环境设计专业数字虚拟设计教学的浅析

王静波,郝辉南,林卫英,朱晓雅

东北石油大学

摘要

探索建立环境设计专业数字虚拟设计教学体系。在对国内环境设计专业数字虚拟设计教学的现状进行调查的基础上，总结了在教学环节中的不足，探讨了环境设计专业未来的发展方向，提出了环境设计专业数字虚拟设计教学体系的构建方法。建立环境设计专业数字虚拟设计教学体系的框架。该方法可以为国内环境设计专业数字化转型提供参考。

关键词：环境设计专业数字虚拟设计教学方法

面对数字虚拟技术的突破性发展和由此产生的新的美学概念，无论设计还是建造都对设计师有了新的要求，在建筑设计教育领域变革已经发生，而对于环境艺术设计还需要寻根溯源解决一些基本问题。

一、国内环境设计专业数字虚拟设计教学的现状

环境设计是一门新兴的学科专业，经过近70年的发展，已经成为涵括建筑设计、景观设计、室内设计等许多方面；设计对象涉及自然生态环境与人文社会环境各个领域的综合学科。但其教学体系大多依托于建筑学基础而展开，同时将艺术学、风景园林学等学科理论“拿来主义”式的应用，一直没有形成系统的专业教学理论。面对当前新的数字化浪潮，环境设计学科的发展面临前所未有的机遇与挑战，国内设计院校纷纷行动起来，相继开展了数字虚拟设计教学的实践。

如：清华大学美术学院是国内最早开展数字虚拟设计教学的高校。2006年左右由徐卫国教授开始尝试在建筑学专业开设参数化非线性建筑设计课程，随后环境设计专业也开设了数字设计思维等课程，经过多年的教学实践，已经取得了丰硕的理论和教学成果。于此同时，同济大学在数字设计和建造方面开始了教学尝试，开设有开源硬件与编程、数字化环境等课程，并且每年举办一届DigitalFUTURES工作营，十分注重与国际专业前沿的交流；南京艺术学院开展数字虚拟设计教学始于2010年，采用中荷联合教学的方式开设了实验性设计、毕业设计-—参数化设计，注重从设计到建造的全过程教学，在国内外各类设计竞赛中成果斐然；江南大学将算机辅助设计作为专业选修课，并设有虚拟现实实验室、交互设计实验室、先进制造实验室等数字实验平台，把虚拟现实技术与设计教学进行了深度融合。这些院校的共同特点是在数字虚拟设计教学活动中都以参数化建模、生成设计、算法、数控建造、虚拟现实等"数据编译"内容为教学核心。还有一部分如：苏州大学、浙江大学、湖南大学、北京服装学院等代表了国内绝大部分环境设计专业的数字虚拟设计教学内容，即以常规的CAD、Sketchup、photoshop等“图形表达”内容为教学核心。最后还有个别院校如中国美术学院等，在本科教学期间不开设数字虚拟设计的课程，相关的知识主要靠学生在课下自行学习。

二、存在的不足

（一）数字虚拟设计教学方式单一化

从以上国内环境设计专业数字虚拟设计教学的内容可以看出，在数字技术的使用上有单一化的现象。例如，清华大学、同济大学等以参数化建模、算法设计等数字技术为核心的设计教学过程中，几乎都排除了对常规计算机辅助绘图软件的教学。而国内大多数院校的数字虚拟设计教学还是围绕对CAD、Sketchup等软件的操作方法的讨论，甚少将“算法设计”类技术作为设计手段。这使得与参数化设计等数字技术有关的教学具有明显的精英化教育的倾向。虽然某一时期内，参数化建模、算法、数控建造等数字技术不是多数高校环境设计专业学生必须掌握的基本技能，但是长远来看，缺失以上几个部分的数字虚拟设计教学，将使得数字技术之于环境设计教学的作用容易停留在表达层面，不仅无法让数字技术在设计教学中真正发挥出自身的潜力，也无法拓展本专业在教学内容方面的深度。

（二）对数字技术的理解存在误区

从上世纪80年代开始，计算机辅助设计技术（CAAD）开始广泛地应用于国内的设计行业和高校的教学之中。现今，对CAD、sketchup等软件的使用和掌握已经成为环境设计专业学生的必备技能。这也导致绝大多数院校的师生对数字虚拟设计的认识也停留在采用各种图形技术，以传统的平、立、剖面图或效果图来表达设计造型的阶段。但随着人工智能、大数据等新技术的蓬轨发展，以及数字虚拟设计的理论体系的逐渐成熟，其智能化、高精度、自组织、以及设计过程与生产过程相关联等特性，使数字技术开始在各个设计领域中崭露头角。在这种情况下，如果仍将数字技术单纯地视为是辅助绘图的工具，那么这样的认识不仅不能使数字技术真正融入以建造为目的的环境设计核心，也难以发挥数字技术作为设计工具和思维方式的强大作用。

四、环境设计专业数字虚拟设计教学体系构建

（一）渐进式的教学体系

在数字化建筑设计教学中，从表达层面到建构层面，其知识点的难度总体上呈现递进关系，因此可以按照渐进式的方式在本科二年级到四年级分别镶入数字虚拟设计的教学内容，如图1。

在本科二年级，学生需要掌握表达层面的技法，软件知识和数学、编程、数字虚拟设计理论构成了数字虚拟设计教学的基础。其中的软件知识主要是指CAD、sketchup、photoshop等以数字技术在电脑中生成设计形体，让学生获得最基本的数字化绘图能力。设置这门课程的目的在于让学生了解算法、数据分析、生成设计、参数化设计、机器人建造等方面的基本数理知识使学生对于数字虚拟设计的发展过程、涉及的数字技术及其应用情况、相关理论与哲学思想均有一定了解，明确数字虚拟设计与传统设计在方法和思维上的差异和联系，为后续数字化课程的学习做好前导知识的积累。

环境设计专业在三年级的教学内容通常包括功能与空间的组合、建筑设计方法、室内设计、景观设计、材料与技术的选择运用等。教学目标通常强调环境、文化等与设计的联系，注重学生思维能力的训练、训练学生解决设计问题的能力。在这个阶段，数字虚拟设计教学主要培养学生运用参数化设计工具解决造型与结构方面的实际问题的能力，使学生掌握一种非线性的设计思路。在课程的设置方面，以上内容中的软件知识可以在独立的“计算机辅助设计”课程中讲授，而有关数字虚拟设计与实施方面的教学内容可以根据各院校情况穿插在“家具设计”或“建筑设计”等设计主干课程之中。

在本科四年级，在这个阶段学生已经完成了支撑环境设计的关键能力训练和理论储备，解决设计问题的专业能力以及拓展设计的创新能力开始成为教学的重点。在这个阶段的数字虚拟设计课程也开始关注设计的深度问题，期望通过完整的“数据链”，完成从算法找形，数控加工到实体建造的过程，最终的设计作品会以实体模型或等比例构筑物的方式呈现。以上教学内容可以用“数字建造”专题课程或结合毕业设计来开展。

总结

数字技术的发展与应用不仅从根本上改变了当前设计的方式和手段，更是改变了设计的理念，设计过程不再是割裂的阶段，而是在由“数据链”串联起来的完整过程。但环境设计教学体系中，数字技术的应用任然停留在图形表达层面，从设计工具到设计思维的滞后严重阻碍了环境设计专业的发展。

参考文献：

[1]项星玮，以建立教学体系为导向的数字化建筑设计教学研究[D]，浙江大学博士论文，2018

[2]詹和平,徐炯,刘谯等，以参数化的名义实验性设计课程教学探索[J]，南京艺术学院学报（美术与设计版），2012，（2）：142-147.

项目来源：教育部高等教育司组织有关企业支持高校共同开展产学合作协同育人项目