中小學建筑優(yōu)化設計研究

達選錫

近年來，城市發(fā)展建設出現(xiàn)了嚴重的土地資源緊張情況，不可避免地會產(chǎn)生學位需求和學校資源矛盾的情況。優(yōu)化中小學建筑布局設計，既能滿足中小學生的就學需求，又能優(yōu)化學校內(nèi)部環(huán)境，更加符合中小學生的活動和成長需求[1-2]。

1 當前中小學建筑設計的矛盾

1.1 安全性與開放性的沖突

建筑師和設計師經(jīng)常面臨如何在確保學生與教職工安全的前提下，創(chuàng)造開放和包容的學習環(huán)境的挑戰(zhàn)[3]。安全性考慮有防火防護、緊急疏散通道、預防不明人員出入等，這些需求可能使中小學建筑結(jié)構(gòu)封閉起來，制約學生和教職工在校園中流動與溝通。開放性設計理念重在創(chuàng)設互動性教學環(huán)境，提升學生創(chuàng)造力，包括開放式教室布置、共享空間設計、多功能區(qū)域設置等，使學生可以更加自由地進行探究學習。但這種開放性設計通常以犧牲部分安全性為代價，這可能加大監(jiān)管與管理難度并帶來隱患。

1.2 傳統(tǒng)功能需求與現(xiàn)代教育理念的融合問題

傳統(tǒng)中小學建筑通常以功能性為中心，強調(diào)教室、走廊、辦公室等功能區(qū)域劃分與布置及教學設施與器材的配置。但在教育理念不斷更新與轉(zhuǎn)變的今天，現(xiàn)代教育更注重學生的參與、互動、協(xié)作能力的培養(yǎng)及創(chuàng)造性思維的發(fā)展，對建筑設計也提出了全新要求。當代的教育觀念強調(diào)提供多種形式的學習環(huán)境，如開放型教室、共享式學習區(qū)等，旨在加強學生獨立學習和團隊協(xié)作技能的培訓[4]。

1.3 綠色環(huán)保與建設成本的平衡

在環(huán)境保護意識不斷增強的背景下，更多中小學將注意力集中在建筑環(huán)保性能上，主要體現(xiàn)在能源利用效率、選材和水資源管理上。但綠色環(huán)保設計元素的引進可能加大建設成本，也給學校預算帶來較多要求。綠色環(huán)保建筑設計一般要求使用較昂貴的環(huán)保材料、工藝及設備，如太陽能板、雨水收集系統(tǒng)。這類設施與技術引進雖有助于降低建筑能源消耗與環(huán)境影響，但會提高施工與維護成本，并對學校經(jīng)濟承受能力提出了挑戰(zhàn)。

1.4 靈活性與多功能性的沖突

傳統(tǒng)中小學建筑通常被分割成教室、辦公室及走廊等固定功能區(qū)域，靈活性與多功能性不足，難以滿足不同教學方式與學習活動的需求。而現(xiàn)代教育理念注重學生的參與、互動與協(xié)作，這就要求教育空間能靈活地滿足不同教學需要。此外，中小學建筑設計在追求靈活性和多功能性的同時，也要思考如何打造各種不同的學習環(huán)境，例如，開放的教室、共享的學習區(qū)等，以滿足各種教育活動以及學生的多樣化需求。

2 中小學建筑設計的原則

2.1 整體性原則

在中小學校建筑設計中，應遵循整體性原則，結(jié)合實際情況，精準把握當下的使用功能，并根據(jù)學校的特點，制訂符合實際的建筑風格，以滿足學生和教師的需求。需要注意，在設計中要保持中小學建筑風格設定符合當?shù)匚幕瘋鹘y(tǒng)。在明確建筑設計主題之后，設計人員可根據(jù)該設計風格添加不同的景觀小品和校園標志物，確保整體建筑風格和諧統(tǒng)一[5]。

2.2 動態(tài)性原則

在現(xiàn)代化中小學建筑設計工作中，需要高度重視校園結(jié)構(gòu)彈性設計，確保建筑設計具有動態(tài)性特點，以有效滿足校園空間未來發(fā)展需求。為實現(xiàn)中小學建筑的動態(tài)化設計，需要了解校園建筑本身具有的特殊性能，為學生預留出足夠的活動空間和交流空間，讓建筑內(nèi)部的整個空間結(jié)構(gòu)變得更有彈性，滿足校園建設未來發(fā)展中使用需求的調(diào)整。

2.3 節(jié)能性原則

隨著全球氣候變暖的加劇，建筑設計必須重視低碳環(huán)保。為更好地推行這一理念，應該將節(jié)能性設計納入中小學建筑的設計中，且堅持綠色可持續(xù)發(fā)展的原則，努力減少資源與能源的浪費，避免給周邊的環(huán)境造成污染[6]。在貫徹落實節(jié)能性設計原則時，需要提前了解中小學建筑周邊的情況，如自然資源、能源、地形地貌等。在中小學建筑節(jié)能性設計工作開展過程中，還要重視控制污染物的排放，盡可能為學生提供更加綠色環(huán)保的校園環(huán)境。要注意通風設計和采光設計的節(jié)能性，多采用風能、太陽能等可再生資源[7]。

3 中小學建筑設計策略

3.1 采用新型環(huán)保材料與節(jié)能技術

新型的環(huán)保材料，如可再生材料、低碳材料和環(huán)保建材，可減少建筑對自然資源的依賴，從而減輕對環(huán)境的負面影響。這類材料環(huán)保性能好，能有效減少建筑能耗與碳排放。與此同時，節(jié)能技術在中小學建筑中的運用也成為重點。將節(jié)能燈具、智能照明系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)應用于中小學校建筑設計，可減少建筑能耗并提高能源利用效率。通過對建筑物隔熱、采光及通風系統(tǒng)合理設計，可在提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的前提下減少能源浪費。

3.2 設計靈活的空間布局

傳統(tǒng)固定式教室布置方式制約著教學活動的多樣性與靈活性，不能滿足現(xiàn)代教育對教室的要求。因此，在中小學建筑設計中，應該考慮使用活動隔斷墻、折疊式家具及其他要素達到靈活劃分空間的目的[8]。為適應各種教學活動，可設計多功能活動室、開放式學習區(qū)域并提供靈活多樣的學習空間來滿足各種教學方式和學生的需要。要兼顧教室間的聯(lián)系與溝通、開放式走廊與共享空間的設計、師生互動與協(xié)作、共享學習氛圍的創(chuàng)設。

3.3 強化校園文化特色以及審美教育功能

校園文化既是一所學校精神的標志，又是學生學習生活中的一個重要部分。通過建筑設計，能夠?qū)W校文化特色與歷史傳承融合在一起，創(chuàng)造出一個有獨特味道的校園環(huán)境。設計師可從建筑風格、材料選擇、景觀布置上反映學校文化底蘊與特點，創(chuàng)造出人文氛圍濃郁的校園環(huán)境。與此同時，還要重視中小學建筑審美教育功能，如增設藝術展示區(qū)、文化走廊、戶外雕塑等，這都能培養(yǎng)學生的審美能力，增進其對于藝術與文化的了解。

3.4 提高建筑智能化水平

提高建筑智能化水平既能保證學生的安全，又能提高學校管理效率與教學品質(zhì)[9]。監(jiān)控系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)都對促進校園安全管理工作的有效開展和防止校園安全事故的發(fā)生有重要作用。通過智能化技術可實現(xiàn)校園各區(qū)域?qū)崟r監(jiān)控與遠程管理，如智能門禁系統(tǒng)能控制人的出入，避免外來人員進入校園；火災報警系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)火災隱患并減少損失；監(jiān)控系統(tǒng)能對校園環(huán)境進行監(jiān)控，防止出現(xiàn)不法行為。

4 中小學建筑布局設計

4.1 教師辦公空間

在中小學建筑設計中，教師辦公空間區(qū)域的設計工作尤為重要。在教師辦公空間中，既要完成行政辦公工作，也要展示教育成果。教師辦公室不只是教師進行工作和交流的場所，也是教師個人進行學習和思考的場所。因此，教師辦公空間設計應以舒適性、私密性及功能性為主。教師辦公室布置要兼顧教師工作需求與個人習慣，會議區(qū)域及其他功能區(qū)域要設置得當。同時，合理使用空間，保證充足的工作臺面及儲物空間，為教師提供舒適工作環(huán)境及體驗。教師辦公空間設計還應兼顧教師和學生間的溝通，對此可建立共享工作區(qū)域或開放式辦公區(qū)域以促進教師和學生間的交流與溝通。

4.2 教學活動空間

教學活動的空間設計應具有高度的靈活性和多樣性，以適應各種不同類型的教學活動，包括但不限于課堂教學、小組討論和實驗活動，能更好地滿足學生多元化的學習需求。教學活動空間設計應重視空間布置的靈活性與多功能性，可使用活動家具、分隔可調(diào)等設計要素，以適應不同教學活動需要，劃分空間，調(diào)整布局。還要充分考慮采光和通風，營造舒適的學習環(huán)境。為保證教學效果，在教學活動空間設計中應重視現(xiàn)代化教學設備與技術的引進。還需提供開放式學習區(qū)域、自習室及其他輔助學習空間，促進學生自主學習、合作學習。

4.3 教學樓

教學樓作為中小學建筑的核心，在設計時一定要充分考慮到教、學等多方面的需要。為了實現(xiàn)這一目標，教學樓需要精心地分區(qū)規(guī)劃，細分為多個不同的功能模塊，包括用于教學的區(qū)域、用于實驗的區(qū)域及用于活動的區(qū)域。該分區(qū)設計有利于提升教學樓空間使用效率，保證教學、實驗及課外活動順利進行。就教學樓平面設計而言，要結(jié)合教學需求與空間規(guī)劃原則精心安排。選擇適當?shù)钠矫嬖O計方式，如集中式、分散式或混合式布局，以有效滿足各種教學活動的需求，提高教學效率和學習體驗。同時，在進行平面設計的過程中，要充分考慮教學樓功能分區(qū)、流線布局和采光通風，以保證教學樓能為學生提供舒適、安全和功能完善的學習環(huán)境。

4.4 操場

操場設計時需要注意以下幾點：第1，在規(guī)劃設計中小學操場時，要合理規(guī)劃操場的整體面積，滿足體育課堂教學需求，滿足全校師生共同聚會的要求。第2，操場的建筑功能性要充分展示出來，合理選擇操場的結(jié)構(gòu)形式，控制好操場與教學樓中間的大小空間。第3，操場的設計要進行準確的尺度定位。在操場設計中，要科學規(guī)劃各種流線，確保運動項目順利進行。第4，操場要具備完善的體育設施，并在其中添加浴室、衛(wèi)生間、更衣室和體育器材等。第5，當需要額外擴大操場的空間時，應根據(jù)實際的活動項目來確定最佳安排。第6，為了確保安全，操場應具備優(yōu)質(zhì)的空氣流動性和有效的防水、防蠅等設備。

4.5 休閑娛樂活動空間

目前，中小學生除了參加必要的日常學習生活，還需要進行一定的娛樂活動。因此，在中小學建筑空間布局設計中，要規(guī)劃好休閑娛樂活動空間，讓學生可進行日常的娛樂和交流。當前，中小學休閑娛樂建筑空間的類型繁多，包括足球場、籃球場、乒乓球場、游泳池等。在設計這類公共休閑娛樂區(qū)域時，設計者應充分考慮圍合設計和交互設計，以便吸引更多的學生參與，減輕他們的學習負擔，且不會影響其他活動的進行，從而滿足中小學校建筑空間布局設計的要求。

在中小學建筑空間中，非正式學習空間指的是交流空間和活動空間，如校園中的風雨廊道、公共庭院等，這些區(qū)域能為學生和教師的交流活動開展提供場地。設計人員在設計公共教室、庭院、風雨廊道等非正式學習空間時，可以設計出不同主題形態(tài)的空間布局，拓寬局部空間，讓教師和學生能夠在此處駐足。

5 面向未來的中小學建筑前瞻性設計

5.1 智能化與信息化技術的整合

展望未來，中小學建筑設計必須將智能化及信息化技術全面融合，從而提升教學效果，提高學校管理效率。智能化系統(tǒng)如智能照明、智能空調(diào)能提高建筑能效性，降低能源消耗，信息化技術如增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術能提供更豐富多彩的教學方式，提高學生學習的興趣與參與度。將智能化及信息化技術進行融合，也能實現(xiàn)校園各個部門信息共享及資源整合，實現(xiàn)學校高效便捷管理。通過智能化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析與反饋，學校管理者能對教學與管理情況有更深入的認識，并對教學計劃與管理策略進行適時調(diào)整與優(yōu)化，促進教育質(zhì)量的全面提高。未來中小學建筑智能化、信息化技術融合會給教育教學帶來革命性變革，給學生帶來更個性化、更高質(zhì)量學習體驗，為教師提供更有效、更方便的教學工具與資源，也為學校管理者提供更科學、更準確的決策支持，促進教育事業(yè)的持續(xù)進步。

5.2 靈活多變的空間設計

靈活多樣的空間設計能通過可調(diào)隔斷、活動家具、多功能性空間布局實現(xiàn)，從而對不同種類的教學活動和學生的需要提供靈活多樣的空間支撐。在靈活多樣的空間設計上，可考慮創(chuàng)建多功能教室、開放式學習區(qū)域、自主學習空間等來適應不同教學活動與學習方式。教室可根據(jù)課程需求靈活安排，配套開展小組討論、實驗活動等不同形式教學活動，增強教學趣味性與成效。靈活多樣的空間設計還要兼顧學生個性化需求與學習習慣，為學生提供舒適安逸的環(huán)境[10]。

5.3 使用可持續(xù)的建筑材料與技術

選用再生可持續(xù)材料和低碳材料，有助于降低對自然資源的過度消耗和對環(huán)境造成的損害。另外，利用綠色屋頂、太陽能及其他節(jié)能環(huán)保建筑技術，也可減少建筑能耗和減輕環(huán)境污染。在進行建筑設計時，應充分考慮建筑材料可再生性與可回收性等特點，以達到建筑使用壽命終結(jié)時建筑材料高效再利用的目的，減輕給環(huán)境帶來的負擔。

5.4 增強學生體驗感

可通過創(chuàng)新性的空間設計與功能布局創(chuàng)造更開放、更多元的學習環(huán)境，以調(diào)動學生興趣與積極性。例如，創(chuàng)建富有趣味性和交互性的學習環(huán)境，如戶外課堂、休閑區(qū)和交流區(qū)域等，能極大豐富學生的學習體驗。此外，在現(xiàn)代科技手段的幫助下，如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術等，能給學生帶來更沉浸式的學習體驗。將這些技術引入教學，能讓學生更積極地投入到學習中，提高學生學習興趣及自主學習能力。同時，設計師也要結(jié)合學生的心理特點與行為習慣創(chuàng)造出滿足學生需要的學習空間，以增強其體驗感。

6 結(jié)語

中小學建筑設計作為教育環(huán)境構(gòu)建的一項重要內(nèi)容，與學生身心健康及學習效率有直接聯(lián)系。本文所提出的中小學建筑優(yōu)化設計策略是在綜合考慮環(huán)保與成本效益的前提下，解決目前設計存在的沖突，以適應現(xiàn)代教育需求。未來，中小學的建筑設計要持續(xù)創(chuàng)新，以適應教育模式的轉(zhuǎn)變和技術的進步，為學生創(chuàng)造安全、舒適、智能、環(huán)保的學習環(huán)境。經(jīng)不斷研究與實踐，可建造出更理想的中小學建筑，從而為新一代的成長與發(fā)展奠定堅實基礎。