如何设计“以学习为中心”的学习空间？＊——以小学阶段为例

景玉慧 沈书生 李浩君

（1.浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江杭州 310023；2.南京师范大学 教育科学学院，江苏南京 210097）

在智能时代，核心素养导向的新型人才培养目标正在引领教育形态从“以教为主”的教学结构转向“以学习为主”的学习结构[1]。在此过程中，设计“以学习为中心”的学习空间，为学习结构视角下的教与学提供适切支持，成为了近年来国际教育领域共同关注的重要研究话题。本研究针对学习空间设计与教育需求不适配、已有理论研究操作性不强等问题，从发生认识论揭示的主体人认识规律为学理，探讨“以学习为中心”的学习空间设计，以期为教育工作者设计“以学习为中心”的学习空间提供理论参照，为教学结构向学习结构转型提供基础条件支撑。

一 问题与归因：已有研究成果与实践中的研究不足

理论研究的价值在于指导教育教学实践，而实践中存在的问题也应回溯到理论研究中寻找解决方案。基于此，本研究聚焦实践中学习空间存在的问题，从理论研究的角度进行归因。

1 问题聚焦：实践中学习空间存在“建不适需”的问题

综合理论与实践是全面诊断学习空间现存问题的有效路径：①通过文献梳理发现，实践中学习空间设计主要有三种典型思路，即企业全权主导设计，利益相关者需求缺位[2][3]；教师有限性协同设计，教育需求不全面[4]；师生形式化协同设计，学生认知被忽视[5]。②疫情期间本研究团队面向J 省所有中小学在线教学教师开展了关于网络平台、数字资源满意度问卷调查（有效问卷226956 份），其李克特五点量表统计结果显示教师对平台、资源的满意度均值分别为3.68分、3.66 分，整体尚未达到“较符合需求（4 分）”水平；同时，结合本研究团队对42 名教师进行的半结构化访谈发现，学习空间存在的主要问题是一体化集成功能缺失、资源尤其是指向学习的资源与教育需求适配性不足，导致学习空间在服务于“以学习为中心”的教育时力不从心。

2 问题归因：理论研究缺乏学理依据且实践可操作性不强

“建不适需”问题可以说自重新设计学习空间之日起就一直存在，是指建设的学习空间不能适应教师教学和学生学习的需求。梳理相关研究成果发现，研究者主要从设计要素、设计思路、设计框架、设计功能等方面对学习空间进行研究。其中，典型的学习空间设计思路与设计框架有：澳大利亚教育和青少年发展部提出的“调查学生能力与需求→基于能力需求了解教学实践→基于教学需求设计学习空间”[6]；王继新等[7]提出的学习空间建设六步骤，包括需求分析、方案规划、初步设计、详细设计、施工维护、管理评价；Fisher[8]提出的“教学活动→教学属性→过程步骤→行为前提→空间布局”的物理空间设计思路；Linda 等[9]提出的关注“与他人合作开展丰富教学设计、评估新空间中的学习、整合创新理念、重新审视设计方法”等四要素的结对设计思路，以及Britnell 等[10]提出的多项协作式框架、Radcliffe[11]提出的“教育-空间-技术”（Pedagogy-Space-Technology，PST）框架和在此基础上陈向东等[12]改造的“教育-社会-空间-技术”（Pedagogy-Social-Space-Technology，PSST）框架等。

上述研究虽在设计流程、关注要点上对学习空间设计进行了较为系统的阐释，但大多将学习空间作为“存在者”进行研究，而很少思考“存在者如何和为何‘存在’”，也就是说设计缺少学理依据；同时，这些研究多是思路探讨，尚未在此基础上进一步深入剖析操作过程，存在难以指导实践的问题。此外，研究者虽然提及设计要关注学习者的学习特征与需求，但并未就如何落实展开专门研究，且研究中多采用调查法来获取教师与学习者的需求，这种方式虽能获得部分真实需求，但难免会因样本受限而有失偏颇，导致不能承担指导顶层设计的重任。基于此，本研究认为有必要寻找学理基础，从关注实践操作的层面建构“以学习为中心”的学习空间设计理论，为解决上述问题提供理论参考。

二 转向与出路：兼顾学理基础与实践操作的学习空间设计模型

学习空间设计的研究势必要从基于学理和关注实践这两个层面展开。为此，本研究立足于发生认识论和学习空间结构要素，从学理、操作层面讨论学习空间的设计。

1 从表象到本质：从关注场所、条件与内容到兼顾认识发生

设计学习空间的目的在于为教与学提供更加符合认知特点与需求的外部支持，以更有效地促进学生的认识发生。

（1）从注重“场所设计”转向兼顾“认识规律”

学习是在恰当外部条件支持下发生的[13]。学习空间作为提供场所与认识发生所需客体的中介[14]，并非“纯粹”意义上的场所，其还需提供符合认识特点与需求的学习支持。当前，研究者多将学习空间设计定位在场所层面，如聚焦物理空间布局[15]，而很少关注学生的认识规律。作为认识发生的中介，学习空间的设计势必要从注重场所转向兼顾认识规律。

（2）从注重“条件配置”转向兼顾“认知需求”

重新设计学习空间绝非简单的场所设计与新技术工具添置，而是以认知需求为导向的学习支持条件的设计。因受企业主导与学校智慧校园建设需求等外生力量的驱动，学习空间设计普遍重条件配置、轻需求分析，存在“形式化”“技术化”“工具化”等问题[16]。就构建技术赋能的“以学习为中心”的新型教育生态而言，兼顾教育需求与社会变革才是构建遵循教育规律的学习空间的有效路径。

（3）从注重“内容设计”转向兼顾“个性特点”

教育的目的在于成就每位学习者。技术赋能的新型学习空间拥有丰富的资源与工具，为教师能够关注每位学生提供了可能。然而，学习空间设计存在重内容映射的知识本身而对内容表征形式和映射的认知层次等关注较少的问题，如学习资源多是以文本为主要形式表征的作业、练习，而较少关注认知层次。但因学习者个体差异的存在，空间设计势必要考虑不同学习者的个性特点，在注重内容映射的知识本身的基础上进一步关注内容样式与层次。

2 从经验到学理：发生认识论对学习空间设计的关注

基于当前学习空间设计多以经验为主、缺乏学理依据的现实，本研究以发生认识论为学理基础，从映射学习规律与需求的视角，关注“以学习为中心”的学习空间设计。

（1）从外显学段到内隐认知的适配设计

发生认识论具有“生物—心理”双维度内涵：生物维度指向个体的身体机能，而心理维度指向个体的认识特点与机制。其中，生物发生是心理发生的生物学前提，只有生理机能达到相应的成熟度，心理认知才有达到相应层次的可能[17]。具体描述中，皮亚杰[18]从感知运动阶段、前运演阶段、具体运演阶段、形式运演阶段等四个阶段对认识发生的特点与机制进行了详释。

从生物发生关注的学习者身体机能水平出发，学习空间设计需分学段进行，关注学习者成长过程中的认知差异，形成源于认知规律、服务于认知需求的设计思路；从心理发生关注的学习者认识特点与机制出发，学习空间设计需匹配不同认知层次的认识客体，一方面适应不同学段学生的认识层次，另一方面适应学段内不同学生的认知差异，使学生更好地开展个性化学习。

（2）从外在整体到内在构成的贯通设计

已有学习空间设计的研究成果多集中于整体层面的宏观、中观探讨，而从学理层面关注外在整体进而深入内在构成展开设计的研究成果近乎未见。以发生认识论为学理基础，从认识发生与学习空间的内在关系切入，在探讨学习空间设计思路的基础上，深入学习空间结构要素进行具体设计，不仅能形成基于学理的设计理论，还能使理论变得更具操作性。

①设计思维路径导向的外在整体设计。以发生认识论为学理基础设计学习空间，首先要厘清发生认识论和学习空间之间的内在关系。皮亚杰[19]指出活动是认识的发源地，即认识发生寓于学习活动之中，学习活动过程伴随学习者的认识发生。前期研究结果显示，教师可以通过调配与组织学习空间附载组件，构建学习活动赖以发生的学习环境（刺激物）为认识发生提供支持[20]，那么从学习活动切入，就可以得到“学习空间（学习环境）→学习活动→发生认识论”这条指向促进认识发生的学习空间应用的思维路径。反过来，发生认识论指导学习空间设计的思维路径便是“发生认识论→学习活动→（学习环境）学习空间”，即从发生认识论揭示的认识特点与机制出发，分析适合的学习活动，进而分析学习活动开展所依赖的学习空间。以此思维路径为指导，即可明确学习空间设计的整体思路。

②四大结构要素导向的内在构成设计。设计的思维路径虽然明确了学习空间设计的思路，但尚未说明设计抓手。前期研究从认识发生过程剖析学习空间的本质属性，得到了学习空间的四大结构要素：物理场所、虚拟场所、工具性客体和对象性客体[21]。其中，工具性客体是指表述对象性客体的中介，通过促进主体与客体、他者间交互，使学习变得更加有效、便捷，包括形式性工具、传统工具和信息技术工具等；而对象性客体是指映射认识对象的中介，是主体认识发生所需要的一切现实和可能的外部资源集合，包括物质资源、交往资源、经验资源等[22]。

设计思维路径导向的外在整体设计和四大结构要素导向的内在构成设计，形成了兼顾学理基础与实践操作的学习空间设计逻辑。以此为参照，本研究构建了发生认识论视角下的学习空间设计模型，如图1 所示。该模型以发生认识论揭示的认识发生规律来指导学习活动（认识发源地）的设计，基于学习活动发生所需的外部支持条件剖析学习空间（学习空间提供学习活动发生的支持条件）的设计，进而从学习空间的四大结构要素对其进行设计解构，最终形成具有学理依据且兼顾实践操作的设计模型。

图1 发生认识论视角下的学习空间设计模型

三 思路与方案：针对小学阶段的学习空间设计方案

本研究基于发生认识论视角下的学习空间设计模型，以小学1～6 年级为例，构建了小学阶段“以学习为中心”的学习空间设计方案（如表1 所示），以期形成更具实践操作性的设计理论。考虑到基于发生认识论分析学生认识规律的可操作性，本研究参照《义务教育课程标准（2011年版）》，将小学阶段划分为1～3 年级和4～6 年级两个学段。

DP-ER系统应设有备份保护功能。当发生故障，系统无法进行保护功能或保护功能执行后仍不能解除故障时，此时应利用备份保护功能，隔离故障系统或组件。在备份保护系统执行后，新的冗余组件满足系统冗余设计要求。设总的发电机数为n台，假定1台备用发电机发生故障无法启动，这意味着可用的备用发电机数将少1台为n-1，此时剩余的可用备用发电机仍应满足系统的供电要求，即n-1原则。

表1 小学阶段“以学习为中心”的学习空间设计方案

1 第一学段：“具体形象”型学习空间的设计

第一学段（1～3 年级）学生以具体形象思维为主[23]，本研究将适合此学段学生的学习空间描述为“具体形象”型学习空间。

（1）物理场所：创建生动逼真、宽敞灵活的物理空间

基于第一学段学生的认识特点与活动特征分析，为此学段学生提供直观的实物客体（与真实世界保持一致，不限于实体形式与虚拟形式）、助力其与他者的强互动、外部支持条件协同的具体指导与帮助，是设计促进认识发生的学习空间时所需关注的。将这些内容映射到物理场所，进行学习空间设计时需关注四点：①融入以实物为主的图片、挂图、物体或配备能提供这些内容的设施设备等，营造直观、逼真的学习环境；②为学生提供足够多的活动机会和足够灵活的空间，让学生在与以实物为主的客体互动并获得具身体验的过程中，通过观察、探索、实验等方式直接参与，开展符合自身特点与认知需求的学习；③通过快速改变和重新布置家具、设备等，为多种强互动参与类型的学习活动提供支持[24]；④提供服务于教师个性化指导和集体化指导的场所，以有针对性地指导与帮助学生学习。

（2）虚拟场所：创建具有真实性、趣味性、故事性、强交互性的虚拟空间

虚拟场所作为物理场所之外的学习空间，学生需要借助工具性客体连通物理场所与虚拟场所以实现“身临其境”。结合第一学段学生的认识特点，虚拟场所的设计需重点关注：

①内容设计的“真实性”（与学生的生活世界保持一致）。学生的生活面往往较窄，需要通过与实物为主的客体交互认知，故在进行内容设计时需要体现与学生生活世界保持一致的“真实性”特征，一方面可满足学生与以实物为主的客体交互的认知需求，另一方面紧密关联生活的真实世界更符合学生的认知水平，有效解决学生储备的有意义符号不够丰富的问题。

③外观设计的“趣味性”，即使用过程中平台给用户带来的愉悦感。小学低年级学生拥有很强的好奇心，但有效注意力时间不长，故以平台趣味性激发他们的学习热情，提升其学习积极性就显得尤为重要[25]。在实践中，可通过可视化、结构化、真实性的界面主题体现趣味性特征。

④功能设计的“强交互性”，即学习者与平台或通过平台与他者之间的互操作性。学生主要借助与实物交互的具体经验过程认知，他们刚刚走出自我中心观，社会中心观亟需发展。由此，学生与外部世界的互动、交流至关重要，对虚拟场所的交互需求也更为显著。考虑到学生头脑内部储备的表象、概念尚不够丰富，虚拟场所的强交互性可以借助多样化的输入与输出方式、简洁与结构化的导航等实现。

（3）工具性客体：以建立主体与“完件”间的直观关系为主

“完件”是指具备完整性与真实性的外部客体。第一学段的工具性客体旨在助力主体与“完件”类认识客体之间的交互，应具有易于理解、易于操作、易于配置（如购买、安装）等特点：①在形式性工具（如语言）方面，由于第一学段学生的具体形象思维占主导，故语言要直白、浅显、生动；②在传统工具（如积木、盒子、玩具等）方面，既需具有实物直观的特点，又需具有配备成本低、容易拣选、支持排列与分类操作等特征，以便学生操作、体验，适应前运演和具体运演的思维特点[26]；③在信息技术工具（如各类终端、平台、软件）方面，需具备简单、易操作、可视化、趣味性等特征，一方面降低学生操作的认知负荷提升使用意愿，另一方面适应学生的直观形象思维。

（4）对象性客体：实物直观、言语直观和模象直观

①从特点来说，适应具体形象思维的对象性客体需以直观为主，一方面便于学生联系实物进行认知，另一方面以生动、形象的资源形式吸引学生的注意力，改善低年级学生难以长时间保持有效注意的问题。具体实践中，可以用色彩鲜艳的图片、实物标本、实验、动画、视频等来表征对象性客体。

②从资源类型来说，既包括实体资源（如挂图、真实场馆等），也包括非实体资源（如经验资源、数字资源等），但均以供给“完件”类认识客体为主。其中，实体资源的主要优势是提供基于实物和知识储存的场所，让学生获得直接的感性经验。而非实体资源的主要优势是为学生提供方法指导，并模拟难以触摸到的实物以让学生获得具身体验。将实体资源与非实体资源相结合，可以助力学生获得“完件”类认识客体，促进认识的发生。

③从认知层次来说，由于具体形象思维占主导而欠缺抽象特征，故对象性客体映射的新知可以以具体知识为主或以相对独立的知识为主，如认识长方形的图片、学习一首古诗的微视频等，以实现“完件”的设计。具体而言，对象性客体的设计可以立足内容视角下的具体知识，借助具体知识映射的具有完备性的对象性客体，支持学生以直观形象思维为主的认知过程。

2 第二学段：“形象—抽象”型学习空间的设计

第二学段（4～6 年级）学生以“形象—抽象”思维为主（“—”为过渡符号），本研究将适合此学段学生的学习空间描述为“形象—抽象”型学习空间。

（1）物理场所：提供形象深刻、灵活布局的物理空间

形象深刻指既具有直观的特征又包含有意义与内涵的表达，是具体与抽象的联结。基于第二学段学生的认识特点与活动特征，为学生提供从直观向抽象过渡的构件类客体（即系统或结构的组成单元，强调客体的去完备性），设计认知冲突，供给学习支架，聚焦已有经验和抽象属性、抽象关系的认识客体，是设计促进学生认识发生的学习空间时需关注的重点。将这些内容映射到物理场所，进行学习空间设计时需关注三点：①在体现形象、生动特点的同时关注抽象属性的融入，如借助贴图与挂图（文字、学科语言比重增加）等，营造意涵深刻的学习环境；②依赖连接具体与抽象的客体集合体，关注抽象属性与抽象关系，为学生提供灵活操纵客体集合体的空间；③支持自主与合作探究。相应地，学习空间内的桌椅布局也要做到既支持个体与集体授导，又支持个体与合作探究。

（2）虚拟场所：创建具备真实性、关联性、协作性的虚拟空间

结合第二学段学生的认识特点，虚拟场所的设计需重点关注：

①内容设计的“真实性”。结合学生灵活操纵客体集合体、积极探索客观世界、头脑内部表象丰富的特点，虚拟场所内容的“真实性”可以从生活世界映射的真实性，延伸到更加广阔的自然、社会现象等问题映射的真实性。从真实世界中的自然、社会现象出发开展虚拟场所相关内容的设计，一方面能够使学生头脑内部相对丰富的内部表象和概念得到扩展，另一方面也能够满足学生积极探索外部事物的好奇心，同时促进其将所学知识迁移到真实世界并加以应用。

②结构设计的“关联性”。结构设计的目的，旨在让学生能够协调客体集合体，通过与客体集合体交互进行认知。关联性主要指学习空间内部版块、结构等与对象性客体的相互关联。构建关联结构的学习空间，有助于为学生创设更有序、更灵活、更广阔的学习场所，提供指向相同或类似问题解决的相关工具性客体和对象性客体；同时，支持教师设计关联学习场景，借助关联学习场景中丰富的关联客体，为帮助学生建立直观、抽象的认知关系提供多维度支持，满足此学段学生基于客体集合体建构关系模型并以此模型为基础进行抽象认知的需求。

③功能设计的“协作性”。“协作性”是学生与外部世界交互的一种方式，相较于第一学段功能设计的“强交互性”，本学段的功能设计更加关注人与人之间的合作交流。针对学生积极探索外部世界但经常出现认知不平衡的问题，协作学习的开展一方面有利于学生化解认知冲突、增强效能感、明确学习目标、培养自主学习能力，另一方面也可以帮助学生增强自信，规避认知不平衡所引起的潜在挫败感风险等[27]。因此，设计适合此学段的虚拟场所时应格外关注场所支持协作学习的功能。

（3）工具性客体：以建立主体与“构件”间的抽象关系为主

在第二学段，工具性客体旨在助力主体基于“构件”类客体建构关系模型（内容既包括去部分完备性的实物，又包括基于事实建构的抽象关系，连接着形象与抽象），进行从直观向抽象过渡的“形象—抽象”认知。各种类型的工具性客体都应具有可视化、易操作等特点：①形式性工具客体（如语言）方面，需具备增加学科语言的比重（旨在通过学科语言的意义与内涵表达，帮助学生提升思维的深刻性[28]）、增加提问与质疑的语言频率（旨在帮助学生理解认知冲突、培养发散思维、提升想象力与多角度思考问题的能力）等特征，为以学生“形象—抽象”为主的思维特征提供适配的外部支持；②传统工具（如实体教具、学具、展板等）方面，需具备易操作、易配置、支持构件之间建立关联的特点，为学生从具体运演向形式运演过渡的思维形式提供适配支持[29]；③信息技术工具方面，需具备可视化、易操作等特征，一方面适应学生“形象—抽象”的思维，另一方面降低学生工具操作的认知负荷。

（4）对象性客体：学科语言比重增加，关注认识客体的意涵

①从特点来说，学生具备较强的文字理解、表达与概括能力，对象性客体需要增加学科语言与符号的比重，通过渐增的文字、公式等抽象符号表达，一方面适应并激活学生的“形象—抽象”思维，另一方面兼顾学生抽象能力和想象力的发展与培养。在教育实践中，对象性客体可以通过图片、视频等多形式表征，但设计重点在于能够通过客体的组织，帮助学生在客体间建构抽象关系并开展基于经验的推理，为学生提供形象感知与客体关联的外部刺激和支持。

②从类型来说，结合第一学段中划分的资源类型和第二学段学生的思维特点，适合4～6 年级学生的对象性客体应以连接直观与抽象的模型为主，即资源内容应基于并超越真实存在的物体或话题，帮助学生主要运用定义概念、规则建构抽象关系以认识和理解对象。就资源类型来看，适合此学段学生的学习资源与第一学段学习资源的不同并不在于类型，而在于不同类型资源特点及其映射的认识层次，因此需要更多地关注不同表征形式的资源在交叉混用过程中的资源类型配比，应用方式、意图、路径，以及资源映射的认识对象层次。例如，可以结合学生抽象思维的萌芽、信息技术应用能力和自主学习能力的提升，在资源表征方式、资源认知层次等方面提供关注抽象、自主学习能力的实体与非实体资源，包括构件类资源（如乐高玩具、积木）、事实性资源（如段落排序、归纳段落或文章主旨）等，一方面满足学生个性化学习的需求，另一方面培养学生自主学习和抽象思考的能力。

③从认知层次来说，由于“形象—抽象”思维映射直观与抽象双重属性，故所需对象性客体映射的新知内容可以以知识专题为主的形式呈现。例如，借助不同景点表现写景手法的一组文章，可以将每篇文章中不同或相同的写景方法组建为知识专题，设计构件类对象性客体（客体集合体），以适应学生“形象—抽象”思维主导的认知过程。

四 结语

本研究以发生认识论为学理基础，构建了发生认识论视角下的学习空间设计模型，并以小学阶段为例构建了“以学习为中心”的学习空间设计方案，以期为学习空间设计实践提供理论指导。需要说明的是，本研究主要从映射认识规律的学习空间四大结构要素分析其关注的“以学习为中心”的学习空间设计，尚未深入探讨支持学习结构的具体要素之间的相互作用，也尚未细化四大结构要素的功能与特征设计并开展相应的实证研究，这是本研究后续的关注方向。