基于工程思维视角下《庭院景观设计》课程教学改革

刘佳玲 柴诗瑶 江艳

摘要：为解决环境设计学生在学习过程中反映出的突出问题，分析培养工程思维的重要性。分析了从课程设置、专业基础、学科定位及行业发展等方面工程思维缺失的原因。并结合《庭院景观设计》课程教学改革，依托“工程坊”

的特色形式，通过“调研——设计——施工——運营”4个阶段，逐步培养学生工程思维。通过课程教学改革由基础向综合深入，切实培养环设学生的工程思维。具备工程思维，可以确实提高学生解决实际问题的能力，成为合格的未来工程师。

关键词：工程思维 艺术思维 环境设计 庭院景观设计 工程坊 未来工程师

中图分类号：TU972+.12 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2023）11-0101-03

引言

工程思维本质上是与造物者的造物实践联系在一起的、目的导向的“造物思维”，与探索自然界因果关系、真理导向的科学思维和以创作艺术作品为目的的艺术想象性的艺术思维有本质上的区别[1]。著名的工程科学家、教育学西奥多·冯·卡门说，“科学家发现（discover）已经存在的世界；工程师创造（create）一个过去没有存在过的世界”。我们可以再补充一句话，“艺术家想象（imagine）一个过去和将来可能都‘不存在的世界[2]”。工程思维是一种独立的思维方式长期未能被认识到，因为真正比较自觉研究工程思维的历史只有一百多年。即使在工科院校，许多老师和学生也都缺乏工程思维教学的意识和自觉，在艺术见长的环境设计专业的工程思维问题就更加突出。

《庭院景观设计》课程一般开设在环境设计（以下简称“环设”）专业的大二阶段，是基础入门的综合性设计课程。作为园林景观尺度相对较小的设计，在实践室内与室外设计融合方面可操作性较强，因此无论专业是否分方向学习，均会开设这门课程。总结环设的学生在景观设计中呈现的特点，具有明显的两面性：手绘在入学前就有一定基础，景观效果图表达较好，艺术思维较为活跃；但设计解决空间问题的认识不足问题较为严重，工程思维较为薄弱。

一、环设学生工程思维较为薄弱的突出表现

（一）图纸设计表达不规范

问题集中在提交总平面图一稿时，基本的墙、门、窗、道路等图例的表达的错误率相当惊人，典型例子如门窗的画法不以墙厚的中心线为基准，遗憾的是首次正确率基本维持在一到两成。而在开设此门课程之前，学生已经经过《建筑制图》《设计初步》《建筑空间解析》《室内空间设计》等数门基础课程的学习，可反复交叉的学习对于学生的影响力事实上相当薄弱，所以数据显得特别惊人。经过沟通，发现学生对于景观设计的图例表达的系统性认识严重不足，很多学生认为建筑、室内、景观的图例表达并非一脉相承，而是各自独立的，跨课程就像画法重启。工程制图的素质在很大程度上可以直接反映出工程思维中的规则性思维表现，而工程制图的随意性正是反映出规则性思维较为薄弱，不受客观条件限制的创作冲动比较明显。

有相当部分的学生会把这种不规范、随意性表达的习惯一直带到毕业设计。举个典型例子，一个平常成绩良好的学生在毕业设计的最终答辩后提交最终文本，临时起意，大范围地修改了项目红线，事后学生给出理由——只是排版时觉得项目红线走向看起来不够漂亮。

（二）设计解决空间问题意识薄弱

在课程设计里，虽然把庭院景观空间的重要构成元素——建筑、道路、植物、地形等的作用分别进行理论介绍，同时结合具体的案例讲解，重点培养学生在工程思维当中的建构性思维。但学生在初学阶段的关注点还是更多本能地集中在总平面图的二维平面构成效果，忽视景观设计的本质是在解决场地问题的基础上的三维空间构成，与此相对应也不会重视立面图和剖面图的画法。没有足够重视平面图对应的立面图和剖面图以及相对应的训练，很多景观空间的塑造就显得随意、敷衍。

尤其在计算机应用软件发达的今天，直接跳过对空间尺寸的基本感知，直接从数据库中拉模块，导立面图的作法，也不同程度地伤害学生的建构性思维。建构性思维是工程思维的核心之一，基础是对场地常规尺寸的熟练掌握。在私家别墅庭院景观设计中，超半数以上的学生会认为私家庭院景观高端的标配是游泳池，他们会首选游泳池设计为重要设计要素来表达现代庭院生活场景，然而游泳池的景观设计是设计的重灾区之一。典型的表现——不少学生的设计只关心游泳池里的池水安置在哪儿，完全不关心使用游泳池的人如何使用。因此在图纸表达上会频繁出现标注着长1米，宽1米或者水深2.5米等超常规尺寸，或者完全没有道路进入以及铺装配套等的问题游泳池。

二、环设学生工程思维较为薄弱的原因

探究学生在工程思维的建立失效原因是多方面的，既有课程设置等微观层面上的，也有行业发展等宏观层面上的。

（一）在课程设置上

1.课时安排紧张

环设专业课程涉及室内装饰和室外景观，交叉的空间学习有利于学有余力的同学多向空间思维的齐头并进，但课时的局限不利于同学建立相对应有效的工程思维。在总课时不变的前提下，课程整体能够照顾到广度，就无法完全兼顾到深度。而工程思维是需要很多细节展开，并且需要足够多时间的训练沉淀才能获得。

2.课程配套不足

庭院景观设计开课前，基础的《景观建筑设计》《场地设计》等针对性强的设计课程还未开课或是根本没有《景观工程》等关于工程实施及运行相关内容或配套课程跟上。当庭院景观设计综合表达起来，工程思维缺失问题就突出了。这并不是庭院景观设计单一入门课程能够解决的，必须有更加系统的以工程思维为导向的课程设计。

（二）在专业基础上

1.艺术思维突出

环设的学生大多是经过艺术招考入学，手绘相对于工学及农学背景从事景观设计的基础较好，艺术思维比较活跃，但同时容易先入为主，工程思维的教学植入难度更高。比如图例是约定俗成的表达，更多是通用工具，但不少学生还是会以因审美等各种主观原因进行个性改造，可见存在艺术思维和工程思维的边界感不强的问题。

2.畏难情绪严重

现代城市生活与室内空间联系紧密，室内空间是居住第一空间，学生进入可想象的空间较容易，配套软件发展速度较快，深入并提高的动力较足；而现代城市生活与室外空间的联系减弱，室外庭院生活是第二空间，景观空间需要一定到达条件的，学生进入可想象的空间难度加大，配套软件发展速度较慢，深入并提高的动力较弱。因此学生主动选择景观相关工程思维的训练较少。

（三）在学科定位上

1.历史遗留原因

环境设计专业毕业取得的对应学位是艺术，过去学科名称“环境艺术设计”容易被简单地误认为涉及的是单纯的艺术创作，非解决工程实际问题的学科。

2.整体教育环境

在工科教育中工程思维培养尚且处于摸索阶段的大背景下，环境设计教育中加强工程思维培养的重要性和必要性整体认识不足。

（四）在行业发展上

1.行业认知模糊

未来从事园林景观行业的工程人员，不仅有环设专业的学生，还有来自于工科背景的风景园林专业，或来自于农科背景的园林或景观设计专业的学生。学生们大都对这种行业竞争的认知不足。

2.自我定位不明

行业职业化后有很大比例将成为工程师的一员。工程师需要依靠工程思维，深入分析工程活动的边界条件，创造性地处理好与社会、经济、文化、技术、人力等多方面的相互关系[3]。而身为未来工程师的环设学生自我定位目前相当模糊。

三、《庭院景观设计》课程改革的路径

行业的发展，社会的需求等也会倒逼我们的教学改革。适度的职业前景教育，会让学生们有自觉培养自身工程思维的积极性与主动性，从而主动认识到未来工程师的身份定位，并且积极地认同这种身份定位。行业的发展需要未来工程师们的推动，而工程师是工程思维的主体。工程思维作为一种独立的思维方式，拥有自身突出的特点——高度复合性。它是集艺术性思维、构建性思维、技术性思维、规则性思维、权衡性思维[4]等为一体的综合性思维方式。传统的工程师是以技术为核心能力，但 21 世纪的工程师仅有技术能力是不够的，工程师的工程能力正逐步走向多元化和综合化。Sharon Beder（1999）指出，要求拥有技术知识的工程人才完成任何一项工程任务是不足够的，也是不现实的。这需要一种更广、更普遍的途径，不仅帮助学生理解基本的工程规則，而且还能给予他们不断获取专业知识的能力[5]。课程目标是培养具有工程思维的未来工程师，称之为“未来工程师培养计划”。“培养计划”里把庭院的“课题”当作校园庭院的“工程”实地运营来做，通过班级分组设立若干特色的“工程坊”，带领同学们从课本走向身边的工程实践，增强工程思维，促进知识向能力的转化。

工程思维的输入和培养绝不是一蹴而就的，而是一个长期、反复的训练过程。只有把抽象的工程思维的训练与具体的《庭院景观设计》课程环节结合在一起，才能积极引导学生突出的艺术思维向综合的工程思维转化。早在2004年，麻省理工学院等4所工科院校创立的CDIO模式就提出工程活动的完整周期划分为“构思——设计——实施——运行”四个阶段，要求以贯彻和落实这个全生命周期过程为工程教育的核心内容[6]。过去课程设计中强调的更多的是“构思”和“设计”前两个阶段，对“实施”和“运行”后两个阶段受制于很多客观条件较少涉及。“工程坊”设置的特色在于，不仅在过去单纯的“设计工作室”的实践基础之上，而且要利用校园庭院景观建设的有利条件进行“施工”和“运营”，把课程分为“调研——设计——施工——运营”4个“工程”阶段，通过全流程的实践活动，根据环设学生的特点，从浅入深地向学生输入工程思维。

（一）把调研作为启发工程思维的首要阶段

根据环设学生基础的特殊性——在高考艺术考试之前获得的艺术思维训练，相对其他工科及农科背景的学生更为丰富，因此工程思维的输入需要一个相对长的转化过程。艺术思维与工程思维中的艺术性思维虽然有一定联系，但是有本质区别的。艺术思维强调审美性、原创性，可以是纯主观虚构出来的；工程思维的艺术性思维的审美性、原创性，虽然有主观审美取向的一面，但是不可能纯主观的，而是以客观技术条件为基础的，必须考虑未来工程实践中的可操作性和可实现性。调研是设计的前期准备阶段，对工程思维的形成有直接催化作用，教学改革实践以下两个方面：

1.调研庭院相关优秀案例

工程坊组织学生调研相关庭院的优秀案例进行汇报，教师重在引导提高学生景观空间的鉴赏能力。鉴赏能力是艺术思维与工程思维的艺术性思维很好的结合点。起步期的学生鉴赏能力本能地倾向于从主观审美去赞美自然美、人文美等，更多从属于主观艺术思维的表达；教师除了肯定学生在艺术思维的主观审美的可贵，更重要的是引导学生向工程思维的艺术性思维表达过渡，调研的侧重点放在从空间序列、色彩构成、材料应用等多方面进行技术性分析美的构成，从而找出案例成功的综合原因以供学习、利用。

2.调研庭院现状及使用者需求

工程坊组织学生调研校园庭院场地现状进行汇报，包括厘清场地内外的建筑、道路、植物、山水、人文、历史等各要素的资料，具体分析出场地的优势与劣势。同时调研使用者的真正需求，把使用者的需求设计成问卷，面向广大师生纸质或是网络进行派发调查、统计、研究，为后续设计解决实际问题提供数据依据做准备。

调研校园庭院及相关优秀案例，虽然是传统的教学实践活动，但部分学生还是会流于形式，倾向于游记性质的记录和主观表达，因此如何落实和提高是改革的重点。教师在校园中寻找、创造更多的庭院实地条件，有针对性地调查、分析，逐步引导工程坊学生提交全面、客观、详实的调研报告，是训练学生单纯艺术思维向工程思维中的艺术性思维转化的重要路径之一，鼓励学生通过查阅资料，走访，问卷等开展多种形式的调研实践活动，初步、有效地建立工程思维。

（二）把设计作为培养工程思维的重要阶段

“设计”既是过去教学实践“工作室”的重心，也是我们“工程坊”重心。这个阶段主要针对解决环设学生工程思维薄弱两个重要表现，教学改革实践分为两方面：

1.促进制图意识的形成

制图是设计的基础，景观制图是有系统标准的，强调了工程思维中的规则性思维。环设学生工程思维薄弱的重要表现之一——图纸设计表达不规范。这跟环设学生高考前绘画训练强化有直接关系，容易先入为主。绘画重在艺术思维的培养，主观性思维突出；而制图重在工程思维的培养，规则性思维输入容易被突出的艺术思维左右。传统的制图训练容易枯躁乏味，但改革后的工作坊，把校园庭院设计的实际场地的测量、制图工作，作为设计的铺垫阶段。制图的场景和学生学习、生活最熟悉的庭院结合在一起，用规范的图例、图示等应用到图纸上，对比过去单纯从课本图纸上去临摹、想象，效果好很多。学生化被动表达为主动表达，逐步实现从绘画意识向制图意识转变。制图意识的形成，意味着学生艺术思维向工程思维顺利过渡，是教学改革中工程思维培养的一个阶段性可喜成果。

2.促进设计意识的形成

光有制图意识还是不够的，从绘画到制图是一个重要阶段，从制图到设计是另一个重要阶段。景观设计本质上还是应用设计手段解决空间问题，而设计突出体现出构建性思维要求，因而构建性思维是未来工程师最基本的能力要求之一。改善环设学生设计解决空间意识较弱是教学改革实践的重中之重。

传统的“设计”过程分为概念设计阶段，初步设计阶段、方案确定阶段，虽然也细致，但学生习惯单打独斗，不太横向对比其他同学方案的优劣；只需要跟老师汇报，容易迎合老师的喜好。教学改革模拟工程设计的“招投标”——教师和全体学生都是甲方，有投票权；工程坊作为乙方，乙方通过设计竞标汇报的方式获得校园庭院方案落地的机会。能够在自己熟悉的师生环境中拥有可见、可感的落地作品无论如何都是一种荣誉，很大程度上会调动工程坊的积极性。为了在竞争中获胜，学生以工程坊为单位，先在坊内自觉进行不同设计方案的比对、选择，后在工程坊之间的比对、选择。这种坊内、坊间的反复比对训练，设计不只局限于平面图和效果图的表達，更重要的是会呈现更多元、开放的角度解决空间问题。工程坊的改革就是促进学生自主设计意识的出现，实现从制图向设计的跨越。设计意识逐渐形成，意味着构建性思维的形成与发展，学生初步具备未来工程师的基本素质。

（三）把施工作为巩固工程思维的特色阶段

设计与施工虽然在工程流程中前后两个不同阶段，但他们的关系是相互制约，相互影响。好的设计会大大影响施工的最终效果，施工的经验同样也可以反过来促进设计的更新与改进。施工是过去我们传统环设教学中长期缺失的，所以导致过去很多环设学生设计方案要么绣花枕头，要么纸上谈兵。教学改革后的“工程坊”不只限于单纯“设计室”，它的特色体现在不只停留传统的图纸“设计”阶段，还需要寻求现实突破，拓展更多现实有利条件进入到“施工”阶段。

1.利用和创造施工条件

对比在工科院校或院系的实践，一部分课程会安排在模型实验室动手实践；而在农业院校或院系中，一部分课程会安排在一些花圃、苗圃亲手实践；相对在艺术院校或院系中，通常只有画室才是标准配置，然而画室是艺术思维培养的“重镇”，针对工程思维培养形成的偏设计实践的配套设施比较薄弱，很多会出现既没有专业的模型实验室，又无花圃苗圃等情况。因此需要借鉴的地方较多，未来发展空间较大。《庭院景观设计》课程“施工”实践具备一些特定的优势，总体需要场地的尺度相对来说较小，与实际功能结合得紧密，因此申请基地的规模和成本开支都是可控的，可以申请获得校园景观建设与维护方面的经费的支持。根据校园条件，可以小到几十平方米，或是大到上到成百上千平方米的占地面积作为工程坊的实践基地。工程坊把可实现的校园庭院景观作为教学改革特色，让“施工”自行检验学生的“设计”。这比传统课堂单纯依靠“设计手段”来提高设计本身，有明显的优越性。比如很多设计反复强调出现的表达不规范问题，施工现场需要及时沟通，设计规范问题迎刃而解，这比课堂上口头反复强调规范的重要性有效得多。

2.组织协调现场施工

通过工作坊前期的设计竞标，合并工程坊组织进行施工。因为校园庭院规模有限，学生完全有条件可以亲自动手施工，大大缩小图纸想象空间和现场实体空间的差距。为了完成施工效果的完整性，学生除了必须自觉深入地研究尺寸、材料、色彩等课本基础构建性知识，还得自主学习关于造价、人力、政策等社会应用型知识。真实的工程施工遇到的现实问题也远比图纸中的假定问题复杂得多，课本上没有现成的答案，因此工程思维中的综合性思维和权衡性思维的要求随之增强，现场施工需要随时协调各要素之间的平衡关系。比如植物的种植调整，现实苗木与设计图里呈现预期成熟效果的规格往往是有一定差距的，就需要学生及时调整。解决工程问题往往不是在单一技术或是艺术等领域寻求最优解的过程，而是寻求各个要素平衡的最现实方案。有了经过施工检验的综合性思维和权衡性思维的加入，工程思维进入到全面巩固的阶段。工程坊的特色功能由此也得到了很好的发挥。

（四）把运营作为提升工程思维的拓展阶段

由于整个社会经济发展快速，工程的设计及实施的速度整体也快，工程交付相对运营显得“立竿见影”，而运营一直是个长期的工程，通常运营主体与设计、施工主体又是完全分离的，整体协调性不高，运营对整个行业来说都是短板。因此，运营理念在传统课程教育中也是长期缺失的，教改后的工程坊的优势还体现在运营初体验上——模拟景观的常规管理。具体的措施包括模拟现实项目完成进行“开园仪式”，提交定期回访使用心得、养护报告等。课程打破课时的限制，下级学生的实践可以结合上级留下的施工运营成果进行筛选，留下部分优秀的作品，继续观察、维护、更新，把运营的时间跨届拉长。教学改革后的工程坊运营也是特色的拓展，不仅注重空间思维的培养，也在时间管理上有所突破。四个阶段的完整训练，学生工程思维明显得到了提升。

结论

《庭院景观设计》课程处于环境设计入门初级阶段，而工程思维是个高度复合的思维方式，它的输入是个长期反复的训练过程，从入门开始注重工程思维的输入是极其必要的。尤其利用好环设学生艺术思维基础好的优势，依托“工程坊”的特色全流程形式，通过“调研——设计——施工——运营”4个阶段的教学加以引导和转化，最终培养学生成为具备有综合性的工程思维的“未来工程师”，实现“未来工程师培养计划”的突破。

参考文献

[1]李伯聪.工程思维的性质和认识史及其对工程教育改革的启示[J].高等工程教育研究，2018（4）：45-53.

[2]Buccirelli L L.Engineering Philosophy[M].Delft University Press，2003：1.

[3]贾广社，曹丽.工程师的工程思维培养[J].自然辩证法研究，2008（6）：71-73.

[4]吴永发.基于STEM教育的工程思维培养[J].教育探索，2019（2）：36-38.

[5]Sharon Beder.Beyond Technicalities：Expanding Engineering Thinking[J].Journal ofProfessional Issues in Engineering Education and Practice，1999（1）：12-18.

[6]CrawleyEF.顾佩华，等译.重新认识工程教育[M].北京：高等教育出版社，2013：126-149.