在科技不断进步、创新驱动社会发展的新时代，传统认识意义上的学习环境亟须“变革”与“重构”。上海市自2004年起在全国率先启动创新实验室建设的一系列实践探索和研究工作，通过学习内容、学习方式和技术装备的融合，引领学习环境重构，并形成了区域建设创新实验室的运行机制和政策建议。此项行动研究也获得了2018年基础教育国家级教学成果奖一等奖，本期特别解读此项成果。
2018年基础教育国家级教学成果奖获奖成果很丰富，主要围绕着育人目标，关注学校、关注课程、关注教学、关注学习、关注教师发展、关注学校文化建设，关注如何应对信息化、智能化时代的到来，把教育改革直接引入第一线，引向改革的难点与关键问题。其中有一项一等奖获奖成果很值得关注，那就是《引领学习环境重构的中小学创新实验室行动研究》。
为什么要关注学习环境的重构
学习环境是指学生学习活动发生的场所，是促进学生主动建构知识意义和促进能力形成的外部条件。当代学习科学研究认为：学习不是简单、机械的识记过程，而是一个实践性、社会性和以资源为中介、满足个性需求的意义建构过程。学习者与环境的相互作用是获得知识、培养能力的必要途径。
随着信息化和智能化时代的到来，培养具有适应社会变化和终身发展必备品格与关键能力的创新型人才的重要性和紧迫性日益凸显。
显然，传统认识意义上的学习环境：以硬件配备为主的建设理念和标准化、固定式、一成不变的建设模式，已经不能满足学生日益多元的个性化学习需求，制约了学生创新素养的发展。因此，学校的学习环境亟须“变革”与“重构”。
学校的学习环境该如何重构
学习环境的“重构”，上接课程内容的统整，下连学习方式的转型，横向涉及学习空间形态的创新和现代信息技术的融入，牵动着学校教学组织方式和人才培养模式的转型。
为此，应该力求率先从突破传统实验室学习环境的局限着手，将实验室建设重心由重视“规模发展”转向重视“内涵发展”；由重点关注“统一配置，物为课用”的“标准配置”转为关注“满足个性，物为人用”的“按需配置”，通过学习内容、学习方式与技术装备的融合，引领学习环境的重构。我认为，需着力解决以下三个问题：
一是着力解决传统实验室空间布局固定式、标准化，对学生个性化学习活动支持不足的问题。依据现代教育理念和现代教育技术，构建更为灵活、开放、 软硬件融合的适应性学习环境，以满足学生个性化和多样性的学习需求。
二是着力解决传统实验教学中偏重教师单向示范传授，而制约了学生主动探究和动手实践能力培养的问题。为学生开展研究性学习与自主探究活动提供实践平台，促进学习方式向自主式、合作式、研究式转变。
三是着力解决传统学习内容以单一学科为主、更新滞后、从而使学生创新思维受限的问题。打破学科围墙，支持新兴学科与跨学科的学习主题和课程资源开发，为学生开展深度学习、培养学生的学科与跨学科素养提供载体。
解决上述问题的过程，既是实验室学习环境重构的过程，也是学校和教育者对培养学生学会学习、终身学习、合作与创新等关键能力的回应。围绕上述问题，上海市自2004年起在全国率先启动了创新实验室建设的一系列实践探索和研究工作。
行动研究三步走出规模化效应
创新实验室建设是以行动研究为主要方法，在边实践、边研究、边总结和再实践、再提升中不断完善，逐步明确了中小学创新实验室的概念内涵与核心特征。通过总结、提炼基层学校在创新实验室环境、课程、教学、机制等方面的典型经验和突出问题，研制建设指南和评估指标，形成运行机制和政策建议，推动上海市中小学创新实验室建设的规模化发展。
综合来看，创新实验室建设主要经历了以下三个阶段：
第一阶段是探索启动阶段（2004年-2010年）。基于创新素养培育需求，采用选点试建的方法，首先在19所高中开展有别于传统实验室、支持学生自主探究的创新实验室建设，结合学校办学特色，打破标准化、固定式的实验室形态，创建个性化的学习环境。通过对试点学校的跟踪研究，凝练创新实验室的概念内涵与特征。2010年，创新实验室被正式列入《上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的重点发展项目，要求“建设若干区域性中小学生创新实验室和50所高中专题创新实验室”。
第二阶段是实践发展阶段（2010年-2013年）。基于试点的成熟经验，采用项目扶持、典型示范的方法，实践范围从高中延伸到初中和小学，共建成覆盖基础教育全学段的创新实验室327个，学科内容从以自然科学为主，拓展到人文、艺术、社科、综合实践等学科和跨学科领域。开始有计划地分析提炼实践经验，编制建设指南和评估指标，使创新实验室建设与运行模式基本成型。
第三阶段是提升推广阶段（2013年至今）。基于规模化发展趋势，围绕课程、教学、环境、机制四个专题开展深入研究，解决重点问题，凝练实践智慧与课题研究成果，初步形成了中微观学习环境理论和实验室建设样态，为政府提供决策参考。2015年，创新实验室被列入上海城乡义务教育一体化实施项目，要求到2020年，每所学校应至少设立一个创新实验室。
兼顾五大核心要素建设创新实验室
上海市通过行动研究与实践探索，首次明确了创新实验室的概念、内涵与核心特征，为建设工作确定了精准目标：创新实验室是学生开展自主探究和创新实践的场所，是融合学习内容、学习方式和技术装备于一体的新型学习环境，具有丰富的课程资源、灵活的空间组合、先进的技术装备、真实的情境模拟、支持学生深度学习等核心特征，是实验室学习环境的时代重构。
而创新实验室的建设，需要兼顾五大核心要素：
一是为丰富的课程资源提供服务。创新实验室要力求提供丰富的课程资源，立足于学校的育人目标和办学特色，紧扣实验室学习环境的建设与重构，通过整合学校内外多方资源，形成丰富多样的校本课程体系，实现课程资源配置。
例如，上海理工大学附属中学围绕“人文厚实，理工见长”的育人目标，以“尚理实验中心”作为培育学生工程素养主基地，构建和设计工程素养纵向课程群，与学校基础型、拓展型、研究型三类课程有机融合，形成系统性、层次性的立体式课程体系。上海市曹杨中学的“水环境实验室”，通过建设水分析实验室、人工湿地、雨水回收利用系统等，构建了“环境素养培育”校本特色课程，形成了一大批共建共享的课程资源，将校园打造成一个大型的环境素养培育基地。
二是空间组合灵活以适应现代学习需要。创新实验室应具有灵活的空间组合，能根据不同的教学需要，对学习环境进行灵活布局和功能分区，便于学生开展多样化的学习探究与互动协作，充分满足个性化学习需求。
例如，上海交通大学附属中学的“数字化加工中心”，由设计讨论区、零件加工区、组装调试区等部分组成，各区域的功能划分体现了工程活动的一般流程，让学生在活动过程中自然地接受工程教育的全方位熏陶。长宁区天山第一小学的“项目化学习创新实验室”，建设以学生为中心的智慧学习环境和灵活多变的功能区域，实验室的空间布局可以根据学生在项目研究中的不同需求随时进行调整，并与学校的其他学习空间实现“无边界”衔接，引导学生开展自主式、合作式、探究式学习。
三是技术装备要考虑适当的先进性。创新实验室要努力争取拥有先进的技术装备，吸收相关专家的专业意见，坚持对时代发展和技术进步给教育教学带来的积极影响进行回应，避免“边建设边淘汰”局面的出现。倡导将现代信息技术、人工智能应用广泛融入创新实验室建设与运行过程，积极支持学生适应智能化、信息化时代的个性化学习需要与创新素养发展。
例如，上海市实验学校的创新实验室建设，融入了多种现代信息技术，学生可以通过手环数据读取，借助近场通信技术了解自己的学习进程；依托云计算技术，形成学习的评价与自适应反馈。黄浦区卢湾第一中心小学的“云课堂”创新实验室，使用平板电脑的终端互联，实现了学生学习资源的智能推荐和学习过程的实时记录、数据联通与评价反馈。
四是让真实情境模拟呈现。创新实验室凸显真实情境的模拟，坚持让学生在实践中体验和探究，将实验室从单一学科拓展到跨学科，从以自然学科为主拓展到人文、艺术、社会科学、工程技术等新领域和综合学科，回答并解决实际生产生活中的真实问题。
例如，上海海事大学附属北蔡高级中学建立了由船舶、航行、海洋、救生四大主题实验室共同构成的“航运创新实验室”，让学生能够在航海模拟驾驶室等仿真情境中开展与航运相关的实际操作与探究学习。华东政法大学附属中学的“明德尚法”创新实验室，通过设置庭审厅、仲裁厅、事务调节室等，对法治系统进行了全真模拟，为培育学生的法治素养提供了丰富的学习载体和实践平台。
五是支持学生进行深度学习。创新实验室聚焦于对学生深度学习的支持，坚持以学习环境重构引领学习方式的变革，将教学方式的关注点从教师的“教”转向学生的“学”，促进学生在自主探究、合作交流和问题解决的过程中实现深度学习，提升创新素养。
例如，七宝中学学生姚奕浩借助地理创新实验室中的大量地图资源，运用专业地图制图软件和大型彩绘仪，试验并提出了以多焦点变形方法取代单焦点变形的地图制图的方法，撰写的研究论文获得了2016年上海市青少年科创大赛一等奖。在上海市嘉定区迎园中学的“无线电创客中心”创新实验室，学生运用无线电发射接收模块实验套件，通过组装无线电作品，认识了电磁波的发射与接收原理，破解了电路接触不良、信号不稳定等问题，同时也深化了学生对初中物理知识和技能的理解。
联动新机制推动创新实验室发展
基于改革与发展，上海市通过10多年的实践探索，对创新实验室功能定位、环境建设、课程建设、教学方式等进行了深入研究，归纳形成了创新实验室的建设模式和评估运行指标体系，为面向智能化社会的学习空间重构提供了新思路和理论支撑，初步形成了成规模的学习环境建设样式。
我认为，发展中的几个要素尤为重要：
一是建设目标要清晰。从“理念、课程、环境、装备”四个方面着手，明确创新实验室“四位一体”的建设模式、建设要点和建设路径，为学校规划和建设创新实验室提供基本的操作框架和装备配备的指引。
二是建设内容要明确。从“装备、课程、运行、保障、绩效、创新”六个维度出发设计建设内容，同步编制《上海市中小学创新实验室建设与运行评估指标》，共包括6个一级指标和15个二级指标，对建设内容、评估标准、权重赋值、评估方法等进行系统设计，配套建立标准化评估程序，以评估驱动创新实验室建设，实现科学规范发展。
三是建立合作运行机制。突破以往实验室建设、研究、实践、管理“各自为政”的传统机制，上海市教育行政部门联合全国高校与专业机构、地区与学校，构建“实践-研究-总结-再实践-再提升”的行动研究路径，形成市区校三级联动、社会资源协同，专业指导、政府扶持、学校实践同步推进的实验室建设新机制。以保证统筹规划，合理布局，避免重复建设；对应学科、新学科、跨学科课程发展和师资建设需求；聚焦于学校和师生实际需求，产生高效、实用、少浪费的创新实验室使用效益。
这项工作已经成为上海市学校优质均衡发展的重要推手，目前已建成覆盖全学段的创新实验室共计1473个，覆盖82.9%的高中、82.7%的初中和72.9%的小学。创新实验室同时成为国家课程落地、与地方和学校课程彰显特色的重要保证。
上海市创新实验室所涉及的学科门类众多，从以自然科学为主，延伸到人文、社科、艺术、综合实践等学科和跨学科领域，打破学科界限、注重跨学科融合，创生了一大批不同于传统实验室的新型实验室形态，主题涵盖八大学习领域，涉及众多新兴和综合学科，也成为培养创新型人才的有效途径。以2017年为例，在上海市高中综合素质评价系统中，高三学生有2万余份研究性学习报告在创新实验室完成，仅七宝中学创新实验室就诞生了467项学生发明专利。
该项工作已经得到教育部、上海市及相关部门高度肯定，经验辐射至全国十余个省份，产生了广泛的示范引领作用。
（作者：苏忱，系上海市教育学会秘书长）