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摘要：智慧城市的發展使數字化概念滲透到建筑學本科高年級教學中，如何幫助學生適應將建筑學繪畫空間理念與數字設計有效融合，使學生“表達”設計而非簡單機械地輔助建模，是當今城市設計教學改革的新思路。以立體主義繪畫空間思維與數字化設計的融合為切入點，搭建設計教學框架，從問題探索、空間整合、場景塑造和規則構建四個階段進行優化，使學生在方案設計中形成一套完整的數字融合設計模式。教學實踐發現，學生開始以更多元的方式展開設計，實現了繪畫空間與數字化設計的有機結合。

隨著數字信息技術的快速發展，數字化設計已滲透到城市設計課程等教學領域。哲學家安迪·克拉克認為，人類在適應新技術的過程中，會不斷受到技術的反饋作用，改變著自我與工具的關系[1]，這種后人文主義的觀念表明，建筑設計在與技術相適應時，應隨著技術的不斷更新而改變相應的思維方式。吉迪恩曾在《空間·時間·建筑》中指出，透視畫法和科學技術的協同發展得以促進文藝復興時期拱廊在建筑中的頻繁應用[2]。拉斯金提出“思考的雙手”，認為機器不僅是建造的工具，同樣是思考的工具。哈迪德事務所設計的上海凌空SOHO是基于繪畫空間理論的參數化生成之作。麻省理工人文系為學生設置了非線性敘事理論與實踐課程，在數字化設計和人文藝術之間搭建了一座橋梁[3]。數字技術拓展了建筑設計與教學的方式，在這個信息與文化碰撞的當下，重新思考并構想建筑學教育的未來已變得非常迫切。文章以建筑學空間理念中的傳統繪畫空間理論為指導思想，引導學生在設計初期形成一定的空間概念，并構建具有藝術思想與數學邏輯的模型，從而將傳統理論觀念滲透于實踐中，拓展設計思維，從而更具有創新性地表達設計作品。

1城市設計課程教學發展與現存問題

區別于傳統城市設計中對物質形態與視覺審美的注重，如今的城市設計更趨向于地域化、理性化和經濟化，設計思潮與成果的表現方式更加多元。隨著“智慧城市”“新城建”等國家戰略的提出，以及“智能新工科”等教育范式的改革，城市設計需要培養多角度思考問題的能力。我們也應客觀地認識到，數字技術僅僅是一種設計教學與應用的方法，并不能完全替代其他領域的努力，也不能完全否定傳統教學的意義[4]。因此，現代城市設計課程教學應做到數字化設計與傳統空間思維的有效融合，使兩者在設計過程中互動延伸，實現城市空間的傳統延續和現代轉型的過渡。Rhino、BIM、ArcGis等數字軟件的廣泛應用，使城市設計課程教學擁有了更多選擇形式。課程中不再拘泥于“空間與形式”，而是以數字技術為出發點，不斷拓展教學模式的邊界。雖然數字化設計加速演進了新的建筑表現與生成形式，提高了設計課程教學效果，但由于國內現行教育體系受“布扎”和“包豪斯建筑教育”等歐洲學院派思想的影響[5]，“建筑即藝術”的觀念根深蒂固。在一些學校的課程設置中強調傳統技法表現，對數字技術的應用持排斥態度。與此同時，許多學校由于缺少從空間到技術的系統性思維以及相關數字技術理論支持，理論與實踐脫節，難以形成適合當今數字時代的設計教學體系。因此，在城市設計課程教學改革中，如何使學生在構建清晰的知識脈絡基礎上，靈活運用數字算法，將空間思維與數字化表達的手段有機融合，成為當前城市設計課程教學改革中亟待解決的問題。

2城市設計課程主要改革內容

本質上看，空間是城市設計的第一要素。凱文·林奇曾說：“一座城市，無論景象多么普通，都會給人帶來快樂?！盵6]建筑不同的圍合方式、縱橫的路網以及動感的光影，使城市空間富有畫作般的表現力。人們透過玻璃幕墻眺望時，光影、街景和道路被限定在清晰的框架里，就像畫境里延綿的景深?？铝帧ち_在總結吉迪恩對透明性理解的基礎上做了進一步的闡述——不同圖形共享同一底面，彼此滲透交疊，卻又不在視覺上產生破壞[7]。城市空間的生成同樣運用了互滲、分割、穿插、圖底交疊、“空間-時間”等幾何手法。如“光與水花園”、諾巴里斯公園、威尼斯城市開發項目方案、代官山集合住宅街區、拉維萊特公園（表1）。2020年下半學期，河北工程大學建筑四年級城市設計課，以邯鄲市高校周邊城中村為設計對象，展開以“傳承、科技、創新、智慧、生態、共享”為主題的城鄉人居設計。關注以空間為媒介，引導學生探索設計方法，跳出單一空間思維模式，試圖找尋空間思維與數字化表達的整合方式。設計用地位于邯鄲市區東部，毗鄰新校區、市體育中心和市高鐵站，然而基于邯鄲市東部規劃的文娛區內，用地現狀為城中村，已不能滿足城市現有需求，需要引入新元素，從而帶動原有城市的更新與發展。本次教學重點圍繞三方面基本問題展開設計：（1）空間思維整合：重視前期調研與文獻的收集，扎實基礎理論知識研究，學習以立體繪畫空間為切入點展開方案設計，實現繪畫空間指導下的設計創新，充分利用場地空間及周邊環境的現有資源。（2）場景表達塑造：融和現有城市結構，充分考慮土地使用、建筑形態及其組合、開放空間和人的活動方式、交通停車、城市環境設施與基礎設施等問題，承接城市規劃遠期目標。（3）設計理念與方法的創新：分析市民需求，運用創新數字化設計方法，結合周邊的城市功能提出富有創意的策劃與設計概念。

3城市設計課程內容設置與組織過程

本專題教學以高校城中村為實踐載體，以立體主義繪畫空間思維的形成為構思媒介，以數字化設計方法為優化工具，進行城市空間的轉譯，引導學生探索傳統空間思維和數字化設計深度結合的教學模式，優化問題探索、空間整合、場景塑造、規則構建四個階段，進而形成系統的空間思維與設計表達邏輯（圖1）。

3.1問題探索

我們在前期問題探索階段，分別進行了城市功能、現有居民問卷調查與基地單體建筑的分析，并指出所需要解決的問題，明確研究結論，安排學生提出自己的前期構思和設計理念（圖2）。城市功能：存在服務半徑與需求半徑不匹配的基本矛盾。由于不同人群的活動半徑不同，因此城市需要根據不同群體對空間的相應需求進行更新完善?；噩F有居民問卷調查與抽樣訪談：收集當前居住環境對其日?；顒拥臐M意度和未滿足的活動需求空間，得到受訪者對住宅建筑和街道尺度的感性評價。存在居民對于部分建筑活動需求滿意度較低，以及基礎公共設施匱乏的問題。建筑物分析：用地中是兩個自然村落，主要為近些年建成的一二層自建磚混住宅與尚未發現的值得保留的歷史建筑。

3.2空間整合

以問題探索階段的調查研究結論為依據，以城市空間形態的宏觀把控和多元系統整合為主要內容，根據前一階段提出的目標和理念進行概念性設計，重點培養學生的整體觀和全局觀，是四個教學階段里最為重要的一環。將此階段分成兩個環節，分別為理論研究與設計實踐，并在實踐中將立體主義繪畫空間融入算法，從幾何數字化、性能數字化到建造數字化依次推進。本次教學結合相關理論與經典案例對城市空間模式及發展動因進行解析。立體主義繪畫作為透明性理論的基礎，受塞尚結構觀念的啟發，追求以幾何形狀解構事物，并將分離的畫面重新組合，使三維空間的畫面歸結成平面、兩維空間的畫面。學生在進行概念設計時，通過立體繪畫空間思維對城市進行拼貼。透明性是從立體主義繪畫中提煉出來并逐漸演化為建筑學中的一種觀點?？铝帧ち_認為透明性分為物理透明與現象透明，在現代主義建筑中分為以包豪斯校舍為代表的物理透明和以加歇別墅為代表的現象透明。包豪斯校舍強調玻璃的透明性，與之相對應的是立體主義繪畫《共時的窗子》，加歇別墅則展現出多層次的空間效果，空間相互穿插滲透，措置有方，與萊熱的《三副面孔》具有異曲同工之處。將平面不同方向的網格或底圖交疊穿插，使之相互交合、滲透，已經成為當代設計教學普遍使用的方式[8]。在教學階段，學生通過對城市系統的磨合與設計深度進行推進，數字化的概念性設計隨著教學進程的推動而加深與具體化。數字化設計包含狹義與廣義兩層釋義，狹義數字化建筑設計包括參數化建模技術、建筑生成設計、算法等內容；廣義的數字化建筑設計包括三維建模技術、建筑信息模型技術、虛擬現實技術、數控加工技術等[9]。建筑聯盟學校的奧斯托斯所指導的課程運用非線性的形態空間、光影聲像等手法塑造建筑與城市。這種空間與數字化融合的設計方法已作為空間認知、生成、整合和表達的一種結構、語義策略，是一種有效的設計邏輯過程[4]。學生在設計初期需建立空間幾何關系，用來約束和維持對象間的幾何關聯。運用拼貼（Attachment）、疊加（Top）、穿插合并（Combination）的手法，形成無限趨于復雜的空間形態（圖3）。并且在進行地塊選擇前的動態行人仿真模擬中，引入PEDSIM算法（圖4），針對研究基地的人群活動習慣進行調研，獲得主要活動場合，再對一定范圍內的標志性建筑進行標記，最終對出發點和輻射范圍進行了設定（圖5）。

3.3場景塑造與規則構建

場景是對“空間+環境+行為”的綜合表達，強調在建立整體城市空間秩序的基礎上重視城市空間與人的關系。學生運用蟻群算法，主要解決人流出發點和匯集點的問題，在找到合適的點位后，設定相關路徑的干擾因素。將蟻群路徑類比人類路徑，對路徑不斷地進行優化，包括主次出入口、景觀點、建筑形體、光照、院落的合理布置，提出對城市空間未來的思考（圖6）。并且引導學生從視線、人流、文脈、對未來的思考的角度出發，通過前期調研，提出斜線穿地設計思路，主體視線為南門口的人流視線，次要輔助斜線景觀視線通廊。其次，根據上位規劃，采用裝配式建造方式。通過對螞蟻路徑的研究發現，螞蟻總是會在一定時間內獲得最優路徑，而通過觀察校園的一些自發的小道，調查發現了類似的行為模式，將螞蟻的行為模式運用于人的路徑尋找方面，于是提出“螞蟻搬家”理念，引入蟻群算法，發現蟻群行為路徑的結果與人類高度相似。將感性的創造性的成果轉化為明確的、可解讀的規則，通過城市設計導則的制定和表述使學生更加理性地對待城市設計，按照結構、類型、要素，從不同層級歸納表述城市開發必須遵循的和建議性的系列規則，更深刻地理解城市空間發展的復雜性和動態性，在優化完善教學過程階段，培養學生的社會責任和規則意識，也應成為城市設計教學努力的方向。

4學生作業評價

在空間思維整合層面上，學生靈活運用所學的立體主義繪畫空間知識，并容納裝配式單體建筑的特點，以繪畫的形式對建筑群體展開組合，以延伸，拼貼、疊加、穿插合并手法的應用與道路系統的相連接，形成多樣化、多層級的城市網絡結構。在場景表達塑造層面上，學生通過PEDSIM算法發現原有基地問題，以一種全新的城市布局對其進行改造。在理念與技術創新層面上，學生在空間整合過程中數字概念的形成，看起來似乎是片面的技術游戲，但卻點出了數字化設計教學的一個可行的策略和方向：建筑表象并非恣意的想象而生，而是建筑本體生成的邏輯結果[10]。在全套設計流程中，學生不僅考慮到城市空間的組合、城市功能的劃分、新興技術的應用等基礎問題，還通過算法探究蟻群類比人群的心理特征，獨辟蹊徑地利用裝配式建筑易于拆裝與組合的特點展開總體布局，進而創造性地思考未來城市的發展。居住組團更新中，為了在一個新的城市中營造出原有居民熟悉的氛圍，展開了新的建筑平面構成，提取原有城市肌理，并通過蟻群算法解決相應問題。城市更新中，將不同的居住組團按照原有平面肌理構成后，依照各類人群對環境和建筑空間的不同需求，將各個居住組團合理分布在整個建筑骨架上，形成具有空間感的城市脈絡，從而創新性地完成場景的劃分（圖7）。

5教學總結與反思

以大學城人居環境更新設計的專題，組織建筑學本科四年級的城市設計教學，是對學生空間思維能力與實踐操作手段進行整合與提升的有效機制。在數字化發展已經成為大勢所趨的今天，在本科高年級設置數字化設計專題，能夠通過整合與優化教學體系，培養學生形成更具有創新性與時代性的多元學術視野。經過一個教學周期的實踐，上述大學城人居環境設計專題教學思維框架，基本能夠實現前期擬定的重點待解決問題。根據課后問卷調查及個別學生訪談發現，空間與數字化設計的應用激發了學生對建筑與城市設計的興趣，在未來的城市設計課程中，學生更多地關注空間與數字技術的結合，主動了解并運用數字化設計軟件，以表達和深化設計方案。通過課改總結出：在教學過程中，以繪畫空間為導向，使學生在新的數字化設計方法基礎上形成空間邏輯，從而形成具有創新性、精確性的設計思維。這是幫助建筑學學生建立多元化設計思維的一次嘗試，同時也是對傳統建筑教育的薄弱環節——數字技術與空間融合的有力補充。

作者：王曉健 孫小葉 王子瑄 單位：河北工程大學建筑與藝術學院 河北工程大學建筑與藝術學院 河北工程大學建筑與藝術學院