新工科背景下的生态城市设计教学体系探索

陈天　王柳璎　侯鑫

摘 要

在生态文明建设导向的背景下，高校城市设计的教学体系更加注重生态文明观的引入和跨学科性与实践导向。以天津大学建筑学院在生态城市设计教学体系构建过程中的多项探索成果为例，以“新工科”行动为引领的生态城市设计课程改革，在发挥传统的理论基础与设计实践课程特色之外，强化在高校由本科至研究生全阶段与全流程教育中立足基础、对接科研、融合项目的思路体系，增强交叉学科教学内容设置，以推动生态规划思维的树立与生态技术方法的掌握。通过学校、教师、企业多方配合，实现生态城市设计教育的目标，培养具备可持续发展观、多学科综合素质与综合实践能力的规划师。

Abstract

In the context of ecological civilization construction orientation， the teaching system of urban design in universitiesmore emphasizes on the introduction of ecological civilization concepts， interdisciplinary nature， and practicalorientation. Taking the multiple exploration achievements of the School of Architecture at Tianjin University in theconstruction of the ecological city design teaching system as an example， the ecological urban design curriculumreform led by the ‘New Engineering and Technical Disciplines initiative not only leverages the traditional theoreticalfoundation and design practice curriculum characteristics， but also strengthens the system of foundation， scientificresearch integration， and project integration in the entire process of undergraduate to graduate education in universities.It also enhances the interdisciplinary teaching content to promote the establishment of ecological planning thinking andthe mastery of ecological technology methods. Through the cooperation of schools， teachers， and enterprises， the goal ofecological urban design education is achieved， and planners with sustainable development concepts， multidisciplinarycomprehensive qualities， and comprehensive practical abilities are cultivated.

關键词：城市设计教育；生态城市设计；新工科；跨学科

Keywords：Urban design education; Ecological urban design; New Engineering and Technical Disciplines; Interdisciplinary

1 建设背景

1.1“新工科”行动

经济发展进入新转型升级阶段，为新业态、新技术与新产业的出现提供了重要的机遇，同时也对新时期的高校教育提出挑战。2017 年教育部发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，积极推进新工科建设，提出新工科研究和实践围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展的内容[1]，强调新型工科专业的发展与传统工科专业的升级。新工科应秉承继承与创新、交叉与融合、协调与共享的原则，以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为目标[2]。国内多所高校响应新工科建设需求，已经完成建筑学专业课程[3]、本科建筑与规划设计类课程[4-5]、城市交通类课程[6] 等方向的教育改革路径与方法建设，并开展新培养目标、新课程体系、新考核机制的实践。在以“工科”为基础、注重“新”发展的背景下，城市设计教育同样面临着跨学科、实践性、创新性等方面的挑战，教学更加注重实践与“产学研政用”一体化，并伴随一流本科建设，实现城市设计相关课程的跨学科交叉新工科探索。

1.2 生态城市设计教育历程

随着全球可持续发展观念的深入人心，生态城市设计成为城市规划和建设的重要方向。我国古代强调人类居住环境的风水思想与“道法自然”等关注人与自然关系的理念，很早就为生态理念种下种子。现代生态设计理论很大一部分源于17 世纪至19 世纪末生态学和社会学的建立。这一时期各界学者逐渐开始反思人类社会与自然之间的关系，如地理学家以利沙·雷克吕、植物学家与社会理论家帕特里克·格迪斯和他的学生刘易斯·芒福德，并在后来形成“社会生态学”[7-8]。在20 世纪初，社会学领域学者罗伯特·帕克提出了“人类生态学”概念。它们综合了自然、社会、经济的复合生态系统理论，为生态城市的发展作出重要贡献。

19 世纪霍华德的《明日的田园城市》作为启蒙提出了安排人与自然和谐的健康生活和工业空间的方法，澳大利亚建筑与城市学家保罗·弗朗西斯·道顿等首次提出生态城市类似的理念。20 世纪60—70 年代，迈克哈格的《设计结合自然》[9]、舒马赫的《小即是美》[10]、蕾切尔·卡森的《寂静的春天》[11] 等著作，都强调了人类活动与自然环境的矛盾，提出人与自然的两重性与统一性。同时，有机疏散、带形城市等理论开始系统性、科学性地讨论生态城市规划方法。20 世纪70 年代初，联合国教科文组织“人与生物圈”（MAB）提出了“生态城市”的概念[12]。20 世纪80 年代是生态城市理论迅速发展的阶段，以美国旧金山城市设计法规为代表的城市设计开始发展，生态理念下的城市设计也一并伴随着城市生活的需求奠定了其早期的发展。随着石油危機等全球性生态问题的出现，美国学者理查德·瑞吉斯特的《生态城市： 重建与自然平衡的城市》、新城市主义运动、景观都市主义、彼得·卡尔索普的以公共交通为导向的发展模式（TOD）理论等都提出了应对城市无序蔓延，强调以自然悠闲的空间组织为理念的规划设计思想。

我国城市设计教育以“萌芽期—初创期—发展期—兴盛期”为脉络（表1），以城市设计教育从最初传统手绘制图与模型技艺的支撑，到以手绘结合现代空间逻辑分析的综合分析表达技艺，并逐渐实现传统技艺与生态学、环境学、社会学等跨学科综合数字计算性技术结合的城市设计教育。以1980 年中国建筑学会第五次代表大会和1984 年中国生态学学会城市生态专业委员会的成立为标志，现代城市设计研究与生态理念的城市规划几乎以同样的契机并行，同时期钱学森与吴良镛先生提出了“山水城市”构想[12]。随着生态城市设计的历年兴起与重视，20 世纪90 年代黄光宇[13]、沈清基[14] 等学者陆续提出了生态城市所包含的自然、人类、社会、经济的内涵，王建国等学者就生态城市与绿色城市设计理论做了阐述。这一时期为我国城市设计教育的发展期与兴盛期，国内几所重点高校均开设了城市设计相关课程，生态城市设计也融入了高校传统理论与设计课程中，在城市设计概论、城市设计原理等课程中增加了相关板块的内容[15]。随着“十九大”提出“加快生态文明体制改革”，高校对于相应领域的理论构建与人才培养提上日程，逐步开设相关转型课程，如教育部国家精品在线开放课程“城市生态规划”“生态规划理论与绿色城市设计方法”等[16]。“低碳城市”的概念也逐渐在建设规划行业得到厘清，2016 年我国加入《巴黎协定》，2020 年提出碳达峰与碳中和的目标[17]，生态城市设计的边界得到扩展，呈现更加多元化的学科交叉性，以“生态城市设计”“低碳城市”为关键词的相关文献也逐年增长（图 1，图 2）。

2 基于“新工科”的生态城市设计教学体系建设思路

随着高校城市设计教育中生态理念比重的不断加大，进行相匹配的教学体系构建，完成高校教育中各阶段、多层次的课程设置成为重要任务。根据教育部门的顶层设计要求，建筑大类相关学科将以“新工科”引领下的具有生态韧性思维与低碳理念的城市设计教育贯穿本科、硕士研究生乃至博士研究生的全流程教学体系中，先后形成了新工科建设中 “复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等成果。其中，以天津大学建筑学院为例，在“天大行动”可持续建筑与环境领域学科建设的引领下，生态城市设计教育构建起了全流程建设与跨学科发展的现状，在高校教育由浅入深的各个阶段都形成侧重与优势（图 3）。

2.1“新工科”需求下的人才培养创新

“新工科”需求下的人才培养创新的开展以需求为导向，生态城市设计领域人才需求具备以下特征：具有扎实的专业基础，突出的规划设计实践能力、沟通能力和领导能力；符合空间增长型规划降温，战略规划、存量规划、行动规划优先的需求；具有扎实的城乡规划专业基础同时具备开阔的学科视野、平衡的知识结构、更强的协调能力和创新精神[18]。因此，在发展策略方面，首先应调整专业人才培养目标，联动校内其他学院，在规划领域高素质基础上，培养跨学科的“新工科”复合型人才，同时输出生态城市设计理论至其他学科，实现双向发展。

2.2“新工科”需求下的生态城市设计教学体系建设框架

“天大方案”提出的建设开放和跨界融合的中国特色新文理教育与多学科交叉工程教育[19]，形成高度关联、贯通融合、持续创新的新工科教育体系，为生态城市设计教育中环境科学与工程、公共管理学、生态学、地理学等学科的人才互通与课程共建提供支持（图 4）。

生态城市设计教学体系框架创新的重点之一，在于实现校内多学科交叉，在学科互促互带的基础上，实现多元创新培养模式，提高实践能力。其次，要促进“产学研政用”模式融合，通过高校与企业的同盟建立，搭建人才合作平台，减少技术创新研究投资成本、利润分配、转化方式等方面的矛盾。在培养计划方面，将新工科培养目标渗透至生态城市设计教育的各年级各阶段。在本科低年级阶段夯实基础，吃透设计理论并练好基本功，通过多学院间的共同课程开设、学分互认与研究生互推等方式奠定高质量人才基础。在本科高年级与研究生阶段，以联合毕业设计为视野拓展和产学研政用思路搭建的契机，研究生阶段逐步实现与交叉学科研究方向的高水平科研项目和工程实践对接，推动生态城市设计教育向应用型、强科研和高创新型转变（图 5）。

3 全流程的生态城市设计教学与人才培养实践

3.1 立足设计基本功的基础能力培养

生态城市设计教育的本科阶段，进行“生态理念树立—基础能力夯实—设计视野拓展”三步走规划，通过生态设计理论课程、手绘与摄影基础能力训练、存量规划作业展览与联合毕业设计等途径实现。城市设计教育的本科低年级阶段，首先着重生态理念的构建与专业基础理论的夯实。建筑学院城市生态规划概论、景观生态学、城市生态规划、景观生态水文学等专业核心课程的设立，使学生掌握生态学的基本概念，掌握与规划设计领域相关的生态学基本知识和方法，掌握使用GIS、SPSS 等软件工具完成生态系统模拟与评价的方法。在此基础上，进一步掌握规划方法，为实践应用打好基础，包括生态城市规划、区域城市生态规划、城市生态规划的要点及方法、国土空间规划的生态观念。

在课程设计中，学生首先应通过书本与讲义掌握城市设计方法，然后在基础夯实阶段强化空间感的构成与社会调研能力的培养。全面“新工科”背景下，为应对高素质人才培养的需求，国家从2014 年左右就开始注重虚拟仿真实验建设，并建立国家虚拟仿真实验教学课程共享平台。以天津大学建筑学院为例，2020年开始依托城市形态学与拼贴城市理论构建了“城市拼贴与城市设计”虚拟仿真实验平台（图6）、“健康社区设计”虚拟仿真实验教学项目。虚拟仿真实验平台与本科生、硕士研究生城市设计概论等经典理论课程相对接，通过微软HoloLens 眼镜设备进行城市空间的混合现实交互，并通过GitHub 等数据共享平台实现开源推广，构建起城市设计教学中理论与实践之间的桥梁。

设计师素养构建与基本功的培养是综合高素质人才培养的重要任务。天津大学融合手绘、摄影、绘画写生、古建筑测繪、模型制作等教学经验，构建起具有天大特色的美育基础能力培养与训练办学特色，结合课程实践总结出一套效率高、实操性强、具备借鉴与推广价值的教学指导方法。以手绘培养为例，在城市设计训练课程、控制性详细规划和总体规划课程中强调城市设计方案的快速表达，本科三年级后每学期安排设计快题训练，突出了教学环节中高水平体现、精准导向、特殊表现与示范引领的特色。以“结构草图—方案比选—中期点评—局部深化—整体调整—成稿制作”为流程，在初期将生态设计等目标理念融入，结合教师指导与推敲，最终形成主题突出、符合需求的设计方案。例如，城市设计训练课程中以适水性为导向的公园设计方案，在草图阶段即形成人与自然互动的理念（图 7）。

3.2 融合跨学科背景的项目实践训练

新工科需求下的跨学科培养应当从课程设置阶段就开始为学生提供跨学科内容的学习机会。虽然高校已陆续开设城市生态规划、城市生态绿地系统规划等具有多学科知识点和素养培养的课程，但依然存在着学生对于城市生态环境的数据监测与空间分析方法认识不足，理论学习多而实践应用不足的问题。生态城市设计的跨学科人才培养方法并非简单地教授城市规划学科学生其他所需专业的课程，而是从生态城市设计的跨学科方法出发，由各学科师生共同探索城市设计与其他学科的中间带，使学生掌握将其他学科知识应用于生态城市设计的方法，并提供基于该方法的设计场景，要设置跨学科的教学体系，而非简单地在培养计划中插入其他学科的课程。以天津大学建筑学院城镇环境保护与空间规划项目式课程为例，依托基于产教融合的建筑行业国际化设计人才培养平台，该平台获批天津大学新工科人才培养平台及项目式教学改革建设点，奠定了跨学科教学经验基础。课程由建筑学院和环境科学与工程学院共同开设，建立了城乡规划与环境科学专业协同的人才培养平台和教师团队。课程面向以上两个专业的本科四年级学生，以树立生态环境保护与可持续发展为理念，持续关注生态规划理论与方法的教学。以“水环境综合利用技术与规划设计”为主题，教学内容包含理论讲座与设计实践，围绕城市环境保护基本原理、水环境综合治理、海绵城市等内容进行理论讲座，并以天津市滨海新区生态城填海造陆地区的控制性详细规划设计与城市设计作为设计实践环节，同时进行生态环境专题研究（图 8）。邀请生态城建设部门、国家海洋技术中心、天津市城市规划设计院等单位专家观摩点评实践环节汇报，促进学生知识应用型思维构建，在课程教学阶段就实现了产学研一体化思维的引入。

该项目式课程在促进多学科融合，推进新工科建设的教学实践领域做出重要贡献，不仅实现了建筑学院和环境科学与工程学院教师在教学环节的合作，还为不同专业的本科学生提供了交流合作平台，培养学生的跨学科协作能力，为跨学科合作的教学体系提供示范。

3.3 对接高水平项目的科研素质提升

本科高年级和研究生阶段，学生已经具备专业基础素质与扎实的基本功，因此这一阶段应重视交叉学科的能力培养与专业视野的拓展，使学生的城市设计基本功在进一步的理论科研与项目实践中全方位实现“两手抓”，构建“产学研政用”一体化的基本程序框架。天津大学建筑学院以本科联合毕设与研究生课程对接科研项目与工程项目的实践经验实现学生在产、学、研领域的全方位专业素质提升，为行业未来输送领军人才。

天津大学建筑学院多年来开展城市存量保护与更新课程，并为应对中国坊市建设进入存量规划时代的社会趋势，每年的设计成果面向公众举办展览，至今已举办过8 届（表 2），为学生开拓设计视野，掌握生态发展与存量更新前沿技术提供良好机会。设计选取天津存量建筑集中的实际用地，训练学生新旧建筑和谐共存的设计方法，用模型展示设计成果，在规划教育界反响热烈（图 9）。

“六校联合毕设”由清华大学、东南大学、西安建筑科技大学、重庆大学、天津大学、同济大学6 所国内高校联合举办，多年来成果斐然，已经成为中国规划领域最具影响力的教学学术活动之一。近年来以城市生态保育、文化遗产资源保护、社区治理、高质量发展等为主题，针对重庆、天津、南京等城市特色，训练与考核学生在多种人地矛盾与发展需求条件下的城市设计能力。一方面，通过联合毕设增强学校与学校间的交流，讨论我国多个城市与气候区所面临的不同生态问题，打破了学生在5 年本科学习中往往只围绕本校所在城市进行设计的局限性，使学生能够根据不同地区的生态资源特点与城市发展需求发现问题和解决问题。在数月的交流期间，学生了解不同学校的教学特点与设计风格，取长补短，呈现多种新模式新风格的城市设计成果。另一方面，通过联合毕设增强学校与政府部门、学校与企业间的交流。联合毕设邀请各地区城市规划设计研究院专家、规划和自然资源局专家担任嘉宾与评委，通过与学生面对面交流，传达我国生态文明发展观、生态现状与实际建设需求，使知识源于学校，应用高于学校。学生能够更加直观感受到未来步入实际建设中的城市设计知识运用方法与侧重，大大增强实际应用的可操作性。

步入研究生阶段后，人才培养方向逐渐转向将城市设计基础技能与科研和工程实践项目的对接，具体体现为将研究生课程与日常工作对接国家级科研项目，配合企业工程实践项目，（包括国家重点研发计划、国家自然科学基金及社科基金项目在内的多项国家级项目）持续关注城市生态发展与生态保护的方向，并在近几年均涉及城乡建成环境的低碳韧性发展等领域，对生态城市与低碳城市发展的方法、路径、技术的研究需求占比逐年增加。新工科人才在研究生阶段，逐渐参与和环境科学、自动化、能源等领域专家开展的跨专业科研合作，并已经成为人才培养的基础，在此基础之上，摒弃“纸上谈兵”的实践项目设计实习也成为生态城市设计领域研究生多元培育阶段的必修课。

4 结 语

新工科背景下的生态城市设计教学体系应以“强化专业类间、类内交叉融合，培养交叉复合型创新人才”为目标，在注重本专业基础理论夯实的前提下，通过贯穿本科多个年级和研究生阶段的跨学科、素质型、多目标培养，循序渐进地完成人才培养体系构建。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].（2017-02-20）[2023-05-01].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[2] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究， 2017（3）：7-12.

[3] 卢峰. 新工科背景下研究性专业课程体系构建初探： 以重庆大学建筑学专业课程建设为例[J]. 中国建筑教育，2021（2）：49-54.

[4] 许蓁， 赵娜冬. 立足新工科人才培养的研究型专题设计： 天津大学建筑学本科四年级建筑设计教学改革十年回顾（2011-2021）[J]. 中国建筑教育，2021（1）：35-43.

[5] 王炜， 陈金松， 赵立珍. 融合·开放·创新： 新工科背景下以学为中心的建筑学三年级设计教学改革[J]. 华中建筑， 2023，41（2）：144-146.

[6] 张景峰， 刘丹， 张久鹏. 新工科背景下城市轨道工程专业的改革探索[J]. 教育教学论坛，2023，614（11）：57-60.

[7] 李亮. 生态文化理论视角下的社会生态学与绿色变革[J]. 鄱阳湖学刊，2016（1）：34-45，125.

[8] WRIGHT D. Social ecology： Applying ecologicalunderstanding to our lives and our planet[M].England：Hawthorn Press，2011.

[9] IAN L.Design with Nature[M]. England： Wiley，1969.

[10] Schumacher E F.Small is beautiful[M].England：Harper Perennial，1972.

11] Rachel C. Silent Spring[M].New York：HoughtonMifflin Company，1962.

[12] 陳天. 城市设计的整合性思维[D]. 天津： 天津大学， 2007.

[13] 黄光宇， 陈勇. 生态城市概念及其规划设计方法研究[J]. 城市规划，1997（6）：17-20.

[14] 沈清基. 城市生态系统基本特征探讨[J]. 华中建筑，1997（1）：94-97.

[15] 高源， 马晓甦， 孙世界. 学生视角的东南大学本科四年级城市设计教学探讨[J]. 城市规划，2015，39（10）：44-51.

[16] 中国大学MOOC. 中国大学MOOC 国家精品课程[EB/OL].[2023-05-01].https：//www.icourse163.org/.

[17] 中华人民共和国中央人民政府. 中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见[EB/OL].（2022-10-24）[2023-05-01].http：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/24/content_5644613.htm.

[18] 侯鑫，王绚. 新工科发展指引下的城市设计教学模式探索[C].2019 全国高等学校城乡规划学科专业指导委员会年会. 长沙，2019：125-131.

[19] 杨俊宴. 凝核破界： 城乡规划学科核心理论的自觉性反思[J]. 城市规划，2018，42（6）：36-46.

SYNOPSIS

Exploration of Ecological CityDesign Teaching System in theContext of New Engineering andTechnical Disciplines

Tian Chen， Liuying Wang， Xin Hou

The university education in the new era ischallenged as the economy enters a new stage oftransition and upgrading. The teaching of urbandesign in colleges places a greater emphasis on theintroduction of the ecological civilization concept，which is interdisciplinary and practice-oriented，against the backdrop of ecological civilizationconstruction orientation. The Ministry of Educationreleased pertinent documents in 2017 to supportthe ‘New Engineering and Technical Disciplines，proposing the ‘New Engineering and TechnicalDisciplines research and practice focused on thenew concept， new structure， new model， new quality，and new system of engineering education reform.Construction of a corresponding teaching system andcompletion of the curriculum setting at various stagesand levels in college education have become key taskswith the growing emphasis on ecological ideas inurban design education in colleges and universities.

The paper explains the requirements for relevanteducation in colleges and universities by examiningthe growth of ecological urban education. The Schoolof Architecture at Tianjin University has conducteda number of investigations and successful instancesin the development of an ecological urban designeducation system， which offers suggestions for futuredevelopments in this area.

Urban design education is thriving now thatecological urban design has gained popularityand attention over the years. The incorporation ofecological design concepts into conventional theoriesand design courses for ecological urban designis becoming more and more popular. This essayintroduces the construction-related componentsof the Tianjin University School of Architectureslow-carbon and ecological resilience-based urbandesign education system. The ‘New Engineeringand Technical Disciplines initiatives ecologicalurban design curriculum reform not only emphasizesthe traditional theoretical underpinnings anddesign practice curriculum characteristics， but alsostrengthens the concept system of basing on thefoundation， connecting with scientific research， andintegrating projects in the whole-stage and wholeprocesseducation in universities from undergraduateto postgraduate levels.

This paper explains the unique of ‘TJU Plan，highly connected， integrated， and continuouslyevolving system for engineering education. Thesystem is based on the concept of building openand cross-border integration of new liberal arts andscience education with Chinese characteristics andinterdisciplinary engineering education， forming amulti-disciplinary innovation model. Every gradeand level of instruction in ecological urban designis infused with the training goal of innovativeengineering in the training plan.

The undergraduate stage is based on the basicability training of basic design skills. It establishescommon courses across several colleges， achievesmutual credit certification， and accomplishes mutualtalent suggestion on the basis of the consolidation ofecological concepts and theoretical knowledge. Toachieve comprehensive basic quality training， usesoftware training， hand-drawn basic skills training，and virtual simulation experiments.

Through the project-based course arrangementwith the School of Environment， the projectpractical training integrating the multidisciplinaryfoundation is realized in the senior undergraduate andpostgraduate stages.Additionally， the development ofinterdisciplinary ability， the expansion of professionalvision， and the enhancement of scientific researchquality are stressed through the inventory spaceplanning exhibition， six-school alliance graduationdesign， docking high-level scientific research projects，and other teaching content. Through additionaltheoretical research and project experience， studentsurban design skills will be enhanced in all facets.The educational system aspires to ‘develop crosscompoundinnovative talents and strengthen thecross-integration between and within professionalcategories. Universities， educators， and businesseswork together to build a talent training system thatis gradually completed， cultivating planners withextensive practical skills.