深度學習環境下的學校實驗生態設計案例（上）

梁森山 劉黨生

編者按：2016年初，中國電子學會現代教育技術分會深度學習專家委員會即將成立，它將借鑒國際視野，集合更廣闊的高技術領域成果，全面介入教育轉型生態的新常態重構，探尋教育技術引領學習發展的戰略可能性與可行性。這與未來教育、STEAM新學習實驗等有著高度的融合與交叉。因此2016年，本欄目將聚焦于國際視域下，后現代技術生態保障的深度學習，以期為學校更好地出謀劃策，培育和孵化更廣義的教育技術企業。

前言：沒想到，中國電子學會現代教育技術分會深度學習專家委員會（以下簡稱“專家組”）成立后的第一項服務對接的是一所學校，而打動專家們的，就是這所學校的校長李海林教授真誠且誠懇的一句話：“請各位專家為我們學校設計一個契合現代教學生態和寬松創學氛圍的整體實驗成長浸潤環境。”這就與我們所倡導的“深度學習”形成了深度對接。

關于實驗生態需求的初步調研考證

李海林教授帶著他一貫的嚴謹治學風格，謙虛地說，他是一位語文教師，對實驗教育的理解更多的是源于自己海外學習體驗和海外研修觀察；然后他遞給我們一本書，即他的最新著作《美國中小學課堂觀察——一位教育學教授的筆記》，翻看這本書后我們不難發現，中外教育比較的痕跡貫穿了全書，而細致的課堂記錄印證了這位校長對影響教學的印象因子幾乎所有的關照和思考，自然也包括了對教學實驗環境的留意。不僅如此，李海林校長還特別向我們強調了另外三個維度：第一，這是一所全新的國際雙語學校。第二，希望專家們能兼顧實驗教學在社會教學變革大環境下學校學科發展的小氣候營造。第三，要求專家們給出的設計方案能夠響應學校的辦學規劃。

對于第一個維度，我們似乎比較容易理解，因為國際雙語學校并不獨此一家，既有的經典案例也不只是一兩個。但當我們來到這所位于崇明縣的學校時，面對完全英式的校園建筑風格，我們發現這個問題并不那么簡單：這是一所名副其實的國際學校，并且是一所12年一貫制的基礎教育全學段寄宿制學校。因此，無怪乎李海林校長強調“實驗生態系統”了。

李海林校長這里提出的“學校學科發展的小氣候”，是建構在社會教學變革大環境下的實驗教學新常態，這恰好對應了教育裝備研究與發展中心和信息化教育裝備處正在思考的課題：教育裝備如何走出“保障”的思維定勢，借力潛在的眾多現代教育技術嫁接元素，實現“教育技術改變教育生態”的快速迭代成長需求。

為了響應李海林校長辦學規劃的要求，我們系統地分析、解讀了上海新紀元雙語學校發展規劃（2015年9月—2018年9月），這份規劃開宗明義地確立了新紀元學校在三年內達成的目標是“踐行素質教育，培養新型人才”。規劃指出：走出一條屬于自己的路，關鍵是堅持新視野、高起點、大作為的追求，堅持既立足實際又著眼未來發展的基本原則，堅持整體規劃、分步實施、突出重點、重在實效的思路。無疑，規劃的相關定義和具體目標，包括實現的時間節點，都成了我們為之設計的重要參照。

有一點很明確，新紀元學校對教學實驗生態的需求，一定找不到現成（甚或是相近）的一體化方案提供商。我們必須量身定制，站在全新的視角，以教育變革參與者的身份去體悟像李海林校長這樣的辦學管理者具有超前意識的愿望和期待；我們為通過新紀元方案，可能實現“教育技術改變教育生態”的共同展望而興奮。

關于實驗生態預期的整體定位

就新紀元這所特定學校而言，實驗生態的營造可以采取“5+2”的模式。“5”是5個互動維度，分別是國際學校的教室基礎實驗環境與專用實驗環境、學科實驗與大學科成長、理科STEAM實驗與人文科學實驗、教師實驗教學沙龍與學生實驗創新沙龍，以及創客車間與自然生態實驗田。“2”是兩個延伸維度，分別是校外實驗環境迭代保障和成長梯次孵化系統，以及國際游學訪學延伸系統。

①關于國際學校的教室基礎實驗環境與專用實驗環境。李海林教授強調指出，實驗環境不是傳統的純粹實驗樓風格，而是希望實驗樓的布局，一要貼近教學區，二要兼顧動靜線的潛在影響，三要與國際部教室做無縫包容。尤其是這第三點，李校長要求國際部教室與實驗室能做到最大限度的一致性和一體化。鑒于此，專家組給出的對策是將實驗環境分解成多個層面，這樣既能保留現有學科教學傳統實驗的一席之地，又能更多地兼容教學大實驗與隨時隨地的小實驗、演繹驗證實驗與檢驗探究實驗、自主發現實驗與課題項目引領實驗等多個維度的關照。

②關于學科實驗與大學科成長。我們認為有必要重新確立學科文化這一理念，指導我們的學科發展，有必要從教學文化的視角拓展教學邊界，以及與邊界相鄰的學科文化呼應。這應成為新實驗生態不可或缺的有機脈動核心。因此，我們在設計稿中有意識地結合了盡可能多的傳統實驗與數字化實驗之間的交叉分布，不再人為割裂這種只存在于概念的人為分割；并且預留了學科成長沙龍的交流空間，以方便學科教研特別是相近學科的互動和整合。

③關于理科STEAM實驗與人文科學實驗。這是專家組有意安排的另一個實驗教學維度。與學科實驗要求不同，它更多地兼容了項目實驗和課題實驗的學術探究，幫助學生（首先是教師）淡化學科壁壘，在學能兼顧的交集點位上有與之匹配的實驗環境和實驗導引；尤其是專門辟出了人文實驗的概念和方案，就是想幫助學校實現教學產出的學術化追求，實現邊際學科融合之后更大范圍內的學科滲透；同時，也便于進一步打開實驗室的有形之門，讓實驗室不再是學科的輔助，而是站到前臺，成為學科發展的發力點和學教一體化終極目標的孵化器。

④關于教師實驗教學沙龍與學生實驗創新沙龍。實驗教學是一種遠未普及的新認知，它與關于實驗的教學研究有著本質的提升，它不再著力于現有教科書對實驗環節教學手段的描述，而是更直接地切入到教學倚重、教學演繹和教學整體的變革之中，呈現出與傳統的陳述性、總結性和概念性知識教學不一樣的學教新維度探究。我們期待教師實驗教學沙龍能成為學校教研、教科研的根據地，也同樣期待學生實驗創新沙龍不僅能成為學生社團活動的交流場所，更能成為學生關于學習實踐的頭腦風暴氣場，成為檢驗學生獨立思維（包括批判思維和邏輯思維）的見證者和呵護者，進而成為師生平等互動、共同研討教學變革試驗與成果的策源地。

⑤關于創客車間與自然生態實驗田。創客教育現在是一個時尚概念，但在構建實驗生態的過程中，如何定位創客教育以一席之地，讓專家們頗費心思。首先是創客教育是否能兼容現有的學科屬性。專家們給出的建議是，完全可以考慮與已有的通用技術課程形成廣義對接，再在此基礎上，結合新紀元學校的特色定位，與包括美術、藝術學科在內的眾多學科形成有機互動。針對學校原先提出的工坊一條街的位置，專家們進行了考察。他們考慮到創客教育的動手實踐特質，以及學校布局、學校周邊環境等客觀條件，再加上工坊一條街的地理位置貼近教學區，所以建議工坊定位為以美學為教學核心的拓展后的美術學科基地，大力發展新美術特色，如陶藝等；與此同時，大家也同時把視角鎖定在遠離教學區和居民區的學校操場遠端裙房，利用其建筑外形頗似車庫的建筑風格，把通用技術實驗室和學生的創客空間安排于此，再配套裙房上端所獨有的鐘樓設計，一個惟妙惟肖的美式車間式的教學空間將很可能成為這所國際學校的標志性結構體。再輔之以學校專門租用的緊鄰農田，一個全生態、全科綜合且自然天成的試驗模塊就呼之欲出了。

⑥關于校外實驗環境迭代保障和成長梯次孵化系統。在新紀元學校的特色定位過程中，各種觀點輪番亮相，彼此爭艷：有觀點鎖定在新崇明，特別是毗鄰的東灘濕地生態；有建議兼顧一江之隔（處于上海大陸與崇明本島之間）的長興島造船基地；有人注意到同樣與崇明另一邊，也是一江之隔的廣大蘇北平原（被稱之為上海的后花園）。專家們經過走訪、了解、調研之后，排出一個優先級順序：首先，對接長興造船基地，因為這里匯集的上海最現代化的造船產業，乃至于遠洋和航母優勢，不僅契合了“一帶一路”的國家戰略，而且與經典的三模活動形成了校內外的實驗活動響應；其次，有機地打造出一個符合園區教育特色的學校特定園區教學社會響應基地和生源孵化，乃至于學生、家庭、社會聯動基地。

⑦關于國際游學訪學延伸系統。這是國際學校最具活力也最能凸顯辦學品位的地方。專家們同意校方對國際游學的預設，并進一步建議以訪學的形式來相對凸顯海外交流的學術內涵，提升作為國際學校在辦學、教學組織等方面的獨到思考和策略實施；還建議學校適時推進與之配套的國際課程引進和國際課程交流工作，在課程實驗的硬件環境等方面給予傾斜。而學校地處東灘濕地這一自身優勢，又可為學校進一步擴展三模之外的第四個模型特色——航天小衛星奠定最便利的時空優勢。同時，與中科院上海高等研究院小衛星工程中心相結合的保留項目中的太空觀察也奠定了最前沿的專業保證。在此基礎上，再有序發展與之相關的特色課程，以便國際視野下的外延和內化同步成長。

關于實驗生態設計必須兼顧的干預指征

要想讓一所新建的民辦學校，能夠在上海全市現有的150所民辦學校中站穩腳跟，就要建起一個經得起時代和實踐考驗的實驗環境，并且同步思考軟硬件匹配的課程生態。《規劃》指出：學校需要突破以應試為基本價值追求的束縛，在學生全面發展這一點上做實、做強、做亮。滿足一部分家長多元化的教育需求是其基本取向，“創造適應學生的教育”是其行動綱領，學生多元評價標準的落實是其操作點。從“為每位學生的成長提供可能性”的立場出發，著眼于學校培養目標，設置從學生發展需要出發、適應性強、新鮮活潑的課程體系。李海林校長特別說明，“適應學生”的指導思想就是以學生為主體，包括兩個方面的意思：一方面是指每位學生的發展基礎、發展方向都是不一樣的，學校要按學生的發展可能性來教育學生，不能用統一的模子來教育；另一方面是指每位學生都有巨大的發展潛能和可塑性，學校永遠不要“看死”學生。一所學校好不好、質量高不高，其實質就是是否能發現、發展學生的潛能。

設計實驗生態，必須兼顧的干預指征至少包括了以下視角：

①國際視野引領。設計國際學校的實驗環境，不僅事關技術，還包括與之相匹配的內涵、外延的總和，甚至還要兼顧日后加入國際教育組織、參與國際項目的交流與合作，引進國際課程和其他教育資源的接口適應，開展國際理解教育、批判思維等特色課程的項目響應。其最終目的是為培養具有國際視野、國際交往能力，適應國際化發展需要的人才打下牢固的基礎。

②數字化媒介支撐。這在大實驗的框架內，囊括信息化、網絡化、智能化和多媒體化四個方面。其最終目的是創建以數字化教育教學平臺為主體、以基于數字化技術的新型“教—學”方式為重點、以培養21世紀學習能力為宗旨的開放性學校實驗格局。

③實驗生態和諧。這包括實驗的生態化環境調試、生活主題課程體系支撐、靈活又不失規范的管理機制、學生主體性價值發揮等四大板塊。其最終目的是構建以人與自然相適應、學校與社會互動為特征的學校實驗文化體系。

④現代教育技術實驗。這包括以運用為核心，精心打造信息技術環境，將信息技術運用于學校管理、課程建設、教學（備課、上課、作業布置與批閱、課外輔導、考試與評價等）、學生行為規范、德育活動、教師專業發展、家校結合等方面。在課程建設、教學、教師專業發展等方面建立全國的典范，形成全國性經驗。

⑤以課程發展為要義。這包括“以課程建設見長”（建設個性化的課程體系、高質量的課程開發、規范的課程實施和強大的課程資源庫為基本載體）和“以課程體系取勝”（一是指學校課程與學校培養目標的關系，它回答了學校為什么需要這些課程的問題；二是指學校所有課程的結構，即課程與課程的關系，它回答了學校是如何將這些課程組織在一起的問題；三是指每門課程內部的構成要素，它回答了課程有什么內容的問題）。

⑥STEAM課程特色傾斜。這包括以工程教育為核心，以科學、技術、工程與數學（STEM）課程為主體，全面推進學校的科技教育工作。成立學校工程教育館，培養學生的創新意識、探索精神、設計素養和動手能力；以作品為導向，圍繞工程設計和工程制作開展工程教育；力爭成為上海市中小學中系統、正規、富有成效的工程教育實驗學校，并建成科學、技術、工程、藝術與數學（STEAM）課程體系。

⑦課程設計與課程開發的入出口預留。這包括思考實驗課程運作中低結構與高結構的兼顧，引進課程的消化與再開發施力點，課程教研與課程成長的實驗保障，課程間內部銜接與評價指標系統的綜合協調，軟性（隱性）指標透過實驗所呈現出來的過程性觀察考量，大數據支撐下對學生個性、特質等方面的趨勢性預判，以及事關潛質發展的師生情緒化管理在實驗體系中的導入和預防。

⑧教學、研究、培訓一體化。其基本特征是以教學為主線、以研究為有效教學的支持、以培訓為有效研究的支持。其核心是對教學做專業化的提升。為了保證這種專業提升的有效性，需要教師積極開展研究工作，并在研究工作遇到困難的時候，利用專業化的培訓克服困難。這種一體化的教師專業發展路徑，保證了教學作為教師本分的基本規定性，使研究工作和培訓工作有了實際的需要和準確的指向。

⑨安全保障的三級維護。這既是實驗生態中必須強調的維度，又是必須嚴格執行的剛性指標保障。它包括了操作規范強制、管理規范強制、意外傷害預防備案等，也把在實驗設計、實驗組合過程中的種種可能做出了充分的預估和防范，同時還包括了對有機實驗材質，特別是動物性材質的實驗后有尊嚴的處置流程。考慮到學校的實驗環境有不少與教學區，甚至是教室直接兼容和互通互用，所以有些方面要提升，如化學實驗室要通風、通氣，廢水、廢液的無害化、無味化處理等。

⑩成長全過程監控。專家們建議，聯動心理咨詢、醫務保健、運動處方、身心監控等環節率先導入，這對12年一貫制學校尤為重要（事實上，這在不少海外教育中，幾乎成為標配）。建議學校能最大限度地放大實驗生態資源，為集團所轄的所有學校共享。

提前與國際青少年活動（尤其是能力檢驗類的）和賽事的評估平臺對接。努力在設計校本課程的同時，兼顧課程出口的對接，使課程效益最大化。

鼓勵和保護師生在開發課程、自制教具等方面成果的知識產權保護。與之最直接的響應就是采購實驗教具與自制實驗教具互為補充，以及與之配套的激勵措施和保護。

探索實驗管理模式的改良。鼓勵學科教師兼管實驗室，把專職的實驗管理員人數減少到最低水平，且明確工作邊界。強化實驗器材的安全系數保障，不使用過期的、不符合標準的實驗器材。

關于新紀元學校的實驗生態方案框架

按照學校規劃，預計到2018年9月，遞次實現學校設施功能到位并投入運行。因此，專家組給出的學校實驗特色發展目標響應有以下幾個環節：

第一，鑒于學校目前尚處于基建施工的現實狀態，專家組確認優先國家課程規定實驗項目的上馬，優先學校小學科拓展實驗方案的落地，優先學生自主動手創新空間的部署，優先學校農莊等需要長期培育的個性基地依季節開墾。視學校建筑工程進度，先行啟動數字化實驗項目的優化、數字化實驗方案的遴選、數字化實驗師資的儲備和培訓；待論證跨學科的數字化實驗布局后，再推進相關實驗空間建設。

同時，專家組建議學校把握幾個優先原則：緊扣國際學校的定位，做到課程建構的表里合一；先行啟動基于網絡的實驗課程發布平臺（在共享實驗課程的同時，凝聚更多集團校內外有意愿人群共同研討）；及早布局學校所在區位周邊課程資源，實驗課程資源乃至課程開發團隊的社群化支撐；在落實學校新課程實驗的過程中優先啟動大課程全員師訓，形成教師共同愿景的合力；積極參與課程再開發行列，發揮急速制學校的時間優勢，適時推進與之匹配的長、中、短線學術（大學科綜合）訪學、游學等體驗式學習。

第二，結合辦學內涵解析的規劃目標再思考。首先，專家組提出了一個有點另類的匹配原則：允許國家課程內外的教學活動盡可能凸顯“動”感、“開”源、“輕”量、“融”合的校園氣質；努力滿足每個好知者對世界的探索，滿足其好奇心、想象力，建構由個人和團體組合而成的校園內涵。這體現了這個時代的機會——用另一種方式變現開放精神。未來校園也成為學生選擇學校的重要因素。其次，抓住低結構表征，且與學科伴生的引導式課程姿態。特色課程設置應致力于國家課程的學科成長，并兼顧有坡度的課程形態。圍繞軸心課程的外延響應來建構小課程輔助系統，重在對學科動手實踐、前沿應用和學習方法論進行補充。鑒于目前已有社會化課程指導平臺對接，因此，我們將致力于高品位且國際對接的潛力課程再開發。再次，有待論證的碰撞點：在引進成熟課程平臺的基礎上，實現半社會化運作模式。重點兼顧課程首創，目前可以孵化、中后期可以對接的設想有：①可穿戴技術體驗開發專題：AR增強現實及遠程教學。②對接國際青少年時尚研究，且能得到中科院支持的太空及小衛星課程。③引進德國工業4.0思想，凸顯STEAM的工程、藝術和數學等環節，發展以幫助學生體驗駕駛技術、改進交通工程創意為表征的汽車項目課程。

第三，規劃相關目標的時間點。2016年9月前，完成以下計劃：①除傳統物理、化學、生物實驗室和計算機教室外，同步建成心理咨詢（輔助治療）與情緒管理空間、地理歷史文科實驗空間等。②農莊。它包括蔬菜棚、無土栽培實驗室等。③啟用九號樓恒溫泳池、心肺復蘇急救訓練室、創傷救護技法訓練室；餐廳附屬西點烘焙教室、茶藝教室等項目。④建設美術專用教室和手工工坊，建設創客空間。2017年9月前，裝配建成物理、化學、生物等數字化學科實驗室、水處理技術實驗室、DNA分子技術探究活動室、計算機組裝及網絡搭建工作室（物聯網創意和應用設計體驗室）等。2018年9月前，建成工業4.0工程館；進一步升級學校農莊，實現具備生態自我修復功能的栽種養殖自循環系統。