七巧板图式的立体化设计

吕绍藩

摘要：文章以《盛世莲花》的设计实践为例，探讨如何运用七巧板参数化的抽象造型语言来表现城市公共艺术，文章从立体七巧板设计的缘起、到等腰直角三角形引发的造型系统探索，从教学实践到设计实践，在对七巧板元素进行提取和公共艺术的关系研究中，将文化元素有逻辑地转化到公共艺术中，力图将作品表现为“城市的年轮”。

关键词：七巧板 立体化设计 公共艺术 盛世莲花

前言

在《中国大百科全书》中，对七巧板的来历有如下一段简短的介绍，“七巧板由宋代的燕（宴）几图演变而来。黄伯思撰《燕几图》。明代严澄著《蝶几谱》将方形案几改为三角形，用13张三角形的案几合为蝶翅形，称为蝶翅几，也可拼出各种图形。清初始有七巧板。嘉庆（1796-1820）养拙居士著《七巧板》刊行，使之流传”。18世纪，七巧板流传到国外，被称为“唐图”。

七巧板的完整图案为一正方形，由下面七块板组成：五块等腰直角三角形（两块小三角形、一块中三角形和两块大三角形）、一块正方形和一块平行四边形。

七巧板作为一种智力玩具，主要用于消遣、休闲，但也可以作为一种工具，在演示数学定理、幼儿教育、智力测验、传递信息等方面起到意想不到的作用。

一、设计的缘起

七巧板在我国可谓妇孺皆知，但说起立体七巧板，就很少人知道了。

（一）有关立体七巧板

关于立体七巧板的起源，在我国没有明确的文字记载。据谈详柏先生在《数学百草园》中介绍，它也是我国民间玩具，不知何时传到欧洲，在北欧斯堪的那维亚半岛国家相当流行。在国外，立体七巧板被叫作“Soma Cube”，是一个丹麦人皮特·哈恩（Piet Hein）发明的。比较一下哈恩发明的“Soma Cube”和谈详柏先生给出的立体七巧板，我们发现是一样的，由此判断哈恩发明的Soma即是中国的传统民间玩具七巧板。

用立体七巧板可以拼出许多复杂而有趣的结构来，可惜在中国——立体七巧板的家乡却很难查找到相关资料。

（二）七巧板美学特征与活化价值

七巧板是我们祖先的一项卓越创造。七巧板由七块形状板组成，通过随意搭配可以拼出十二生肖、阿拉伯数字、26个字母，还可以拼出人物、动植物、亭台楼阁、交通工具等。

操作七巧板是一种发散性思维活动，有利于培养人的观察力、注意力、想象力和创造力，所以当下的七巧板主要作为益智玩具存在：通过七巧板这种媒介，可以教导小朋友辨认颜色，提升色彩认知；从建筑构建学的衍生角度来看，可以通过高低、大小、长短的识别和排列组合等方式提高小朋友的空间认知；七巧板中的三角形、四边形、平行四边形也可以提高孩子的形状认知；引导小朋友领悟图形的分割与合成，玩得好的小朋友，甚至可以用七巧板说故事，将七巧板图片连成一幅幅的连贯图画，这对孩子的观察力、想象力、形状分析及创意逻辑均有很大的促进作用。因此，七巧板不仅具有娱乐的价值，还具有一定的教育价值，因此被广泛地运用到教学当中，如我国小学一年级数学教材就有七巧板的学习内容。

但对于七巧板的运用，仅仅把它定义为“益智玩具”就显得过于狭隘，在当代的设计应用上，也主要应用在平面设计上，作为七巧板的故乡，在立体七巧板上的研究微乎其微，在公共艺术上的表现更是接近空白。

公共艺术是用空间形体语言在城市公共空间中讲述生活在城市中的人们的历史文脉、生活期待、城市特征及城市主张，这种空间形体语言与七巧板参数化的抽象造型语言正好契合。

对七巧板的立体化研究，既有七巧板本身所具备的美学语言与魅力，也有国家提倡“民族化”与“地域化”，体现中国传统文化、重塑大国文化自信的需求。

二、由等腰直角三角形引发的造型系统探索

立体七巧板由七个组件构成，其中只有一个是由3个小立方体组成，其他6个都是由4个小立方体组成，正好是1个“三连方”和6个“四连方”。其中最重要的就是等腰直角三角形所构成的小立方体。

在构思阶段，我们希望设计的七巧板作品有别于传统的公共艺术作品，又要体现中国审美特征。在对七巧板元素进行提取和公共艺术的关系研究中，如何将七巧板参数化的抽象造型语言有逻辑地转化到公共艺术作品中，是本设计的一大挑战，也是本设计需要探讨的核心议题。

（一）教学实践——从“玩”中得真知

文章作者在担任广州美术学院雕塑系《现代造型语言》的课程导师中，就将立体七巧板在公共艺术中的应用带入到课堂中，支持学生在课程中运用“玩”的心态，从等腰直角三角形这个“体”所引发出来的单体和复合体，经过组合（复制、重复、并列、陈列）产生对称与非对称，在对称中形成装饰对称、左右对称、平动对称与转动对称（罗螺对称），非对称产生均衡的效果，在此过程中，提醒学生重点关注文学、美学、材料学、社会学、材料学等相关学科对作品的影响，直至作品落成，还必须关注市民的参与与反馈。

在这个阶段，学生须完成10个以上的单体组合，如2-11、2-24个的单元组合（如图1），以白色厚卡纸折叠拼接进行造型，再根据设计需求进行后期的上色组合等（如图2、3、4）。

从2013年至今，在课程教学上对七巧板的立体化语言进行了各种可能性的探索，积累了大量的教学经验和作品。2015年10月所申報的《七巧图式立体化造型之应用领域研究》（项目编号20160403）获得广东省科技厅立项，并开始尝试应用在实际项目上。

（二）《盛世莲花》的设计实践

2017年，公共艺术作品《盛世莲花》作为特邀作品参加广州国际灯光节（如图5）。

广州国际灯光节作为与法国里昂、澳大利亚悉尼灯光节齐名的“世界三大灯光节”之一，是代表广州城市形象的新名片。

《盛世莲花》组雕是一组系列的抽象光雕塑，在灯光节展出的是一个单体公共艺术作品。作品以一个等腰直角三角形为基础形体，经过复制、重复、并列、陈列等组合方式，形成荷花含苞待放和盛开的不同形态，材料上采用不锈钢与炫彩玻璃的组合，在不同的光线环境下产生强烈的色彩变化，不同的人、不同的角度、不同的时间点都可以产生完全不一样的感受，这也很好地诠释了公共艺术作品中所强调的“公共性”要求，即强调作品与人的活动所产生的趣味互动性；同时作品透明的材质与城市空间、人、环境融为一体，这些都是判断城市公共艺术是否成功的重要标准。

我们试图通过《盛世莲花》这个公共艺术作品来讲述广州这一座城市的历史、现状、未来、产业取向和对人的关爱。

《盛世莲花》的设计灵感来源于对祖国的一种情怀：中国传统文化中，莲花“出淤泥而不染”，象征着中国文人坚持自己的精神操守的气节与情怀。作品充分采用跨界元素，运用新观念、新形式、新技术、新材料等，以艺术的手法营造公共空间，呈现给观众正能量的气场。

整个设计过程中，一直坚持的原则就是使用源自中国的、民族的抽象艺术语言与国际通用的设计语言相结合，演绎中国传统文化元素，使之真正体现中国文化的自信。

（三）设计的工艺过程与创新

《盛世莲花》作为灯光节的主体雕塑，受到了社会的广泛认可，其中除了文化底蕴深厚，民族元素突出以外，造型语言新颖、材料与结构的创新也是作品的独到之处。

1.《盛世莲花》的材料

作品的主要材料是不锈钢与幻彩变色玻璃，炫彩玻璃是一种具有变色效果的玻璃，在不同的光线下，不同的角度，可变幻出不同的色彩，不但在夜晚中，在灯光的照耀下会产生奇幻的色彩效果，白天中不同时辰反射太阳光的色彩都不一样，同时即使发生意外破碎时，也不会造成碎片伤人，具有安全、环保，绿色、透明的特点。

幻彩玻璃的材料特点让《盛世莲花》不但在夜晚的灯光下大放异彩，在白天也可产生强烈的光线变化，这在灯光节的作品中是绝无仅有的，也是它最为吸引入的地方之一。

2.《盛世莲花》的工艺难度

《盛世莲花》在生产工艺上做了很多的试验，其主要工艺难度体现在两个方面：玻璃与不锈钢的连接和作品在公众场合下的安全性。

（1）玻璃与不锈钢的连接是工艺的难点之一。一般采用两种方法进行连接：

一种是机械连接，如铆接或者非固定式的镶嵌；

另外一种是黏结剂连接。一般结构比较薄的玻璃钢件与金属件连接采用黏结剂连接，这也是本次作品主要的连接方式，为了做出一款视觉效果更为流畅的创新设计，我们在连接结构设计、界面处理及胶黏剂的选择经历了多次的试验，尝试了不同的黏结位置以及组合方式，最终运用模块化处理的方式成功地将成型工艺很好地运用到作品的生产中，实现了制作的稳定（如图6）。

（2）作品在公众场合下的安全性

作为一件公共艺术作品，作品的“公共性”与“艺术性”同等重要，“公共性”可理解为互动性，表现为作品、艺术家、公众之间良性的相互交流、沟通、选择、影响。评价一个公共艺术作品成功与否的结论是开放的，社会公众才是作品成功与否的最后评判者，只有在互动中，在与观众的接触中，作品的意义和对作品的评价才能最后完成。

出于对“公共性”的重视，在设计与成品制作阶段，作品是完全开放的设置，参观者可以进入到作品中间与作品进行互动，所以作品在公众场合下的安全性是我们重点考虑的，体现在結构上就是保证作品的稳定性，因此在结构上我们几易其稿，最终选择体形更加稳定的设计稿最为终稿（如图7）。

灯光节正式开幕以后，由于参观人数远远超过预期（据统计，到现场参观人数累计超过400万人），出于安全考虑，作品周围临时加上铁栏杆，作品的交互效果有所影响，但很多参观者还是跨过栏杆，与作品进行亲密的互动，主力方在对公众进行的后期调研中，很多参观者对《盛世莲花》给予了较高的评价。

结语

在中国，公共艺术是一种新兴的艺术形式，它所体现的就是城市的形象，我们将它称之为“城市的年轮”。在经济快速发展起来的中国，现在最缺的就是城市面貌和地域文化的建设，放眼中国，不管是大城市还是小城市，就是一片钢筋水泥的世界，我们需要更多的城市公共艺术空间的营造，作为城市递交给观者的一张名片，而这种文化视觉随着时光的推移，便积淀成为“城市的年轮”。

市场需要更多的公共艺术创新设计，应从中国本土文化着手，有效地赋予作品以中国化视觉特征，形成具有中国现代公共艺术特色的作品。

《盛世莲花》就是将七巧板参数化的抽象造型语言有逻辑地转化到公共艺术作品中，更好地赋予作品情感特征及文化价值，有效提高中国传统文化的传承与发扬，成为“城市的年轮”中地标性的作品。

《盛世莲花》只是一个开始，在将中国本土文化发扬光大的路上，我们将继续努力，创作出更多更好的作品。