈所获的相关信息进行“追问”和“拓展”，不至于忽视比较重要的信息，其目的旨在尽可能了解不同利益群体对STEM空间的基本认识与需求。同时，由于是半结构化访谈，所获得的信息相对具有一定的集中性，因此访谈的结果可方便作量化统计分析。由于同类问题访问多个人员，调查结果的可靠性较高，也利于比较全面地了解STEM空间的建设需求。

问卷调查量化需求。问卷调查法是设计团队利用问卷，面向教师、学生、家长等利益群体就STEM空间建设的现状、挑战、需求、定位、优先次序等多个方面的详细调查。该调查可以面向对象开展大范围的样本调查，经过量化处理从而获得大量真实的反馈，能够为后续STEM空间的设计提供规划依据。

需要说明的是，通过不同渠道获得的基本需求信息，需要设计团队进行专业化的汇总与分析处理，形成具有设计启示与证据意义的《基本需求分析报告》，并作为后续设计的重要资料，特别是在基础型需求方面，能比较有品质地把握设计质量。

运用KANO模型对设计需求进行分层梳理。KANO模型将客户的需求分为三个层次，即基本型需求、期望型需求和兴奋型需求，对应的绩效指标分别是必备因素、期望因素和魅力因素。KANO模型适用于STEM空间的设计需求分析。具体而言，第一，基本型需求是所设计STEM空间“必须有”的教育功能。如果这个需求没有得到满足或表现欠佳，学校的不满情绪会急剧增加，即便经过改进设计需求得到满足后，可以消除学校的不满，但却并不能带来满意度的增加，甚至导致高满意度最终难以达成。第二，期望型需求，虽然不是所设计STEM空间必须有的教育功能，或许这些期望型需求连学校自己都不清楚，但是一旦有了该功能，并被学校了解，则是他们非常希望得到的，是需求的“痒处”。期望型需求与客户满意度呈现线性关系，此类需求提供得越多，学校满意度越会线性增加。第三，兴奋型需求，是所设计STEM空间具有的“出乎意料”的功能，常给学校极大的惊喜，让人会“好叫连片”。一旦空间设计具有该类特征，则学校会产生极高的设计满意度。通过引入设计需求梳理的KANO模型，在设计中尽可能实现“必须有”的基本功能，不断创造期望型功能乃至兴奋型功能，有利于保障STEM空间设计的高品质。

识别STEM学习空间的多元学态

STEM是新型的跨学科课程，具有十分丰富的学习形态。其中合作学习、项目式学习和设计型学习是三大关键学态，它们为跨学科课程的学习提供了十分有益的教与学模式，在STEM空间开发与设计中需要加以重点关注。

合作性学习 。STEM课程的合作性学习，需要考虑合作的不同类型，并在空间配置上体现灵活性和交流的便捷性。一是要重视可移动的桌椅，关注合作小组人数多变、人员流动性强等特征而开展相应的设计。通过引入带有滚轮的可移动桌椅，有利于小组规模的灵活化，有利于空间形态的可变布局，同时也有利于组内学习、组间交流和教师讲授三种不同教学模式的灵活切换。二是空间中要加强便于展示的多屏配置。一方面，为教师配备的多屏，有利于教师展示不同的教学内容和学生学习成果；另一方面，为学生配备的多屏，特别是为每个小组设置组内屏幕，有利于促进组内信息分享与互动交流。

项目式学习。项目式学习的实施，常常围绕特定探究问题，可能是来自物理、化学或生物等具体学科，也可能是跨学科问题，例如地下水污染治理。从教学组织的角度，探究者可以是一个人，也可以是多个人。因此，项目式学习的空间应重视空间的灵活性和复合性。所谓的“灵活性”，即应尽可能便于扩建或重新组合，以满足多种用途。通过空间采用模块化设计，多采用隔断，适当富余空间，以及多采用移动式设备等手法，可以大大提高空间布局的灵活性。所谓的“复合性”，指功能的多业态叠加，强调一个空间具备多种功能的基础条件，能够围绕具体项目的具体需求，空间能够给予良好的支持。

设计型学习。设计型学习，又称“基于设计的学习”，核心在于通过探究和推理过程，设计出创新的产品、系统或问题解决方案，形成学习成果。 设计型学习具有双重内涵，从外部看是设计与制造的生产过程，从内部看是参与者在实践中学习的教育过程。设计型学习为学生提供了“做中学”的机会，具有培养解决问题的能力、在迭代反思中发展创造性思维、促进认知能力全方位发展等优势。 设计型学习更加接近真实世界的问题解决，对提高学生的高阶素养具有十分重要的价值。设计型学习的开展，往往需要运用多次交流演示，要求空间的设计提供有效的认知工具，实现交流内容的可视化，包括关注设计技能的演示，所作决定和作这一决定理由的演示，以及关注解释所发生事情的演示。 对于所有学习者，这样的交流是一个头脑风暴的过程，实现信息共享、互惠互进，推动学习者之间形成更大的学习共同体。因此，需要区分设计型学习的不同阶段对学习空间的不同要求，见表1。

表1 设计型学习对STEM 空间的要求

学习阶段

 

演示内容

对学习空间的要求 

准备阶段

创设问题情境

  共情

对问题情境的阐述，设计的基本要求

理解设计需求，理解设计的外部效应

投影仪或电子白板：教师利用网络创设情境

设计阶段

界定

构思

原型 

测试

设计的框架；所需关注的各个要素，例如待解决的子问题、参考案例、成员分工

潜在的各种解决方案；可能产品的外形与结构特征

成员的设计想法

概念草图

粗糙的实体模型

需要阐述的设计思路

外界的反馈意见

电子白板或普通白板：展示成员初期的设计想法；理清所需关注的要素，并进行排序

普通白板、电子白板或电脑：展示解决方案；对潜在的产品设计进行讨论；绘制草图；模型输出设备

普通白板、电子白板或电脑：展示解决方案；对潜在的产品设计进行讨论；绘制草图；模型输出设备

成果交流阶段

成果交流

最终的产品

外界的评价

投影仪：PPT的演示

展示区：可以是展架、展柜，也可以是壁毯或软木板，用来展示作品、海报

运用PST方法

实现STEM教育需求的空间转化

面向STEM教育的空间建设，在对需求深入了解和对学态丰富把握的基础上，还需要通过对空间指标、设施指标等要素的科学规划与设计，实现功能到空间的转化。运用PST框架，为STEM空间开发实现从设计需求到功能转化，提供了良好的思维模式。

PST方法即“Pedagogy-Space-Technology”，该方法要求从教学法、空间和技术三大维度整体考虑需求、目的和实现方式，同时把握好三个要素之间的相互关系，整体推进学习空间的概念、设计、施工与应用。PST三者是一个相互关联和相互影响的“迭代循环”。

在具体操作中，开发团队可通过前期的需求调查确定具体空间的“教育学”定位，即该空间的教育理念、教学功能、教学组织、学习方式、学习评价、学习资源等方面的系统化要求，并希望这些“教育理念”能够通过关联的“空间”和“技术”来实现应有的理念和目标；“空间”是物质载体，通过布局、造型、体量和功能等的规划设计，通过承载“教育灵魂”和嵌入“技术装备”来形成STEM空间的功能；“技术”对空间设计提出一定的“占有”要求，并促进“教育学”要求的最终实现。

该模型重视教育学、技术装备两大要素对空间设计的互动关系，尤其是强调不同层次教育需求在STEM空间设计中的合理表达与体现。同时，PST三大要素彼此形成了一个相互支撑、互助的设计循环，通过需求的解决和设计的调整完善，最终实现彼此要求与功能的高水平耦合，确保设计作品达到比较理想的水平。

可以说，运用PST方法对STEM空间设计具有十分重要的价值。第一，在设计之初和过程之中能够充分“聆听”来自教育学的多样需求，并尽可能将这些需求作为设计的出发点和主要依据，能够最大程度保障来自学校师生的“教育学”利益，也有利于最大限度确保设计的“教育目标”达成。第二，形成了一种基于多方面因素综合考虑的“耦合”机制，通过三方多维互动，不仅考虑“教育学”因素，还考虑具体“空间”和“技术”的实际统整，依托“空间”的物理平台，实现教育学和技术装备的有机“嵌入”，而不是无序整合。第三，确保了项目的落地性和可操作性，该模型消除了传统学习空间仅为艺术设计的流弊，无缝对接教育和装备，确保了STEM空间在施工阶段的可操作性。

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