参数化设计课程实验性教学方法研究

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摘要：传统的参数化设计课程过于重视技法传授，主要关注与模型整体形态关联的空间面积、空间直径等参数的变化，并据此优化调整模型效果表现，通常难以培养学生的细致观察力与高创造力。基于此，笔者尝试将自然符号元素和当下社会焦点与价值引入参数化设计课程中，引导学生观察、分析社会问题，挖掘自然现象表层符号元素与内在形成机理，鼓励学生在艺术创作过程中，赋予模型在功能层面上的需求和精神层面上的社会价值与社会焦点。

关键词：参数化设计；符号元素；社会价值；实验教学

早期伍德伯里将参数化设计定义为几何概念关联性的探索过程。[1]参数化设计工具通常具备算法结构可视化交互界面、[2]支持参数修改、关联逻辑编辑、可以形象地实时展示基于数据流向的模型生成过程的特点。本课程采用的Grasshopper参数化设计工具首发于2007年，2014年稳定版本，集成于犀牛6.0及以上版本标准工具组中，是参数化设计的重要造型软件平台。[3]

一、当今参数化设计课程中存在的问题

现有参数化设计课程过于重视设计软件操作方法与应用教学，关注模型形体的空间表达，训练学生通过修改参数、编辑关联逻辑推敲、调整模型，忽视了设计主题与自然、社会的关联性，导致参数化设计课程中存在诸多问题。具体而言，主要表现在以下两个方面：1.注重视觉艺术表达而忽视类型化知识。许多高校的参数化设计课程过分注重模型的视觉艺术表达，鼓励学生“天马行空”的想象与创作。评分核心以形态美为基准，这直接导致了许多学生会从网络上选取、借鉴成熟、美观的作品，仅通过调整参数控制其体态波动，编辑关联逻辑从而实现原有作品的“再创作”。这也造成学生在设计时忽视了参数化设计过程中的类型化知识，例如参数化汽车格栅设计势必会注重格栅稀疏程度，参数化建筑设计必须结合结构内力计算、结构受力分析等知识。2.设计主题缺乏社会价值。许多高校的参数化设计课程往往忽视了设计主题与社会的关联性，课程内容以软件操作方法与软件应用教学为主，过于基础化与理论化，缺乏社会基础，导致学生毕业走向工作岗位后，难以适应基于社会需求导向的参数化设计思维，所创作的设计往往缺乏明晰的空间构成逻辑，脱离实际应用需要，无法切实有效地解决社会问题。这种注重软件基础操作与应用的基础化、理论化教学方式显然不利于培养学生细致观察力与高创造力，影响学生未来社会适应能力与职业生涯。

二、参数化设计课程的实验教学特点

参数化设计课程实验教学围绕以下三个要素展开：自然符号元素、关联逻辑表达、社会价值与需求。首先介绍自然符号元素。自然界中存在许多螺旋现象，比如水面漩涡、风暴气旋等。很多作品都运用到了螺旋符号元素，如Slinky螺旋弹簧玩具（如图1），可以在楼梯间一步一步“行走”；又如卡萨巴特罗之家（如图2），房间顶部的螺旋符号营造出一种自然、神秘的艺术表达气息。

通过数学模型分解自然现象的形成机理，可以发现数学的内在美与蕴藏在自然现象表层符号元素的基本结构之中的理性美，而这些恰恰是学生难以发现的奥秘。因此，需要有意识地探索自然现象内在形成机理，利用基本的表层符号元素构建合理的空间塑造逻辑与模型体态，在艺术创作过程中展现数学的理想美。

参数化设计实验性课程的最后一环是表达社会价值或反映社会需求。以双螺旋雨伞架参数化设计为例，阴雨天气时，许多写字楼、商场为了防止室内积水、行人滑倒，免费为行人提供塑料雨伞袋。然而，塑料雨伞袋有悖于环保的理念，给社会环境带来不小的负担。[4]因此，如何解决室内雨伞的寄存、妥善处理积水等问题，可谓十分重要的社会焦点话题。参数化设计实验性课程注重引导学生观察、分析社会问题，培养学生基于社会需求导向的参数化设计思维。

三、参数化设计课程的实验教学方法

在多年的计算机科学研究与艺术设计教学当中，笔者深刻地认识到自然科学与人文社会科学之间的交织关系。参数化设计课程的实验教学方法以系统论的思想研究自然符号元素、关联逻辑表达、社会价值与需求三要素之间的关联性，将艺术创作视为系统整体的核心属性，三要素视为系统中的局部属性。整体核心属性在系统中起着决定性的作用，三要素则是系统的基础。整体虽然是系统的核心属性，但是如果孤立地考察系统整体性，忽视系统局部属性，容易引致艺术创作设计概念空洞、乏味，脱离现实，这也是许多学生的设计作品看起来漂亮、美观，但仔细推敲、思索之后却发现没有思想、理念的传达与碰撞。只有把系统中的整体与各要素有机结合起来，将艺术创作与自然符号元素、关联逻辑表达、社会价值与需求视为系统整体与部分的统一，才能真正认识到参数化设计灵魂。

参数化设计过程中的各种曲线、符号往往与自然界中的种种现象密切相关，构建出的各种空间塑造逻辑与模型体态通常承载着设计人员的思考与理念，反映社会关注焦点或解决社会需求。因此，挖掘自然现象表层符号元素与内在形成机理，分析当下社会价值与需求，建立自然符号元素、关联逻辑表达、社会价值与需求相结合的实验教学方法（如图3、图4），是解决参数化设计课程教学问题的一条重要途径。

具体而言，在实际的教学过程当中，笔者首先会给定一个较为宽泛的主题，鼓励学生选择自己感兴趣的题材，多花时间进行前期的系统设计构思，注重系统整体与要素的关系问题。首先明确整个系统要向人们传达的理念，可以从系统设计的功能性和目的性出发，也可以围绕系统设计的特异性、个性化展开研究，然后进一步从自然符号元素、社会价值与需求入手。鼓励学生多观察自然、注重思考、交流分享，提炼出自然现象和有机生态中的本质特点。从本质特征上进行变形与扩展，通过合理的空间塑造逻辑，表达源于自然现象下的内在理性美，又异于简单化的自然形态结构，突显形态与功能之间的协调性与合理性。将真实存在的问题引入到模型设计之中，赋予模型功能需求的同时，传达出更具有现实意义的社会价值。这种教学方式引导学生以现代系统观思想理解参数化设计，不仅有利于培养学生对自然细致的观察力，而且有利于培养学生的社会责任感。

参数化设计实验性课程鼓励学生挖掘自然现象中的符号元素，引导学生观察、分析社会问题，从而有效解决传统参数化设计课程中普遍存在的概念空洞化想象与创作。笔者相信随着这种教学模式的深入和推广，可以显著提升学生的观察力与创造力。

作者:李庆楠 丁智 单位:武汉理工大学艺术与设计学院