藝術設計實訓工作室“研究性設計教學模式”的實驗與思考——以“慈善竹橋”中英聯(lián)合工作營為例

覃池泉

藝術設計實訓工作室“研究性設計教學模式”的實驗與思考——以“慈善竹橋”中英聯(lián)合工作營為例

覃池泉

摘要：蘇州工藝美術職業(yè)技術學院環(huán)境藝術系蘇美信益聯(lián)合設計研發(fā)中心作為校企聯(lián)合的實訓工作室，立足自身特點，以研究性設計教學作為出發(fā)點，形成了制作研究、空間結構研究、園林研究以及蘇州城市研究四條貫穿始終的研究線索，植入到各年級教學中去，取得了有益的成果。本文以工作室三年的教學框架為主要對象，并結合與諾丁漢大學的慈善竹橋聯(lián)合課程為案例，對這種思路下的實訓教學多個層面的問題和經(jīng)驗做出分析。

關鍵詞：研究性設計教學 竹結構 制作

上世紀80年代末，英國劍橋大學建筑系傳出因為學術產(chǎn)量太低瀕臨關閉的消息，一時激起多方關注，其原因關乎建筑學教育的學術性問題：設計是否具備學術性？設計教學有沒有可能成為研究？針對此問題，有學者提出研究性設計教學（Teaching as Research）的研究與教學模式。

那么設計教學如何才稱得上是研究？按照大衛(wèi)尤曼斯的說法，只有提出新問題、新方法、新形式的設計教學才能稱為學術研究，才能真正對建筑學起到推動作用[1]。既然是強調設計教學的學術價值，自然應參考普遍的學術標準，也只有對某些研究領域具有推動作用的、對特定問題提出獨立見解的設計教學才具有研究性。增加教學中的設計的研究性，將使其成為討論建筑問題一種新的實踐平臺。通過多年的實踐，我們認為，工作室制的教學團隊更適合成為開展研究性設計教學的平臺。

一、基于工作室的教學、研究與模式

目前，工作室由覃池泉、彭長武、吳洪德、黃燚、李園五位教師組成教學團隊，教師的學術背景包括建筑學、室內設計與環(huán)藝設計，以碩博士學歷為主，已形成多種設計學科的團隊組合。工作室目前承擔環(huán)藝系景觀建筑方向教學，所參與的課程較多，包括一至三年級專業(yè)設計課。通常，研究的主線不是一開始就能清晰確立的，認識需要在教學實驗與設計實踐的過程中隨著思考的不斷深入而漸漸形成。我們工作室的研究路線也是經(jīng)過不斷地調整和修正成型的。

所謂的研究性設計教學，天然包含兩個目的：教學目的與研究目的。

大專院校的職業(yè)教育目的性很強，就是為社會快速培養(yǎng)生產(chǎn)的一線人才，最好是一畢業(yè)的學生直接就能奔赴行業(yè)的前線、戰(zhàn)場。因此在教學中以教授專業(yè)知識為第一要務，以掌握實踐操作為首要標準。而大專的學制又很短，只有三年時間，除去英語、政治、文化及基礎課教學以外，留給專業(yè)課的時間就更少了。這導致填鴨式教學得以從初中、高中教育延續(xù)到大專、甚至是高等教育。從多年的畢業(yè)生職業(yè)發(fā)展情況來看，原有的教學模式培養(yǎng)出來的學生在后期的職業(yè)升遷過程中，普遍出現(xiàn)難以獲得持續(xù)性發(fā)展的現(xiàn)象存在一種自身的玻璃天花板。與之不同，研究性設計教學更為強調設計的方法和態(tài)度，嘗試讓學生以研究性的姿態(tài)參與設計教學。

當然，引入教學的研究目標不是為了獲得教師個人的設計經(jīng)驗的總結，也不是為了山寨某種設計風格，而是為了研究設計的方法，嘗試建立一套設計的方法體系。只有這樣才能避免呆板、重復性的?？平逃?，避免過分脫離行業(yè)發(fā)展趨勢的職業(yè)訓練。

研究性設計教學的出發(fā)點是研究，但并非所有的研究線索或課題都是適合設計教學的，例如高智力投入或研究周期長的課題就不行。而操作方法簡單、成果多樣的設計方法實驗課題就特別容易帶入課堂，例如香港中文大學建筑系的建構工作室將建構作為研究性設計教學的課題[2]，成功地引入建筑學本科的設計課程中；再如我們前幾年嘗試的基于互承結構的空間結構課題①。另外，需要大范圍調研及資料收集工作的課題可以發(fā)揮學生的人數(shù)優(yōu)勢，也適合引入課程教學。

圖2、研究性設計教學成果：折疊結構，諾丁漢大學建筑學研究生“Digfab”課程

我們目前主要有四條研究線索：制作（Making）、空間結構（Space structure）、園林（Garden）以及蘇州城市研究（Urban research of Suzhou）。其中，空間結構研究主要適用于一年級的基礎教學；園林研究主要適用于二年級的設計教學；蘇州城市研究主要適用于三年級；而制作（Making）研究則是串聯(lián)三者的基本態(tài)度、方法及目標，它使四條線索相互支撐成為一個開放性的研究整體。

簡略來說，工作室按照教學大綱的要求建構主要的教學框架，同時輔以相應技能與專業(yè)知識課程，在具體教學設計課題的設置上主要圍繞著前文所述的四條研究線索展開。依據(jù)教學及學生認知的基本規(guī)律，分為以下三個階段：

階段一及物：格物致知。一年級課程，以動手做設計（design by making）為基礎，空間結構為主要課題范圍；帶入材料的設計視角，樹立制作的基本設計態(tài)度，培養(yǎng)腳踏實地的做事方法。

階段二及己：由物及己。二年級課程，以園林道具測繪調研為基礎，造園設計為主要課題范圍；帶入居住空間的設計視角，以自我感知為中心，鍛煉對周遭環(huán)境的敏感，建立設計的主體觀念。

階段三及人：推己及人。三年級課程，以蘇州古城調研為基礎，城市景觀設計為主要課題范圍；帶入城市的設計視角，培養(yǎng)基本的人文關懷態(tài)度，建立設計職業(yè)道德觀。

每條研究線索都有各自的研究進度與階段性要求，而課程與學生也處于相對的動態(tài)之中，這就意味著工作室的研究必然呈現(xiàn)出一種開放且非連續(xù)的狀態(tài)。以空間結構為例：這條線索源自本人在北京大學的碩士研究，以互承結構為主要研究課題[3]，先是在2008至2011年引入蘇州工藝美院環(huán)藝系一年級的基礎教學與二年級的專業(yè)設計課當中，完成大小尺度不同的空間概念模型（圖 1）；隨后2012年至2013年在英國諾丁漢大學訪學期間，在約翰丘頓教授（Prof. John Chilton）的指導下開展深入的理論性研究，并指導碩士生完成相關設計課程（圖 2）；至2014年與諾丁漢大學建筑與環(huán)境系助理教授陸春曉博士（Dr. Sean Lu）一起在蘇州工藝美院組織了慈善竹橋設計工作營，并完成之后的實體建造課程?？梢钥闯?，研究性設計教學的方式相對比較靈活，也只有如此才能適應動態(tài)的教學環(huán)境。

圖3、折疊竹橋，1：4模型

圖4、編織竹橋，1：10模型

圖5、互承竹橋，1：10模型

圖6、鋼索竹橋，1：10模型

二、教案以慈善竹橋中英聯(lián)合工作營為例

研究性的設計教學試圖將研究結合到設計教學當中，既不同于普通的教學模式，也具有特殊的研究路徑。就兩者的相互關系來說，研究始終占據(jù)主導地位，并指導教學的模式，因此，其教案的作用就特別重要。教案是教學實施的計劃，是教學意圖的具體體現(xiàn)，也是確保研究能夠在一個類似的實驗室中，在有序的、可控制的環(huán)境當中展開。此外，基于研究課題的復雜程度，教案或許還應具有跨學期的長期性，以統(tǒng)籌安排教學資源。以工作室與諾丁漢大學的聯(lián)合工作營的教案為例，總結研究性設計教學的特點及優(yōu)勢。

諾丁漢大學建筑與環(huán)境系有一個著名的慈善建造課程，由約翰埃德蒙教授（Prof.John Edmonds）主導，始于2008年。通過建筑學專業(yè)學生與居民互助的方式，完成了多個援助項目，包括南非卒貝騰幼兒園（Jouberton,2009）、林波珀托兒所（Limpopo, 2011）、安卡賽克洛社區(qū)學校（Aga Sikolo,2013）。該慈善項目在英國獲得多方面支持，并取得過良好的社會反響。2014年，經(jīng)過蘇州工藝美院教師在英訪學期間的接觸，雙方建立起友好合作意向，將該慈善項目引入中國，并開展一系列的年度聯(lián)合建造課程項目。

聯(lián)合課程的主題是一個真實的慈善性建造項目，目標是為中國南方偏遠貧困地區(qū)的中小學校設計一座跨度約為20米的輕型竹結構步行橋。中英雙方的師生將共同為項目募捐、設計，并參與實地建造。同時還有國內外數(shù)家工程設計機構以不同的方式參與，提供結構、材料試驗等技術支持。

此次中英聯(lián)合工作營以蘇州工藝美術職業(yè)技術學院環(huán)藝系13級環(huán)藝B班、室內D班同學為主，為期21天。該工作營既是慈善竹橋項目的一個重要組成部分，又是我們工作室的制作研究與空間結構研究線索的延續(xù)。

1、 課程簡介

聯(lián)合工作營的課程時間較短，為了更進一步貼合工作室的研究線索，在一開始給學生的課程簡介當中需要明確規(guī)定出課程的要求和目標，但又不能過于限制學生的思維。工作營的課程簡介如下：

(1)步行橋設計指導方針和要求 多、快、可、省， 輕、易、美

①可持續(xù)建造（Sustainable Construction）?。堋⑹」ち希?/p>

一座跨度約為20米左右的步行橋將架設在中國南方偏遠山區(qū)，為當?shù)刎毨Т迓涞木用窈蛯W生提供出行便利，當?shù)亟煌ê突A設施有限，缺乏大型器重機械支持，加工、運輸、建造、維護各個環(huán)節(jié)仍然主要依靠人力和簡單機械。設計應從現(xiàn)有技術條件出發(fā)，創(chuàng)造性地利用當?shù)夭牧虾蛡鹘y(tǒng)技術，最大化適宜技術（Appropriate Technology）的潛力，減少運輸，減少采購環(huán)節(jié)，再利用現(xiàn)有材料，節(jié)約材料，增大效費比，降低造價，減少物化能源（Embodied Energy）的消耗。從而輕質空間結構體系就成為首選結構。

②全球設計、本地建造 （Design Globally, Build Locally）多（樣化、多版本）

這是一個地域發(fā)展不平衡與機遇無處不在同時并存的時代。由于信息技術的發(fā)展，加上跨界合作導致的技術擴散，一切資源之間的壁壘變得薄弱，后發(fā)優(yōu)勢變得無處不在。橋的構建應該盡量調配多方設計力量，橫向溝通不同學術單位，集思廣益，以分布式智能（Distributive ntelligence）的優(yōu)勢，來化解有限條件帶來的約束，同時轉換這些限制成為設計契機。方案希望能不斷被升級和建造在不同的地域氣候條件下，方案應始終貫徹數(shù)字化平臺（BIM）技術，使得建筑設計的各個相關領域得以及時溝通，促使分布在不同地域的專業(yè)人士協(xié)同工作。

③性能（結構）導向的設計（Performance Orientated Design）輕（盈高效）

步行橋的建筑功能相對簡單，但是對工程性能要求卻很嚴苛?？紤]季節(jié)性季風氣候帶來的降水引起水位變化，橋應該有足夠的地面到水面的凈空，保證河水上漲后上游淤積的漂浮物通過。應盡量使用形態(tài)有效結構（Form-active Structure），比如使橋面起拱，不但可以增大凈空，同時也加強了結構的性能。

為了避免水流對橋結構的沖擊，橋墩尺寸應該盡量減少，盡量使用大跨度結構，用完整一跨解決，同時要讓主要結構盡量在岸上，截面大小應嚴格控制。

由于當?shù)靥幱谄h山區(qū)，土石方的施工受多方約束，地基條件不盡相同，應盡量使用自錨固體系，讓結構自身平衡，減少對地基的依賴，比如使用由連續(xù)受拉桿件整合分布受壓桿件形成的整體張拉結構體系（Tensegrity ）。

建筑的施工盡量在兩岸完成，盡量減少水下施工?？煽紤]使用吊索張拉體系作為施工腳手架，而不是垂直支持體系來做腳手架系統(tǒng)。

④制造（搭建）導向的設計（Design by Making）快（速施工）

由于步行橋所在地偏遠，場地的技術支持有限，所以在施工過程中，必須最大限度減少在工地上的加工工作量，而把大部分問題都在工廠預制中解決，發(fā)揮工廠高效高精度的優(yōu)勢。橋的構件設計應該以加工為導向（Manufacturing Orientated Design），盡量利用已成熟的加工和施工技術，比如市場上可利用的可調節(jié)標準件。

⑤可適應建筑（Adaptive Design）易（于建造 ）

由于主要結構構件都在工廠生產(chǎn)，這就要求整個橋拆卸方便，易于運輸，便于攜帶。由于在偏遠山區(qū)，很多不可預見的因素，使橋的設計應適應不同的可能性，同時也希望該設計可以應用于很多類似的情況但不同的跨度，這要求橋有多種組合可能以達到適應不同跨度，同時也需要橋可以被快速裝配，減少施工周期，減少施工對場地環(huán)境的影響。比如采用可展結構（Deployable Structure）結合互承結構（Reciprocal Structure）。

節(jié)點的設計成為裝配關鍵，除考慮多利用成熟的節(jié)點進行改進以保證時間合理，保證可以精確連接，也要能夠提供足夠的容差性（Torrance），便于消除誤差積累。由于主要依靠人力安裝，節(jié)點的設計應該使節(jié)點的連接不依賴復雜特殊安裝工具，也不需要受過特殊技能培訓的技工，做到本地勞力經(jīng)過簡單的培訓后就能裝配。同時必須考慮如何便于維修和未來桿件破損的更換。

⑥用戶友好的建筑設計 (user manipulated design) 可（控操作）

這里有兩種方式來控制建筑的最終形態(tài)： 其一，結構形態(tài)是最后自適應產(chǎn)生的，也就是說施工中不是每一步都需要定位和消除容差，結構在最后的裝配完畢后，自己內部調節(jié)完成，達到最終平衡，從而生成最終形態(tài)，缺點是建造過程中不能自穩(wěn)定，對腳手架有一定的依賴。其二，結構最終形態(tài)的確定性是由每一個構件的確定性疊加推導出來的，建造的過程中也應該保持每一個構件的精確定位，優(yōu)點是建造過程中可保持穩(wěn)定，缺點是每一步都需要精確定位和控制誤差。應該考慮這兩種方法對設計的影響和契機。

方案應該盡量考慮缺乏測量工具和培訓的條件下， 如何在設計階段就為施工人員簡易有效地控制施工全程的定位留下伏筆和便利，比如提供多維度的可變、可伸縮、可調節(jié)的機制和構件。

⑦性能導向的美學（Performance Orientated Aesthetics）美（麗優(yōu)雅）

結構的美學價值和優(yōu)雅應該來自對性能的創(chuàng)新性表達，輕盈（Lightness）、含蓄（Subtlety）、比例（Proportion ）、統(tǒng)一（Harmony ）、多樣（Differentiation）、節(jié)奏（Rhythm）、層次（Hierarchy）等美學觀感必須得到發(fā)揮。

（2）工作營模型制作材料：

①金屬桿件：帶可鎖緊端頭節(jié)點；

②拉索：尼龍繩和小號鋼絲繩線；

③張緊五金件：小號花籃螺絲；

④橋面：三合板。

（3）組員模型制作方式：先選擇1：20 的比例，分成3-4 人一組，進行第一次篩選；然后挑出有前途的兩個方案繼續(xù)深化，最后完成大比例、真實材料的竹橋模型；其中穿插講評和小組討論。

2、課程階段

（1）授課：基礎結構知識

環(huán)藝專業(yè)并不具備結構力學的基礎課程，學生對此也較少涉及，因此，本課程的設置特別注重對空間結構的直觀感受以及模型制作，以避開復雜枯燥的結構力學理論教學。但在工作營開始之初，仍需以案例的形式集中講解大跨度空間結構的力學特征及形式特點。

（2）練習一：力的物質化結構概念模型制作

尺度不是結構問題的關鍵因素，甚至大部分的結構定性分析都是用小尺度模型來模擬的。因此實物模型是空間結構學習最好的道具，也是空間結構設計找形（Form-finding）的主要方法，此階段強調學生的基本結構概念。

（3）練習二：材料與工藝竹節(jié)點試驗

除了形式以外，材料也是影響空間結構設計的重要因素，所以在此階段需引入真實材料的節(jié)點試驗與調研工作，為下一步的空間結構設計做基礎。例如竹材節(jié)點設計，材料構造強度試驗等。

（4）練習三：力的平衡竹結構概念模型制作

此階段需將材料結合到空間結構的概念模型當中，從形式、結構穩(wěn)定性、制作工藝及施工條件等多方面深化設計方案，并進一步放大制作實物模型，有條件的可以制作1：1的空間結構基本單元，以真實驗證設計的可行性。

3、最終成果：

針對環(huán)藝專業(yè)學生理論知識基礎薄弱、動手實踐能力強的特點，本次中英聯(lián)合工作營以模型制作為推進設計的主要方式。這既有利于學生通過實際操作和身體感受去理解空間結構的受力特征及規(guī)律，又有利于學生從小模型到大模型、從易到難地深化設計概念及節(jié)點設計。因此，與通常的設計工作營不同，學生的最終成果呈現(xiàn)為系列從1：20~1：4大小不等的實物模型。

（1）折疊竹橋：本方案基于剪刀結構原理進行設計。折疊竹橋以原竹為主要材料，輔以鋼構節(jié)點與拉索。為適應當?shù)氐纳降氐匦危郫B竹橋在側面形成優(yōu)美的弧線，剪刀結構單元沿跨度方向獲得漸變的韻律。格構化的原竹結構與周邊自然環(huán)境形成強烈的對比。整個橋在制作、運輸過程中可折疊收縮，到施工現(xiàn)場后再展開并安裝。（圖3）。

（2）編織竹橋：本方案依據(jù)直紋網(wǎng)面的構造原理，利用了原竹的特性，采用整體編織的方式形成空間整體結構，解決結構跨度問題的同時獲得獨特的橋廊空間。最終大比例模型把竹橋構造和C04庭院的坐凳進行結合，做成一個和周圍環(huán)境融合的一個小品。（圖4）

（3）互承竹橋：本方案以互承結構為主，張拉結構為輔，利用互承結構自然起拱的特點以及張拉結構進一步穩(wěn)定橋身等方法，從而達到預期的穩(wěn)固性。（圖5）

（4）鋼索竹橋：本方案從傳統(tǒng)的拉索橋的角度出發(fā)， 基于多、快、可、省、輕、易、美的理念，利用鋼索拉力與張力減輕竹橋自身重力，外張內縮，造型輕盈美觀。（圖6）

（5）索穹頂結構竹橋：本方案利用幾何起拱的方式制作橋模型，運用不同長短但規(guī)律的桿件來增加起拱高度，用八字型平面增加橋身穩(wěn)定性，中間增加橫向桿作為橋面底部支撐。（圖7）

4、后續(xù)教學與研究工作

本次中英聯(lián)合工作營只是慈善竹橋項目當中的一個概念設計環(huán)節(jié)，在之后的第二學期，工作室及陸春曉老師還進行了實驗建造環(huán)節(jié)的設計教學，以13級環(huán)藝B班的同學為主，進行1：1的節(jié)點與結構試驗，并完成一座1：2的編織竹橋局部模型，與一座13米跨度的折疊竹橋（圖8、9）。

在后續(xù)研究方面，工作室發(fā)揮多專業(yè)合作的優(yōu)勢，邀請諾丁漢大學的結構工程師，以最終完成的折疊竹橋為基礎，利用Ansys軟件，進行結構力學計算與優(yōu)化，并進一步演算大跨度竹橋的結構可能性（圖10）。

圖8、編織竹橋局部結構，1：2模型

圖9、13米跨度的折疊竹橋，1：1

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三、總結與反思

研究性設計教學得以成立的根源在于設計學科的應用特征，在于設計必須基于日常生活的基本態(tài)度，也唯有如此，才有可能在設計教學中引入學科前沿的研究內容，并對研究課題有所助益。同時，研究也獲得了更廣泛的驗證與實踐基礎。越是基礎課程的研究性設計教學，對設計學科的潛在影響與意義越大。

另外，工作室作為教學團隊的基礎，為研究性設計教學提供了多專業(yè)支持，能夠融合行業(yè)中不同領域不同層次的實踐經(jīng)驗，而最重要的是工作室能夠為研究提供長期的平臺性的支持，使之具有可持續(xù)性。

工作室的研究性設計教學目前還處于探索階段，問題繁多，我們就時常發(fā)現(xiàn)，在教學中收獲最大其實不是學生，而是教師自己。教師常常被某個學生的工作成果所吸引，反倒是其他學生對之漠然；教師常常驚喜于學生團隊工作成果的整體性及復雜性，學生自己倒是麻木了?？赡苁且驗閷W生缺乏全局性的視野，對本專業(yè)的前沿學術研究了解不足所致。但至少，學生這個過程當中學會了如何做事，也見識了真正的行業(yè)標準。態(tài)度與方法，或許才是研究性設計教學的意義所在。

注釋：

①互承結構是一種傳統(tǒng)的、建構邏輯簡單的空間結構模式，《清明上河圖》中的虹橋就運用了該結構，其造型豐富，材料適應面廣，極具設計潛力，故而適合做為研究性設計教學的課題，甚至還可用于低年級的教學當中。

參考文獻：

[1]顧大慶．作為研究的設計教學及其對中國建筑教育發(fā)展的意義．時代建筑，2007(3).

[2]顧大慶．空間、建構和設計建構作為一種設計的工作方法．建筑師，2006(01): 13-21.

[3]覃池泉．互承結構研究以虹橋為出發(fā)點．建筑學研究中心，北京大學．碩士(2008):.

[4]覃池泉．研究性設計教學以互承結構為課題的設計教學．蘇州工藝美術職業(yè)技術學院學報，2010(04): 5-8.

（覃池泉，蘇州工藝美術職業(yè)技術學院講師）