數字技術教學全過程介入設計教學改革初探

摘要：隨著數字技術的發展，通過數字技術和設備對設計方案進行模擬、分析與生成，已成為當下設計思維訓練的一種重要方法。文章介紹了浙江大學“數字技術教學全過程介入設計教學改革”實踐的思路和構想，剖析了數字技術教學在設計教學過程中角色和介入方式的變遷，提出了數字技術教學全過程介入設計教學的方式和關鍵點。

關鍵詞：數字技術；數字技術教學；全過程介入；設計教學

中圖分類號：G6420 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2014）02012904

一、項目背景、實施平臺與項目目標

眾所周知，設計學科非常注重設計思維的訓練。隨著數字技術的發展，通過數字技術和設備對設計方案進行模擬、分析與生成，已成為當下設計思維訓練的一種重要方法。與此同時，為加強復合型創新人才的培養，浙江大學在2010年整合了建筑學、城市規劃、數字媒體、工業設計等4個專業，按科技與創意設計學科實行大類招生。浙江大學設計學科的設置與國際接軌，與新加坡技術設計大學、美國麻省理工學院簽署了校際合作協議，共同推進設計創新人才的培養。與此相配套，浙江大學啟動了“數字化教學支撐平臺提升計劃”（985三期），購置了三維打印機、激光切割機、環境模擬分析軟件等數字技術設備。此項目入選浙江大學2013年度重點教改項目，這是“數字技術教學全過程介入設計教學改革”項目的背景條件。

浙江大學建筑與城規技術科學實驗教學中心擁有數字化建筑設計、建筑模型、建筑攝影、建筑物理、城市規劃與信息技術等實驗系統，該實驗系統24小時開放，學生可以自主操作數字輸入輸出設備、模型切割設備等。同時，還建立了一個數字技術教學改革小組，師生共處一室，教學相長，形成了一個開放、探究型的教學改革平臺。依托該平臺，近年來浙江大學在數字化設計教學與實踐方面積累了豐富的經驗，在學生課程作業、畢業設計、科研訓練計劃（SRTP）、設計競賽等方面取得了豐碩的成果。浙大科技與創意設計學科的數字技術教學改革項目也依托該平臺進行。

該項目的完成，將拓展相關學科本科生的設計思維訓練，提高相應的數字化設計技能和專業素質，使畢業生在參加工作后能更出色地承擔實際工作任務，提高本科生的就業競爭力。該項目的服務對象為全校設計大類的專業學科、校相關公共平臺課，以及與新加坡科技設計大學、MIT的聯合教學。

項目實施后，與各個學科的教改項目相結合，將產生持久的效益。同時，基于浙大設計學科的影響力和學生設計論壇的傳播力，項目還具有向部分其他高校本科生輻射的

效果。

以下是對“數字技術教學全過程介入設計教學改革”實踐的一些思考和構想。

二、數字技術教學在設計教學過程中角色及介入方式的變遷

數字技術在設計過程中角色地位的變遷，即設計表達與設計思維關系的變遷，直接影響數字技術教學在設計教學過程中角色及介入方式的變遷（表1）。

“設計”作為一個與人類生產活動密切相關的學科，其表達方式亦與人類科學技術的發展水平密切相關?？v觀設計發展史，設計的表達方式經歷了“手繪時代”（徒手→器繪）→“電子時代”（Computer Aided Design，字面意思是計算機輔助設計，實質是手繪的電子表達）→“信息時代”（全過程、一體化、全信息化）三個時代。

在數字技術出現以前漫長的“手繪時代”，設計的表達過程與設計的思維過程是同步一體的[1]，設計者通過徒手線條圖、透視圖和手工模型來思考、勾勒及表達設計意象（圖1）。文藝復興時期，隨著幾何學的發展，尺、圓規的發明使設計的表達由徒手進化到器繪，但是設計表達與思維同步一體的范式并沒有根本改變。反映到設計教學中，設計教學是圍繞圖板的師徒式教學模式，其特點是從上而下封閉的單維系統。

進入20世紀后半葉的“電子時代”， 隨著CAD技術從60年代的交互式圖形學雛形發展到80、90年代在業界的廣泛應用，數字技術將設計師從圖板上解放出來，設計師第一次擁有了可以不斷修改依然光鮮整潔的圖面，不用像以前那樣擔心反復修改把硫酸紙刮破。在這個階段，設計師往往徒手勾勒草圖，再用計算機繪制線條圖，并且將透視圖和模型委托給效果圖公司和模型公司制作。專業分工的細化大大提高了生產力，然而這個階段的數字技術僅僅局限于繪圖和表達工具的層面，因而導致了設計的表達過程與思維過程的分離和脫節。Computer Aided Design究其實質是Computer Aided Drawing，即手繪的電子表達，數字技術在設計過程中扮演的僅僅是繪圖工具的角色。數字技術課程只是對學生講授一些繪圖軟件、建模軟件、圖形處理軟件，其授課教師往往基于計算機專業背景，缺乏設計專業背景。反映到設計教學中，設計課程與數字技術課程完全脫節，是兩個獨立的封閉的單維系統。

進入21世紀的“信息時代”， 數字設計的概念、構成、思維和方法都有了根本改變。隨著數字技術、人機交互技術的不斷發展，數字技術涵蓋了設計信息的采集、分類、存貯、檢索、分析、傳輸各個層面[2]，計算機動畫、虛擬現實、參數化設計、三維打印、三維掃描技術使設計的表達與思維過程的融合成為可能。數字技術在設計過程中扮演的角色不再是單一的繪圖工具和表達手段，而是設計師之手、大腦和思維的全方位延伸[3]。反映到教學工作中，單一講授繪圖軟件的數字技術課程已經不足以滿足培養學生的數字化設計技能以及專業素質的教學要求，數字設計的新概念、新思維要求數字技術課程的開展與設計在一個開放、探究型的平臺上交叉進行，數字技術教學全過程介入設計教學勢在必行。

三、數字技術教學全過程介入設計教學的方式

（1）在各年級的設計課程中，以設計教學為主線，以數字技術教學為輔線，結合實驗教學中心數字技術平臺的設備和人員力量，將數字技術教學靈活隨機地應用于設計教學過程?！?0后”學生的計算機知識、軟件學習和應用能力普遍很強，數字技術的軟件和設備，只需稍加指導就能夠掌握應用。在設計教學過程中，他們能夠主動運用sketch up等虛擬現實軟件對設計方案進行模擬分析（圖2），也會利用激光切割技術、三維打印技術輸出小尺寸的設計草模進行實體模型的推敲（圖3）。至于激光測距技術、三維掃描技術、三維放樣技術（圖4），在教師的指導和實驗技術人員的幫助下，學生也會根據需要有針對性地應用。

（2）通過開設數字技術選修課的方式，使數字技術教學在設計教學過程的幾個節點交錯穿插進行。譬如：結合四年級的居住區規劃設計課，開設風環境模擬數字技術選修課，在設計課開始前由數字技術選修課講解風環境模擬軟件，在設計初始階段用模擬軟件修改設計方案，在設計課最后階段用模擬軟件進行驗算，數字技術教學與設計教學過程有序、有機地交錯穿插融合。

（3）在高年級階段，結合“專題化設計”課程，把數字技術教學完全融合在設計教學過程中。譬如：開展以參數化設計為主題的專題化設計，以民居節能改造為主題的專題化設計（圖5），以廳堂音質分析為主題的專題化設計，以月牙樓玻璃中庭環境模擬為主題的專題化設計，等等。

四、數字技術教學全過程介入設計教學改革的關鍵點

（1）數字技術教學全過程介入設計教學的改革，需要自下而上及自上而下兩股合力的推動。一方面，自下而上反映了師生、業界的一種內在需求。數字技術的發展提供了全新的設計、表現、分析的理念和手段，它為構思獨特、造型新穎的設計提供了技術支持，目前各院校已有一批具備創新意識的師生自發地將數字技術教學有機地介入到設計教學過程中去。另一方面，由于數字技術教學改革對課程設置、教學計劃、教師隊伍都有相應要求，自上而下地對教改工作進行規劃、引導和支持，對全面、系統地開展教改工作非常必要。

（2）數字技術教學改革是由點及面、系統地分階段推進整合。數字技術教學改革的開展，絕非簡單地設置幾門課程。開設數字技術選修課必須有的放矢，在制定教學計劃之初就應明確是和哪個設計教學課程相結合，具體教學環節如何協調，教學大綱、課程體系如何調整，等等。這些都需要在開課前充分準備，并且在實踐中反復磨合。再者，采用數字技術教學的專題化設計課程，其選課人數不宜太多，課時應適當增加?？傊?，數字技術教學改革作為一個新生事物，應由點及面地推廣，并在實踐過程中不斷修正總結。

（3）數字技術教學改革是建立一支能夠將數字技術教學和設計教學結合起來的相對穩定的教改隊伍。浙江大學的數字技術教學改革工作，在前兩年處于雜亂無章的狀態，改革質量和完成度、延續性、影響力均十分有限。2013年，專門成立了以主管系主任為組長的數字技術教學改革小組，核心成員包括對數字設計理論和方法皆有研究的新生代設計課教師、全面掌握建筑性能分析軟件的建筑物理專業教師、數字化設計教學實驗室人員，以及博士研究生助教，同時在場地和經費方面給予大力支持。教改小組成員定期討論，進行教學觀摩，數字技術教學改革工作逐步走上正軌。年輕教師有數字技術教學改革的能力和熱情，是數字技術教學改革隊伍

的中堅力量。為了推動數字技術教學改革長期、良性的發展，今后在教學工作量、教學成果考核方面亦應給予體現和肯定。

數字技術教學全過程介入設計教學是信息時代設計教學的必然趨勢，通過更多的教學實踐，將收獲更深層次的認識和經驗。

參考文獻：

[1]NORMAN CROWE， PAUL LASEAU. Visual Notes[M]. New York：Van Nostrand Reinhold Company，1984：94.

[2]李建成，衛兆驥，王詁.數字化建筑設計概論[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[3]吳長福，李建成，黃一如.建筑數字流[C].上海：同濟大學出版社，2010：116.