智慧教学空间类型与家具功能配置策略研究

■柯 清，陈绍禹 Ke Qing & Chen Shaoyu

(1.北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083；2.中国计量大学艺术与传播学院，浙江杭州 310018）

目前国内大多数学校教学空间类型单一，设计雷同，缺乏创新与变化。学生长期在僵化、反设计的教育空间中成长，很容易陷入僵化的思维模式，严重制约身心健康发展[1]。随着未来教育理念的革新及教育信息化技术的进步，传统教育空间已经从静态教学空间向灵活性、动态性、智能化的教学空间转变，多元空间对于满足学习者个性化的学习体验至关重要。智慧教学空间在设计与家具配置时也会改变传统教学活动中的师生互动关系，强调主动学习和课堂翻转。因此本文对智慧教学空间类型及功能需求进行系统分析，提出面向智慧教学的家具产品功能配置策略。

1 新型智慧教学空间设计发展现状

随着科学技术突飞猛进的发展及经济社会逐步走向国际化、全球化，具有批判性思维能力，沟通与解决问题能力，合作与创新能力的人才培养需求日益提升。面对成长于移动技术和虚拟现实游戏中的信息时代学生的改变，教育观念及方式也随之发生变化。面向未来教育人才培养的智慧教学重新思考学习环境、定义教师职业、支持多元化、智能化、进步性的教育变革[2]。

1.1 智慧教学空间

智慧教学空间（智慧校园、智慧教室）是指为教学活动提供智慧应用服务的教室空间及其软硬件装备的总和，它是在物联网、云计算、大数据等新兴信息技术推动下的教室信息化建设的新形态[3]。对于智慧标准的侧重除强调各种新兴智能技术的综合应用之外，更应该强调整合各种教学资源，提供多种教学工具，支持教学方式的灵活切换，支持丰富的学习体验，并利于交流、协作和共享的自主学习。

■图1 演讲式教学空间

■图2 讲授型教学空间

■图3 贡献型教学空间

■图4 研讨式教学空间

■图5 自主性教学空间

■图6 灵活性教学空间

1.2 智慧教学空间使用现状

智慧教学采用多种教学辅助硬件及软件使教师花费大量的时间在资源使用、云平台使用之中，和教师常态化的工作大相径庭[4]。因此，大部分老师还是采用传统形式单向地传授知识，“教”与“学”分离，缺少师生间互动。并且在整个教学过程中老师无法及时掌握学生的学习状况，对学生的学习效果进行有效评价与反馈。虽然师生偶尔尝试全新的教学形式，智慧教学家具从组合形式、功能细节、智能嵌入等方面设计仍然存在众多不合理，设计痛点也会限制和阻碍参与式教学活动的创新，打击教师教学实践创新的积极性。

1.3 国内智慧教学空间设计与家具配置现状

1.3.1 空间设计与家具采购脱离

目前国内智慧教学空间的改造设计与家具的采购环节脱离，大大削弱了教学家具设计研发的体验和价值。很多优秀品牌的教学家具产品在配置与采购过程中没有整体性规划与安排，很难与智慧教学空间的环境相适应，更难与智慧教学活动与实践相匹配，这大大削弱了家具功能体验与应用价值。

1.3.2 传统标准教学空间限制

国内目前对教学空间的建筑规范有着严格的通用标准，限定了教室尺寸与比例、通道大小、空间朝向、窗墙比及照明与照度要求等。国内已建成的教学空间的物理尺度与空间布局受到限制，空间改造升级难度较大，很难针对教学活动的个性化需求开展互动式教学空间的改良与设计[5]。

1.3.3 研究成果未能有效转化

当下，针对智慧教学研究的论文很多，研究者未能将教学活动、学习行为、教育心理等教育行为学研究成果与教学空间的家具使用痛点和功能需求的研究相结合，无法有效指导教学家具设计研发。目前仅有少数教学家具研发机构如Steelcase、KI等专门设置了教育行为调研与案例分析的部门，定期发布研究成果与应用技术指南，提供设计咨询和调研服务，引领行业发展，带动产品创新迭代。

2 智慧教学空间类型研究

2.1 智慧教学空间定义

智慧教学空间是基于传统教学实体空间基础上，融合了全数字、全高清、全无线、全平板的智慧化、个性化、虚拟化的联动空间。智慧教学空间集成了物联网技术、多屏显示技术、智能环境控制技术、学习情景采集技术、无线投屏技术等，其中智能设备与硬件主要包括电子书包、大屏幕一体机、实物展示台、组合式推拉书写板等。

2.2 智慧教学空间类型

2.2.1 演讲式空间

演讲式教学空间以讲授者为核心，是传统教室常采用的一种空间形式。信息传递主要采用演讲者到听众的单项式传输方式，配合片段式问答的双向互动（图1）。该空间对演讲者自身的语言表达能力，演讲内容的丰富性、趣味性，课程资源呈现与展示的多样性、新颖性等方面要求更高。由于该空间不强调学习者的参与度，桌椅类家具多采用固定式、排列式、阶梯式的布局方式，具有向讲台方向聚拢的效应。在这样的空间中，演讲者（教师）作为主体，互动性较差，学生的中心地位弱化，学习过程容易分心和疲乏。

■图7 智慧教学空间内家具布局形式分类

■图8 智慧教学空间可移动隔断

■图9 Actiflex系列学习桌

■图10 Verb导师讲桌和集成讲台

2.2.2 讲授型空间

讲授型教学空间部分去中心化，打破聚拢型演讲教室信息的单一方向传输，促使课堂活动在讲台中心的演讲者与桌椅区域中心的听讲者之间可流畅地实现切换，学生的注意力很难被分散，容易自然地融入到小组的主题讨论与协作氛围中，以实现多小组参与式互动教学，满足多样性、灵活性的教学活动的需求，便于开展参与式实践教学活动。该空间采用垂直高度差，利用可移动错位功能桌椅模块，创造更加轻松活跃的空间体验，更容易活跃学生的积极情绪，激发学生自主学习与创新意识（图2）。

2.2.3 贡献型空间

贡献型教学空间适用于建构主义课堂，服务于研究型实践教学，强调学生的主动性参与、相互启发、共同建构课堂意义。教师更多需要建构学生参与的课堂氛围，建立社群化课堂模式，积极引导和组织教学活动，并做好及时评价与反馈。贡献型教学空间需满足学生展示与分享的功能需求，更多地支持独立与协作的表现与发挥（图3）。贡献型教学空间家具的功能区域与功能模式多样，且需要进行多场景的切换以满足演讲、讨论及分享的学习体验。家具布局更加自由，功能区域可灵活调整与移动。

2.2.4 研讨式空间

研讨式教学空间提供的是一种高强度互动教学的主动学习场景。教师和学生的中心地位会随着课堂互动的形式与研讨参与方式进行不断翻转。随着研讨形式和教学目标的差异，家具布局及空间尺度、光线甚至色温的变化、智能化设备的功能嵌入与有效交互形式都需要适应不同节奏和内容的研讨需求，教学场景内容需要有记事本、手写板、多功能白板、多屏幕电子演示与输入载体进行讨论或分工的展示，能够分析、归纳、总结研讨结论与观点，并将学习记录固化成可见信息的教学成果（图4）。

2.2.5 自主性空间

自主性学习空间弱化学习的引导者角色，支持个体学习与团队协作性学习，最容易成为贯穿全校学习场所的多形态元素。该空间穿插于不同尺度的各类教学空间，支持连续随机的学习行为，支持不同学习背景的学生之间的互动。自主性学习空间多采用屏风围合出的全封闭或半封闭工作站区域，满足办公、阅读、上网、休息等功能的集成（图5）。小型工作站的空间本身也是灵活的，通过模块化组合和可移动、可拆装结构设计，实现不同私密性和互动性的要求，为自主学习向协作学习切换的弹性空间提供可能。

2.2.6 灵活性空间

随着智慧教学空间信息化、智能化技术的提升，面向未来教育的教学资源与教学形式的日益多元。为了适应不同专业、课程之间教学活动的差异，教室在隔断和家具的灵活配置上将具备更多的适应性，形成灵活性教学空间[6]。同一个教学空间可同时适应讲授与聆听、分组与互动、研讨与辩论、演示与比赛、实践与实训等多功能的需求，改变传统教室单一化空间功能的限制[7]。此类空间采用开放式环境，往往拥有灵活可移动的隔断，不仅可以改变教室的空间布局，还能随时适应不同教学的模式（图6）。

2.3 智慧教学空间家具布局形式

2.3.1 秧田模式

秧田模式支持讲授型教学模式，存在明显的讲台区域，教学结构以教师为中心，强化学生的“顺从-认同”心理倾向，被动接受知识（图7-a）。教室空间采用传统固定课桌椅一字或扇形排开，坐在两侧和后排学生视线效果差，无法满足有效的师生互动和学生的主动学习。

■图11 写字桌面区域设计

■图12 写字椅功能集成设计

■图13 Verb 系列白板设计

2.3.2 宴会厅模式

在物理空间上进行分组，采用围合式桌椅布局，桌面形式可为“长方形”“正六边形”或“圆形”，可进行模块化组合，方便移动座位，便于开展小组合作，相互促进共同实现学习目标，不仅提高学生的学习能力和知识水平，还培养了团队协作与交流沟通的能力，实现学习平等、共享和互动（图7-b）。

2.3.3 分散组团模式

采用分散组团式桌椅布局，强调学生自主学习，自发或在教师引导下，有选择性地进行学习、思考与探究，在获得知识技能的同时培养自主学习能力与探究性思维(图7-c)。

3 智慧教学空间家具功能配置策略分析

3.1 支持教学模式自由切换

3.1.1 区域多功能隔断

为适应多元教学模式的需要，鉴于传统教室在空间硬装和整体建筑改造上的困难，满足多场景、多功能的教学空间隔断成为智慧教学空间改造和家具配置的首选。开放式的教学空间往往动静结合，在独立创造和协作交流时会产生相互干扰，可移动的空间隔断可以视线物理隔绝，短暂屏蔽视线；也可以通过半封闭或者封闭式的隔断围合成特殊区域，实现私密性与声音的隔断；通过桌子加装可卸除的私密挡板可以帮助学生在个人学习、听课模式、小组合作等场景中自由切换（图8）。

3.1.2 可移动、易固定桌椅组合

伴随互动式教学模式改变，桌椅形制与布局需要人为多频率调整与摆放，增加教学过程与空间设计有机衔接的不确定性。让老师和学生自己来配置空间，以满足他们自己的需求，认识到不同的课程、不同的项目阶段对空间都有着各自不同的要求。可移动的家具是配置多种环境的必要之选。可移动课桌椅可在座椅底部安装万向轮便于移动，桌面与座椅固连，便于读写记录，座椅底部采用弧形支撑杆，为书包放置提供空间。为确保组合功能关系的持久与稳定，桌椅移动性良好的同时需要提升其组合后的固定性，通过桌面间的锁扣装置和椅腿的“重量感应式”滑轮止锁装置来实现动静之间的平衡。

3.1.3 模块化组合学习桌面

学习桌面应当具备模块组合式功能。组合形式与家具布局支持不同教学模式和教学互动活动的实际需求。Actiflex系列学习桌支持传统固定课堂、小组协作和探究式学习等不同教学模式，根据桌面形状和桌腿形式来分主要有以下几种款式：矩形、三角形、倒圆正方形、正方形带脚轮、三角形带滑轮等。这几种类型的桌面相互之间可组合成不同的形式，提供多种场景下教学活动的功能需求，如圆形、马蹄形、方形等，可供一人独立自主学习，两人协作学习，小组研讨教学，多人探究学习，甚至更多学生同时开展参与式教学活动(图9)。

3.1.4 多功能讲桌配置

目前，课堂主要采用教师讲授、分组活动及个人学习三种模式。讲桌设计应当为指导、协作和专注学习一一提供支持。Verb导师讲桌和集成讲台可以支持各种教学姿势，无论是站立、斜靠还是就坐。主要包含讲桌和集成讲台，为多种姿势和授课模式提供支持，将材料和教学用具存放到触手可及的位置。课间或课内即可完成桌椅的快捷调整，能迅速地适应各种不同的教学模式（图10）。

3.2 辅助智能教学的人机交互

3.2.1 智能教学系统嵌入

智慧教室具有移动端获取资源的要求，课桌椅要和智能教学系统相结合[8]。智能化课桌椅应当在满足基本坐立、读写功能的基础上，具有如下智能化功能。其一，是在课桌上设置指纹识别模块、头像识别模块和键盘模块。指纹识别模块和头像识别模块用来记录、反馈学生的考勤状态，桌面键盘模块帮助学生进行课堂互动；其二，是座椅上设置提问按钮和蓝牙模块，其中提问按钮帮助老师及时发现提问学生，重量感应器用来反馈学生的坐姿状态，蓝牙模块用于信息传输；其三，课桌椅内部可以集成分析处理模块和无线信号传输模块，便于将学生的课堂动态信息分析处理后传送到远程控制中心或移动通信装置，便于学生家长了解学生学习动态，也利于教师的即时教学反馈。

3.2.2 智能分析系统调节

不合适的课桌椅尺度容易造成学生坐姿不良，进而导致成长发育问题[9]。将智能分析调节功能集成在课桌椅内，通过用户面板输入身高，利用机械结构和微电子技术可根据使用者具体的需求与个人习惯灵活调节桌椅高度与角度，极大地提高了使用的舒适性[10]，提高学生上课注意力，提升学习效率，有力支持各种自学学习的开展。

3.3 协作型参与式教学活动的有效支持

3.3.1 桌面多功能区域

作为组合式模块写字桌的基本单元，写字桌面的区域应确保工作面足够大，让学生可以聚集到一起，并且有充裕的存储空间放置材料和半成品。学生的个人用品，如笔记本电脑、移动设备、记事本以及课本等，全都可以放在可调节工作台面上，而不必像以前看到的那样放在膝盖上。

桌面形状要充分考虑独立学习、协作学习、讨论交流时学生的动态及静态功能区域与尺寸范围，如图11的桌面设计，在满足生产工艺及有效裁板出材率的基础上，既满足单人学习的有效空间，又有利于双人侧身交流互动，还可以实现围合式布局，随时从小组讨论式教学模式，切换成演讲+领导小组式的讨论。

3.3.2 功能集成的储物空间

个体自主学习和小范围协作讨论时，活动空间更加集约，人与人交流距离拉进，无须大幅面凭倚类家具，而是需要可移动的功能集成化家具。IDEO和Steelcase公司推出的Node椅是由“写字桌板、转座、滑轮脚和放置书包的托盘”组成（图12）。全周无死角旋转可满足学生多方向自由沟通与交流，可快速从自我独立学习模式切换至小组协作模式[11]；可折叠桌板与椅座扶手采用插入式可拆装结构设计，人性化的考虑到书写者左右手的差异；椅子转腿融合底部托盘构成一个小型储物微空间，便于学习用品快速取拿与临时存放；万向自由旋转轮，满足学生快速移动到教学空间的不同区域，学习用品也随之移动，便于携带，更加方便[12]。

3.3.3 有效教学功能配件

移动或固定的白板可以让大家分享正在酝酿的想法，并展示成绩。根据加州大学洛杉矶分校的调研，手写笔记比打字更能提升学习成效，有助于梳理艰深概念的学习思路；乱写乱画更是充满创意的试错学习过程[13]。Verb白板系列装置（写字板、磁力板和展示板三合一）配合可移动桌椅组合，在讨论、研究和考试等不同的场景发挥着积极的支持作用。Verb白板小型易擦，既适合个人自主学习，又适应小组协作，还鼓励更多内向的学生分享想法（图13）。白板可嵌入或摆放在模块组合的带导轨画架上，位置可自由切换、移动，实现高效展示、存储和演示[14]。在考试与独立学习模式下，亦可插入课桌凹槽形成有挡板功能的私密空间。

4 结语

智慧教学空间家具的功能配置应当打破传统标准教学空间的限制，整合教学、技术和空间资源，便于教学模式自由切换，支持协作型参与式互动教学的有效开展，采用灵活的空间布局和先进的智能互动共享技术，提升学生自主学习、合作探究的能力[15]。随着智能技术与未来教育理念的不断发展，教学空间将会呈现出更加丰富灵活的功能形态，支持多种学习方式，实现以激活学生学习潜能与兴趣为目标的未来教育新模式[16]。