白曉霞

引言

人工化、室內(nèi)化、靜態(tài)化的生活方式導致兒童青少年普遍患有“自然缺失癥”1）并帶來相關(guān)健康風險。自然作為一種健康資源的理念雖然由來已久，然而對于中小學建筑這種特定空間類型以及兒童青少年的特殊使用人群，自然如何發(fā)揮健康促進作用的？中小學建筑如何在設(shè)計中借用自然的力量？

圖1 針對全生命路徑健康干預的環(huán)境戰(zhàn)略示意

預防醫(yī)學指出針對不同年齡群體所處的特定環(huán)境進行干預是既高效又節(jié)省的最佳途徑[1，2]，通過中小學建筑空間環(huán)境對兒童青少年健康風險進行科學調(diào)控，對于整個宏觀群體健康效益巨大，圖1所示為中小學空間環(huán)境作為生命全路徑干預中的位置。當前我國兒童青少年健康形勢不容樂觀，且諸多健康問題的發(fā)生發(fā)展均與環(huán)境具有一定關(guān)聯(lián)[3]。健康促進的常見途徑包括環(huán)境、飲食、藥物、管理等[1]，然而有什么方式比讓孩子去享受自然更受歡迎呢？中小學是兒童青少年在有意識情況下所處時間最長的環(huán)境，從健康視角重新審視當前中小學環(huán)境迫在眉睫。本文通過對相關(guān)科學研究和實踐應用進行綜述以期為基礎(chǔ)教育設(shè)施的設(shè)計及改良提供借鑒。

1 親生物設(shè)計促進健康的由來

親生物一詞由美國科學院院士Edward Wilson教授于1984在著作《Biophlia》中提出[4]，其本意為對生命的熱愛，是人類親近對自己生存、繁衍與繁榮有利的自然要素的內(nèi)在天性?！坝H生物設(shè)計”（Biophilic Design）并非簡單的原始意義上的回歸自然，而是關(guān)注如何在人工環(huán)境中滿足人們親近自然的天性，強調(diào)借用自然要素和規(guī)律來解決當前人類所面臨的復雜問題，是對自然力量和人工力量關(guān)系的重新審視，愈是高度人工化環(huán)境愈需要對環(huán)境的親生物性進行深度設(shè)計。親生物設(shè)計專家Stephen R.Kellert將親生物設(shè)計分為直接體驗自然（引入直接的自然要素）、間接體驗自然（對自然的聯(lián)想）和抽象體驗自然（營造自然的空間感覺）三種模式[5]。親生物設(shè)計的概念雖然提出較晚，但親近自然的思想及其在設(shè)計當中的探索卻遠早于此。與親生物設(shè)計極為近似的另一理念為基于自然的設(shè)計（Nature-based Solution），Nature一語雙關(guān)“自然”和“天性”，基于自然的設(shè)計本身恰恰亦是基于人的天性的設(shè)計[6，7]?！坝H生物設(shè)計”相比“基于自然的設(shè)計”更注重設(shè)計激發(fā)使用者的內(nèi)在特征，強調(diào)自然作用與使用者主觀能動性的耦合，更加符合特定空間特定使用人群的研究，因此本文采用“親生物設(shè)計”的表述。

20世紀80～90年代，“健康促進”（Health Promoting）、“設(shè)計促進健康”（Active Living by Design）、“循證設(shè)計”（Evidence-Based Design)等相關(guān)概念先后提出，盡管其所處立場和出發(fā)視角有所差異，諸多研究成果卻表現(xiàn)為與親生物設(shè)計的互通、支持和促進。“健康促進”一詞由世界衛(wèi)生組織于1986年渥太華憲章中提出[8]，宗旨在于使人們盡一切可能通過選擇健康的方式使自身保持身心的最優(yōu)狀態(tài)，其對健康的定義涵蓋了身體、心理和社會適應三個層面?！敖】?疾病連續(xù)帶理論”指出人體綜合狀況處于健康態(tài)和臨床態(tài)兩極之間[1]，健康促進即通過包括自然環(huán)境在內(nèi)的多種手段盡可能向著健康一極促進（圖2）?！霸O(shè)計促進健康”亦發(fā)展于美國[9]，強調(diào)運用多層次多學科的方法改善人們的體能活動，尤其強調(diào)環(huán)境對于日常生活的影響?！把C設(shè)計”則強調(diào)基于嚴謹?shù)目茖W證據(jù)進行設(shè)計，并依托實踐中對環(huán)境與人的關(guān)系進行驗證。親生物設(shè)計促進健康立足實踐、理論和研究三個層面逐漸成型，并激發(fā)了大量研究人員和創(chuàng)作人員在醫(yī)療、辦公、居住、教育等多個領(lǐng)域的探索。例如Roger Ulrich教授于1984發(fā)表在Science期刊的文獻指出戶外綠色景觀可能影響手術(shù)患者康復[10]，這一里程碑式的研究將環(huán)境親生物性促進健康的理念推進至科學研究的高度，之后大量學者對自然與人的行為、心理、疾病等內(nèi)容進行研究。因此，“親生物設(shè)計促進健康”是在相關(guān)理論和實證研究的基礎(chǔ)上提出的一個涉及多學科語境的綜合概念。

2 親生物設(shè)計促進健康在中小學建筑中的發(fā)展脈絡(luò)

親生物設(shè)計對于兒童青少年健康的影響在客觀層面一直存續(xù)，但二者關(guān)系被認知的過程受到社會背景、教育理念、公共衛(wèi)生、科研手段等多因素的影響，相關(guān)實踐探索和科學研究在時間層面和地域?qū)用娌⒉煌耆睾?，本文?0世紀初期明確針對特定健康問題反思教育環(huán)境的社會事件為起點，對親生物設(shè)計在中小學建筑中的發(fā)展歷程進行闡述，基本可概括為5個階段。

2.1 萌芽：始于特殊生理健康需求的先驅(qū)運動

中小學建筑產(chǎn)生于啟蒙運動和工業(yè)革命時期，受教育范圍拓展、受教育人群增多，為了高效教育并有效管理而設(shè)立[11]。高密度人群聚集的使用特征加上對兒童青少年社會關(guān)注度極高，中小學建筑的健康性能一直備受關(guān)注。建筑學與醫(yī)學領(lǐng)域、公共衛(wèi)生領(lǐng)域的結(jié)合最早表現(xiàn)在傳染病的防控[12]，在中小學建筑中同樣如此。專門針對健康問題而進行的中小學設(shè)計以1904年的德國夏洛藤堡社區(qū)“露天學校運動”2）最為突出，其宗旨在于為了讓體弱孩子（尤其是肺結(jié)核患兒）能夠接受正常教育而努力，聚焦于充足的日照和新鮮的空氣這兩項生命支撐系統(tǒng)中最基本的要素，倡導教育活動于開放空間或者戶外環(huán)境進行，這場針對特殊生理健康需求的教育環(huán)境運動隨后擴展至歐美其他國家[13]，并對中小學建筑設(shè)計產(chǎn)生了深遠影響，可以視作中小學建筑中親生物設(shè)計促進健康的萌芽。

2.2 探索：服務普適健康需求的直接自然體驗模式

圖2 健康促進與“健康-疾病連續(xù)帶理論”的關(guān)系示意

受露天學校運動的影響，中小學建筑親生物設(shè)計實踐開啟了針對生理健康、心理健康、與教育的關(guān)系等多方面的探索，但對于自然環(huán)境的引入僅限于直接體驗的認知層面。20世紀20～50年代，人們認為健康的普通孩子也應當享受類似親自然的教育，與健康相關(guān)的陽光、空氣、體育鍛煉、安全衛(wèi)生等內(nèi)涵在學校建筑當中應予以體現(xiàn)，最為典型的代表是簡.戴克于1928年專門為正常兒童設(shè)計的一棟坐落于荷蘭阿姆斯特丹的四層開敞教室（open air school）[13，14]，具體通過透明化的普通教室、共享開敞教室、懸挑結(jié)構(gòu)等增強建筑與自然的交融(圖3～5）。這一時期教育學家蒙臺梭利提出互動式學校，認為兒童基于天性對自然環(huán)境進行觀察和學習，學校環(huán)境不僅影響生理健康更塑造著兒童的心理健康，親近自然和戶外的體驗是學校環(huán)境的必要條件。緊隨其后，理查德.諾伊特拉強調(diào)學校設(shè)計應當基于人類現(xiàn)實存在的生理健康和心理健康，更為直接的提出自然式學校設(shè)計[13]，這與其曾在有機建筑大師萊特塔里埃森建筑學校工作、以及為羅威爾醫(yī)生設(shè)計健康別墅等經(jīng)歷不無關(guān)系，他將自己的設(shè)計稱為“Bio-realism”[15]，以科羅娜大道學校、斯凱特大道小學（圖6）為代表，大面積透明的推拉墻、半室外的活動場所等設(shè)計要素充分表達了自然式學校的建筑特征，在該學校當中，集合、用餐、班級活動等均可以在戶外進行。自然式學校影響深遠，直至今日有關(guān)綠色校園、健康校園的學術(shù)探討和設(shè)計實踐當中仍可看到。

2.3 停滯：受社會背景制約的親生物設(shè)計回落期

20世紀50年代后，戰(zhàn)后各國開始經(jīng)濟復蘇，基礎(chǔ)教育擔負高效提升勞動力素質(zhì)的角色，受標準化、流程化的流水線思想影響，“編班授課+標準化教室”的模式盛行[16]，形成了典型的長廊串聯(lián)式多層建筑設(shè)計，僅滿足基本生理健康需求，對于心理健康、社會適應的考慮極為欠缺。這種近乎統(tǒng)一范式的中小學建筑空間模式在世界范圍內(nèi)應用極廣，盡管一直受到教育學家們的抨擊，但直至今日仍有廣泛的影響力。

圖3 阿姆斯特丹露天學校教室單元

圖4 阿姆斯特丹露天學校剖面解析

圖6 斯凱特大道小學外景

我國中小學建筑的發(fā)展主要在新中國成立之后，建筑學報作為國內(nèi)最早創(chuàng)辦的建筑期刊，自1954年創(chuàng)刊以來共發(fā)表過56個國內(nèi)中小學的設(shè)計案例，形成我國中小學建筑設(shè)計探索的縮影。20世紀50年代至80年代，“勤儉辦學”為主要指導思想，學校建筑的基本功能捉襟見肘，以1962年上海市新建的虹關(guān)中學、合德里小學為代表[17]，均采取了內(nèi)廊集中式布局，空間相對封閉，對于公共活動空間、校園綠化景觀等建設(shè)更是難以顧及，中小學建筑的親生物設(shè)計幾乎觸底。直至80年代才得以轉(zhuǎn)變，以1986年南京市瑯琊路小學設(shè)計為例，逐漸開始校園景觀環(huán)境設(shè)計探索[18]。

2.4 發(fā)展：面向整體健康的多重自然體驗模式

隨著社會發(fā)展，全民對于校園健康的認知程度提升，與此同時生命教育、自然教育、素質(zhì)教育等一系列理念沖擊著傳統(tǒng)教育模式，這一切均要求校園建筑做出變革。1977年美國恩格爾教授提出以“生物-心理-社會”醫(yī)學模式取代生物醫(yī)學模式[19]，標志著人們對與健康的考量進入整體健康觀的新時期。我國中小學建筑設(shè)計領(lǐng)域?qū)τ谡w健康觀的響應起始于1986版《中小學建筑設(shè)計規(guī)范》，中小學建筑的采光、通風、安全、綠化、室內(nèi)設(shè)施等健康標準顯著提高。進入21世紀后各類建筑學期間中用以描述新發(fā)表的中小學案例的關(guān)鍵詞在“安全、適用、經(jīng)濟”之外更多涌現(xiàn)“健康、綠色、生態(tài)、場所、氛圍、趣味、生活、體驗、適應”等語匯，中小學建筑設(shè)計實踐逐漸突破長廊串聯(lián)的定型模式，尋找更加友好多元的空間模式，通過空間的開放性、透明性等為學生感知自然提供機會?！傲暥Y大樹下，授課杏林旁”曾為我們描述過以直接自然為背景的教學模式，但隨著人工環(huán)境成為絕對主流的學習場所，中小學建筑親生物設(shè)計必須從空間模式到室內(nèi)環(huán)境進行系統(tǒng)設(shè)計，親生物設(shè)計基于醫(yī)學模式在實踐層面發(fā)展為面向整體健康的多重自然體驗設(shè)計。

首先，以直接體驗自然作為親生物設(shè)計的基礎(chǔ)策略，通過調(diào)動視覺、聽覺、觸覺等感知系統(tǒng)發(fā)揮自然的直接刺激作用，注重建筑空間與自然的互動關(guān)系。例如蘇州科技城實驗小學提出垂直書院的概念，對外打破完整性的建筑界面，形成錯落的戶外平臺，對內(nèi)采用內(nèi)部庭院和立體園林（圖7、8）[20]。圖9所示為對于大量中小學建筑直接體驗自然設(shè)計要點的概括。其次，以間接體驗自然的設(shè)計作為親生物設(shè)計的擴展策略，通過自然元素、自然材料、自然特征的提取激發(fā)關(guān)于自然的美好聯(lián)想從而發(fā)揮心理意義上的撫慰[5],兒童青少年具有敏銳的想象力，間接體驗自然正是基于此對自然感覺的主動擴展。例如，源計劃建筑師事務所在紅嶺實驗學校設(shè)計當中對于“山”的文脈提取與“山谷”意向轉(zhuǎn)譯，與立體綠化相結(jié)合形成置身山谷的感覺（圖10、11），實現(xiàn)人工環(huán)境與自然意向的互通，尤其可貴的貢獻了高強度開發(fā)中的親生物設(shè)計探索。再如丹麥芒科戈小學在衛(wèi)生間設(shè)計中通過墻地一體化的自然圖案，將這一與公共衛(wèi)生密切相關(guān)的空間徹底激活（圖12），扭轉(zhuǎn)衛(wèi)生間作為附屬功能經(jīng)常被忽視的觀念。再次，以抽象體驗自然作為親生物設(shè)計的增強策略，通過空間模式營造抽象感知自然規(guī)律的人工環(huán)境與兒童青少年學習壓力、社會適應等健康問題密切相關(guān)，是建筑親生物設(shè)計最為隱秘最為深層的內(nèi)涵。例如杭州未來科技城小學的教學單元設(shè)計在支持一對多講授模式的基礎(chǔ)上，附加形成相對私密的個輔空間，并圍繞電腦信息中心增強學生們的社交行為，探索了一種更有利于兒童青少年情緒認知、社會適應、自主學習的教室單元（圖13）。

2.5 深化：依托科學研究的持續(xù)推進

設(shè)計實踐中自然力量與健康的關(guān)系終究停留在理念探討，進入21世紀后伴隨著多學科交叉研究、相關(guān)成果的積累、循證設(shè)計推廣等時代背景的發(fā)展，校園建筑親生物設(shè)計進入科學推進期。一方面實踐探索中所體現(xiàn)出的親生物設(shè)計手法值得更加嚴謹?shù)尿炞C，另一方面科研領(lǐng)域的相關(guān)成果需通過設(shè)計規(guī)范、設(shè)計理念的推廣才能得以落實。

多學科研究指出健康是遺傳易感性和環(huán)境暴露之間相互復雜作用的結(jié)果，從龐雜的研究中剝離出針對兒童青少年的“親生物設(shè)計-健康效益”的關(guān)系有利于進一步深化親生物設(shè)計，該領(lǐng)域研究的重點受到兒童青少年健康問題的典型性、與親生物設(shè)計的關(guān)聯(lián)性等因素影響。首先，針對生理健康的研究最為基礎(chǔ)，其中視力健康、呼吸系統(tǒng)健康、體能活動等相關(guān)研究在數(shù)量和認知程度上均較高，且時至今日這三類問題仍是我國兒童青少年面臨的典型健康問題。其次，兒童青少年情緒緊張、心理焦慮、厭學逆反、抑郁等疾病化現(xiàn)象日趨嚴重，近年來對于兒童青少年心理健康的關(guān)注程度普遍加大。再次，社會適應作為健康的第三重內(nèi)涵，指人類對其所處環(huán)境的自我調(diào)節(jié)，包括對學校的適應狀態(tài)和面向未來的適應能力等內(nèi)容。校園承擔著家庭與社會之間的過渡角色，人際關(guān)系障礙、校園欺凌等問題均折射出當前兒童青少年社會適應與道德健康不容樂觀。本研究通過跨學科的文獻尋證，明晰了通過親生物設(shè)計促進兒童青少年健康的具體關(guān)聯(lián)，如表1。通過中小學建筑“親生物設(shè)計-健康效益”的關(guān)聯(lián)尋證結(jié)果揭示了親生物設(shè)計促進健康的基本特征：（1）自然要素并非具有同等的健康效益；（2）特定自然要素與特定健康問題之間具有針對性的特征；（3）親生物設(shè)計要素的健康效益存在系統(tǒng)性的疊加特征；（4）未經(jīng)縝密設(shè)計的引進自然可能會帶來相應的健康風險。在此基礎(chǔ)上對校園親生物設(shè)計要素提煉，表2進一步明晰直接體驗自然、間接體驗自然、抽象體驗自然與兒童青少年健康的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性。綜上所述，我們認為依托科學研究成果中小學建筑親生物設(shè)計正處于持續(xù)推進的深化階段。

圖7 垂直書院的概念與轉(zhuǎn)譯

圖8 蘇州科技城實驗小學

圖9 中小學建筑直接體驗自然的設(shè)計要點

圖10 “山谷”的文脈與轉(zhuǎn)譯

圖11 紅嶺實驗小學校

圖12 間接體驗自然的公共空間

圖13 抽象體驗自然的教學單元

表1 中小學建筑“親生物設(shè)計-健康效益”的研究尋證

結(jié)語

通過親生物設(shè)計激發(fā)兒童青少年的內(nèi)在天性，發(fā)揮自然對于生理、心理、社會適應的積極效應，盡可能的為促進健康提供支持性環(huán)境，是親生物設(shè)計的核心要義，也是中小學建筑相關(guān)設(shè)計與研究的基本責任。通過對過去一個世紀中小學親生物設(shè)計的實踐探索、科學研究進行系統(tǒng)回顧，結(jié)論顯示：第一，兒童青少年健康問題與環(huán)境存在直接關(guān)聯(lián)性，對兒童青少年健康的影響主要表現(xiàn)為預防作用和健康促進，輔助表現(xiàn)為療愈作用。第二，各類自然要素并非具有同等的健康效益，多學科相關(guān)成果交叉印證更容易形成系統(tǒng)性指導；第三，“親生物設(shè)計-健康效益”的關(guān)系可初步概括為環(huán)境—生理機能機制、環(huán)境—心理認知機制、環(huán)境—行為干預機制，三者結(jié)合起來共同發(fā)揮疾病的預防作用和健康品質(zhì)的提升（圖14）；第四，環(huán)境親生物性的研究范疇已經(jīng)從直接自然要素拓展至整體空間環(huán)境的親生物性，中小學建筑設(shè)計應當以直接體驗自然為基礎(chǔ)策略，以間接體驗自然為擴展策略，以抽象體驗自然為增強策略形成系統(tǒng)化的設(shè)計思想。

表2 親生物設(shè)計要素-健康問題的關(guān)聯(lián)矩陣

圖14 親生物設(shè)計促進健康的作用機制示意

我國正處于基礎(chǔ)教育設(shè)施新建、擴建、改建的發(fā)展時期，健康形勢與教育改革共同呼喚校園的親生物性。中小學建筑親生物設(shè)計以兒童青少年內(nèi)在的天性為出發(fā)點，從健康促進角度對教育環(huán)境與自然體驗的關(guān)系重新審視。近10年間自然環(huán)境對于人體健康的影響向著量化研究發(fā)展，包括環(huán)境要素、自然劑量、生理反饋、行為記錄、心理反應的等均可通過人因反饋技術(shù)、移動監(jiān)測技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、大數(shù)據(jù)等進行更加深入的研究，多模態(tài)數(shù)據(jù)的同步分析有望進一步揭示親生物設(shè)計影響兒童青少年健康的深層影響[36]。

無論是一所坐落于山水之間的學校還是一所處于高密度城區(qū)的學校，從空間模式到自然要素均有可以改善提升的機會，越是人工化的環(huán)境越能體現(xiàn)親生物設(shè)計的健康效益，中小學建筑設(shè)計運行應將親生物設(shè)計作為一項極具戰(zhàn)略價值的途徑貫穿始終。

圖、表來源

圖1、2、9、13、14、表1、表2：作者繪制；

圖3、4：作者改繪；

圖5、6：希勒.現(xiàn)代學校設(shè)計：百年教育建筑設(shè)計大觀[M].北京：電子工業(yè)出版社,2014.

圖7、8：張斌,李碩.垂直書院——蘇州科技城實驗小學設(shè)計手記[J].建筑學報，2017 (6)：67-69.

圖 10、11： https://www.gooood.cn/hongling-experimentalprimary-school-china-by-o-office-architects.htm

圖12：段倩.世界建筑大系-學校建筑1[M].沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，2015.

注釋

1）自然缺失癥：nature-deficit disorder，美國理查德·洛夫在《林間最后的小孩》中最初提出，即兒童在大自然中度過的時間越來越少，高度的人工化的環(huán)境侵蝕了新一代的生活，從而帶來了諸多的行為心理問題，指一種普遍的社會現(xiàn)象。

2）露天學校運動：我國在民國時期在教育資源短缺的情況下面向貧寒子弟不得已在戶外進行教學的活動同樣被命名為“露天學校運動”，但這與文中所述歐美國家為爭取新鮮空氣和陽光而進行的露天學校運動有著本質(zhì)的區(qū)別。