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作为基础教学的建筑参数化“设计-建造”课程研究与实践
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陈中高于英张晓云
【摘要】设计与建造是建筑学的核心与根本,共同驱动着建筑形式的生成和发展。参数化“设计-建造”课程将参数化技术与建筑设计基础教学相结合,通过结构可视化、空间可操作和构造可加工的不同模块训练,引导学生从结构空间的生成到建筑空间的转化再到实体搭建的亲身体验,逐步理解建筑形式不同驱动要素的内在关联性,建立起对建筑整体的正确认知与设计观念,以期培养学生面对纷繁变化的建筑需求的思辨能力。
【关键词】建筑基础教学;参数化设计与建造;结构图解;建筑空间;实体搭建
G642.0【文献标志码】A
建筑設计与建造彼此依赖和制约,一直被视为建筑学的核心与根本。随着数字技术与建筑学科融合的深入,设计与建造正经历着信息化转型并不断革新,既推动了性能化设计、算法设计、互动设计等新的建筑设计思维产生,又因引入机械臂、3D打印等数控设备使得建造能力进一步升级,并在这两方面的共同作用下,促使建筑教学需持续探索新的方法和内容。而对数字化“设计-建造”思维的知识讲授,无疑是建筑专业教育适应信息化时代的重要内容。本文以烟台大学建筑学专业的参数化“设计-建造”课程为例,探索在建筑设计基础教学中引入参数化技术,促使学生掌握影响建筑形式生成的种种驱动要素,进而逐步理解建筑设计与建造的内在关联性,最终建立起对建筑整体的正确认知与设计观念。
1课程解读
建筑设计基础课程教授对象为一二年级的低年级学生,旨在使学生掌握建筑设计的基本问题、方法和操作手段,实现建筑设计的入门。总的来说,国内现有基础课程大都围绕建筑形式的设计与建造两方面展开教学,前者以“空间研究”为核心整合概念、功能、审美等设计要素,引导学生培养塑造空间的操作能力[1],后者以“模型制作”为手段融入材料、结构、构造等建造要素,让学生在实践搭建中体验建筑的真实性[2]。尽管上述教学通过专题化的训练模式,使得题目设置和训练内容均较有针对性,但不可否认的是,这一模式也割裂了本应衔接的“设计-建造”流程,而容易导致学生对建筑形式缺乏全面而系统的认知,在高年级专业设计中出现重造型轻构造、建筑空间与结构不匹配等问题。因此,作为建筑设计的入门教学,建筑设计基础课程必然有需要整合不同目标的单一训练,以引导学生完整地建构对建筑形式的正确理解。
参数化作为一种设计方法,可通过计算机算法描述设计中空间、结构和构造等不同逻辑,并基于可视化图解生成几何形体,更为关键的是,它能同时将几何形体进行数字化输出,直接与数控加工对接,从而模糊了设计与建造的界限[3]。相比于高年级已经大规模开展的参数化“设计-建造”教学[4],建筑设计基础教学中则尚未有成熟的尝试。事实上,参数化方法具有可视化、实时反馈、易操作等特点,将其引入到建筑设计基础课程中,不仅能拓展低年级学生对建筑形式的操控能力,关注和解决空间、结构、构造等基本问题,而且在这一过程中,能够让学生更加深入的理解设计与建造的互动关系,形成完备的知识积累。
2课程目的和教学策略
参数化“设计-建造”课程是烟台大学建筑学院建筑学专业二年级中的一门主干课,共32课时。作为该年级的最后一个设计题目,课程基于“设计-建造”的整体来思考建筑基础问题,起着承上启下的作用,即整合先前所训练的单一维度知识,并为之后衔接的高年级专业设计奠定更为全面的设计思维基础。
基于二年级学生的学情特点,课程明确以空间作为核心串联结构与构造,并采用阶段性分解练习的教学策略,围绕结构、空间和构造三个不同的训练主题展开教学实践,即结构可视化、空间可操作、构造可加工三个模块,进行深入、全面且有针对性的系统训练。一方面,将设计与建造的多种要素加以分解,更利于教学及学习焦点的明确;另一方面,各模块虽然相对独立,但在思考出发点和最终目的上是相互联系与牵制的。通过上述循序渐进的不同模块设置,挖掘结构空间的生成想象力,有效训练建筑形式的塑造能力,加强真实建造的亲身体验,让学生逐步掌握和综合建筑“设计-建造”的基本关系,从而引导学生从建筑本体出发,建立设计与建造一体化的建筑系统思维。
3课程教学过程
3.1结构可视化模块:基于结构图解的空间生成
力学合理性是建筑建造实现的核心目标之一,基于这一共识,结构教学在建筑教育中有着重要地位,但由于一直被视作建筑学中的纯技术课程,不仅无法引起学生足够的兴趣,更是长期以来与设计课程缺乏有效的关联。因此,如何让低年级学生既能避免枯燥复杂的结构原理,又能达到培养建筑结构一体化思维的目的,则成为课程需要首先解决的问题。为此,课程引入参数化软件平台,以直观、动态的结构图解将力学效率直接对应于结构的几何空间,从而让学生在“形”与“力”互动的反馈过程中,有效地观察和理解两者的关联性。为了突出这一训练重点,课程的
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