拓扑学在幼儿园空间中的应用分析

王新成 李晶源

摘要：幼儿园作为儿童初次学习的重要场所，是对空间认知的开始，创造满足儿童学习及生活娱乐的多样化需求空间尤为重要。将拓扑学理论应用到幼儿园空间设计中，在保证幼儿园空间的安全性、主题性基础上，增加教育性、互动性、可变性，使幼儿园空间更具有美学意义。对拓扑学理论在幼儿园空间中的适用性进行分析研究。为今后的幼儿园空间设计提供相关思路及拓扑学在空间设计中的应用方法。

关键词：拓扑 幼儿园 空间设计 具体应用 动线分析

中图分类号：TU208.2

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（ 2020 ）12-0039-03

引言

幼儿教育问题作为当代的热点问题，其教育环境也存在诸多问题，幼儿教育理念由传统的知识性教育体系向美学教育体系不断完善，这就要求在幼儿园空间在设计时脱离固有的传统方形几何形态，转向新的柔和形态，为幼儿营造更加开放、自由的生活学习场所。拓扑学作为一种新的设计理念，加之计算机技术发展的完善，给设计师提供了更加自由的室内空间形态思维方式，运用拓扑学的形式进行室内空间的演变，营造出室内空间形态新秩序，将拓扑学运用到幼儿园空间设计中为其创造新的可互动空间形式。

一、拓扑学概论

拓扑学（topology）作为数学研究的分支，自19世纪末兴起到20世纪中迅速发展，其中拓扑形变在绘画、雕塑、工业、建筑等领域均有运用，拓撲学主要研究几何图形在连续变形下保持不变的几何性质，此外连续变形可以产生伸缩、扭曲和旋转等变形，但不许割断和黏合1。拓扑学的研究不关注研究对象的“定量”（长度、大小、体积等）问题，而是研究其物体的“定性”（连续、曲面、平滑等）问题也就是拓扑的等价性质。拓扑学的性质决定其中元素的大小、形状等都是可以变化的，与研究多为其定量问题欧式几何相比拓扑学的表现形式更为多样，例如折叠、扭转、褶皱等;拓扑学在“弹性运动中”仍保持其不变形态的特征，使得拓扑空间也随之是运动、变化的连续空间。

在研究拓扑学运用到空间中时自然离不开阿尔多罗西的类型学。阿尔罗西多的研究过程分为比较和补充。将一系列的空间化简，从而找出同类空间的基本形式，构成的类型图。类型学注重的是形态变化中最根本的联系，在变化中寻找不变的本质。就好比一个图形经过简约或者复杂变化的过程后表现出一个整体。这个整体也包括图形的基本形式和其衍生出来的各种变化。这个基本图形就是其本质，在这个基本图形上可以进行无限的变化，也可以将“动”态和“静”态型结合，研究其中的“变”与“不变”特性。拓扑学空间设计注重考虑的是变化这一过程，强调在规律下的连续变化。

二、拓扑手法在幼儿园室内空间中的具体运用

拓扑学的连续变化使得空间的界面划分非线性、非常规化，形态更加流动性和不确定性，图形元素在运动中发生变化，使得空间形态之间更加柔也增加了相互的依赖性。拓扑学运用到室内空间设计中，注重其连续变化的形态在图形中加以运用，寻找其内在的变化规律，用来表现图形的多样性。这些图形拓扑元素可以作为独立的个体存在，也可以将其组合成为一个整体，在整个空间的框架结构中进行拓扑的形态变化。

在法国Boulay幼儿园空间（图1）的案例中，花朵的形态元素拓扑化设计，墙面和屋顶的连续形变使得整个空间界面呈动态的流线形态，避免了直棱形墙角的磕碰，建筑的中庭连接各个房间，这种向心的空间布局没有单独设置的走廊，各个空间之间都有着相互的连通性，中庭的顶部天窗将自然光线引入到室内，也减少白天室内的人造光源，对儿童视力有所保护也增加了自然的亲切感。拓扑化的曲面屋顶由木结构搭建，墙面的石膏板为连续的曲面，室内的家具等边缘也采用圆滑的弧形，避免了直棱的尖角，保证儿童在空间的安全性。

（一）褶皱原理在幼儿园空间的表现：褶皱（fold ing）是通过外力（采光、通风、流线需求、功能等）作用下形成的连续弯曲。褶皱在巴洛克的艺术风格中充分的体现。褶皱经过弯曲和扭转形成连续的弯曲折痕，每一个褶皱既是独立的个体，也是整个框架的一部分，与其它扭转和弯曲形成有弯曲的折痕形态，褶皱局部相互联系、相互影响。

将褶皱手法运用到室内空间设计中，褶皱形态变化影响着空间形态的变更，营造开敞、收缩等空间形态，也根据空间的实用功能进行收缩。这也更加适合幼儿园空间设计中的多变性质，既能满足公共空间所需的开阔互动需求，也有小空间的设备所需的私密性，使儿童参与到空间中来，与空间形成互动，同时也能根据孩子特有的身材尺度特征，对尺寸进行设计。

在空间的形式语言中，褶皱更注重空间中人为主体需求的特性，根据人的行为轨迹进行连接、弯曲和展开，在整体中进行变化。现代儿童空间的设计，要突出空间的交往互动性，将儿童的行为感知作为依据，利用拓扑的褶皱原理使的室内设计空间更具有连通性。日本Naiju社区中心幼儿园（图2），使用正方形网格作为基础模数，若干线形构件在受到拉、压、弯、剪、扭协同力的作用后形成编织结构，形成外观是个中央突起的三维褶皱形态。这个编织结构先是由竹子编织网格曲面，再用钢筋混凝土浇灌形成褶皱的形态，在视觉上吸引儿童的注意力，同时中央突起的顶部也增加了室内的采光和通风，使空间有上升感，增加了儿童对自然的感知。

（二）折叠原理在幼儿园空间的表现：折叠就好似简单的折纸，平面折起来改变界面的形态，界面通过折叠，由二维空间变化成三维空间，使得相互分离的空间产生了连续、延伸的空间形式。与之前的拓扑褶皱原理对比来说，褶皱是三维曲面的变化，而折叠大多是有明显折痕的二维操作。

在吴家场幼儿园（图3）案例中，设计师从幼儿园空间的功能出发结合白色抽象语言的相关性，用简单的几何学表达空间形态，二维抽象的几何要素与空间联系在一起，点、线、面构成窗口等元素在不同空间里面呈现，二维空间通过折叠围合成三维几何空间的若干腔体，形成一套自由空间运作系统，完成不同维度空间的跨越，将儿童作为主要的空间使用者，依靠儿童特有的身体尺度与建筑空间尺度的相互映照，大部分白色几何空间融为背景，避免了不必要的材质、色彩及材料的表层视觉障碍，使主体在其空间中利用自己的感知力体验空间的光影、尺度、自然变化。