第四次工業(yè)革命背景下的高校學(xué)習(xí)空間更新模式研究

萬豐登 | Wan Fengdeng

席明波 | Xi Mingbo

周萃楠 | Zhou Cuinan

肖曉苗 | Xiao Xiaomiao

1 背景介紹

隨著“第四次工業(yè)革命”的來臨，大學(xué)教育也正在踏入智慧化教學(xué)時(shí)代。在第四次工業(yè)革命中，勞動力將被分配到智能機(jī)器不能替代的地方，社會對人才的協(xié)作性、創(chuàng)造性、公民意識等方面提出了更高的要求，這使得教學(xué)更需要采取個(gè)性化與自主學(xué)習(xí)、基于問題與合作的學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式[1]。同時(shí)，數(shù)字技術(shù)推動了在線教育的發(fā)展，尤其在疫情背景下，線上教學(xué)突破了時(shí)間與空間的限制，為教學(xué)活動帶來極大便利并被不斷推廣。

而當(dāng)前的教學(xué)模式及空間營造并無法高效支撐發(fā)展的需求，如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)帶來的學(xué)習(xí)氛圍弱化、師生交流不暢、課堂互動不充分成為學(xué)生參與在線教育過程中的三大主要問題[2]。當(dāng)下高校在高生師比影響下產(chǎn)生的填鴨式大規(guī)模教學(xué)，難以為學(xué)生提高針對性的學(xué)習(xí)。

因此，面對上述兩方面的問題，本文以第四次工業(yè)革命為背景，從高校教學(xué)模式的現(xiàn)狀與轉(zhuǎn)變趨勢入手，結(jié)合新興教育技術(shù)，探討更契合時(shí)代發(fā)展的高校學(xué)習(xí)空間更新模式。

2 第四次工業(yè)革命下的學(xué)習(xí)空間更新路線

第四次工業(yè)革命階段呈現(xiàn)出深度網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化和生產(chǎn)組織方式的分散化四大趨勢[3]。工業(yè)革命對高等教育革命的引領(lǐng)有其歷史必然性，工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的發(fā)力也對高等教育現(xiàn)有的社會角色、學(xué)科組織方式、教學(xué)方式、科學(xué)生產(chǎn)模式發(fā)起了挑戰(zhàn)[4]。而單純從應(yīng)用新興科技的層面上探討高校學(xué)習(xí)空間的更新是難以從根本上回應(yīng)上述挑戰(zhàn)的。教學(xué)建筑的形態(tài)首先取決于教育模式[5]，故本文基于高校教學(xué)模式的現(xiàn)狀與分析入手，探討高校學(xué)習(xí)空間的更新路線。

2.1 高校教學(xué)模式與空間的現(xiàn)狀分析

（1）高校教學(xué)手段現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

自20世紀(jì)90年代末至今，以課堂教學(xué)為主、線上教學(xué)等其他手段為輔的混合式教學(xué)已逐步發(fā)展成為我國高校的主要教學(xué)手段[6]。但線上教學(xué)所占比例在各個(gè)時(shí)間段與各個(gè)課程中的所占比例大有不同。以新冠疫情期間為例，在線教育借國家所提出的“停課不停學(xué)”政策迅速覆蓋到了全國幾乎所有高校的大部分課程，然而在疫情常態(tài)化后的高校復(fù)學(xué)復(fù)課中，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)重新成為了高校的主要教學(xué)手段。在線教育的熱潮迅速回冷并不令人意外，根據(jù)疫情之前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國高校教育領(lǐng)域有接受“線上教學(xué)”的學(xué)生量僅占總?cè)藬?shù)約27.7%、網(wǎng)絡(luò)課程僅平均占總課程數(shù)約5.5%[7]。隨著第四次工業(yè)革命推進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，線上教育會進(jìn)一步被高校運(yùn)用在日常的教學(xué)活動中。

（2）高校教學(xué)主體的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

目前，包括我國在內(nèi)的全球很大一部分教育系統(tǒng)仍廣泛使用標(biāo)準(zhǔn)化的直接學(xué)習(xí)模式，大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)統(tǒng)一、重復(fù)的和以過程為導(dǎo)向的勞動力和人才[8]。在這種學(xué)習(xí)模式中，老師主導(dǎo)的課堂教學(xué)在教學(xué)活動中占比極高，學(xué)生大多數(shù)時(shí)候都在被動接受知識。

在以扁平網(wǎng)絡(luò)化、專業(yè)研討化模式快速傳播的在線教學(xué)的沖擊下，由老師主導(dǎo)的傳統(tǒng)高校教學(xué)模式開始受到批判，社會呼吁高校教學(xué)應(yīng)從以老師為主導(dǎo)向以學(xué)習(xí)者為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)變，提出了從灌輸式走向研討式、從大班化走向小班化、從關(guān)注共性走向關(guān)注個(gè)性是提升我國高校教學(xué)水平的必由之路。由此類似于“大班授課、小班研討、個(gè)人獨(dú)立研究”這樣的多維主體教學(xué)模式在教育界被廣泛地認(rèn)可[9]，其可以拆分為由老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)、由學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)三種學(xué)習(xí)活動，而當(dāng)前機(jī)械呆板的教學(xué)空間，對于這三種學(xué)習(xí)活動缺乏環(huán)境支撐。

（3）高校學(xué)習(xí)空間現(xiàn)狀與轉(zhuǎn)變趨勢

教學(xué)模式影響著學(xué)習(xí)空間的設(shè)計(jì)理念，而學(xué)習(xí)空間也往往限制著教學(xué)模式的改革。學(xué)習(xí)場所包括了教學(xué)空間與學(xué)習(xí)空間兩個(gè)完全不同的空間范式，我國高校大部分的學(xué)習(xí)空間仍為代表著傳統(tǒng)教育理念與模式的教學(xué)空間，并正在向代表著新學(xué)習(xí)科學(xué)理念與模式的學(xué)習(xí)空間進(jìn)行轉(zhuǎn)變[10]。

在教學(xué)手段上，當(dāng)前高校的大部分教學(xué)活動仍在傳統(tǒng)教室中進(jìn)行。雖然人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)正逐步普及，智能教學(xué)環(huán)境構(gòu)建卻仍處于起步階段。此外，在線上教學(xué)中的學(xué)習(xí)仍被定義為獨(dú)自學(xué)習(xí)，學(xué)校并未配置專門的線上學(xué)習(xí)場所，導(dǎo)致線上學(xué)習(xí)的集群性缺失。

在教學(xué)主體上，我國高校的教學(xué)模式正處在單一主體向多維主體的轉(zhuǎn)變過程中，以老師為主體的秧田式教室空間雖仍占主要部分，但已有不少高校已經(jīng)根據(jù)教學(xué)主體的轉(zhuǎn)變進(jìn)行了教室空間改造實(shí)踐，其共同特征為空間從擁有清晰的前后之分向靈活的布局方式轉(zhuǎn)變。

2.2 學(xué)習(xí)空間更新目標(biāo)與路線

第四次工業(yè)革命不僅提供了新興的教育技術(shù)，其對人才的新需求也推動了教學(xué)模式的改革發(fā)展。根據(jù)David Radcliffe教授所提出的PST框架[11]，智能技術(shù)內(nèi)嵌于學(xué)習(xí)空間中，又拓展了學(xué)習(xí)空間的存在形式；教學(xué)效率和效果的提升依托于靈活、豐富的學(xué)習(xí)空間，多種選擇的學(xué)習(xí)空間又可促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)方法提高。

根據(jù)學(xué)習(xí)空間、教育法、教育技術(shù)三者存在相互作用的關(guān)系，學(xué)習(xí)空間的更新需要同時(shí)匹配新的教育技術(shù)和新的教學(xué)模式，要充分考慮教學(xué)模式的變革與教育技術(shù)的發(fā)展，從側(cè)重資源型向模式創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，故提出以下更新路線。

轉(zhuǎn)變教學(xué)手段，增設(shè)面向線上教育的學(xué)習(xí)空間：在第四次工業(yè)革命中，智能技術(shù)將學(xué)習(xí)空間的概念由物理空間拓展到了虛擬空間，虛擬空間作為學(xué)習(xí)空間的重要組成部分需要得到更多的重視。未來的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動或以小組為單位進(jìn)行，提升學(xué)生的合作能力，增加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的學(xué)生間的互動性，在集約師資的情況下保證教學(xué)質(zhì)量。

轉(zhuǎn)變教學(xué)主體，建設(shè)匹配多維主體學(xué)習(xí)空間：隨著人才需求的變化，“大班授課，小班研討、個(gè)人獨(dú)立研究”將成為高校重要教學(xué)模式。對于老師主導(dǎo)的大班授課，高校需要提供大量不同規(guī)模的線上教學(xué)空間與小部分不同規(guī)模的實(shí)體講座空間；對于學(xué)生主導(dǎo)的小班研討，則需要提供不同規(guī)模的討論空間、實(shí)驗(yàn)空間、展覽空間等對外開放的、社會群體可介入的學(xué)習(xí)空間；對于強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)的個(gè)人獨(dú)立研究，需要提供既與討論區(qū)有區(qū)分又可靈活轉(zhuǎn)換的自習(xí)空間。

3 學(xué)習(xí)空間更新模式設(shè)計(jì)實(shí)踐

本文以廣州市大學(xué)城內(nèi)某高校的典型教學(xué)樓改造為例進(jìn)行探討。根據(jù)前述研究，高校需要建立“大班授課、小班研討、個(gè)人獨(dú)立研究”的多維主體教學(xué)模式，其學(xué)習(xí)空間則需要對應(yīng)老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間、學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間與自主學(xué)習(xí)空間。因此，對于現(xiàn)有的學(xué)習(xí)空間的更新改造，本文提出“一隔三間”的空間更新策略（圖1）：“一隔”即通過植入預(yù)制模塊的方式將原本教學(xué)樓單一的空間分隔成了對外開放空間、封閉空間、對內(nèi)開放空間三種類型的空間，這三種空間類型又與學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間、老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間、自主學(xué)習(xí)空間三種教學(xué)空間的“三間”對應(yīng)。模塊內(nèi)部為封閉空間，用于進(jìn)行采光需求較弱、開放性較低的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，即老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)；模塊外一側(cè)為對外開放空間，用于進(jìn)行學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)活動；另一側(cè)為對內(nèi)開放空間，用于自主學(xué)習(xí)。三種空間之間可以實(shí)現(xiàn)靈活拓展（圖2）。

圖1 學(xué)習(xí)空間更新改造策略

圖2 改造后學(xué)習(xí)空間整體效果

3.1 模塊化空間裝置的介入

該工學(xué)教學(xué)樓為南方地區(qū)十分典型的教學(xué)樓，外廊式、帶中庭、框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為更新改造提供了一定的空間。根據(jù)上文中“一隔三間”的更新策略，方案拆除了原有課室之間的隔墻，代之以模塊化的空間裝置，將原本單一的教學(xué)空間分為了自主學(xué)習(xí)空間、老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間、學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間三種學(xué)習(xí)空間（圖3）。

圖3 裝置置入方式圖解

（1）模塊單元的具體構(gòu)成

模塊單元由模塊本身、折疊桌椅、輕質(zhì)隔板與家具軌道組成。模塊本身由可預(yù)制的結(jié)構(gòu)骨架與板材面層組成，安裝簡單方便。桌椅皆采用可折疊設(shè)計(jì)，桌腳可折疊收起，桌面安裝有磁鐵，椅子折疊后可放置在桌面，吊桿通電后可將桌椅一同吸附。輕質(zhì)隔板也同樣與吊桿相連，兼有分割物理空間與安裝智能顯示設(shè)備的功能?？臻g單元頂部裝有軌道，桌椅與隔板皆可通過吊桿實(shí)現(xiàn)位置的移動（圖4）。

圖4 模塊單元細(xì)部構(gòu)造圖解

（2）模塊空間單元的分類

模塊空間單元分為標(biāo)準(zhǔn)與特殊兩大類。標(biāo)準(zhǔn)模塊即在單個(gè)建筑開間中置入標(biāo)準(zhǔn)空間裝置，用少量形式的標(biāo)準(zhǔn)裝置適配多種正式學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的功能，其空間主要包括了不同規(guī)模的網(wǎng)課空間、不同規(guī)模的討論空間、匯報(bào)空間以及部分自主學(xué)習(xí)空間與休息空間等。特殊模塊中的空間裝置則是標(biāo)準(zhǔn)模塊的組合或變形，其功能和形式也更加多樣，其空間包括了工作坊空間、運(yùn)動空間、表演空間、展覽空間、校園販賣空間等（圖5）。

3.2 基于師生關(guān)系的教學(xué)家具布置

不同學(xué)習(xí)活動下對應(yīng)相應(yīng)的家具布置方式。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生間存在獨(dú)立學(xué)習(xí)、互相監(jiān)督、互相討論三種行為，座位布置相對應(yīng)地存在獨(dú)立、相臨、相對三種方式；師生間存在學(xué)生自主學(xué)習(xí)、老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)、學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)三種學(xué)習(xí)行為，座位布置相對應(yīng)地存在僅有學(xué)生獨(dú)立而坐、老師與學(xué)生相對而坐、老師坐在學(xué)生之間三種方式。將與學(xué)生間關(guān)系對應(yīng)的家具布置和與師生間關(guān)系對應(yīng)的家具布置進(jìn)行兩兩組合，即可得到多種基于多維主體教學(xué)模式的教學(xué)家具的布置方式（圖6）。

圖6 基于師生關(guān)系的教學(xué)家具布置研究

3.3 開放型社團(tuán)空間體系的構(gòu)建

面對高校擴(kuò)招與城市土地增值之間的矛盾，人才的需求正向復(fù)合學(xué)科、復(fù)合領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，高校需要提升對社會的開放性，如開放部分公共建筑與學(xué)習(xí)設(shè)施等[12]，這也契合高校推動自身學(xué)習(xí)空間可持續(xù)性更新的需求。一方面與社會企業(yè)在學(xué)習(xí)輔助軟、硬件方面共同研發(fā)，可以減少高校更新的投入壓力；另一方面，吸引有能力的社會群體以“老師”的身份參與學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)，能填補(bǔ)高校面對高生師比的師資缺口。

開放高校教學(xué)建筑必然會帶來教育設(shè)施管理與功能組織上的困難，因此本文提出構(gòu)建開放型社團(tuán)空間體系的策略。社團(tuán)活動屬于學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)活動，是非正式學(xué)習(xí)的典型形式，同時(shí)具有很強(qiáng)的開放性。在“三間”中最外層的開放空間中構(gòu)建開放型社團(tuán)空間體系，依據(jù)不同社團(tuán)活動從高至低的開放性，從建筑底層向屋面層布置社團(tuán)活動模塊，并用顯性的交通路徑將這些社團(tuán)活動模塊進(jìn)行串聯(lián)，有限度地向社會開放（圖7）。通過開放性社團(tuán)空間體系的構(gòu)建，高校能與社會共建共享部分文體活動設(shè)施、基礎(chǔ)科研活動設(shè)施，并以此吸引社會群體參與到學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)活動中，充分利用社會資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

圖7 開放性社團(tuán)空間體系示例

3.4 基于物聯(lián)網(wǎng)體系的智慧管理機(jī)制

（1）家具布置變化方式

第四次工業(yè)革命中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推動了建筑智能化的進(jìn)程，用戶可以通過移動設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)對家具進(jìn)行控制。在家具布置的變化中正是應(yīng)用了這一技術(shù)，家具軌道通過物聯(lián)網(wǎng)的方式根據(jù)使用需求進(jìn)行自動調(diào)整，隔板通過軌道移動進(jìn)行空間劃分，桌椅通過軌道進(jìn)行使用模式的切換（圖8）。

圖8 家具布置變化方式圖解

（2）預(yù)約位置推薦方式

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧化管控模式，家具系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)約控制。由于模塊存在多種多樣的形式，空間的圍合情況各異，極可能出現(xiàn)交通流線不暢通的情況。為提升空間改造后系統(tǒng)運(yùn)行的可行性，可以運(yùn)用人工智能技術(shù)對空間布置方案的合理性進(jìn)行評估，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法根據(jù)用戶需求為用戶推薦最優(yōu)的預(yù)約位置。因此，需要推薦建立一套適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算的空間語言，即用數(shù)字表示模塊四周的可通過性。如圖9所示，當(dāng)部分空間通過隔板圍合起來切換為其他功能時(shí)，0表示兩個(gè)方向均不可通行，1和2分別表示有一或兩個(gè)方向可通行。為避免交通問題，只有當(dāng)相鄰模塊數(shù)字合≥2時(shí)，智能系統(tǒng)判定預(yù)約符合要求。

圖9 模塊可通過性算法圖解

結(jié)語

在第四次工業(yè)革命中，智慧化趨勢席卷了包括教育在內(nèi)的社會各個(gè)領(lǐng)域。面對新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和新的社會，高校教學(xué)空間的更新需要兼顧教學(xué)模式的變革與教育技術(shù)的發(fā)展。學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)、老師主導(dǎo)的學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)三種學(xué)習(xí)方式的共同推進(jìn)對高校提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率、優(yōu)化師資配置來說有重要意義，因此在更新設(shè)計(jì)中不僅要對學(xué)生主導(dǎo)的學(xué)習(xí)空間予以關(guān)注，更要為多維主體的學(xué)習(xí)模式提供多種學(xué)習(xí)空間。

在本文對于教學(xué)空間更新的探索中，無論是空間模塊的置入，還是基于物聯(lián)網(wǎng)體系的家具系統(tǒng)構(gòu)建，在建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面都不存在較大的技術(shù)瓶頸，其制約和限制更新改造策略實(shí)施的因素更多來源于教學(xué)模式、制度層面，需要高校與社會各界的共同努力。教學(xué)模式的變革需要教師與學(xué)生在學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)手段方面的配合，也需要高校在學(xué)分制度、教學(xué)管理制度方面的改革，還需要社會在人才認(rèn)定、學(xué)習(xí)觀念上的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，面對前沿教育技術(shù)的發(fā)展涌現(xiàn)，需要政府以及研究機(jī)構(gòu)、教育組織、企業(yè)等民間力量的介入，尋求高校與社會的雙贏手段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高校學(xué)習(xí)空間更新的可持續(xù)性。

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