以問題為導向的工科設計類課程線上教學改革與創新實踐

doi：10.11835/j.issn.1005-2909.2024.02.009

歡迎按以下格式引用：張益峰.以問題為導向的工科設計類課程線上教學改革與創新實踐——以城市設計課程為例［J］.高等建筑教育，2024，33（2）：66-72.

摘要：2020年，突如其來的疫情導致廣大高校無法正常線下教學，各高校紛紛開展線上教學實踐。但由于傳統工科設計類課程的特殊性，線上教學無法適應其要求。基于此，以南京大學城市設計課程教學為例，對其教學任務、目標進行剖析，認為線上教學存在基地現場調研難、線上教學深化難（方案信息損失大、師生線上交流淺）、線上答辯誤差大等問題。繼而提出“云”調研的創新（線上“云”選題、線上“云”調研）、線上教學的改革（“VR”技術的運用、線上交流的優化）、線上答辯的糾偏等系統化改革創新思路，為未來設計類課程線上線下融合和線上教學改革深化提供了有益的經驗借鑒。

關鍵詞：設計類課程；城市設計；線上教學；改革與創新

中圖分類號：TU984 """""文獻標志碼：A """""文章編號：1005-2909（2024）02-0066-07

2020年，突如其來的疫情給不少高校的正常教學秩序造成嚴重影響，在此背景下，廣大高校根據“停課不停教、停課不停學”“一師一優課、一課一名師”^［1］的要求，積極展開相關工作，普遍采用線上教學方式來應對疫情帶來的沖擊，取得了一定的成績。

一、工科設計類課程線上教學的優勢與困境

各大高校線上教學的實踐創新成果豐碩，普遍采用中國大學MOOC、學校專屬平臺、騰訊會議、網易云課堂等多樣化平臺，通過在線授課、直播課堂、錄播授課^［2］以及視頻會議討論等方法進行教學，逐步探索系統化的線上教學方式與考核手段，經受住了疫情考驗。但是，針對工科設計類課程的線上教學方法，各地高校尚未形成成熟的系統化解決方案，教學問題依然存在，教學效果有待提升，教學方法也有待進一步實踐創新，因此，有必要進行相應研究。

（一）"工科設計類課程線上教學的優勢

工科設計類課程的線上教學有其突出的優勢：一是有利于線上資源的充分利用。通過MOOC，學生可以享有國家級精品課程，直接聆聽到大師的知識講授^［3］，通過互聯網，可以查閱包含文字、圖畫、影像、3D數據等在內的多類型海量信息數據；二是有利于擺脫教學活動組織的時空束縛。通過互聯網以及相關電腦軟件、手機APP等的應用，師生可以不受時空限制地在線完成教學工作，實現從教室內“面對面”到在線上“鍵對鍵”教與學的轉型，師生設計交流方式由傳統教室內“一對一”或“一對多”切換到線上“一對一”與“一對多”同步并行的教學方式。設計課程的相關信息可以被無限復制、傳輸與回放，也有利于課后學生進行復習與回顧；三是有利于教學全程的有效管控^［4］。通過對授課數據信息的分析，教師可以實現對學生日常出勤表現、課堂測試、上課表現、設計成果的全程數字化管理，自動生成學生的平時成績。教師還可以通過相關數據信息的反饋，了解學生掌握知識的情況，進而總結教學現存的問題，對癥下藥，使后續教改方案的調整優化有據可依。

（二）"工科設計類課程線上教學的問題

但是，傳統工科設計類課程教學有其特征，其教學目標是讓學生在掌握設計的基本理論與實踐方法基礎上，通過系統化學習具備獨立進行工程設計的能力。與適合進行線上教學的講授類課程相比，工科設計類課程線上教學主要存在以下特征：首先，設計類課程教學以理論教學為輔，實踐教學為主，明顯有別于傳統理論課教學的單純知識傳授。因此，“做”是設計類課程的核心，需要師生協同背景下“教、學與做”的密切配合，通過“教、學”最終讓學生掌握“做”的方法、提升“做”的能力。而線上教學在教學環節尚可應對，但在“做”的環節問題最大。其次，“做”的實踐教學環節需要師生深度的交流互動。在指導學生如何“做”的過程中，需要師生“面對面”交流，部分無法用語言進行表述的內容，還有賴于“師與徒”的相互默契。只有通過交流，讓學生認識到自身設計存在的問題，教師才能為設計工作的推進提供明確修改意見與目標指引，這恰恰也是線上教學的弱項。因此，在疫情管控背景下，作為應急之舉的工科設計類課程的線上教學，在實踐教學環節，往往產生不同程度的問題。

二、城市設計課程線上教學面臨的困境

以建筑學專業高年級城市設計課程為例，城市設計是建筑學專業的一門核心課程，通過城市設計課程的學習，要求學生掌握城市設計的基本理論知識、分析方法與設計手法，具備獨立完成城市設計任務的能力。在學習中，學生需要根據教師布置任務書的要求，完成指定基地的現場調研，分析其發展資源要素，總結其存在問題與內在動力，生成其城市設計理念，對功能空間進行定位策劃，進行空間規劃設計，最終形成一整套完整的城市設計成果。

根據城市設計教學任務和目標安排，結合多年教學實踐經驗總結，將城市設計課程按照授課先后程序和內部邏輯關系，歸納總結為空間策略生成、設計成果完成、最終成績生成三大任務階段和9個模塊（圖1）。第一階段，空間策略生成。在學生完成前期知識準備學習后，按照現狀調研—資源分析—概念生成的路徑展開任務，在教師指導下形成明確的城市設計目標與空間規劃策略。第二階段，設計成果完成。以空間規劃策略的落地為目標，進行空間設計深化，分別從其功能結構、交通景觀、行為活動等方面予以深化，最終形成完整的城市設計成果，是三個階段中最為重要的核心設計階段。第三階段，最終成績生成。最終成績生成以城市設計最終答辯成績為主，以平時課堂表現成績、中期設計成果成績為輔，通過3項成績加權計算得出每位學生的最終成績。

從近年2次城市設計線上教學實踐情況看，3個階段的線上教學實踐均存在不同類型的問題：第一階段的核心問題在于學生無法進行現場調研，導致現狀研究蒼白，設計概念空泛，后續規劃設計脫離實際情況而無法落地深化；第二階段的難點主要在于線上教學深化困難，原因之一是方案信息損失大，用于交流的設計圖紙與文件表達手段落后，更多的是基于上帝視角的空間設計與設計師的個人主觀感受，無法讓人精準感受到空間設計的具體細節，帶來大量信息損失。原因之二在于師生教學過程的時空分離，導致師生線上交流氛圍差，難以達到“面對面”的效果；第三階段的主要問題在于線上答辯結果誤差大，設計成績與學生實際水平存在一定偏差，需要進行相應的糾偏。

（一）"基地現場調研難

基地現場調研是城市設計的起始環節，也是學生了解現狀、發現問題、激發靈感的關鍵環節。按照教學要求，學生需要掌握區域背景資料、地理信息數據、上位規劃，以及歷史、文化、人口、經濟、特色事件等情況，還需要直接進入基地現場，對現狀建設、地形地貌等進行調查，通過現場集體訪談、問卷調查、實地觀察等方式深入了解建設現狀與背景信息，為后續工作打下堅實基礎。如果學生無法到達現場，僅僅依靠線上資料與殘缺的圖片信息，無法獲取第一手信息，不能獲得直觀感受和建立空間概念，也不了解問題表象之后潛藏的動因，往往使后續的城市空間設計如空中樓閣。

（二）"線上教學深化難

1.方案信息損失大

空間問題是城市設計需要解決的核心問題，完成空間設計自始至終是城市設計的主要任務，但這并非線上教學所擅長。基于當前網絡速度、線上教學手段的局限性，城市設計課程中的“線上授課”環節可以達到較好的教學效果，但“線上改圖”環節還難以達到傳統線下師徒傳承式、面對面改圖的效果。當前“線上改圖”的主要流程是：課前，學生將其設計思路與設計成果轉譯為電子文件，如SketchUp格式的3D模型、DWG格式的電子文件、JPG格式的圖片文件、PPT格式的匯報文件等。課上，師生以這些電子文件為媒介，通過線上平臺交流，進行深入討論與方案調整。由于這些電子文件表達實際空間信息的局限性，線上空間設計階段教學問題突出，迫切需要技術方式的更新。

2.師生線上交流淺

城市設計課程有其特殊性，學生既需要具有較強的理論基礎與歸納演繹能力，同時更需要有空間思維想象與創造能力。線上教學基本勝任設計理論與方法的知識傳授，而對于空間設計的個性化指導則力不從心。由于線上教學秩序難以掌控、師生間時空分離、“面對面”交流缺乏，“教”“學”與“做”之間無法有效銜接，線上教學的成效更多取決于學生的學習自覺性和個體領悟力，教師的引領作用有所下降，直接影響教學效果。

（三）"線上答辯誤差大

城市設計最終答辯多采用線上集體評圖的方式，可以通過騰訊會議、釘釘等軟件來組織答辯，先由學生分別對各自的方案進行匯報，再由受邀的教師與專家根據學生表現予以點評提問并計分，按其成績匯總平均即可得出最終答辯成績。但在多次評圖實踐中，由于評圖時間短、人數多、學生匯報能力差異、專家對作品信息掌握不全面等因素，答辯成績與學生實際設計水平之間易產生誤差，需要予以糾正。

三、城市設計課程線上教學的改革創新

城市設計課程的線上教學解決了疫情期間的教學難題，但無法解決整體授課質量有所下降的事實。基于前文總結的三大問題，我們嘗試進行有針對性的教學實踐改革與創新，取得了一定成效。

（一）"“云”調研的創新

城市設計的類型有其多樣性，按照其尺度不同分為總體城市設計、片區級城市設計、地段級城市設計。城市設計的尺度越大，需要調研的內容越寬泛，尺度越小，則需要調研的內容越深入。基于城市設計課程安排的局限性，選題的尺度多以片區級、地段級兩種城市設計類型為主，其實踐類型也可以細分為開發型、保存型與城市更新型、社區型城市設計等。因此，城市設計課程教學類型有著多樣化的選擇，在教學初始階段首要解決的就是設計的選題問題，教師可以根據教學大綱要求提供若干設計任務供學生進行選擇。

1.線上“云”選題

受制于疫情影響，師生無法直接見面，只能借助于網絡平臺，在線上共同推進選題工作。首先，教師在提供選題的同時對各設計任務進行解讀，學生以此為基礎，依托線上信息資源對各設計選題進行了解，具體可從以下幾方面入手：（1）規劃背景信息類。可以通過相關網站、數據平臺、電子文獻數據庫等，獲取規劃地域的人口、經濟、社會、用地、地形地貌、水文氣象，以及發展沿革、歷史文化、重大事件等簡要背景信息；（2）專業規劃信息類。主要包含上位規劃、總體規劃、詳細規劃以及其他已編制完成的專業類規劃或建筑設計方案等，學生通過線上獲取，可以了解到幾個推薦基地的基本規劃與建設信息；（3）線上物質空間信息類。學生可以事先通過現狀CAD地形圖、百度地圖、Bigemap和Google衛星圖片、3D街景地圖等方式獲取規劃調研地塊的平面信息與3D信息，從而建立推薦規劃基地的總體概念。

通過以上信息的疊加，學生可以建立調研基地的初步空間概念與背景信息，再根據教學目標與個人選擇偏好，確定城市設計的選題并進行結對組合。而授課教師則可以在線上根據總體教學需求和選題的具體情況，進行“一對一”“一對多”的溝通，按照學生選題不同進行編組教學，為后續教學打下基礎。

2.線上“云”調研

學生完成線上“云”選題后，則需要根據城市設計教學任務目標要求，對“云”選題階段確定的基地按照初步調研內容框架更進一步地深化落實，同時需要在教師的幫助下，進行現場調研。城市設計的現場調研信息，根據其內容信息屬性，可以劃分為三類：（1）中觀空間信息類。如規劃地塊的土地使用現狀、道路交通現狀、空間格局現狀、總體空間輪廓等；（2）微觀建設信息類。如沿街立面、地標建筑、主要節點建筑、文保建筑、步行街區、綠地景觀、開放空間等；（3）現場社調信息類。這類信息要求學生到達現場，有目的地通過問卷、觀察、訪談、勘察等方法展開調查，取得第一手的調研資料。總之，現場調研環節直接影響后續教學效果，常規線上調研永遠難以替代現場實地調研的效果。為彌補常規線上調研的局限性，更好地提升教學效果，我們提出線上“云”調研的創新來解決問題。

線上“云”調研的創新，就是現場調研的主要任務由調研教師高質量完成，師生間的信息溝通在線上完成，全部的調研信息也上線供學生使用。師生憑借騰訊會議、抖音等現場直播平臺展開互動與交流，學生在線上同步獲取教師視角的全方位調研信息，進而更好地完成調研工作。調研教師的工作分工，則可以按照實地調研的內容信息特征與調研方法，劃分為現場直播團隊、空間認知團隊、社會調查團隊，各團隊間在統一部署下通過分工協作來完成調研工作。

其中，現場直播團隊是“云”調研的核心，需要安排經驗豐富的教師，根據教師自身對于基地的理解，有目的地對調研方案進行整體把控與細節設計。在調研過程中可以按照預先設定的路徑，分階段按步驟對基地現狀特征、建設條件、存在問題、發展動力等進行歸納總結，穿插以旁白、采訪、對話等互動環節，與學生展開線上互動，激發學生的頭腦風暴，幫助學生進入角色。由此，隨著教師現場調研推進與同步講解互動，學生能夠獲得更多身臨其境的感受，達到現場調研的目的。

空間認知團隊，則可以安排動手能力強的年輕教師專門負責，與現場直播團隊基本同步，其主要任務是獲取更多的現狀建設細節。團隊可以綜合運用相機、手機等設備現場拍攝整體街區風貌、中心節點區域、重點地段景觀、重要建筑細節等人眼視角的空間信息，同時還可以采用無人機對基地及周邊現狀從鳥瞰視角進行慢速度全方位航拍以及主要位置定點360度環視航拍等方式，進一步使用大疆智圖三維建模軟件獲取現狀建設的三維信息。在獲取這些數據后，團隊即可將相關信息資料打包上線共享，讓學生獲得規劃地塊翔實的現狀空間認知資料。

社會調查團隊，可以安排溝通能力強的教師帶隊展開相應工作，靈活機動地采用觀察、訪談、勘察等傳統方式獲取相關信息，同時也需要更多發揮網絡信息優勢，如采用現場發放紙質問卷、微信問卷、微信投票、APP推送等新穎方法展開調研以獲取調查數據。為了取得較好的調研效果，團隊還可以求助于當地政府、社區、志愿者等以獲取幫助，力求在社會調查環節做到盡善盡美。

由此，在教師的幫助下，通過師生線上協同，學生可以順利完成線上“云”選題、強化線上預調研、深化線上“云”調研，進而較為全面地獲取城市設計工作展開所需要的調研信息，進而為后續城市設計打下堅實的基礎。

（二）"線上教學的改革

1.“VR”技術的運用

用于線上交流的城市設計成果主要有圖紙、模型兩種空間表達方式，圖紙表達格式主要有DWG格式的電子文件、JPG格式的圖片文件、PPT格式的匯報文件等，模型表達格式主要有3DMAX與SketchUp兩種3D模型。兩種表達方式相比，圖紙表達有著簡單快捷、文件量小的特點，但對設計成果表達信息有限；3D模型表達的空間方法有所改進，同時文件量稍大，但也存在空間反映上尺度較大、研究視角偏宏觀的問題，無法提供身臨其境的空間感受。

據此，VR技術被認為是目前最好的改進方案。VR技術是在AutoCAD、3DMAX等空間設計軟件基礎上的一次新的革命，在城市規劃、建筑設計等領域有著得天獨厚的優勢，通過BIM與VR技術的融合使用，可以最大限度地展示還原建筑與城市空間的實際存在場所感，進而帶來最直觀的感受^［5］。通過VR技術運用，師生對城市空間的設計研究可以從傳統的“上帝視角”轉化為“實時在地人眼視角”，進而最大限度地還原空間的本來面目，強化師生雙方對于方案本體空間的認知，減少因線上課堂師生間時空分離所帶來的信息損失，也有助于進行更深入的交流討論。因此，在城市空間規劃線上教學的初步構思階段與空間深化階段，大力提倡VR技術的運用，能顯著提升教學效果。

2.線上交流的優化

在具體的教學實踐中，城市設計往往沿著理念生成演繹與空間設計深化兩條路徑同步互動展開。因此，教學活動的重構，需要分別在理念環節與實踐環節予以創新。

理念環節重構。在理念生成與演繹環節，線上教學可以充分發揮自身優勢，采取多樣化方法。對于共性的知識點與問題進行集中講授與問答，針對個性化問題可以“一對一”線上答疑；對于需要探索的問題可以采用學生專題分組討論、教師同步點評、會后集中小結的方法解決。為活躍課堂氛圍，線上講授時可以搭配線上課堂提問、問卷測試、頭腦風暴、主題探討等多樣化方式，來激發學生興趣。

實踐環節創新。其創新核心在于營造師生“面對面”的虛擬時空氛圍，可以從兩方面入手。首先是空間表達方式的創新，需要理順實體空間與數字空間的轉換關系，使課堂研討的空間載體完成從圖紙、模型兩種方式到圖紙、模型、VR空間有效整合的進化。VR新技術的應用使設計方案的提升成為可能。通過VR新技術，師生雙方可以在空間上感受身臨其境的效果，進而深度沉浸感受空間的設計，沿著“空間設計方案生成—沉浸式空間感受—空間問題總結—設計調整深化”的技術路線，實現對設計方案的直接提升。

其次是傳統改圖方式的線上延續，主要通過ZOOM、騰訊會議等線上教學平臺，使用其自帶的屏幕共享、視頻和語音直播、文字聊天、互動批注等功能進行實踐運用。教師可以使用帶屏幕手寫功能的電腦，如“蘋果平板、Surface Pro、ThinkPad Yoga系列電腦”或者電腦外接手寫板進行線上改圖，盡可能達到“面對面”的效果和“教、做、學”的有效銜接。通過線上設計改圖，實現傳統改圖線下“一對一”到線上“一對多”的轉型，學生既可以集體觀摩教師改圖的全過程，也可以聆聽對共性問題的講授，極大地提升了設計課堂的整體效率。因此，與線下教學相比，設計類課程的線上教學具備技術先進、效率提升等優勢，在某些方面甚至優于線下教學。

（三）"線上答辯的糾偏

城市設計課程的最終成績主要由課堂成績、中期成績和城市設計答辯成果三部分構成。平時課堂成績主要根據學生個人出勤率、課堂表現、課堂作業等生成；中期成績主要根據期中集中遞交的階段性成果評出；答辯成績則主要由教師與專家對最終成果的評審得出。由于線上教學的局限性，課堂成績、中期成績和城市設計答辯成績都可能存在一定偏差，因此有必要進行優化調整。

課堂成績與中期成績的優化，一方面有賴于對平時課堂成績與中期成績兩個分值構成比例的科學優化，另一方面，應在實際操作中向學生能力培養、創新意識培養、主動性提升等方面傾斜，適當弱化對記憶型知識點掌握情況的考核，由任課教師以線上系統自動生成的數據為基礎進行適度調整。

答辯成績的糾偏可以從以下幾方面入手：在答辯專家構成上，充分發揮線上優勢，發揮時空自由優勢，優化評圖專家構成，在本校教師積極參與的基礎上，在線邀請城市規劃管理部門、設計單位、開發建設部門等相關領域的專家，從多元維度進行科學合理的評價。在分值構成上，發揮線上優勢，將設計打分進一步細化，可細分為目標與策略、功能結構、空間形態、交通組織、環境景觀、成果表達等各部分并賦予適當的權重，體現出分值的嚴謹性與科學性。同時，針對評圖過程倉促、專家對設計成果信息掌握不全面的問題，可以事先將學生的設計成果與匯報提綱發送給專家，讓專家更為熟悉設計成果。針對學生匯報能力差異導致的不合理現象，則可以適當增加任課教師權重，最終由任課教師進行微調，促成最終答辯成績考評的科學化。

四、結語

終身教育的理念現已深入人心。未來高校的多校區設置、授課教師的多樣化構成、授課對象的擴大化等因素都會促進線上教學的發展。作為傳統方式的線下教學與新興方式的線上教學有著各自特色與優勢，通過線上線下課程的靈活組織，可以滿足不同類型的人才培養和課程設置要求。在今后課程教學中，對于理論課可采取線上教學為主、線下教學為輔的方式，設計課、實驗課及實踐課可采取線下教學為主、線上教學為輔的方式^［6］。城市設計課程的線上教學改革嘗試為工科設計類課程的線上教學創新提供了一個有益的借鑒。但如何總結經驗、揚長避短，形成融合線上線下教學的改革方案，還有待進一步探索。只有如此，我們才能做到立德修身、潛心治學、開拓創新，進而實現培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人的偉大目標。

參考文獻：

［1］"教育部：利用網絡平臺，“停課不停學”［EB/OL］.（2020-01-19）［2022-05-12］.

http：//cn.chinadaily.com.cn/a/202001/29/WS5e317e41a3107bb6b579c28b.html.

［2］"彭宇，錢匡亮，余世策.新冠疫情下建筑材料實驗課程線上線下混合教學模式實踐［J］.實驗室研究與探索，2021，40（12）：232-236，257.

［3］"陳煜蕊.疫情防控背景下建筑類專業線上教學的行與思——以西華大學為例［J］.重慶建筑，2021，20（4）：26-29.

［4］"柯達峰，王煒.基于“特定環境下的身體與空間設計”建筑設計基礎線上教學［J］.建筑與文化，2021（12）：195-198.

［5］"曾旭東，羅國力，王景陽.空間混合，多位一體——后疫情時代的數字建筑設計課教學的思考［C］//智筑未來：2021全國建筑院系建筑數字技術教學與研究學術研討會論文集.武漢：華中科技大學出版社，2021.

［6］"王振，陳芷昱.疫情時代建筑學專業線上教育開展研究——以華中地區為例［J］.中國建筑教育，2020（2）：129-134.

Problem-oriented online teaching reform and innovative practice of engineering design courses： taking urban design course as an example

ZHANG Yifeng

（School of Architecture and Urban Planning， Nanjing Universty， Nanjing 210093， P.R.China）

Abstract： The sudden outbreak of the epidemic made it impossible for universities to carry out traditional offline teaching in 2020， so universities developed online teaching practice. However， engineering design courses have their own characteristics， which makes online teaching unable to meet the requirements of the courses. So we take the urban design course in Nanjing University as an example， analyze it’s mission and purpose， considering that online teaching has the following problems， such as difficulty of site investigation， difficulty in deepening online teaching （the loss of space information expression， the failure of online communication between teachers and students）， and the error in online oral defense. Accordingly， we carry out a systematic reform and innovation by the way of online site investigation（online site selection， online site investigation）， online educational reform （the use of VR technology， optimization of online communication）， and online oral defense correction. All of this will provide useful experience for the future integration of online and offline teaching and the deepening of online teaching reform.

Key words： design courses; urban design; online teaching; reform and innovation

（責任編輯""周沫）

作者簡介：張益峰（1973—），男，南京大學建筑與城市規劃學院講師，博士，一級注冊建筑師，主要從事城市設計教學研究，（E-mail）zhangyf@nju.edu.cn。