關(guān)于數(shù)字時(shí)代建筑教育的思考

(石家莊鐵道大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050043)

近年來，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的更新發(fā)展日新月異。在數(shù)字技術(shù)的推動(dòng)下，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)行業(yè)的地位也在慢慢發(fā)生著轉(zhuǎn)變。高校建筑教學(xué)應(yīng)該敏銳地調(diào)整教學(xué)策略乃至建筑觀，才能緊隨其發(fā)展趨勢。

一、數(shù)字化建筑教育的初步建設(shè)

高校教師們其實(shí)早已經(jīng)將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到了教學(xué)中，比如上課時(shí)所用的PowerPoint、還有數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等，這些都是已經(jīng)比較成熟的數(shù)字化教育手段。拿建筑制圖這一課程來舉例說明。建筑制圖是建筑學(xué)教育中最為傳統(tǒng)的學(xué)科，是建筑學(xué)學(xué)生必須掌握的基本功之一，它主要培養(yǎng)學(xué)生的基本繪圖技巧和基本的空間感知能力。但由于印刷媒介的條件限制，使該科目枯燥難懂。比如在一個(gè)完整的作圖案例中，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)分清哪些是已知條件，哪些是作圖過程，哪些是按需求作出的結(jié)果。而且，作圖過程是教學(xué)的重點(diǎn)，在印刷資料上完全不能看出作圖的先后順序，同學(xué)們需要閱讀大量的文字信息才能了解這些過程?？酀奈淖帧㈤g接的空間感知大大挫敗了學(xué)生的積極性。而CAD、PowerPoint及其動(dòng)畫功能在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用，使案例空間化、直觀化，不僅使學(xué)生了解了作圖的先后順序、具體過程，同時(shí)還理解了如何從空間中來，如何落實(shí)到紙面上的過程。另外，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)課堂建設(shè)，極大方便了學(xué)生們的課后復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)。甚至今后可以完全將教學(xué)置于網(wǎng)絡(luò)課堂而完成。但對于建筑學(xué)教育中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用來說，這還是較為初級的階段。雖然在一定程度上應(yīng)用了數(shù)字技術(shù)，但對建筑教學(xué)，尤其是建筑設(shè)計(jì)教學(xué)還沒有產(chǎn)生更加直接、實(shí)質(zhì)性的影響，數(shù)字技術(shù)與數(shù)字化的建筑觀還處于分離狀態(tài)。

大多數(shù)院校在目前的建筑教育中，仍是將數(shù)字技術(shù)作為一種輔助繪圖工具或設(shè)計(jì)的輔助工具，距離真正將數(shù)字技術(shù)引用到建筑設(shè)計(jì)中來，或者說用數(shù)字技術(shù)整合整個(gè)設(shè)計(jì)過程仍有一定的差距。

二、數(shù)字技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)教育

(一)建立數(shù)字時(shí)代的建筑發(fā)展觀

建筑學(xué)作為一個(gè)傳統(tǒng)的學(xué)科，經(jīng)歷了漫長的前科學(xué)階段，在體系化的學(xué)科系統(tǒng)駐足不久，目前，又要經(jīng)歷新的變遷，即信息時(shí)代的挑戰(zhàn)。信息時(shí)代的數(shù)字技術(shù)以“比特”為基礎(chǔ)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成了一個(gè)多維、多元、無限的空間體系， 它正在某種意義上虛擬建筑，并且已經(jīng)具備了某些建筑空間的功能要素。從這個(gè)意義上講，多少年來沒有被準(zhǔn)確定義的“建筑”的涵義變得更加撲朔迷離了。

建筑的終極關(guān)懷是人類的生存環(huán)境狀態(tài)。數(shù)字時(shí)代使人們的生存方式中的部分物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)都被信息循環(huán)所代替，人們的生活也有很大部分正以數(shù)字化的方式代替或以數(shù)字化的對應(yīng)物方式存在。與此同時(shí)，我們的建筑都在從設(shè)計(jì)、建造、使用甚至根本存在等各個(gè)方面被充斥和影響著。

從建筑的設(shè)計(jì)來說，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)是在建筑師對建筑、基地等相關(guān)因素進(jìn)行綜合分析之后，利用個(gè)人主觀判斷，經(jīng)驗(yàn)積累的運(yùn)用及靈感等對各種資料綜合把握的結(jié)果，但自從數(shù)字技術(shù)進(jìn)入了建筑領(lǐng)域之后，對這種感性判斷和定性描述的設(shè)計(jì)方法給予了根本性的顛覆。特別是20世紀(jì)末以來，計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)控制能力、圖形分析能力和聯(lián)合作業(yè)使計(jì)算機(jī)迅速完成了從建筑設(shè)計(jì)輔助角色到整合整個(gè)設(shè)計(jì)過程的蛻變，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間的推敲。諸多世界建筑大師如蓋里、庫哈斯、哈迪德等都在其作品中反映了數(shù)字化的強(qiáng)大表現(xiàn)力及對其工具性的依賴。從設(shè)計(jì)效率上來說，很多以前無法定量的因素如色彩、材質(zhì)紋理、復(fù)雜的形體處理都可以采用計(jì)算機(jī)完成，建筑師的角色更多在于取舍的決策上，這使得建筑師擺脫了部分繁復(fù)的設(shè)計(jì)工作，大大提高了設(shè)計(jì)周期和效率。從設(shè)計(jì)方法上來說，計(jì)算機(jī)虛擬的三維空間使建筑師的設(shè)計(jì)更加直接地接觸建筑本質(zhì)，對空間的更加直接的感受使建筑師直觀的設(shè)計(jì)、修改、補(bǔ)充方案及完成多種隨機(jī)方案的比較。從工作方式上來講，網(wǎng)絡(luò)使跨地域的建筑設(shè)計(jì)協(xié)作成為可能。

目前很多人對數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用都有不同程度的誤解，在國內(nèi)一些建筑設(shè)計(jì)行業(yè)里，一些熟悉各類軟件的人似乎更容易得到重用，但這些人并不一定在設(shè)計(jì)上有什么過人之處，甚至有的沒有受過正規(guī)的建筑教育，只是其設(shè)計(jì)通過軟件的表達(dá)更為美觀和直觀。而在行業(yè)競爭激烈的今天，一種急功近利的心態(tài)讓我們迅速接受了這些“成果”，他們并非是利用軟件探討空間可能性的成果，而只是一種通過軟件的“迅速表達(dá)”，這對于建筑和建筑行業(yè)來說無疑是一種倒退。作為高校教師，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生正確理解“數(shù)字技術(shù)”與建筑的結(jié)合，認(rèn)識(shí)到“數(shù)字技術(shù)”在建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用主要是使人們更加直接方便的進(jìn)行空間的探討以增強(qiáng)空間品質(zhì)，以及上述它在設(shè)計(jì)方法論上所進(jìn)行的根本性革新。

(二)數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)教育中的運(yùn)用

數(shù)字化的建筑設(shè)計(jì)方法是“通過非傳統(tǒng)的方法整合多學(xué)科思維模式(計(jì)算幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、離散數(shù)學(xué)及圖論、計(jì)算機(jī)算法研究等計(jì)算機(jī)科學(xué)的派生物)并將其貫穿建筑設(shè)計(jì)全過程的建筑設(shè)計(jì)方法?！盵1]這種設(shè)計(jì)方法的實(shí)質(zhì)實(shí)際上是充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力和網(wǎng)絡(luò)功能，在一種理性原則控制的前提下，以窮舉或排列組合的方式呈現(xiàn)階段性成果，以彌補(bǔ)建筑師在思考過程中的缺失。其難點(diǎn)也是核心在于如何將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維落實(shí)于計(jì)算機(jī)程序生成方法上及如何充分利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)程序生成方法之間的內(nèi)在實(shí)質(zhì)性聯(lián)系。現(xiàn)在國內(nèi)在建筑教育領(lǐng)域內(nèi)，對于數(shù)字化生成建筑設(shè)計(jì)方法的涉及較少，還沒有形成系統(tǒng)的操作方法和教學(xué)理論，相關(guān)的學(xué)習(xí)資料也十分有限。此外，要掌握生成建筑設(shè)計(jì)方法，要求操作人員具有一定的數(shù)學(xué)知識(shí)和程序語言、編程的相關(guān)知識(shí)，而這正是建筑學(xué)學(xué)生們所普遍缺乏的。

目前至少可以做到在建筑設(shè)計(jì)課上要求學(xué)生形成方案要建立在推敲三維模型的基礎(chǔ)之上，這樣可以激勵(lì)學(xué)生挖掘各種軟件的深層功能，在具備了建立較為復(fù)雜的空間能力之后，學(xué)生的空間思維可以擺脫束服，得到最大程度上的發(fā)揮。從現(xiàn)在的情況來看，各種在數(shù)字化設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的軟件各具優(yōu)勢，在實(shí)際操作時(shí)常常要綜合利用多個(gè)軟件來完成設(shè)計(jì)。由于已經(jīng)從認(rèn)知系統(tǒng)和工具上都進(jìn)入了另一個(gè)天地，學(xué)生的作品不再是對外國數(shù)字建筑的簡單模仿或片段抄襲，而是從建筑設(shè)計(jì)的起點(diǎn)就從真正的數(shù)字化做起。盡管可能在一開始的教學(xué)中，學(xué)生作品可能不那么具有現(xiàn)實(shí)的可操作性，但在方法和概念上都具有一定的前瞻性，這也是我們教學(xué)的階段性成果。

此外，利用網(wǎng)絡(luò)也是數(shù)字化建筑教學(xué)的重要一環(huán)。在我們的建筑學(xué)教學(xué)上，組織多個(gè)高校進(jìn)行同一項(xiàng)目的聯(lián)合設(shè)計(jì)教學(xué)也許是利用這一優(yōu)勢的最好方式。通過對同一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及交流，可以將不同地域、不同教育背景下，甚至不同文化背景下的學(xué)生組織在一起，對方案潛在的多種可能性進(jìn)行深入探討。也許其中會(huì)因使用軟件的不同、不同文化背景導(dǎo)致的對建筑根本認(rèn)識(shí)的不同等多個(gè)方面的差異導(dǎo)致的合作設(shè)計(jì)上的矛盾，但也許這正是聯(lián)合設(shè)計(jì)比起單獨(dú)設(shè)計(jì)來所能帶來的更多獲得。

國外高校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)值得學(xué)習(xí)，同時(shí)在一定程度上也是數(shù)字化建筑教育建設(shè)的目標(biāo)。比如在方案構(gòu)思階段，尤其在基地分析方面，數(shù)字技術(shù)多用于一些情況較為復(fù)雜的基地，如起伏較大的坡地或者需要照顧周邊留存、保護(hù)的建筑的基地。主要是通過整合從實(shí)地獲取的資料來建立基地的改造活動(dòng)的模擬，平衡且最小化土方量。其次是手工草圖的數(shù)字化利用。草圖是我們綜合把握各種建筑相關(guān)資料后的創(chuàng)作，其中直覺和感觀成分具有相當(dāng)比例。把草圖數(shù)字化是將人的直覺感觀和計(jì)算機(jī)的客觀準(zhǔn)確完美結(jié)合的一種方式。我們可以將草圖掃描后再完成數(shù)字化的轉(zhuǎn)譯或者借助數(shù)字化輸入直接繪制數(shù)字草圖?，F(xiàn)在所謂的參數(shù)設(shè)計(jì)也可以將一系列以控制評價(jià)為依托的參數(shù)輸入，用以控制、調(diào)整草圖。雖然有的草圖可能無法在數(shù)字上精確控制，如建筑大師弗蘭克·蓋里的一些設(shè)計(jì)，但十分有助于直接發(fā)揮建筑師的創(chuàng)造性和主觀意圖，體現(xiàn)流動(dòng)性等一些建筑特質(zhì)，而這些本身也無需精確的數(shù)字限制。除了草圖推敲，還有模型制作幫助確定方案。空間是建筑設(shè)計(jì)的核心，如果能夠通過模型推敲建筑設(shè)計(jì)，無疑是直接觸及空間品質(zhì)的有效手段。這其中包括用相關(guān)軟件制作的數(shù)字模型和利用數(shù)字技術(shù)制作的實(shí)物模型，這種數(shù)字加工技術(shù)一般設(shè)置了有效的信息檢核和觸知反饋程序，可以完成模型的數(shù)字輸入——實(shí)物輸出這樣的轉(zhuǎn)換工作。方案涉及的建筑技術(shù)方面的問題，如對日照、通風(fēng)和隔音等物理因素進(jìn)行定量、圖形及具體數(shù)值分析，用以深化建筑設(shè)計(jì)，這已經(jīng)是先于其它數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用了。

三、結(jié)語

數(shù)字技術(shù)已經(jīng)在很大程度上影響了建筑行業(yè)，當(dāng)然也就相應(yīng)影響了高校的建筑教育。數(shù)字技術(shù)使我們的建筑設(shè)計(jì)更具高效率、創(chuàng)新性和智能化，但建筑師的主導(dǎo)作用不會(huì)改變。所以建筑師的培養(yǎng)，特別是在數(shù)字技術(shù)方面的培養(yǎng)是時(shí)代發(fā)展的必然要求，但同時(shí)又不能執(zhí)著于此一方面，傳統(tǒng)的綜合素質(zhì)仍需堅(jiān)守。為培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需求的綜合型建筑人才，高校建筑教育革新任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭冀．?dāng)?shù)字技術(shù)在本科建筑教學(xué)中的應(yīng)用[J]．華中建筑，2007，25(12)：167-172.