让实验室浓缩科学的味道

陈晨

〔摘    要〕  南京市教育技术装备中心在对多所学校调研的基础上，吸收国内外实验室建设方案中的先进元素，立足南京市各类学校现有小学科学实验室的实际情况，进行了针对性的规划设计，提出了南京市小学科学实验室装备设计方案。该方案从空间设计、木器配置、数字化装备、生物角等方面综合考量，让实验室浓缩科学的味道。

〔关键词〕  小学科学；实验室；建设

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  01    073-075

一、项目背景

小学科学实验室是学生进行科学课程学习的重要空间，科学实验室的规划建设应当遵循利于学生探究活动开展的原则。目前，小学科学实验室建设还存在数量不足、设计不科学、不利于分组探究、设备落后等问题。合适的空间和装备能够为师生提供多样化的教学和学习方式，进而创设自主选择的学习空间和充分的探究学习机会。小学科学课程把探究活动作为学生学习科学的重要方式，需要空间和装备的配套，因而实验室环境是否适于探究决定了课程开展的质量。

基于以上目标，南京市教育技术装备中心在对多所学校调研的基础上，吸收国内外实验室建设方案中的先进元素，立足南京市各类学校现有小学科学实验室的实际情况，有针对性地进行了规划设计，提出了南京市小学科学实验室装备设计方案。该方案从空间设计、木器配置、数字化装备、生物角等方面综合考量，以期讓实验室浓缩科学的味道。

二、设计理念与创新

（一）合理的空间设计，活化探究过程

设计一间实验室，首先需要考虑空间布局的问题。目前，南京市除新建校及改建过的实验室以外，还有很多实验室停留在过去中学理化生实验室的布局设计上。这样的布局，学生一组四人并排而坐，中间还有水槽间隔，不能实现小组合作交流，功能单一，师生互动困难，师生教学关系呈二元对立模式。我们参考很多国外的实验室设计，发现国外的实验室布局有着非常清晰的不同功能区域，教师办公区、学生讨论区、观察实验区、交流互动区、展示交流区……这些丰富的空间划分，赋予了实验室更多的功能，让实验活动和教学的多元化实施有了可能，有利于小学生科学探究活动的开展。国外的实验室面积大，班级人数少，可以规划的空间充足。我们不具备这样的条件，但是，可以借鉴其思想，在有限的面积里做到有效的空间利用。

（二）灵动的木器配置，贴近教学需要

木器配置是实验室的核心。富有设计感的木器配置可以让教学行为更加高效地开展。在2019年南京市小学科学实验室建设中，为了贴近常态教学，我们在木器配置上开展了四项创新。

1.创设合作学习的教学情境

合作学习是小学科学课堂上特别重要的一种组织形式。通过小组合作，学生共同思考问题和任务，描述各自知道些什么，考虑小组成员的各种观点，一起获取数据，综合小组观点解决问题。原先动辄1.8米以上宽度的实验台面，拉开了对面学生间的距离，学生彼此交流困难。这次我们选择窄宽度桌面的实验桌，在小组合作的时候，学生可以距离更近一些，讨论的时候，声音可以更小一些。

2.提供灵活轻便的活动桌椅

现在一般学校实验室面积在七八十平方米，笨重而不可移动的桌椅放进去之后，空间就变得非常局促。这次，选择的实验桌椅都非常轻便，低年级实验桌还装有一个轮子，让学生能够轻松地移动。可移动的实验桌可根据不同的教学目标，改变空间的作用，变换原有的格局，以在有限的空间里，利用移动的木器拓宽空间的使用。

3.定制结构化的收纳设备

收纳是每个科学教师的梦魇，实验仪器纷繁复杂，还有那么多收集来的有用的“垃圾”，实验室往往堆得满满当当。传统的实验室只有后面一排仪器柜，过于简单的隔层划分，往往不能满足精细收纳的需求。瑞典的宜家公司是国际著名的家具制造企业，其丰富的收纳系统给我们留下深刻的印象，我们认为可以充分借鉴宜家的经验，将边柜、抽屉柜等收纳设备结构化、精细化，满足一线教师的实际需求。

4.按照年段设计配置方案

根据新课标，科学课从一年级开始，原先设计的科学实验室都是根据中、高年级学生学习的需要。为了便于低年级学生学习，本项目的木器配置必须满足小学三个年段的不同需求，根据学生的年龄配置实验室。四轨制以上的学校应该配有两间实验室，其中一间应为低年级实验室。

（三）融合数字技术，促进教学方式变革

移动学习和物联网是新的教育技术。在本次的项目建设中，我们将这些数字化技术融入装备中，期望通过装备的升级，改变师生教与学的方式。

1.分组配置的移动端，给予学生更好的学习工具

移动学习是这一轮技术生态变革的基础，移动终端给予了学生更多的自主学习途径。iPad是目前移动学习的主流配置，学生通过iPad可以方便地开展搜索信息、拍照记录、内容记录、虚拟实验等。学习小组有了这样的学习工具，学生可以开展很多的自主研究活动和项目式学习。

2.初步的物联网体验，让学生体验基础的物联情境

物联网其实已经走进了我们的生活，各种以传感设备为基础的物联设备已经在日常工作和生活中司空见惯。这些具备情境感知的物联网设备，比如物联网灯光系统、物联窗帘等，花费不多，但可以给学生带来很好的科技体验，与教材中的物联网学习结合在一起，既是必备设备，也是教学工具。

3.全新的生物区角，让学生感知生命科学

生命世界是小学科学学习的四大领域之一，也是学生最感兴趣的内容。实验室开展种养活动的空间不大，受到光照、土壤、浇水、安全等客观原因的局限，很难在实验室中开展植物种植和动物养殖活动。但是，实验室里如果缺少了绿色植物，缺少了可爱的动物，就很难让学生方便地思考生物与环境之间的物质交换、环境对生物生长的影响、不同生物之间的合作互动关系、食物链与生态平衡的问题，科学的味道就会少很多。所以，这次的项目建设，我们在规划设计中提出了生物区角的概念，用新的技术来实现。

三、案例呈现与分析

根据前述设计理念，经过各方专家多轮论证，完成了最终的项目设计。通过规范招标程序，项目于2019年暑期顺利实施，南京市30所小学建设三个年段共60间小学科学实验室。本项目要求校方提供不少于80平方米面积并有基础水电配套的空间用于改造。以学生数48人为标准配置，每间实验室至少容纳9组学生，空间非常紧张。基于以上情况，进一步设计了功能不同的八大区域，用于满足教学需求。

（一）教师讲授区

位于实验室前端，包含黑板、触摸一体机、蓝牙扩声系统、教师移动讲台。取消了传统的宽大讲台，空出前端区域，方便教师随时进入学生中间。

（二）分组学习区

分组学习区是实验室最主要的区域，是学生分组学习的地方。根据年段不同，配置不同类型的桌椅，可以灵活地分组，明快的色彩让学生沉浸在实验学习的快乐之中。这次选择的实验桌椅都非常轻便，低年级实验桌装有一个轮子，学生能够轻松地移动。配备可移动的实验桌，根据不同的教学目标，可以改变空间的作用，改变原有的格局，在有限的空间里，利用移动的木器拓宽空间的使用。

（三）学生分享区

位于实验室后端，在墙上利用高分子涂料，制作了一面可供学生涂鸦分享的白板。这样的设计是源于“实验空间设计双中心”的想法，前端为教师讲授中心，后端为学生分享中心，在实验教学中，学生可以利用后端的分享中心白板进行小组讨论。

（四）教师办公区

科学教师的办公室往往与实验室距离比较远，不方便教师备课、准备器材。我们在前端左侧设计了教师办公区，配置了办公电脑和桌椅。电脑和触摸大屏连接，既可以提供更多的存储空间，也可以提供更多的交互方式。

（五）器材收纳区

实验室器材的收纳由两侧的边柜和组合柜承担。边柜根据实验器材箱尺寸进行设计，可以无缝地将实验箱收纳其中。组合柜包含多组塑料收纳盒，可以满足教师的精细收纳。

（六）作品展示区

实验室应该有学生展示自己实验记录和作品的空间。这次专项中，我们设计了一面墙作为学生的作品分享区，用大色块的软木板拼接，丰富了空间的色调。

（七）物联及移动设备区

每间教室我们按学校教室中窗户的数量配备了窗帘电机、窗帘轨道，同时每间教室配备了一个网关、红外转发器、场景开关，可通过教室的场景開关一键控制教室窗帘的开合、空调的开关、照明灯具的开关，也可以通过App远程控制。远程控制App可安装于教师ipad端也可安装于手机上，通过这些简单的智能控制让学生体验生活中的物联网应用和感受未来科技。

每间教室还配备了最新的iPad air移动终端——教师机1台、学生机8台，基本能够满足学生日常学习的需要。另外，还提供了基于苏教版教材的教学资源，以更好地解决教师备课问题。

（八）生态养殖区

该区域由垂直绿化演示墙和鱼菜共生鱼缸两部分组成。安装在墙面的无土栽培垂直绿化演示墙，配备了物联照明系统、自动灌溉系统、种植的苔藓蕨类等常绿植物，可以让学生零距离体验植物的生长与环境之间的关系。另外，我们配备了鱼菜共生的小型鱼缸，可以让学生观察到不同物种之间的共生关系。鱼菜共生的小型鱼缸具备自循环的过滤系统，方便了日常的维护。

四、成效与反思

本项目从一线教学实际出发，以学生的健康成长为准则，基于灵动的空间规划和木器配置，融合各项新技术，创新实现了学生探究学习空间的新范式。

项目实施之后，南京市教育技术装备中心组织学校的相关教师进行了培训和研讨。教师们肯定了本项目的设计实施，他们评价这是一间有生命、有温度的实验室，是一间让学生们流连忘返的实验室，有效促进了教与学在以下三个方面的转变。

（一）促进教师融入学生中间

因为没有讲台，教师可以非常方便地进入学生中间，学生也可以方便地上台操作一体机。教师佩戴蓝牙麦克风，通过扩声音响，实验室里的每个学生都可以听得清晰明白。小组式的桌椅配置，带来了合作学习的环境基础，合理的空间规划让教师可以方便地进入每个小组参与讨论。

（二）提高学生学习科学兴趣

实验室是学生最喜欢的地方，这里到处都有探究的问题：为什么用木丝吸音板来减少声音反射？为什么健康照明比普通日光灯对眼睛好？为什么植物墙上的植物不需要浇水？这些问题都是他们科学研究的原点。宽大的学生作品分享区，可让更多的学生分享自己的创意。实验室后面的可擦写白板写满了他们讨论的过程。环境的建设给予了学生更多的学习空间和更多学习科学的兴趣。

（三）减轻教师教学管理负担

墙角一个小小的办公区，让一个上午三节课的科学教师，课间能有一个坐下来休息的地方，可以将课件在办公电脑上进行修改。两侧的边柜，将很多器材收纳了起来，让实验室不再凌乱。窗帘和灯光自动控制，植物墙和鱼缸也不需要天天打理。教师有更多的时间钻研教学，而不再沉没在无尽的琐碎事务之中。

小学科学实验室建设的研究还处于起步阶段，如何立足有限的空间优化设计、灵动融合是我们持续研究的课题。我们将从空间设计模块化、实验装备课程化、情境感知自动化等方面进一步探索和研究，期待小学科学实验室浓缩更多科学的味道，成为学生进行科学探究的乐土。

【南京市教育科学研究“十三五”规划2020年度课题“新课标指引下小学科学学习空间规划与技术装备的研究”的研究成果，批准号为：L/2020/496】

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.