西部縣域中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)空間計(jì)劃研究
——基于陜西12個(gè)縣域調(diào)查的實(shí)證分析

羅 琳，李志民

(1.西安科技大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安 710055)

受城鎮(zhèn)化進(jìn)程引發(fā)的人口流動(dòng)等因素影響，西部地區(qū)大量中小學(xué)由農(nóng)村向縣鎮(zhèn)、城市集中，原本供給不足的縣域?qū)W校就學(xué)壓力劇增，從而造成教育供給需求矛盾日益突出[1]，優(yōu)質(zhì)教育資源不斷向縣城和人口稠密的鎮(zhèn)區(qū)集中，呈現(xiàn)大班額和大規(guī)模趨勢(shì).

以陜西地區(qū)為例，近年來(lái)學(xué)?？倲?shù)逐年減少，但縣域?qū)W校規(guī)模持續(xù)增加，急需擴(kuò)容提質(zhì).下表1列出了陜西省各地區(qū)中學(xué)學(xué)校數(shù)及在校生人數(shù)，主城區(qū)學(xué)校數(shù)達(dá)44%，在校生人數(shù)僅占34%.而鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)學(xué)校數(shù)卻達(dá)56%，在校生人數(shù)高達(dá)66%.從表2可以得出縣鎮(zhèn)中學(xué)學(xué)校數(shù)和在校生人數(shù)均已超過(guò)城區(qū)，校均規(guī)模和班額規(guī)模也居高不下，成為名副其實(shí)的“大班額”，甚至“超大班額”.

我國(guó)現(xiàn)行中小學(xué)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要包括《城市普通中小學(xué)校校舍建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)建標(biāo)[2002]102號(hào)》、《中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》、《中小學(xué)理科實(shí)驗(yàn)室裝備規(guī)范(JY/T 0385-2006)》等五部.對(duì)于理科實(shí)驗(yàn)用房已有相關(guān)規(guī)定，但未體現(xiàn)新型教育理念的要求，且辦學(xué)規(guī)模最大支撐到48班，不能有效指導(dǎo)西部縣域地區(qū)校園的改擴(kuò)建.面對(duì)新的教學(xué)需求，強(qiáng)調(diào)整合資源的創(chuàng)新方式，進(jìn)一步提倡復(fù)合型人才的培養(yǎng)，教學(xué)改革也日益走向?qū)W科融合[2].而西部縣域既有中學(xué)實(shí)驗(yàn)空間仍采取標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，沿用單一學(xué)科教學(xué)模式，急缺綜合探究、演示實(shí)驗(yàn)等空間.而中東部教育發(fā)達(dá)省份紛紛制定了適合地區(qū)辦學(xué)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn).其中以江蘇、浙江、山東等為典型，已經(jīng)將微格教室、選修教室、演示實(shí)驗(yàn)室、演播室等列入建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中[3].對(duì)于廣大西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，因沒(méi)有適應(yīng)地區(qū)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，校園建設(shè)陷入盲目狀態(tài)，增加生產(chǎn)成本.

與教育發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)指導(dǎo)性、先進(jìn)性、靈活性等方面我國(guó)還有很大的提升空間.以美國(guó)為例，表3摘列出校園建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中公共用房的指標(biāo)參考，其中特別設(shè)置了信息資源中心、模數(shù)化技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等，多功能、多學(xué)科、復(fù)合化的空間模式突出了遠(yuǎn)程化、創(chuàng)新型、技術(shù)性等時(shí)代背景給予教學(xué)方式和校園空間的變化.因此，面對(duì)新的教學(xué)需求，既有學(xué)校的改擴(kuò)建參考標(biāo)準(zhǔn)也需要對(duì)校園空間功能構(gòu)成進(jìn)行更新.

表3 美國(guó)中學(xué)教育設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

綜上，西部縣域既有中學(xué)量大面廣，普遍面臨辦學(xué)基礎(chǔ)差、資源有限、資金不足、用地緊張、空間陳舊等困境，不能滿(mǎn)足人民群眾對(duì)優(yōu)質(zhì)教育資源的訴求，卻又不能照搬國(guó)外及中東部發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)模式，亟需校舍改擴(kuò)建的有效參考和科學(xué)依據(jù)，如何制定不同辦學(xué)規(guī)模下適宜地區(qū)教育發(fā)展的空間計(jì)劃愈發(fā)緊迫和重要.通過(guò)研究適應(yīng)教學(xué)需求的理科實(shí)驗(yàn)空間，進(jìn)而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一系列教學(xué)活動(dòng)提供設(shè)計(jì)依據(jù)和科學(xué)參考[4].同時(shí)減小東西部地區(qū)之間的校際差距，對(duì)提升地區(qū)教育建筑設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)新時(shí)期教育教學(xué)需求在空間環(huán)境上的呼應(yīng)起到一定推動(dòng)作用.

1 空間計(jì)劃影響因素梳理

1.1 現(xiàn)行規(guī)范解讀

表4是現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范中規(guī)定的關(guān)于理化生實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)的要求，并且對(duì)于超過(guò)48班的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有給出明確的規(guī)定，48班范圍內(nèi)也僅僅給出了參考取值區(qū)間[5].

表4 《中小學(xué)理科實(shí)驗(yàn)室裝備規(guī)范(JY/T 0385-2006)》 單位：間

為滿(mǎn)足地區(qū)辦學(xué)條件、應(yīng)對(duì)大規(guī)模辦學(xué)需求，表5列出了目前各省市自定的超過(guò)48班的標(biāo)準(zhǔn)，可以得出東西部地區(qū)之間的差異較大[6].

表5 超過(guò)48班的高中理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)量指標(biāo)

(1)綜上可得，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)探究室(理、化、生)生均使用面積的基本指標(biāo)不小于1.80，規(guī)劃指標(biāo)不小于1.92，可以推算，按照50人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室面積基本指標(biāo)為90 m2，規(guī)劃指標(biāo)為96 m2；按照70人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室面積基本指標(biāo)為126 m2，規(guī)劃指標(biāo)為134 m2.但是調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，典型大規(guī)模中學(xué)現(xiàn)狀實(shí)驗(yàn)室的面積指標(biāo)嚴(yán)重不夠，座位過(guò)于擁擠.

(2)48班規(guī)模的中學(xué)理、化、生各科實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量取值為：基本指標(biāo)每科3～5個(gè)，規(guī)劃指標(biāo)為每科4～6個(gè)，即實(shí)驗(yàn)室的總個(gè)數(shù)為基本指標(biāo)9～15個(gè)，規(guī)劃指標(biāo)12～18個(gè)，并且學(xué)校規(guī)模每增加12個(gè)班(4個(gè)平行班)時(shí)，理、化、生實(shí)驗(yàn)室及其附屬用房各增加1套.但按此方法推算，實(shí)地調(diào)研得出使用較為浪費(fèi)，實(shí)驗(yàn)用房數(shù)目過(guò)多，大部分空間處于閑置狀態(tài).

(3)在各省市制定的中學(xué)基本辦學(xué)條件標(biāo)準(zhǔn)中，支撐60班辦學(xué)規(guī)模以上的標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)范圍內(nèi)僅有貴州、浙江、山東、江西、江蘇五個(gè)省份，且東西部地區(qū)之間的差異較大.

1.2 實(shí)驗(yàn)室容納人數(shù)

按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的安排，桌椅擺放為7排×8列或8排×8列，則每個(gè)實(shí)驗(yàn)室容納人數(shù)則為56人或64人[7].但不少大規(guī)模學(xué)校在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室面積大小的基礎(chǔ)上，卻擠下72人，導(dǎo)致人均使用面積過(guò)低.因此，班級(jí)規(guī)模超過(guò)實(shí)驗(yàn)室容納量，建議一個(gè)班分成兩個(gè)班進(jìn)行教學(xué).

1.3 實(shí)驗(yàn)室利用率

在已調(diào)研的西部縣域大規(guī)模中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的課程安排上，大多數(shù)學(xué)校因?qū)嶒?yàn)個(gè)數(shù)沒(méi)有達(dá)到教材要求，即使學(xué)校規(guī)模很大，實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的數(shù)目不多，依然能夠滿(mǎn)足使用，且還有部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室處于閑置狀態(tài)，浪費(fèi)資源，空間利用率不高.因此，實(shí)驗(yàn)室的空間計(jì)劃應(yīng)提高資源利用率，在合理范圍內(nèi)設(shè)置實(shí)驗(yàn)室數(shù)量.

1.4 教材與課程設(shè)置

因各個(gè)大規(guī)模中學(xué)實(shí)際教學(xué)情況的不同，各科目需要在實(shí)驗(yàn)室完成的個(gè)數(shù)也不盡相同.在總學(xué)時(shí)一定的前提下，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室最多進(jìn)行的學(xué)時(shí)數(shù)和教材大綱規(guī)定的分組實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)有關(guān)[8].實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)越多，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)越大，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室分?jǐn)偟恼n時(shí)數(shù)就相應(yīng)增加，總共需要的實(shí)驗(yàn)室數(shù)目也要增加.因此，實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際教學(xué)情況和教學(xué)需求直接影響了實(shí)驗(yàn)室的個(gè)數(shù).

2 實(shí)驗(yàn)空間現(xiàn)狀問(wèn)題分析

2.1 實(shí)證指標(biāo)

為使樣本學(xué)校更加全面，本研究選取了調(diào)研對(duì)象中分別代表用地較為富裕、適中和不足的三種學(xué)校，按照首字母進(jìn)行了編號(hào)分組如表6所示.由于超過(guò)48班辦學(xué)規(guī)模的既有校園改擴(kuò)建缺乏科學(xué)依據(jù)和參考，所以樣本學(xué)校規(guī)模均已超過(guò)48班，且辦學(xué)屬性覆蓋了初級(jí)中學(xué)、完全中學(xué)和高級(jí)中學(xué)三種類(lèi)型主體.

西部縣域地區(qū)學(xué)校因資金有限、成本低廉、采光通風(fēng)等原因，多數(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓的空間形式是單外廊式[9].實(shí)驗(yàn)室設(shè)備較為陳舊，僅能滿(mǎn)足正常教學(xué)的需求.而對(duì)于探究型實(shí)驗(yàn)、課外興趣輔導(dǎo)、開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)空間等附加功能則基本沒(méi)有體現(xiàn)(表6).

表6 樣本學(xué)校實(shí)驗(yàn)空間模式及面積指標(biāo)

通過(guò)調(diào)研可得，實(shí)驗(yàn)室數(shù)量較少的大規(guī)模中學(xué)每學(xué)期進(jìn)行的分組實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)較少，例如若每學(xué)期僅作2個(gè)實(shí)驗(yàn)，各科目?jī)H設(shè)2個(gè)實(shí)驗(yàn)室即能滿(mǎn)足教學(xué)需求，而其余實(shí)驗(yàn)均通過(guò)課堂上由教師演示完成.所以，在一些設(shè)置實(shí)驗(yàn)室數(shù)量較多的學(xué)校，由于每學(xué)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)的個(gè)數(shù)有限，甚至閑置了一部分實(shí)驗(yàn)室.由于不斷擴(kuò)招的原因，實(shí)驗(yàn)室班額較大，座位比較擁擠，所以多數(shù)大規(guī)模高中的生均使用面積不能滿(mǎn)足《中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范GB50099-2011》中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室的使用面積指標(biāo)為不小于1.92 m2/每座，最小的僅為1.3 m2/每座.具體如下表7所示：

表7 已調(diào)研學(xué)校實(shí)驗(yàn)室生均指標(biāo)及活用措施

2.2 使用問(wèn)題

(1)空間局促，生均使用面積不足

2012年起實(shí)施的《中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50099-2011)對(duì)2002版的規(guī)范進(jìn)行了修編制定，具體如表8所示：

表8 實(shí)驗(yàn)室及其輔助用房使用面積指標(biāo)

而大多數(shù)班額較大的實(shí)驗(yàn)室，前后排排距和疏散走道寬度也不能滿(mǎn)足規(guī)范的基本要求.如下表9所示：

表9 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室縱向走道寬度及前后排距

根據(jù)對(duì)典型學(xué)校的調(diào)研，理化生實(shí)驗(yàn)室座位數(shù)分為以下幾種形式：8排×8列可容納64人或8排×7列可容納56人.按照規(guī)范給出的指標(biāo)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的使用面積為1.92 m2/每座×56=108 m2或1.92 m2/每座×64=123 m2.而現(xiàn)狀實(shí)驗(yàn)室面積大小為108 m2左右的居多，但很多班額已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了56人，有的甚至擠下了72人，生均使用面積極低.

(2)藥品室與準(zhǔn)備室排風(fēng)設(shè)備不足，空氣質(zhì)量不佳；

與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)的是有關(guān)強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)備，尤其是實(shí)驗(yàn)員室和藥品室的空氣質(zhì)量較差，嚴(yán)重影響身心健康.規(guī)范中提到“當(dāng)采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，人員所需新風(fēng)量物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室不應(yīng)低于20 m3/(h·人)；生物實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、藥品儲(chǔ)藏室、準(zhǔn)備室應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)方式.除了上一點(diǎn)風(fēng)量要求外，還規(guī)定最小通風(fēng)效率應(yīng)為75%；各教室排風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)均應(yīng)單獨(dú)設(shè)置；室內(nèi)氣流組織應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室性質(zhì)確定，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室宜采用下排風(fēng)；強(qiáng)制排風(fēng)系統(tǒng)的室外排風(fēng)口宜高于建筑主體，其最低點(diǎn)應(yīng)高于人員逗留地面2.50 m以上；補(bǔ)風(fēng)方式應(yīng)優(yōu)先采用自然補(bǔ)風(fēng).”[10]但由于多數(shù)大規(guī)模高中的實(shí)驗(yàn)樓建設(shè)年代較為久遠(yuǎn)，基礎(chǔ)設(shè)施都沒(méi)有配套，因此，和規(guī)范相比，排風(fēng)系統(tǒng)還差的很多.

(3)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)空間不足，學(xué)科交互式理念未體現(xiàn)

調(diào)研的典型學(xué)校幾乎沒(méi)有設(shè)置開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)空間和探究演示室，當(dāng)前科技進(jìn)步日新月異，高新知識(shí)產(chǎn)業(yè)需要高水平的人才，創(chuàng)新型教學(xué)也需要非同傳統(tǒng)意義的空間載體[11].以實(shí)驗(yàn)室為例，除了設(shè)置傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物等單一學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室之外，新的中小學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范還提出了要求設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)室——即為綜合研習(xí)課服務(wù)的實(shí)驗(yàn)室.此外，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室設(shè)置也有著重大意義，但是通常意義上的探究實(shí)驗(yàn)室并非數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，二者不能混為一談[12].

(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬用房設(shè)置不規(guī)范

除了理、化、生各科實(shí)驗(yàn)室外，實(shí)驗(yàn)室配套附屬用房設(shè)置也不夠規(guī)范.相當(dāng)一部分學(xué)校沒(méi)有設(shè)置獨(dú)立的教師休息室，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)員工作環(huán)境不佳.另有一些學(xué)校，藥品室、準(zhǔn)備室與實(shí)驗(yàn)室距離太遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)十分不方便.還有個(gè)別學(xué)校的準(zhǔn)備室和藥品室未獨(dú)立設(shè)置.

(5)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部設(shè)施布局較為落后

研究組調(diào)研的典型學(xué)校內(nèi)部設(shè)施極為落后，有些甚至沒(méi)有上下水，僅設(shè)公共洗手池，高峰期根本不能滿(mǎn)足使用要求.另外，有些探究實(shí)驗(yàn)室以科學(xué)探索為主，但實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部根本沒(méi)有放置模型和參考圖書(shū)的儲(chǔ)存空間，配套設(shè)施不完善.

3 實(shí)驗(yàn)空間計(jì)劃研究

3.1 量化指標(biāo)

3.1.1 面積及大小

以標(biāo)準(zhǔn)班每班50人例，按規(guī)范目前的實(shí)驗(yàn)室凈使用面積應(yīng)為96 m2(1.92 m2/每座×50座)，如表10所示.一般來(lái)講，96 m2的實(shí)驗(yàn)室若容納50座，則實(shí)驗(yàn)桌被排成7排.前6排為每排8座(4張實(shí)驗(yàn)桌)，最后一排(第7排)為2座，即安排1張實(shí)驗(yàn)桌.以最多的7排為例，實(shí)驗(yàn)桌的深為0.60 m，按照規(guī)范的規(guī)定“最前排實(shí)驗(yàn)桌的前沿與前方黑板的水平距離不宜小于2.50 m；最后排實(shí)驗(yàn)桌的后沿與前方黑板之間的水平距離不宜大于11 m；最后排座椅之后應(yīng)設(shè)橫向疏散走道；自最后排實(shí)驗(yàn)桌后沿至后墻面或固定家具的凈距不應(yīng)小于1.20 m；雙人單側(cè)操作時(shí)，中間縱向走道的寬度不應(yīng)小于0.70 m；四人或多于四人雙向操作時(shí)，中間縱向走道的寬度不應(yīng)小于0.90 m.”那么，前后排距為1.2 m，疏散通道為0.70 m，加上第一排距黑板的2.5 m，則長(zhǎng)度為2.5+7×0.6+6×0.6=12.1 m.實(shí)驗(yàn)室的寬度為2.8×2+0.7+2×0.6=7.5 m.新規(guī)范還強(qiáng)調(diào)了“應(yīng)以自學(xué)生座位左側(cè)射入的光為主.教室為南向外廊布局時(shí)，應(yīng)以北向窗為主要采光面”.具體平面布置如圖1-4所示：

表10 實(shí)驗(yàn)室桌椅尺寸參考

圖1 實(shí)際調(diào)研的實(shí)驗(yàn)室平面

圖2 按規(guī)范排列的50人實(shí)驗(yàn)室平面

圖3 西部縣域應(yīng)對(duì)大規(guī)模辦學(xué)的實(shí)驗(yàn)室平面布置示意圖

圖4 適應(yīng)復(fù)合彈性教學(xué)的大規(guī)模學(xué)校實(shí)驗(yàn)室平面布置示意圖

綜上分析，從生均使用面積來(lái)看，圖3的平面布局圖較為符合規(guī)范中1.92 m2/生的規(guī)定.因此，西部縣域大規(guī)模高中的實(shí)驗(yàn)室面積可按照120 m2，6排3列布局.

3.1.2 實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量

根據(jù)《中小學(xué)理科實(shí)驗(yàn)室裝備規(guī)范》(JY/T 0385-2006)的規(guī)定，學(xué)校規(guī)模每增加12個(gè)班(4個(gè)平行班)時(shí)，理、化、生實(shí)驗(yàn)室及其附屬用房各增加1套.可推算出大于48班規(guī)模的高中理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)目，隨著班級(jí)規(guī)模的增加，實(shí)驗(yàn)室數(shù)目也在增加，繪制成折線(xiàn)圖(圖5).通過(guò)調(diào)研可得，大規(guī)模中學(xué)的理科實(shí)驗(yàn)室實(shí)際數(shù)目和規(guī)范要求的數(shù)量差別較大，教師普遍認(rèn)為現(xiàn)狀中的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量完全可以滿(mǎn)足教學(xué)需求.例如，60班的某大規(guī)模中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)目為9個(gè)，而某100班規(guī)模的高中實(shí)驗(yàn)室數(shù)量?jī)H為10個(gè).主要原因是每所學(xué)校實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)不同.調(diào)研得出的實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量和班級(jí)規(guī)模關(guān)系如下圖6所示：

圖5 理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)量和班級(jí)規(guī)模關(guān)系散點(diǎn)圖

圖6 班級(jí)規(guī)模和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際數(shù)目之間的關(guān)系散點(diǎn)圖

在實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)的外因影響下，僅計(jì)算各學(xué)校實(shí)際利用的個(gè)數(shù)，可以得到圖7，同時(shí)從中可看出在每學(xué)期僅作2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)的前提下，60～100班規(guī)模的學(xué)校，理科實(shí)驗(yàn)室實(shí)際利用的數(shù)目極為接近，基本為5～6個(gè).由此可得，無(wú)論班級(jí)規(guī)模的大小，實(shí)際教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)成為影響實(shí)驗(yàn)室數(shù)目的主要因素.

圖7 實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)影響下班級(jí)規(guī)模和實(shí)際利用實(shí)驗(yàn)室數(shù)目關(guān)系散點(diǎn)圖

此外，決定實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)的是各學(xué)校所使用的實(shí)驗(yàn)教材，學(xué)校之間有一定的差異.在實(shí)際教學(xué)中，由于三年級(jí)主要是復(fù)習(xí)備考，因此實(shí)驗(yàn)室的主要使用主體是一、二年級(jí)，理科實(shí)驗(yàn)室面對(duì)的班級(jí)規(guī)?；鞠陆禐閷W(xué)校原規(guī)模的一半左右.因此，我們可以把超過(guò)48班的大規(guī)模學(xué)校重新進(jìn)行分類(lèi).每個(gè)分組實(shí)驗(yàn)需要一節(jié)課時(shí)，以化學(xué)為例，按照教材規(guī)定的要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成的分組實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)共有14個(gè)，那么需要完成教材規(guī)定的總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)下化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的配備個(gè)數(shù)與使用主體班級(jí)規(guī)模之間的關(guān)系如下表11所示.

表11 使用班級(jí)規(guī)模下實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)的關(guān)系表

從中可以得出，100班范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)一定，所需實(shí)驗(yàn)室數(shù)目差別不大.僅化學(xué)一科，最多需要四個(gè)實(shí)驗(yàn)室.因此，經(jīng)過(guò)調(diào)研后得出實(shí)際利用的實(shí)驗(yàn)室數(shù)目和班級(jí)規(guī)模之間的關(guān)系呈平行關(guān)系，它僅隨著實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)的增加而增加，并且隨著實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)的持續(xù)增加，實(shí)驗(yàn)室需求的個(gè)數(shù)增加的頻率和幅度更高；與規(guī)范要求的“每增加12個(gè)平行班，理化生實(shí)驗(yàn)室各增加一套”的實(shí)驗(yàn)室數(shù)目隨班級(jí)規(guī)模的增加呈線(xiàn)性關(guān)系變化截然不同[13].可以通過(guò)下表12體現(xiàn)二者之間的關(guān)系：

表12 實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)目之間的關(guān)系表

3.2 空間模式

在教育理念更新和“新課改”的推動(dòng)下，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)空間的類(lèi)型與模式可借鑒日本教學(xué)單元的安排方式——科目教室運(yùn)營(yíng)方式.其中一種典型的空間模式是“教材性教室”[14].它是針對(duì)工業(yè)學(xué)校開(kāi)設(shè)的傳統(tǒng)建筑課程而使用，實(shí)習(xí)樓分木結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩部分.木結(jié)構(gòu)區(qū)有組裝室、木材加工室、規(guī)劃室等，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)有制圖室、計(jì)劃實(shí)習(xí)室.從木材的尺寸、原材料、多樣形態(tài)、結(jié)構(gòu)等設(shè)置上，建筑本身就是一個(gè)很好的教材，木結(jié)構(gòu)區(qū)由桁架和梯型雙層柱組成一個(gè)大型空間，并設(shè)有多處可作工作場(chǎng)的外部中庭空間和半屋外型基柱走廊.示意圖如下圖8可示.

圖8 “教材型實(shí)驗(yàn)室”平、剖面空間示意圖

對(duì)于理科實(shí)驗(yàn)空間，建議采用“N+3+1”的模式[15].“N”即為各科目分組教學(xué)設(shè)置的理、化、生實(shí)驗(yàn)室數(shù)量，根據(jù)各學(xué)校使用教材、教學(xué)大綱需要完成的分組實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)室.“3”即為物理、化學(xué)、生物各科目獨(dú)立設(shè)置的探究實(shí)驗(yàn)室，可為課內(nèi)使用，也可為課外興趣小組、學(xué)科競(jìng)賽的開(kāi)展、科學(xué)研究和探索活動(dòng)而使用.各實(shí)驗(yàn)室配備一定的模型展示區(qū)、參考資料區(qū)和小組討論區(qū)，桌椅擺放為圍合式、分組式、交互式，便于學(xué)科討論交流的展開(kāi)[16].“1”為一個(gè)開(kāi)放式信息學(xué)習(xí)中心，融合理、化、生、計(jì)算機(jī)模擬等多學(xué)科，為一個(gè)典型的以“學(xué)科交互式”為主題的實(shí)驗(yàn)資源中心，使用主體為全校師生，甚至可以設(shè)置多年級(jí)、多班級(jí)的參與，進(jìn)行一些大規(guī)模的展示活動(dòng).空間模式如下圖9、10所示：

圖9 “N+3+1”空間模式圖

圖10 “2+2+1”空間模式圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)對(duì)西部縣域地區(qū)典型大規(guī)模中學(xué)的理科實(shí)驗(yàn)室使用現(xiàn)狀分析，歸納了實(shí)驗(yàn)室的空間特征及主要影響因子，運(yùn)用建筑計(jì)劃學(xué)進(jìn)行指標(biāo)量化與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的實(shí)證研究，定量分析，明確不同辦學(xué)規(guī)模下的理科實(shí)驗(yàn)空間面積、數(shù)量、大小等指標(biāo)取值；在借鑒發(fā)達(dá)地區(qū)教育經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了滿(mǎn)足教育需求、適應(yīng)新型教學(xué)的實(shí)驗(yàn)空間模式與設(shè)計(jì)策略，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐，形成以下研究成果：

(1)模式計(jì)劃

基于多學(xué)科交融的“交互式”教育理念，提出了將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、探究實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、信息資源中心、小組合作空間等多功能融合的“N+3+1”的空間模式——“科目實(shí)驗(yàn)室+探究室+理科信息中心”和“2+2+1”空間模式——“學(xué)科實(shí)驗(yàn)+探究室+理科學(xué)習(xí)資源中心”，旨在提升既有校舍空間品質(zhì)，提倡創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，增強(qiáng)教育效益.

(2)指標(biāo)計(jì)劃

通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的梳理和分類(lèi)分析，以現(xiàn)行中小學(xué)規(guī)范為理論依據(jù)，運(yùn)用建筑計(jì)劃學(xué)、層次分析法等，結(jié)合辦學(xué)規(guī)模、班級(jí)編排、教學(xué)改革措施、教學(xué)計(jì)劃安排、教學(xué)手段采用、使用者需求等方面影響因素進(jìn)行指標(biāo)分類(lèi)和量化分析，建立不同辦學(xué)規(guī)模下的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量、面積、大小等量化指標(biāo)參考，得出：

實(shí)驗(yàn)室的面積要根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，彈性靈活，設(shè)置一定的儲(chǔ)藏區(qū)、展示區(qū)和研討區(qū).理科實(shí)驗(yàn)室的面積和數(shù)量并不應(yīng)該隨著班級(jí)規(guī)模的增加而呈現(xiàn)線(xiàn)性的疊加關(guān)系，而是應(yīng)該依據(jù)各門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)、使用頻率、教學(xué)要求進(jìn)行空間計(jì)劃，即大于48班而小于72班辦學(xué)規(guī)模時(shí)，理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)量為6個(gè)；大于72班而小于100班時(shí)，理科實(shí)驗(yàn)室數(shù)量為9個(gè)；大于100班時(shí)，實(shí)驗(yàn)室為12個(gè).相比較規(guī)范規(guī)定的“學(xué)校規(guī)模每增加12個(gè)(4個(gè)平行班)時(shí)，理、化、生實(shí)驗(yàn)室及其附屬用房各增加1套.”，更加科學(xué)合理地設(shè)置實(shí)驗(yàn)室數(shù)量，提高資源使用率，優(yōu)化地區(qū)教育效益，以指導(dǎo)各項(xiàng)工程實(shí)踐.