從三次中外參數化設計工作坊聯合教學看設計與研究的結合1

文/ 詹和平 徐炯（南京藝術學院 設計學院）

從三次中外參數化設計工作坊聯合教學看設計與研究的結合1

文/ 詹和平 徐炯（南京藝術學院 設計學院）

針對當前設計學研究生教育中設計與研究脫節的問題，本文以南京藝術學院設計學院3次中外參數化設計工作坊聯合教學為例，從教學課題、教學內容、教學方法、教學成果等幾個方面對工作坊教學中設計與研究的結合狀態作了分析，在此基礎上，進而提出進一步思考，即重視研究對設計的作用、加強設計與研究的結合和提高研究型設計的認識，為解決存在的問題提供一些有價值的經驗和參考。

中外參數化設計工作坊聯合教學；設計與研究；結合；研究型設計

一、設計與研究結合的必要性

當前，關于國內設計學研究生教育中“設計”（Design）與“研究”（Research）脫節的問題，已經引起許多高等院校的足夠重視。如何解決二者的脫節，把二者聯系起來，建立彼此間的關系，發揮研究在設計中的作用，進而走向“研究型設計”（Research-based Design），這是擺在我們面前需要深入思考和重點攻克的一個難題，否則將直接影響到設計學研究生教育質量的提高。2詹和平.作為研究的設計——關于設計學研究生教育基本問題的探討.美術與設計，2015（06）：129-133.因此，從這個意義上講，我們強調設計與研究的結合，討論這種結合，甚至研究這種結合，就顯得十分必要，也非常重要。

基于此，南京藝術學院設計學院于幾年前啟動了設計學研究生“研究型設計”的教學改革，目前仍在進行研究與實踐。其中一項重要措施，就是在研究生教學中開設一系列以“工作坊”（Workshop）為形式的中外聯合教學，而“中外參數化設計工作坊聯合教學”便是其中之一。嘗試通過這種教學模式，借鑒國內外設計研究的經驗和成果，來彌補我們在設計研究上的某些不足，以此提高我們自身的設計研究水平。由于“參數化設計”（Parametric Design）是基于計算機技術尋找與設計問題相適應的“算法邏輯”，建立起從設計條件到設計結果之間的聯系，而在這種聯系中，“算法”（Algorithms）是設計的核心，它能夠接受作為輸入參數的設計條件，并動態地生成較為優化的設計結果，因此參數化設計很適合作為一種設計研究方法的實現手段。

圖1 中荷參數化設計工作坊《突觸意向》形態生成組圖

圖2 中荷參數化設計工作坊《突觸意向》實體建造組圖

二、近期三次中外參數化設計工作坊聯合教學

近幾年，南京藝術學院設計學院與全球范圍內的許多高等院校建立了廣泛的學術交流與合作，包括講學、舉辦展覽、課題研究、聯合教學等。在各種形式的聯合教學中，設計學院與國內外高等院校及研究機構共同舉辦的參數化設計工作坊共有5次，其中三次教學概況如下：

1、中荷參數化設計工作坊：突觸意向

2010年5-6月，南京藝術學院設計學院與荷蘭代爾夫特理工大學建筑學院共同舉辦了“中荷參數化設計工作坊”的聯合教學。工作坊由卡斯?歐斯特豪斯（Kas Oosterhuis）教授主持，馮翰（Han Feng）、韓巍作為荷方、中方教師代表全程參與指導，荷方5位研究生和中方18位研究生參加，時間為7周。

教學課題：旨在研究及運用參數化設計方法來建造一種交互式的、非標準化的建筑形態——“突觸意向”。為了到達這個目標，工作坊的教學過程分別在兩地進行：首先，由荷蘭代爾夫特理工大學建筑學院Hyperbody研究小組在代爾夫特設計一個參數化的“原生形態”；其次，由南京藝術學院設計學院研究小組在南京采用參數化設計技術和方法，以一個“派生形態”去包裹這個原生形態；最后，則由中荷雙方師生在南京將兩個虛擬形態通過數字建造形成一個有機的實體形態。

教學內容：第一階段場地分析與前期調研，對建造場地進行調查分析，了解場地的區位、邊界、尺度、場所等因素與建造形態的關系，對參數化設計作品進行解讀，了解參數化設計的發展及特征，從而獲得一定的感性認識和設計研究的基礎。第二階段軟件學習與形態表達，主要對Rhino軟件下的Grasshopper插件加以學習，通過參數化設計技術研究和運用，掌握數字形態的建構邏輯、生成方式、變量調節等。第三階段概念設計與關聯研究，主要以Rhino軟件生成方案模型，以“突觸”的參數化形態為基礎，探索一個可包裹的、可生長的參數化形態，并通過數字技術展開對形態主題的創意和形態類型的關聯，最后通過比選形成最終的設計形態。第四階段建構研究與實體建造，主要研究設計形態被拍平后的空間形式、結構配置、構造體系和節點方式，對可選擇的材料進行針對性分析和技術測試，對數控機床加工的技術、方法和步驟進行學習和使用，最終對加工成形的構件進行實地組合和搭建。

教學成果：在為期7周的工作坊教學中，中荷雙方教師和學生經過建造場地的調查分析、“突觸”主題的意向確立、“突觸”形態的解讀與拓展、“翅膀”形態的參數生成、“點云”曲面的形態驗證、結構材料實驗的形態生成，以及數控機床的加工培訓、數字切割下的形態建構、“突觸”與“翅膀”的實體建造等幾個環節，最終完成了“突觸意向”的參數化設計與建造（圖1、圖2）。

2、數字化設計工作坊：茶桌再思

圖3 數字化設計工作坊學生作品《一茶一世界》組圖

2012年12月，南京藝術學院設計學院與具有英國AA建筑學院教育背景的WAX建筑師事務所共同舉辦了“數字化設計工作坊”的聯合教學。工作坊由尼古拉斯?維伯尼茲（Nikolaus Wabnitz）、徐豐兩位建筑師授課，徐炯作為中方教師代表全程參與指導，設計學院21位研究生參加，時間為5天。

教學課題：“茶桌再思”。茶桌在中國傳統文化中扮演著十分重要的角色，它們中的大多數不僅形式多變而且材質豐富，體現了很高的功能性和復雜性。在工作坊教學期間，將使用參數化設計工具和軟件來模擬水流的特性，從而檢測設計的多樣性，以此來制作茶桌最為核心的功能部分——排水管道系統，進而使用CNC等數控加工設備將設計原型制造出來。工作坊教學要求是，學生在前期階段需要掌握Grosshopper軟件，鼓勵學生能夠直接更改或選擇所需參數，建立一系列地形形體，同時關注學生的設計與制作速度、創造性以及直覺感知力。

圖4 數字化設計工作坊學生作品《云》

圖5 數字化設計工作坊學生作品《流變》

教學內容：第一階段前期預習（工作坊前3天），內容包括Rhino、Grosshopper等軟件預習，要求熟練掌握所給予的GHX定義，能夠立即使用并修改它們，設計目標是為了生成一個正式的、多樣化的地形形體。第二階段設計研究（工作坊第1天），內容包括修改和測試虛擬模型是否符合所要求的功能，同時模擬水流及排水系統，為后期制作實體模型做好準備。第三階段制作研究（工作坊第2天），內容包括運用多種材料并且使用不同數控加工設備（如激光切割、制作輪廓模型、CNC、打磨平滑模型等）制作實體模型，最后回顧和檢測設計原型。

教學成果：在5天的工作坊教學中，21位研究生在3位教師的指導下，分為5個小組，對“茶桌再思”的課題進行了參數化設計與制作研究。設計研究中，各小組根據教學課題、內容及要求，經過曲面試錯、功能測試、水流模擬、排水系統檢測、流水收集、形態生成等幾個步驟，產生了一系列具有地形形體特征的茶桌形態，如《一茶一世界》、《云》、《流變》、《蓮韻》、《裂縫》等。制作研究中，各小組提出了材料與制作方案，對各種材料屬性與制作方法作了詳細分析和綜合比對，并選用卡紙、亞克力等材料，利用激光切割制作了小比例的實體模型（圖3、圖4、圖5）。

3、建筑之外3D打印工作坊：無器官身體

2015年3-4月，南京藝術學院設計學院與具有英國AA建筑學院教育背景的WAX建筑師事務所又共同舉辦了“建筑之外3D打印工作坊”的聯合教學。工作坊由徐豐、于雷、徐炯三位教師授課，毛偉偉，劉陽、劉石倫三位建筑師參與輔導，設計學院32位研究生參加，時間為2周。

教學課題：“無器官身體”。將通過算法手段去挑戰對身體的傳統定義，探索數字環境下身體的可能性。在數字環境下，身體不僅僅是力和流體的一種收縮（Contaction），也可以是任何東西。它可以是一個動物體、一個聲音體、一個想法，也可以是一個語言學的語料庫、一個社會體、一個集體。身體的存在、形式、結構和組織僅僅是本質上流動和異質的自然暫時被收縮、捕捉、包含，或者減慢到一定程度以至于它的運動無法被感知。

教學內容：第一階段軟件培訓和算法探索，通過軟件訓練，了解參數化建模的技巧，教師預先設定幾種算法，供學生試驗算法的邏輯和自下而上的生成方法，要求學生充分理解生成和系統的概念，鼓勵學生以小組工作的方式，對算法的結果進行身體行為的適配，并導出數據模型準備3D打印。第二階段設計研究，將引導學生觀察身體的日常行為和由事件激發的身體與外界環境的互動關系，在“身體的衍生”和“身體的受持”兩方面，探討將身體從一個有著確定的功能和活動方向的既定整體轉化到一個允許探索和聯結的開放的多樣可能性；學生將繼續探索第一階段的算法成果，并延展到設計的層面，結合學生的專業背景，教師將有針對性的指導各小組學生以不同的算法機制、生成方法、材料研究等來回應設計的課題；學生將根據其設計意圖發展出一個完整的系統，并在微觀模塊層面和宏觀系統層面完成設計原型，并通過3D打印出小比例原型模型。第三階段制作研究，學生進一步在制作和材料層面發展第二階段的原型，以3D打印加工為主要方式，但也可以結合學生自己的專業背景和技能背景，以雕塑、翻模、熱壓、手工等多種手段詮釋原型的發展，并最終制作完成1﹕1比例的模型成果。

圖6 建筑之外3D打印工作坊學生作品組圖：算法生成

圖7 建筑之外3D打印工作坊學生作品組圖：3D制造

教學成果：在2周的工作坊教學中，32位研究生在6位教師的指導下，分為9個小組，對“無器官身體”這一課題進行了參數化設計與制作研究。設計研究中，各小組在不同算法機制、生成方法、材料研究的基礎上，產生了一系列概念性作品，如《Shask》、《突觸體》、《萊特維特頭盔》、《杰克之脊》、《翼：身體的應激》、《雨線盔甲》、《Oceanic》等。制作研究中，采用了3D打印技術，小比例模型制作選用了聚丙交脂（PLA）材料和熔融沉積式打?。‵DM），而1﹕1比例模型制作則使用了選擇性激光燒結（SLS）和立體平板印刷（SLA）進行制造（圖6、圖7）。

三、從三次工作坊教學看設計與研究的結合

通過三次中外參數化設計工作坊聯合教學，我們感受到“設計”與“研究”作為兩個不同范疇的概念，雖然有著很大的區別，但在具體的教學過程中，卻很難將它們截然分開，往往處于一種設計與研究的結合狀態。具體而言，這種結合狀態在教學課題、教學內容、教學方法、教學成果等幾個方面都有不同程度的體現。

1、教學課題：生成性設計與分析性研究結合

三次工作坊的教學課題，均由外方教師提供，都是關于參數化設計與建造研究的課題。如果對每次工作坊的教學課題稍加分析，就會發現它們在諸多方面略有不同。從課題選擇來看，三次工作坊教學都很重視，這是因為課題是教學的起點，它決定了教學的方向、目標和內容，第1次工作坊的教學課題側重于前瞻性研究，第2次工作坊的教學課題側重于創新性研究，而第3次工作坊的教學課題則側重于跨界性研究。從課題領域來看，第1次工作坊教學是關于建筑學的參數化設計與建造，第2次工作坊教學是關于家具學的參數化設計與制作，而第3次工作坊教學則是關于設計學的參數化設計與制作，可以把它“理解為建筑衍生品，是建筑之外的‘類建筑’” 。1徐炯，徐豐，于雷.無器官身體——建筑之外的3D打印工作坊實驗教學.城市建筑，2015（28）：72.從課題內容來看，第1次工作坊教學要求在一個原生形態的基礎上，采用參數化設計方法，以一個派生形態去包裹這個原生形態，從而產生一個新的建筑形態；第2次工作坊教學要求以傳統茶桌為原型，通過再思考，使用參數化設計方法，創造一個具有水流特性、排水功能、地形特征兼備的現代茶桌；第3次工作坊教學要求從哲學層面理解這一課題，通過使用參數化設計方法，探索數字環境下身體的多種可能性，進而以3D打印的方式呈現出來。

由教學課題的設置，不難看出，它們是跨界的、交叉的和綜合的，需要面向設計的多學科、多專業協作研究。在這類課題的教學中，我們很難用“設計”來解決所有問題，而要用“研究”對諸多問題加以解決，更何況設計是形式方案的生成過程，研究是“以知識創新為目的的系統性探究”1[美]琳達?格魯特，大衛?王.建筑學研究方法.王曉梅譯.北京：機械工業出版社，2005：7.，前者是生成性的，后者是分析性的，將這種分析性的研究融入到生成性的設計之中，才能使設計本身成為研究。

2、教學內容：設計方法與研究方法結合

3次工作坊教學中，外方教師在教學內容的安排上都與教學階段結合在一起，都把教學內容劃分為若干階段，并對每一階段提出明確的教學任務和完成的時間。第1次工作坊的教學內容分為四個階段，包括場地分析與前期調研、軟件學習與形態表達、概念設計與關聯研究和建構研究與實體建造；第2次工作坊的教學內容分為三個階段，包括前期預習、設計研究和制作研究；第3次工作坊的教學內容也分為三個階段，包括軟件培訓和算法探索、設計研究和制作研究。從整體上看，三個（四個）階段的教學任務各不相同，各有其主次關系和工作重點，但因為是同一教學課題，使幾個階段之間存在著遞進關系，具有內在的邏輯性，由此構成完整的教學內容。從部分上看，三個（四個）階段的教學內容主要由軟件培訓、設計研究、建造研究三個部分組成，軟件培訓屬于設計技法的學習，設計、建造研究屬于設計方法的學習，顯然，軟件培訓是其基礎，設計和建造研究是其重點。從個體上看，三個（四個）階段的教學內容都安排了建造研究，相對于設計教學而言，開展相關的建造教學，有利于建立設計與建造的聯系，關注如何將建造體驗轉化為設計方法來實現設計中的建構表達，這是一種關于建構與設計方法的研究。

由教學內容的安排，決定了要將研究融入設計之中，使之以理性分析貫穿于形式生成。它要求以“研究方法”來應對設計中的問題，經過目標確定、調查分析、實驗操作、結論歸納等的途徑，得出與科學規律相符合的研究成果，同時也要求以“設計方法”來應對設計中的問題，經過任務分析、方案設計、模型制作、實體建造等的過程，提出與藝術規律相適應的設計成果，二者相互配合、相互支撐、相互滲透，使設計方法與研究方法有機結合。

3、教學方法：設計思維與研究思維結合

三次工作坊教學中，參與的教師，既有外方教師也有中方教師，而參加的學生，除第1次工作坊有外方學生以外，后兩次工作坊都是中方學生。在具體的教學過程中，中外教師采用了多種多樣的教學方法，包括互動式、啟發式、探究式、體驗式等。相比較而言，外方教師特別重視互動式教學，期望師生之間、生生之間有著充分的交流與合作，在每個階段的評圖中，外方教師都要求每個小組由一位學生匯報，其他學生補充發言，而其他小組的學生也可以對其匯報提出問題，甚至從中吸取有價值的想法，從而豐富自己的構思。第2次工作坊教學中，按照課題內容及要求，設計研究過程如同一次科學實驗，教師采用了探究式教學，通過觀察、實驗、測試、模擬、檢測等途徑，讓學生自行發現和探究設計規律和機制，進而形成各小組的設計方案。而在第3次工作坊教學中，由于課題“無器官身體”源于法國哲學家吉爾?德勒茲（Gilles Louis Réné Deleuze）的一個哲學概念，相對于學生的理解力來說，顯得十分晦澀和深奧，教師采用了啟發式教學，通過閱讀、講解、討論等形式，調動學生學習的主動性，啟發學生在理解的基礎上進行獨立思考問題，培養學生的理性思維能力和解決問題能力。

由教學方法的采用，確立了要將設計思維訓練作為教學過程的重點，既要建立一種基于理性與邏輯過程的“聚斂思維”，也要建立一種基于直覺與想象過程的“發散思維”。事實證明，聚斂思維并不是科學家的專利，發散思維也不是藝術家的特長，科學家和藝術家都需要聚斂思維和發散思維，而對于研究型設計師培養這兩種思維同等重要。因此在教學過程中，應加強聚斂思維和發散思維的訓練，使設計思維與研究思維互為結合。

4、教學成果：設計研究價值和意義

英國建筑學家丁?豪克斯（Dean Hawkes）說：“英國建筑教育界牛津會議以來的一個顯著變化就是以專題工作室制度取代了年級工作室制度。在專題工作室中，學生和教師有可能對學科研究的本質問題進行深層的思考和檢驗，我們稱之為‘研究性教學’。在這種情況下，教學無疑也會成為一種研究——并非所有教學都要成為研究，但至少一部分可以。”2[英]丁?豪克斯.中心與邊緣.夏兵編譯.建筑師，2006（02）：7.根據豪克斯的觀點，我們可以把3次工作坊教學稱之為“研究性教學”，通過這種教學模式，對參數化設計與建造方法進行研究。此外，第1次工作坊教學作為設計學院首次參數化設計工作坊聯合教學，具有深遠的意義，它使許多教師和學生對參數化設計與建造有了直觀的感受和體驗，同時也積累了經驗，為進一步開展相關設計教學奠定了基礎。第2次工作坊教學由于時間上的局限性，在制作研究中，只有三個小組完成了小比例模型制作，為此留下諸多遺憾，但設計研究猶如一次科學實驗，其過程、方法和步驟都給人留下深刻印象。第3次工作坊教學從一個哲學命題的概念理解，到算法邏輯的形態生成，再到3D打印的實體制造，整個設計過程已然成為一個設計研究系統，而系統中的研究過程、研究環節和研究節點，都讓人體會到設計研究的價值和意義。

作為第1次工作坊教學的中方教師代表韓巍說：“參數化設計是設計領域中的一種具有鮮明特點的研究方法。以數字化為基礎的建筑設計有著及其豐富的表現力，數字技術不僅影響到我們的設計思維過程，也為實驗性建筑設計帶來更科學、更精確和更有效的工作方法?！?詹和平，徐炯.以實驗的名義：參數化環境設計教學研究.南京：東南大學出版社，2014：171.參加第2次工作坊教學的研究生孟可鑫、李婷婷、王虹亞、范哲在他們的《課程小結》中寫道：“經過此次數字化設計的課程教學，5天智力與體力的較量，3個階段的實施，激發出無限的創意靈感，掌握多種技術的操作方法，從不確定、不可控的發散思維構想逐漸過渡到科學性、流程性并重的設計制作，整個過程的研究意義顯而易見?！?詹和平，徐炯.以實驗的名義：參數化環境設計教學研究.南京：東南大學出版社，2014：171.

四、成效與思考

以上，我們以三次中外參數化設計工作坊聯合教學為例，分析了工作坊教學中設計與研究的結合狀態。從教學實踐來看，取得了階段性的成效。這種教學模式在調動學生的學習主動性、提高設計研究認識、豐富設計研究方法、加強設計研究能力等方面都有了明顯的改變。不僅如此，教學成果也得到了一定的認可，設計作品、研究論文在中國建筑學會建筑師分會數字建筑設計專業委員會（DADA）主辦的“數字建筑展”和“數字建筑國際學術研討會”、中國美術家協會主辦的“為中國而設計——全國環境藝術設計大展暨論壇”、教育部高等學校工業設計專業教學指導分委員會等單位主辦的“首屆中國3D打印創意設計大賽”中，均獲得優異成績。

不過，從設計與研究結合來看，仍有一些問題值得進一步思考。其一，重視研究對設計的作用。當今世界飛速發展，不斷增加的設計實踐活動包含了許多未知的領域，而這些領域已經超越了既有的學科范圍和知識體系，這就需要通過多學科、多專業的協作研究，為設計實踐提供新的知識和信息，從這個意義上講，研究在未來設計中將發揮至關重要的作用。其二，加強設計與研究的結合。從設計過程來看，系統化設計模型主要包括3個步驟，即“分析—合成—評價”，而在這個模型中，設計與研究可以進行多方位結合，如調查分析、參與式設計、合作設計、使用后評價等，目的是使設計與研究充分結合。其三，提高研究型設計的認識。自設計研究在20世紀60年代提出后，經過半個世紀的形成與發展，它的思想和方法已深入人心，我們應該清醒地認識到當代設計的發展狀態已進入設計研究的時代，它倡導突破各專業設計固有的范圍邊界，重視研究在設計中的重要作用，關注研究融入設計的方法和策略，最終促進設計與研究的真正結合。

[1][美]琳達?格魯特，大衛?王.建筑學研究方法.王曉梅譯.北京：機械工業出版社，2005.

[2][英]丁?豪克斯.中心與邊緣.夏兵編譯.建筑師，2006（02）.

[3]詹和平.作為研究的設計——關于設計學研究生教育基本問題的探討.美術與設計，2015（06）.

[4]詹和平，徐炯.以實驗的名義：參數化環境設計教學研究.南京：東南大學出版社，2014.

[5]徐炯，徐豐，于雷.無器官身體——建筑之外的3D打印工作坊實驗教學.城市建筑，2015（28）.

Analyze the Combination of Design and Research through the Three Times Joint-teaching Workshop between Chinese and Foreign Parametric Design

In terms of the disjointed problems in design and research of postgraduate education in design, this paper takes the three times joint-teaching- workshop between Chinese and foreign parametric design of Nanjing University of the arts as an example. It analyzes the combined state of design and research in the workshop from the aspects of teaching subject, teaching content, teaching method and teaching achievement. On this basis , the paper puts forward further thinking, which emphasizes the role of research on design, strengthens the combination of design and research and enhances the understanding of research-based design, to provide some valuable experience and reference for solving the existing problems.

joint-teaching workshop between Chinese and foreign parametric design; design and research; combination; research-based design

10.3969/J.ISSN.1674-4187.2017.05.009

詹和平，南京藝術學院設計學院教授，研究方向：環境設計。

徐炯，現任教于南京藝術學院設計學院，研究方向：建筑設計及其理論。

1本文系江蘇省研究生教育教學改革研究與實踐資助項目“設計藝術學專業研究生‘研究型設計’教學改革研究與實踐”（項目編號：JGZZ13_060）、江蘇省高校哲學社會科學研究基金項目“藝術院校中的參數化設計與建造教學研究”（項目編號：2017SJB0380）、江蘇省高等學校優秀科技創新團隊項目“參數化技術創新設計研究”的階段性成果。

（責任編輯 顧平）