艺术设计实训工作室“研究性设计教学模式”的实验与思考——以“慈善竹桥”中英联合工作营为例

覃池泉

艺术设计实训工作室“研究性设计教学模式”的实验与思考——以“慈善竹桥”中英联合工作营为例

覃池泉

摘要：苏州工艺美术职业技术学院环境艺术系苏美信益联合设计研发中心作为校企联合的实训工作室，立足自身特点，以研究性设计教学作为出发点，形成了制作研究、空间结构研究、园林研究以及苏州城市研究四条贯穿始终的研究线索，植入到各年级教学中去，取得了有益的成果。本文以工作室三年的教学框架为主要对象，并结合与诺丁汉大学的慈善竹桥联合课程为案例，对这种思路下的实训教学多个层面的问题和经验做出分析。

关键词：研究性设计教学 竹结构 制作

上世纪80年代末，英国剑桥大学建筑系传出因为学术产量太低濒临关闭的消息，一时激起多方关注，其原因关乎建筑学教育的学术性问题：设计是否具备学术性？设计教学有没有可能成为研究？针对此问题，有学者提出研究性设计教学（Teaching as Research）的研究与教学模式。

那么设计教学如何才称得上是研究？按照大卫尤曼斯的说法，只有提出新问题、新方法、新形式的设计教学才能称为学术研究，才能真正对建筑学起到推动作用[1]。既然是强调设计教学的学术价值，自然应参考普遍的学术标准，也只有对某些研究领域具有推动作用的、对特定问题提出独立见解的设计教学才具有研究性。增加教学中的设计的研究性，将使其成为讨论建筑问题一种新的实践平台。通过多年的实践，我们认为，工作室制的教学团队更适合成为开展研究性设计教学的平台。

一、基于工作室的教学、研究与模式

目前，工作室由覃池泉、彭长武、吴洪德、黄燚、李园五位教师组成教学团队，教师的学术背景包括建筑学、室内设计与环艺设计，以硕博士学历为主，已形成多种设计学科的团队组合。工作室目前承担环艺系景观建筑方向教学，所参与的课程较多，包括一至三年级专业设计课。通常，研究的主线不是一开始就能清晰确立的，认识需要在教学实验与设计实践的过程中随着思考的不断深入而渐渐形成。我们工作室的研究路线也是经过不断地调整和修正成型的。

所谓的研究性设计教学，天然包含两个目的：教学目的与研究目的。

大专院校的职业教育目的性很强，就是为社会快速培养生产的一线人才，最好是一毕业的学生直接就能奔赴行业的前线、战场。因此在教学中以教授专业知识为第一要务，以掌握实践操作为首要标准。而大专的学制又很短，只有三年时间，除去英语、政治、文化及基础课教学以外，留给专业课的时间就更少了。这导致填鸭式教学得以从初中、高中教育延续到大专、甚至是高等教育。从多年的毕业生职业发展情况来看，原有的教学模式培养出来的学生在后期的职业升迁过程中，普遍出现难以获得持续性发展的现象存在一种自身的玻璃天花板。与之不同，研究性设计教学更为强调设计的方法和态度，尝试让学生以研究性的姿态参与设计教学。

当然，引入教学的研究目标不是为了获得教师个人的设计经验的总结，也不是为了山寨某种设计风格，而是为了研究设计的方法，尝试建立一套设计的方法体系。只有这样才能避免呆板、重复性的专科教育，避免过分脱离行业发展趋势的职业训练。

研究性设计教学的出发点是研究，但并非所有的研究线索或课题都是适合设计教学的，例如高智力投入或研究周期长的课题就不行。而操作方法简单、成果多样的设计方法实验课题就特别容易带入课堂，例如香港中文大学建筑系的建构工作室将建构作为研究性设计教学的课题[2]，成功地引入建筑学本科的设计课程中；再如我们前几年尝试的基于互承结构的空间结构课题①。另外，需要大范围调研及资料收集工作的课题可以发挥学生的人数优势，也适合引入课程教学。

图2、研究性设计教学成果：折叠结构，诺丁汉大学建筑学研究生“Digfab”课程

我们目前主要有四条研究线索：制作（Making）、空间结构（Space structure）、园林（Garden）以及苏州城市研究（Urban research of Suzhou）。其中，空间结构研究主要适用于一年级的基础教学；园林研究主要适用于二年级的设计教学；苏州城市研究主要适用于三年级；而制作（Making）研究则是串联三者的基本态度、方法及目标，它使四条线索相互支撑成为一个开放性的研究整体。

简略来说，工作室按照教学大纲的要求建构主要的教学框架，同时辅以相应技能与专业知识课程，在具体教学设计课题的设置上主要围绕着前文所述的四条研究线索展开。依据教学及学生认知的基本规律，分为以下三个阶段：

阶段一及物：格物致知。一年级课程，以动手做设计（design by making）为基础，空间结构为主要课题范围；带入材料的设计视角，树立制作的基本设计态度，培养脚踏实地的做事方法。

阶段二及己：由物及己。二年级课程，以园林道具测绘调研为基础，造园设计为主要课题范围；带入居住空间的设计视角，以自我感知为中心，锻炼对周遭环境的敏感，建立设计的主体观念。

阶段三及人：推己及人。三年级课程，以苏州古城调研为基础，城市景观设计为主要课题范围；带入城市的设计视角，培养基本的人文关怀态度，建立设计职业道德观。

每条研究线索都有各自的研究进度与阶段性要求，而课程与学生也处于相对的动态之中，这就意味着工作室的研究必然呈现出一种开放且非连续的状态。以空间结构为例：这条线索源自本人在北京大学的硕士研究，以互承结构为主要研究课题[3]，先是在2008至2011年引入苏州工艺美院环艺系一年级的基础教学与二年级的专业设计课当中，完成大小尺度不同的空间概念模型（图 1）；随后2012年至2013年在英国诺丁汉大学访学期间，在约翰丘顿教授（Prof. John Chilton）的指导下开展深入的理论性研究，并指导硕士生完成相关设计课程（图 2）；至2014年与诺丁汉大学建筑与环境系助理教授陆春晓博士（Dr. Sean Lu）一起在苏州工艺美院组织了慈善竹桥设计工作营，并完成之后的实体建造课程。可以看出，研究性设计教学的方式相对比较灵活，也只有如此才能适应动态的教学环境。

图3、折叠竹桥，1：4模型

图4、编织竹桥，1：10模型

图5、互承竹桥，1：10模型

图6、钢索竹桥，1：10模型

二、教案以慈善竹桥中英联合工作营为例

研究性的设计教学试图将研究结合到设计教学当中，既不同于普通的教学模式，也具有特殊的研究路径。就两者的相互关系来说，研究始终占据主导地位，并指导教学的模式，因此，其教案的作用就特别重要。教案是教学实施的计划，是教学意图的具体体现，也是确保研究能够在一个类似的实验室中，在有序的、可控制的环境当中展开。此外，基于研究课题的复杂程度，教案或许还应具有跨学期的长期性，以统筹安排教学资源。以工作室与诺丁汉大学的联合工作营的教案为例，总结研究性设计教学的特点及优势。

诺丁汉大学建筑与环境系有一个著名的慈善建造课程，由约翰埃德蒙教授（Prof.John Edmonds）主导，始于2008年。通过建筑学专业学生与居民互助的方式，完成了多个援助项目，包括南非卒贝腾幼儿园（Jouberton,2009）、林波珀托儿所（Limpopo, 2011）、安卡赛克洛社区学校（Aga Sikolo,2013）。该慈善项目在英国获得多方面支持，并取得过良好的社会反响。2014年，经过苏州工艺美院教师在英访学期间的接触，双方建立起友好合作意向，将该慈善项目引入中国，并开展一系列的年度联合建造课程项目。

联合课程的主题是一个真实的慈善性建造项目，目标是为中国南方偏远贫困地区的中小学校设计一座跨度约为20米的轻型竹结构步行桥。中英双方的师生将共同为项目募捐、设计，并参与实地建造。同时还有国内外数家工程设计机构以不同的方式参与，提供结构、材料试验等技术支持。

此次中英联合工作营以苏州工艺美术职业技术学院环艺系13级环艺B班、室内D班同学为主，为期21天。该工作营既是慈善竹桥项目的一个重要组成部分，又是我们工作室的制作研究与空间结构研究线索的延续。

1、 课程简介

联合工作营的课程时间较短，为了更进一步贴合工作室的研究线索，在一开始给学生的课程简介当中需要明确规定出课程的要求和目标，但又不能过于限制学生的思维。工作营的课程简介如下：

(1)步行桥设计指导方针和要求 多、快、可、省， 轻、易、美

①可持续建造（Sustainable Construction）省（能、省工料）

一座跨度约为20米左右的步行桥将架设在中国南方偏远山区，为当地贫困村落的居民和学生提供出行便利，当地交通和基础设施有限，缺乏大型器重机械支持，加工、运输、建造、维护各个环节仍然主要依靠人力和简单机械。设计应从现有技术条件出发，创造性地利用当地材料和传统技术，最大化适宜技术（Appropriate Technology）的潜力，减少运输，减少采购环节，再利用现有材料，节约材料，增大效费比，降低造价，减少物化能源（Embodied Energy）的消耗。从而轻质空间结构体系就成为首选结构。

②全球设计、本地建造 （Design Globally, Build Locally）多（样化、多版本）

这是一个地域发展不平衡与机遇无处不在同时并存的时代。由于信息技术的发展，加上跨界合作导致的技术扩散，一切资源之间的壁垒变得薄弱，后发优势变得无处不在。桥的构建应该尽量调配多方设计力量，横向沟通不同学术单位，集思广益，以分布式智能（Distributive ntelligence）的优势，来化解有限条件带来的约束，同时转换这些限制成为设计契机。方案希望能不断被升级和建造在不同的地域气候条件下，方案应始终贯彻数字化平台（BIM）技术，使得建筑设计的各个相关领域得以及时沟通，促使分布在不同地域的专业人士协同工作。

③性能（结构）导向的设计（Performance Orientated Design）轻（盈高效）

步行桥的建筑功能相对简单，但是对工程性能要求却很严苛。考虑季节性季风气候带来的降水引起水位变化，桥应该有足够的地面到水面的净空，保证河水上涨后上游淤积的漂浮物通过。应尽量使用形态有效结构（Form-active Structure），比如使桥面起拱，不但可以增大净空，同时也加强了结构的性能。

为了避免水流对桥结构的冲击，桥墩尺寸应该尽量减少，尽量使用大跨度结构，用完整一跨解决，同时要让主要结构尽量在岸上，截面大小应严格控制。

由于当地处于偏远山区，土石方的施工受多方约束，地基条件不尽相同，应尽量使用自锚固体系，让结构自身平衡，减少对地基的依赖，比如使用由连续受拉杆件整合分布受压杆件形成的整体张拉结构体系（Tensegrity ）。

建筑的施工尽量在两岸完成，尽量减少水下施工。可考虑使用吊索张拉体系作为施工脚手架，而不是垂直支持体系来做脚手架系统。

④制造（搭建）导向的设计（Design by Making）快（速施工）

由于步行桥所在地偏远，场地的技术支持有限，所以在施工过程中，必须最大限度减少在工地上的加工工作量，而把大部分问题都在工厂预制中解决，发挥工厂高效高精度的优势。桥的构件设计应该以加工为导向（Manufacturing Orientated Design），尽量利用已成熟的加工和施工技术，比如市场上可利用的可调节标准件。

⑤可适应建筑（Adaptive Design）易（于建造 ）

由于主要结构构件都在工厂生产，这就要求整个桥拆卸方便，易于运输，便于携带。由于在偏远山区，很多不可预见的因素，使桥的设计应适应不同的可能性，同时也希望该设计可以应用于很多类似的情况但不同的跨度，这要求桥有多种组合可能以达到适应不同跨度，同时也需要桥可以被快速装配，减少施工周期，减少施工对场地环境的影响。比如采用可展结构（Deployable Structure）结合互承结构（Reciprocal Structure）。

节点的设计成为装配关键，除考虑多利用成熟的节点进行改进以保证时间合理，保证可以精确连接，也要能够提供足够的容差性（Torrance），便于消除误差积累。由于主要依靠人力安装，节点的设计应该使节点的连接不依赖复杂特殊安装工具，也不需要受过特殊技能培训的技工，做到本地劳力经过简单的培训后就能装配。同时必须考虑如何便于维修和未来杆件破损的更换。

⑥用户友好的建筑设计 (user manipulated design) 可（控操作）

这里有两种方式来控制建筑的最终形态： 其一，结构形态是最后自适应产生的，也就是说施工中不是每一步都需要定位和消除容差，结构在最后的装配完毕后，自己内部调节完成，达到最终平衡，从而生成最终形态，缺点是建造过程中不能自稳定，对脚手架有一定的依赖。其二，结构最终形态的确定性是由每一个构件的确定性叠加推导出来的，建造的过程中也应该保持每一个构件的精确定位，优点是建造过程中可保持稳定，缺点是每一步都需要精确定位和控制误差。应该考虑这两种方法对设计的影响和契机。

方案应该尽量考虑缺乏测量工具和培训的条件下， 如何在设计阶段就为施工人员简易有效地控制施工全程的定位留下伏笔和便利，比如提供多维度的可变、可伸缩、可调节的机制和构件。

⑦性能导向的美学（Performance Orientated Aesthetics）美（丽优雅）

结构的美学价值和优雅应该来自对性能的创新性表达，轻盈（Lightness）、含蓄（Subtlety）、比例（Proportion ）、统一（Harmony ）、多样（Differentiation）、节奏（Rhythm）、层次（Hierarchy）等美学观感必须得到发挥。

（2）工作营模型制作材料：

①金属杆件：带可锁紧端头节点；

②拉索：尼龙绳和小号钢丝绳线；

③张紧五金件：小号花篮螺丝；

④桥面：三合板。

（3）组员模型制作方式：先选择1：20 的比例，分成3-4 人一组，进行第一次筛选；然后挑出有前途的两个方案继续深化，最后完成大比例、真实材料的竹桥模型；其中穿插讲评和小组讨论。

2、课程阶段

（1）授课：基础结构知识

环艺专业并不具备结构力学的基础课程，学生对此也较少涉及，因此，本课程的设置特别注重对空间结构的直观感受以及模型制作，以避开复杂枯燥的结构力学理论教学。但在工作营开始之初，仍需以案例的形式集中讲解大跨度空间结构的力学特征及形式特点。

（2）练习一：力的物质化结构概念模型制作

尺度不是结构问题的关键因素，甚至大部分的结构定性分析都是用小尺度模型来模拟的。因此实物模型是空间结构学习最好的道具，也是空间结构设计找形（Form-finding）的主要方法，此阶段强调学生的基本结构概念。

（3）练习二：材料与工艺竹节点试验

除了形式以外，材料也是影响空间结构设计的重要因素，所以在此阶段需引入真实材料的节点试验与调研工作，为下一步的空间结构设计做基础。例如竹材节点设计，材料构造强度试验等。

（4）练习三：力的平衡竹结构概念模型制作

此阶段需将材料结合到空间结构的概念模型当中，从形式、结构稳定性、制作工艺及施工条件等多方面深化设计方案，并进一步放大制作实物模型，有条件的可以制作1：1的空间结构基本单元，以真实验证设计的可行性。

3、最终成果：

针对环艺专业学生理论知识基础薄弱、动手实践能力强的特点，本次中英联合工作营以模型制作为推进设计的主要方式。这既有利于学生通过实际操作和身体感受去理解空间结构的受力特征及规律，又有利于学生从小模型到大模型、从易到难地深化设计概念及节点设计。因此，与通常的设计工作营不同，学生的最终成果呈现为系列从1：20~1：4大小不等的实物模型。

（1）折叠竹桥：本方案基于剪刀结构原理进行设计。折叠竹桥以原竹为主要材料，辅以钢构节点与拉索。为适应当地的山地地形，折叠竹桥在侧面形成优美的弧线，剪刀结构单元沿跨度方向获得渐变的韵律。格构化的原竹结构与周边自然环境形成强烈的对比。整个桥在制作、运输过程中可折叠收缩，到施工现场后再展开并安装。（图3）。

（2）编织竹桥：本方案依据直纹网面的构造原理，利用了原竹的特性，采用整体编织的方式形成空间整体结构，解决结构跨度问题的同时获得独特的桥廊空间。最终大比例模型把竹桥构造和C04庭院的坐凳进行结合，做成一个和周围环境融合的一个小品。（图4）

（3）互承竹桥：本方案以互承结构为主，张拉结构为辅，利用互承结构自然起拱的特点以及张拉结构进一步稳定桥身等方法，从而达到预期的稳固性。（图5）

（4）钢索竹桥：本方案从传统的拉索桥的角度出发， 基于多、快、可、省、轻、易、美的理念，利用钢索拉力与张力减轻竹桥自身重力，外张内缩，造型轻盈美观。（图6）

（5）索穹顶结构竹桥：本方案利用几何起拱的方式制作桥模型，运用不同长短但规律的杆件来增加起拱高度，用八字型平面增加桥身稳定性，中间增加横向杆作为桥面底部支撑。（图7）

4、后续教学与研究工作

本次中英联合工作营只是慈善竹桥项目当中的一个概念设计环节，在之后的第二学期，工作室及陆春晓老师还进行了实验建造环节的设计教学，以13级环艺B班的同学为主，进行1：1的节点与结构试验，并完成一座1：2的编织竹桥局部模型，与一座13米跨度的折叠竹桥（图8、9）。

在后续研究方面，工作室发挥多专业合作的优势，邀请诺丁汉大学的结构工程师，以最终完成的折叠竹桥为基础，利用Ansys软件，进行结构力学计算与优化，并进一步演算大跨度竹桥的结构可能性（图10）。

图8、编织竹桥局部结构，1：2模型

图9、13米跨度的折叠竹桥，1：1

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三、总结与反思

研究性设计教学得以成立的根源在于设计学科的应用特征，在于设计必须基于日常生活的基本态度，也唯有如此，才有可能在设计教学中引入学科前沿的研究内容，并对研究课题有所助益。同时，研究也获得了更广泛的验证与实践基础。越是基础课程的研究性设计教学，对设计学科的潜在影响与意义越大。

另外，工作室作为教学团队的基础，为研究性设计教学提供了多专业支持，能够融合行业中不同领域不同层次的实践经验，而最重要的是工作室能够为研究提供长期的平台性的支持，使之具有可持续性。

工作室的研究性设计教学目前还处于探索阶段，问题繁多，我们就时常发现，在教学中收获最大其实不是学生，而是教师自己。教师常常被某个学生的工作成果所吸引，反倒是其他学生对之漠然；教师常常惊喜于学生团队工作成果的整体性及复杂性，学生自己倒是麻木了。可能是因为学生缺乏全局性的视野，对本专业的前沿学术研究了解不足所致。但至少，学生这个过程当中学会了如何做事，也见识了真正的行业标准。态度与方法，或许才是研究性设计教学的意义所在。

注释：

①互承结构是一种传统的、建构逻辑简单的空间结构模式，《清明上河图》中的虹桥就运用了该结构，其造型丰富，材料适应面广，极具设计潜力，故而适合做为研究性设计教学的课题，甚至还可用于低年级的教学当中。

参考文献：

[1]顾大庆．作为研究的设计教学及其对中国建筑教育发展的意义．时代建筑，2007(3).

[2]顾大庆．空间、建构和设计建构作为一种设计的工作方法．建筑师，2006(01): 13-21.

[3]覃池泉．互承结构研究以虹桥为出发点．建筑学研究中心，北京大学．硕士(2008):.

[4]覃池泉．研究性设计教学以互承结构为课题的设计教学．苏州工艺美术职业技术学院学报，2010(04): 5-8.

（覃池泉，苏州工艺美术职业技术学院讲师）