汪俊瓊

一、參數(shù)化設(shè)計(jì)概述

參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametric Design）也稱參變量化設(shè)計(jì)，是把設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的各相關(guān)要素進(jìn)行參數(shù)化的一種設(shè)計(jì)方法[1]。早期伍德伯里在定義參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)調(diào)其幾何形態(tài)的關(guān)聯(lián)性探索價(jià)值，認(rèn)為參數(shù)化設(shè)計(jì)方法能夠以互動(dòng)的方式挖掘設(shè)計(jì)的無(wú)限可能。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和計(jì)算思維的邏輯化、交互式、創(chuàng)造性構(gòu)造設(shè)計(jì)，通過設(shè)定規(guī)則建立起目標(biāo)對(duì)象與選定參數(shù)之間的參變量化模型，從而實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)在邏輯構(gòu)建中自由流動(dòng)，突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中以感性思維為主的相對(duì)成熟而固化的流程，代之以構(gòu)建規(guī)則式的算法來生成幾何形態(tài)，表現(xiàn)為一種新穎的、靈動(dòng)的、嚴(yán)謹(jǐn)而微妙的計(jì)算性設(shè)計(jì)思維。

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種前衛(wèi)的設(shè)計(jì)思潮和技術(shù)方法，廣泛應(yīng)用在城市設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。自由的實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的復(fù)雜性設(shè)計(jì)，使參數(shù)化設(shè)計(jì)獲得眾多先鋒設(shè)計(jì)師的青睞。鑒于參數(shù)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和優(yōu)勢(shì)，我國(guó)參數(shù)化設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐大體呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性和復(fù)雜性兩種基本價(jià)值取向，實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在參數(shù)化設(shè)計(jì)課題實(shí)踐中探索未知結(jié)果；復(fù)雜性運(yùn)用復(fù)雜的系統(tǒng)視角構(gòu)建復(fù)雜的設(shè)計(jì)關(guān)系，試圖通過參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐解決復(fù)雜問題。這兩種取向不可避免地帶來參數(shù)化設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中認(rèn)知難度的提升，再加上主觀投入或客觀資源等原因，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐陷入多重現(xiàn)實(shí)困境。人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來新面貌和革新契機(jī)，其應(yīng)用探索不僅有助于降低認(rèn)知難度，改善教學(xué)效果，同時(shí)還能形成學(xué)生的多元視角，提升其解決復(fù)雜問題的能力。由此，人工智能背景下參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)呈現(xiàn)一系列新的景觀。

二、參數(shù)化設(shè)計(jì)的兩種教學(xué)取向

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)建筑研究院于 1994 年成立了無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)工作室（Paperless Studio），將數(shù)字技術(shù)手段引入專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，并對(duì)建筑的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了廣泛探索。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，參數(shù)化設(shè)計(jì)課程在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)計(jì)院系中得到普及。國(guó)內(nèi)的參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)也在 21 世紀(jì)初嶄露頭角，發(fā)展至今日漸成熟，并形成一定的規(guī)模和影響。總的來說，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)和復(fù)雜性設(shè)計(jì)兩種理論取向，這與設(shè)計(jì)的綜合性與實(shí)踐性特質(zhì)高度契合。

（一）實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種探索無(wú)限可能的技術(shù)，從誕生初期，便具有顯著的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)教學(xué)過程主要關(guān)注參數(shù)化設(shè)計(jì)在算法生形方面的應(yīng)用價(jià)值。在專業(yè)課程教學(xué)中，參數(shù)化設(shè)計(jì)可以適應(yīng)多種場(chǎng)景，如建筑設(shè)計(jì)、景觀小品、圖案設(shè)計(jì)等，常用于前衛(wèi)設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、未來設(shè)計(jì)。在天馬行空的個(gè)性化設(shè)計(jì)中凸顯設(shè)計(jì)師的批判意識(shí)與游戲意味，也讓創(chuàng)意設(shè)計(jì)的內(nèi)涵更加深刻[2]。清華大學(xué)在建筑設(shè)計(jì)課程中開設(shè)“非線性建筑設(shè)計(jì)”專題，經(jīng)過近二十年的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐，完成了對(duì)建筑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)教學(xué)的階段化探索。徐衛(wèi)國(guó)團(tuán)隊(duì)將其教學(xué)成果匯集成冊(cè)，形成《參數(shù)化非線性建筑設(shè)計(jì)》一書，書中針對(duì)不同的建筑景觀作品，從技術(shù)路線、算法研究、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果等方面進(jìn)行介紹和效果闡釋，完美揭示了參數(shù)化非線性建筑設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)探索過程。此外，廈門大學(xué)馮立宇團(tuán)隊(duì)在博物館課程設(shè)計(jì)中，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)空間形態(tài)進(jìn)行不斷試錯(cuò)與篩選，通過大量的模擬實(shí)驗(yàn)生成了形態(tài)各異的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)[3]。武漢理工大學(xué)的李慶楠團(tuán)隊(duì)嘗試將自然符號(hào)元素和當(dāng)下社會(huì)焦點(diǎn)與價(jià)值思考引入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)課程中，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析社會(huì)問題，挖掘自然現(xiàn)象表層符號(hào)元素及其內(nèi)在機(jī)理，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)性探索中挖掘作品的社會(huì)價(jià)值和人文意蘊(yùn)[4]。與此同時(shí)，南京藝術(shù)學(xué)院徐炯團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)期的教學(xué)改革探索中將“實(shí)驗(yàn)”視為其參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)的根本態(tài)度，在教學(xué)中不斷開拓創(chuàng)新，以跨界方式拓展學(xué)生視野，用新的技術(shù)、新的媒介、新的材料、新的建構(gòu)方式探索參數(shù)化構(gòu)形與數(shù)字化營(yíng)造體驗(yàn)，在這一過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和追尋極致創(chuàng)意的態(tài)度[5]。

（二）復(fù)雜性設(shè)計(jì)

系統(tǒng)論認(rèn)識(shí)視野下的參數(shù)化設(shè)計(jì)通過有序組織各項(xiàng)子系統(tǒng)，將復(fù)雜性體現(xiàn)在子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)邏輯上，形成一種復(fù)雜的內(nèi)在邏輯關(guān)系。對(duì)這種關(guān)聯(lián)關(guān)系的正確認(rèn)知使設(shè)計(jì)師具備面對(duì)復(fù)雜需求變化的思辨思維以及解決復(fù)雜問題的基本能力。帕特里克·舒馬赫（Patrik Schumacher）認(rèn)為，參數(shù)化設(shè)計(jì)的精彩之處在于通過設(shè)計(jì)復(fù)雜的聯(lián)系加強(qiáng)全局的有機(jī)整合，通過設(shè)置不同的規(guī)則在大量的子系統(tǒng)間建立起獨(dú)特而清晰的連續(xù)性秩序，而閾值和奇點(diǎn)的設(shè)定將加強(qiáng)和放大初始差異性，形成更豐富和更多導(dǎo)向性的視覺信息[6]。看似不受約束的復(fù)雜形態(tài)背后包含著對(duì)邏輯與秩序的嚴(yán)格遵守與執(zhí)行，敏感而不確定性的復(fù)雜性設(shè)計(jì)結(jié)果在一定程度上滿足了人們對(duì)和諧美與奇異美的追求。以面向綠色建筑設(shè)計(jì)的參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用為例，其復(fù)雜性表現(xiàn)在信息量的劇增以及設(shè)計(jì)目標(biāo)的系統(tǒng)性，在設(shè)計(jì)過程中需要同時(shí)考慮綠色性能、建筑功能和空間形態(tài)以及相互之間的關(guān)聯(lián)，屬于復(fù)雜性的設(shè)計(jì)場(chǎng)景，對(duì)設(shè)計(jì)師的系統(tǒng)性思維能力要求也更高，不僅要關(guān)注系統(tǒng)與系統(tǒng)間，以及系統(tǒng)與環(huán)境間的關(guān)系，還需要建立自洽的性能優(yōu)化邏輯，通過信息的反饋和設(shè)計(jì)的迭代實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)搭建起綠色建筑技術(shù)和數(shù)字化設(shè)計(jì)的課程體系，在參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)中強(qiáng)化設(shè)計(jì)主題與自然、社會(huì)的關(guān)聯(lián)性，并以綠色性能為目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生以建筑性能優(yōu)化為目標(biāo)進(jìn)行建筑形態(tài)的生成與演化。復(fù)雜性設(shè)計(jì)取向下，這種跨學(xué)科的研究方法展現(xiàn)出富有邏輯理性的科學(xué)特征，建筑的“綠色設(shè)計(jì)”也呈現(xiàn)新的內(nèi)涵。一方面，基于計(jì)算思維導(dǎo)向的建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)更多指涉抽象與分解、算法與自動(dòng)化、數(shù)據(jù)的收集、分析與表征等，并在此過程中致力于探索自然環(huán)境與建筑的關(guān)系；另一方面，通過尋求與用戶的行為模式以及與居住體驗(yàn)相匹配的創(chuàng)意空間設(shè)計(jì)，建立起建筑形式與建筑功能、主體性能與設(shè)計(jì)成本之間的價(jià)值工程對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地豐富了建筑空間的可能性。

三、參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)存問題

參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)性和復(fù)雜性設(shè)計(jì)取向不可避免地帶來參數(shù)化設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中認(rèn)知難度的提升。此外，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)會(huì)涉及軟件學(xué)習(xí)、數(shù)字模型構(gòu)建、參數(shù)化邏輯構(gòu)建、實(shí)體建造等內(nèi)容，學(xué)習(xí)過程仍需投入巨大精力，甚至物力。所以，無(wú)論是主觀導(dǎo)向還是客觀資源的原因，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐都陷入多重現(xiàn)實(shí)困境。

（一）計(jì)算性設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)不足

參數(shù)化邏輯構(gòu)建是參數(shù)化設(shè)計(jì)中非常重要的部分，它基于特定的計(jì)算性邏輯思維，涵蓋算法設(shè)計(jì)、數(shù)字編程，常用的是基于Rhino 腳本編程語(yǔ)言或基于Grasshopper 插件的可視化編程方法，它們配合Rhino 交互式命令模型構(gòu)建，讓整個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)成更加直觀流暢。此外，還可以選擇基于Processing 的Java 編程語(yǔ)言、基于Max 軟件的腳本編程語(yǔ)言，或基于Maya 軟件的MEL編程語(yǔ)言。在實(shí)際教學(xué)中，設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生以美術(shù)背景居多，他們有著相對(duì)優(yōu)秀的感性設(shè)計(jì)思維和藝術(shù)審美鑒賞水平，這使得傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)教學(xué)體系對(duì)學(xué)生的計(jì)算性設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)缺乏足夠重視，這種局面無(wú)疑對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)的高階學(xué)習(xí)造成困擾，認(rèn)知有一定的難度，導(dǎo)致學(xué)習(xí)成本高。

（二）空間體驗(yàn)缺失

參數(shù)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)核心是空間形態(tài)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是圍繞該空間構(gòu)建參數(shù)模型、優(yōu)化性能指標(biāo)、探索行為模式。也就是說，雖然參數(shù)化設(shè)計(jì)具有先鋒實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，但最終需要將其落地，所以空間的體驗(yàn)反饋非常重要，否則參數(shù)化設(shè)計(jì)只能是鏡中花、水中月，且對(duì)后續(xù)項(xiàng)目建造存在一定的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要通過圖紙、數(shù)字模型等展示建造過程和建造效果，偏平面式概念設(shè)計(jì)，理性多、直觀少。而參數(shù)化設(shè)計(jì)中建造環(huán)節(jié)的引入是為帶給學(xué)生真切的感受，形成對(duì)材料、結(jié)構(gòu)邏輯、細(xì)部構(gòu)造等的具體認(rèn)知[7]。傳統(tǒng)的基于實(shí)物的空間建造會(huì)來帶經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，甚至影響設(shè)計(jì)方案的自由度和完成度。因此，許多參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)不得不對(duì)后續(xù)的空間建造及其體驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行選擇性忽視。

（三）場(chǎng)景創(chuàng)新意識(shí)薄弱

對(duì)場(chǎng)景化應(yīng)用創(chuàng)新重視不夠，參數(shù)化設(shè)計(jì)的課題實(shí)踐普遍存在場(chǎng)景相關(guān)理論知識(shí)鋪墊薄弱的問題，造成設(shè)計(jì)作品的內(nèi)涵缺失、創(chuàng)新不足。以建筑設(shè)計(jì)為例，參數(shù)化設(shè)計(jì)的算法生形應(yīng)用是學(xué)生最關(guān)心的，常常只關(guān)注建筑的空間形態(tài)變異，這明顯偏離了建筑設(shè)計(jì)初衷的實(shí)用功能。再則，應(yīng)用場(chǎng)景知識(shí)的缺失造成對(duì)建筑空間形態(tài)及其表皮優(yōu)化的指向性不明確，使得通常的參數(shù)化設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)建筑性能的最優(yōu)化，尤其是面對(duì)可持續(xù)目標(biāo)、綠色設(shè)計(jì)、城市空間更新設(shè)計(jì)等特定場(chǎng)景時(shí)，由于缺失前期的有效信息整理和評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)定，信息過載、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)會(huì)讓傳統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)失靈，最終只能眉毛胡子一把抓，無(wú)法真正有效地達(dá)到預(yù)期效果。

四、人工智能背景下參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)新圖景

人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來新面貌，在教學(xué)實(shí)踐中，教師需要積極優(yōu)化參數(shù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系，迎合產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景化細(xì)分需求的同時(shí)，探索教學(xué)手段、教學(xué)模式的智能化融合創(chuàng)新，不斷拓寬跨學(xué)科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)路徑。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式教學(xué)與面向跨學(xué)科貫通創(chuàng)新的教學(xué)理念的引入，有助于降低認(rèn)知難度，改善教學(xué)效果，同時(shí)能形成學(xué)生的多元視角，提升其解決復(fù)雜問題的能力。這些融合實(shí)踐共同創(chuàng)設(shè)了人工智能語(yǔ)境下參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)的新圖景。

（一）人工智能驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景化創(chuàng)新

知識(shí)創(chuàng)新帶動(dòng)了科技發(fā)展，也極大地拓展了設(shè)計(jì)創(chuàng)新空間。人工智能時(shí)代，智能化技術(shù)的深度融合發(fā)展引發(fā)了設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)流程的變革，不僅有設(shè)計(jì)思維的碰撞交融，還有設(shè)計(jì)內(nèi)容的整合創(chuàng)新，設(shè)計(jì)流程的協(xié)同提效等，為跨學(xué)科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了全新場(chǎng)域。人工智能語(yǔ)境下的建筑產(chǎn)業(yè)“智能+”的發(fā)展需求，讓參數(shù)化設(shè)計(jì)迎來新的發(fā)展契機(jī)。新興人工智能技術(shù)的介入在加速這場(chǎng)建筑信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)的場(chǎng)景創(chuàng)新應(yīng)用。比如，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、云端計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等手段，將建筑元素及其組織規(guī)則系統(tǒng)化映射至算法模型，實(shí)現(xiàn)信息集成；在設(shè)計(jì)決策中運(yùn)用新興技術(shù)手段實(shí)施智能預(yù)測(cè)和決策支持，進(jìn)而加速優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)建筑的綠色性能優(yōu)化、空間形態(tài)優(yōu)化及城市空間系統(tǒng)整合[8-9]；發(fā)展建筑參與式設(shè)計(jì)，基于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及用戶生成內(nèi)容模式，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的產(chǎn)業(yè)融合，如將參數(shù)化設(shè)計(jì)帶入元宇宙世界，結(jié)合人工智能推薦技術(shù)，營(yíng)造基于個(gè)性化調(diào)適的千人千面的虛擬空間體驗(yàn)。

（二）培養(yǎng)計(jì)算性設(shè)計(jì)思維

2006 年，周以真教授提出計(jì)算思維，之后計(jì)算思維便被引入眾多課堂實(shí)踐中。計(jì)算思維的興起引發(fā)設(shè)計(jì)方式的變革，催生計(jì)算性設(shè)計(jì)思維。人工智能技術(shù)的發(fā)展加快了計(jì)算性設(shè)計(jì)思維在參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使其重新煥發(fā)活力。2020 年 12 月舉辦的 2020 計(jì)算性設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)論壇以“設(shè)計(jì)的溯源和未來”為主題，年會(huì)提出將計(jì)算性設(shè)計(jì)思維有機(jī)融入建筑科學(xué)，推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)的邏輯思維演變，勢(shì)必帶來設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程甚至設(shè)計(jì)策略的重構(gòu)，將極大推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)技術(shù)工具革新與設(shè)計(jì)創(chuàng)新。基于計(jì)算性思維的參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)，不只讓學(xué)生掌握一門軟件設(shè)計(jì)或編程工具，而是著重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，引導(dǎo)他們利用新興人工智能技術(shù)解決更具系統(tǒng)性的復(fù)雜問題。從提高學(xué)生計(jì)算性設(shè)計(jì)思維能力的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)模式，開展教學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)參數(shù)化設(shè)計(jì)工具的過程中自主創(chuàng)作和交流，從而達(dá)到關(guān)注并發(fā)展每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的效果。這種全新的設(shè)計(jì)思維正是信息智能化時(shí)代學(xué)生所需的技能。

面對(duì)人工智能技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)與契機(jī)，蘭州大學(xué)參數(shù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)也與時(shí)俱進(jìn)。首先，強(qiáng)化教學(xué)體系的頂層設(shè)計(jì)，保證學(xué)科知識(shí)體系的完整性以及專業(yè)課程教學(xué)的可延續(xù)性。其次，通過明確培養(yǎng)目標(biāo)，梳理并強(qiáng)化前期建筑理念與知識(shí)內(nèi)涵，在教學(xué)實(shí)踐中引導(dǎo)從設(shè)計(jì)軟件工具到設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維的重心轉(zhuǎn)移。在相關(guān)理論教學(xué)方面，通過建筑設(shè)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)課程讓學(xué)生了解建筑設(shè)計(jì)的要求和目標(biāo)。參數(shù)化設(shè)計(jì)課程以Rhino+Grasshopper 參數(shù)化設(shè)計(jì)工具為主要平臺(tái)，穿插參數(shù)化設(shè)計(jì)理論、技術(shù)和方法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算性設(shè)計(jì)思維，同時(shí)嘗試非線性建筑景觀的實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)。具體來說，課程以創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)為目標(biāo)，在系統(tǒng)介紹參數(shù)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生參數(shù)化建模的基本能力，以及通過邏輯構(gòu)建進(jìn)行數(shù)字空間幾何造型自由探索的能力，同時(shí)思考模型與模型關(guān)聯(lián)、模型與參數(shù)關(guān)聯(lián)對(duì)形態(tài)控制與優(yōu)化的作用。培養(yǎng)學(xué)生通過計(jì)算思維分析問題、創(chuàng)建規(guī)則和控制設(shè)計(jì)過程的能力，并持續(xù)豐富學(xué)生對(duì)前沿建筑設(shè)計(jì)形態(tài)的理解。同時(shí)，通過與人工智能設(shè)計(jì)創(chuàng)新跨學(xué)科課程的嫁接，提高人工智能背景下學(xué)生解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題的能力。接下來的教學(xué)實(shí)踐，可以嘗試運(yùn)用美國(guó)師生創(chuàng)新技術(shù)體驗(yàn)機(jī)構(gòu)（ITEST）提出的“使用—修正—?jiǎng)?chuàng)造”培養(yǎng)框架重新設(shè)計(jì)適合大學(xué)生課題創(chuàng)作階段的教學(xué)，觀察實(shí)際的課題實(shí)踐效果，并根據(jù)現(xiàn)有的學(xué)習(xí)差異以及學(xué)生主觀訴求，從模仿實(shí)現(xiàn)到提升創(chuàng)作體驗(yàn)、從迭代反饋到再創(chuàng)作等環(huán)節(jié)對(duì)ITEST 提出的框架進(jìn)行豐富。通過明確培養(yǎng)目標(biāo)，引入基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式教學(xué)以及跨學(xué)科貫通創(chuàng)新應(yīng)用與實(shí)踐，重新構(gòu)建參數(shù)化設(shè)計(jì)教育的課程體系，使其能夠適應(yīng)與人工智能技術(shù)相匹配的從感知到認(rèn)知再到創(chuàng)新的不同層次要求。

（三）面向跨學(xué)科貫通創(chuàng)新的教學(xué)理念

以設(shè)計(jì)創(chuàng)新為核心，從知識(shí)創(chuàng)新出發(fā)，對(duì)跨學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合與重組，在課題應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)融合式創(chuàng)新。蘭州大學(xué)參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)通過與人工智能設(shè)計(jì)創(chuàng)新跨學(xué)科課程的嫁接，顯著提高了人工智能背景下學(xué)生解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題的能力。該融合課程引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)內(nèi)容等方面理解設(shè)計(jì)創(chuàng)新，并嘗試基于數(shù)據(jù)、知識(shí)、算法、場(chǎng)景四元素構(gòu)建人機(jī)深度協(xié)同模式下的AI 創(chuàng)新應(yīng)用，培養(yǎng)人工智能背景下的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維。根里奇·阿奇舒勒指出：“創(chuàng)造力是正確表述問題的技能?！蓖ㄟ^清晰描述、量化、簡(jiǎn)化和優(yōu)化目標(biāo)的迭代設(shè)計(jì)過程，進(jìn)一步鞏固學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、定義問題、分析問題、解決問題的設(shè)計(jì)思維，并發(fā)掘其創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景的能力。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐中，學(xué)生吸收來自不同學(xué)科的最新研究成果，使設(shè)計(jì)作品在視覺形態(tài)、設(shè)計(jì)流程和用戶體驗(yàn)方面與眾不同、獨(dú)樹一幟。

在參數(shù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)作中，設(shè)計(jì)師不僅吸收生物、數(shù)學(xué)、物理、藝術(shù)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等學(xué)科的知識(shí)，還能融合展現(xiàn)程序、結(jié)構(gòu)、材料、藝術(shù)的最新研究成果。這種跨學(xué)科研究成果是基于各學(xué)科發(fā)展成果基礎(chǔ)之上的，是團(tuán)隊(duì)合作的結(jié)果、集體智慧的結(jié)晶。如果說早期的參數(shù)化設(shè)計(jì)作品可視為基于規(guī)則的生成藝術(shù)，那么當(dāng)下融入了智能技術(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)則獲得了以“涌現(xiàn)”為中心的自組織集群智能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等新興智能技術(shù)將隱性的“生成”特征轉(zhuǎn)變?yōu)轱@性的生成設(shè)計(jì)方法和流程，這讓參數(shù)化設(shè)計(jì)作品呈現(xiàn)強(qiáng)烈的面向未來的個(gè)性化色彩。

以基于人工智能的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)課題為例，“生成”概念設(shè)計(jì)以及人機(jī)協(xié)同是智能設(shè)計(jì)的核心，但越來越多的參數(shù)化模型在人工智能技術(shù)的加持下走向情感化設(shè)計(jì)、人性化設(shè)計(jì)。比如，浙江大學(xué)孫守遷團(tuán)隊(duì)融合了美學(xué)經(jīng)驗(yàn)、交互行為、文化時(shí)尚以及消費(fèi)符號(hào)等元素，藝術(shù)與技術(shù)并重，打造了面向產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的分解創(chuàng)新性知識(shí)模型。再如，蘭州理工大學(xué)蘇建寧團(tuán)隊(duì)不僅建立起感性意象與形態(tài)設(shè)計(jì)要素之間的映射關(guān)系模型，還融入多學(xué)科研究方法及前沿成果，涉及可用性評(píng)估研究、耦合特性研究、智能算法研究等[10]。換句話說，感性計(jì)算、用戶研究、數(shù)據(jù)化設(shè)計(jì)、認(rèn)知研究、模式識(shí)別、邏輯分析、材料感知、基因理論等多學(xué)科知識(shí)極大豐富了基于計(jì)算性設(shè)計(jì)思維的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐的可能。在參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)中，通過引入需求多樣、形式多元的實(shí)際課題，鼓勵(lì)來自不同學(xué)科的學(xué)生團(tuán)隊(duì)相互合作，實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)和復(fù)雜性設(shè)計(jì)將呈現(xiàn)豐富的內(nèi)涵。

（四）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式教學(xué)

南京藝術(shù)學(xué)院徐炯老師提出將軟件教學(xué)、研究實(shí)驗(yàn)性教育以及建造實(shí)踐性教學(xué)相結(jié)合，形成全程體驗(yàn)式教學(xué)模式，針對(duì)性地培養(yǎng)空間設(shè)計(jì)類學(xué)生的綜合能力[11]。人工智能時(shí)代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)建構(gòu)仿真虛擬環(huán)境，依賴三維數(shù)字模型的高清視覺圖像和人性化的交互方式為用戶營(yíng)造深度沉浸式體驗(yàn)，它是賦予設(shè)計(jì)空間認(rèn)知的新手段。在參數(shù)化構(gòu)造過程中使用虛擬現(xiàn)實(shí)空間的方式來建構(gòu)信息量豐富的環(huán)境，可供學(xué)生在其中進(jìn)行探索、選擇，甚至在三維、立體空間中進(jìn)行感知。將建造環(huán)節(jié)通過虛擬現(xiàn)實(shí)手段對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)想進(jìn)行模擬還原，有助于方案的立體呈現(xiàn)，不僅能帶來真實(shí)的空間感知，而且能在一定程度上驗(yàn)證設(shè)計(jì)中的用戶行為預(yù)期，還能用于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果的合理性。這種漫游式三維空間能帶給學(xué)生更好的設(shè)計(jì)空間沉浸感知，學(xué)生得以實(shí)時(shí)體驗(yàn)構(gòu)造性空間的設(shè)計(jì)效果并適時(shí)反饋迭代設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)對(duì)新型設(shè)計(jì)空間的體驗(yàn)、加快探索實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)。更重要的是，這種基于數(shù)字設(shè)計(jì)資源的建造方式不會(huì)影響方案設(shè)計(jì)的自由度和完成度。此外，借助智能化技術(shù)可以便捷地生成元宇宙世界的城市與建筑空間，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、差異化定制。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)的新形態(tài)帶給參數(shù)化設(shè)計(jì)多元的表現(xiàn)可能，將虛擬與現(xiàn)實(shí)高度融合，呈現(xiàn)靈動(dòng)的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，極大地豐富了體驗(yàn)式教學(xué)手段。

以綠色建筑設(shè)計(jì)課題為例，傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程很容易忽視光線、微風(fēng)等自然環(huán)境變化對(duì)空間體驗(yàn)的影響，而基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的空間與環(huán)境再塑體驗(yàn)可以從人、物與環(huán)境相互作用的系統(tǒng)視角探索設(shè)計(jì)元素的豐富性和空間表達(dá)的多樣性，有利于創(chuàng)作適應(yīng)于自然環(huán)境變化和使用者行為模式的豐富空間，對(duì)極限條件的數(shù)值模擬適應(yīng)性也會(huì)更強(qiáng)。比如，表皮形態(tài)優(yōu)化可能帶來空間自然采光和景觀視線的差異化，這種細(xì)微的變化有時(shí)會(huì)啟發(fā)設(shè)計(jì)的靈感。通過一種相對(duì)直觀的方式凸顯建筑性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的理念，以及在人居環(huán)境空間創(chuàng)作中對(duì)用戶體驗(yàn)的關(guān)注，具有科學(xué)性和人文性。

五、結(jié)語(yǔ)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)方法，廣泛應(yīng)用于城市設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，因而很多設(shè)計(jì)學(xué)科均開設(shè)了參數(shù)化設(shè)計(jì)課程。從理論上看，參數(shù)化設(shè)計(jì)主要呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)和復(fù)雜性設(shè)計(jì)兩種教學(xué)取向。這種現(xiàn)實(shí)凸顯了對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)本質(zhì)的認(rèn)知和對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐的偏重，同時(shí)彰顯了學(xué)界對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)不滿足現(xiàn)狀、積極探索的態(tài)度，是參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)變革的內(nèi)驅(qū)力。從實(shí)踐來看，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)依然有亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題，它們是參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)變革的外驅(qū)力。人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來新面貌，引發(fā)了設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)流程的全面變革，不僅有設(shè)計(jì)思維的碰撞交融，還有設(shè)計(jì)內(nèi)容的整合創(chuàng)新，設(shè)計(jì)流程的協(xié)同提效等，為跨學(xué)科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了全新場(chǎng)域。在此情境下，參數(shù)化設(shè)計(jì)發(fā)展迎來了新的契機(jī)，參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)創(chuàng)新也有了更多可能。首先，需要積極優(yōu)化參數(shù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，迎合產(chǎn)業(yè)的場(chǎng)景化細(xì)分需求，確立創(chuàng)新人才培養(yǎng)方向的同時(shí)，培養(yǎng)計(jì)算性設(shè)計(jì)思維，拓寬創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑。其次，在參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中積極探索教學(xué)理念、教學(xué)手段的智能化融合創(chuàng)新，如引入跨學(xué)科貫通創(chuàng)新的教學(xué)理念、探索基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式教學(xué)。最后，人工智能技術(shù)的應(yīng)用將為實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)和復(fù)雜性設(shè)計(jì)帶來更多可能，從復(fù)雜課題的復(fù)雜問題到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，這些無(wú)疑擴(kuò)大了參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)的創(chuàng)新局面，也為參數(shù)化設(shè)計(jì)教學(xué)帶來新的挑戰(zhàn)。