系统化可视导向的风景园林竖向设计教学研究

乐　志

(南京林业大学风景园林学院，南京　210037)



系统化可视导向的风景园林竖向设计教学研究

乐志

(南京林业大学风景园林学院，南京210037)

摘要：竖向设计是风景园林教育的一个重要基础。归纳过往风景园林设计教学中的竖向设计出现的问题，并针对性地提出系统化可视导向的风景园林竖向设计教学概念，同时结合教学经验，介绍了贯通式的竖向设计课程体系、教学内容、教学目的和方法。探讨了竖向设计中自然地形和建筑设计几何形的转换训练，为后续竖向设计教学研究和课程设计提供重要参考。

关键词：风景园林；竖向设计；动态可视化；课程设计

竖向设计是风景园林设计中重要的基础环节。原始的场地地形在造型、排水、坡度等方面满足不了多种设计需求，因此必须对其在平面等高线的基础上进行竖直方向的标高调整，使之适应项目设计的功能、美学、空间要求。风景园林中有大量的自然或半人工地面，因此地形的竖向设计也就成为风景园林教学不曾缺漏的环节。然而，其教学却因为自身的一些特征而出现难认知、难理解、难教的问题，如何在现代设计分析工具的基础上解决上述问题，是本文探讨的重点。

一、竖向设计在风景园林设计中的地位

竖向设计在风景园林设计中发挥着隐蔽但重要的作用。无论是以自然式著称的中式传统园林、英国自然风景园，还是规整几何的意式台地、法式皇家园林，都以竖向条件作为园林的设计基础。我国最早的造园著作《园冶》中，计成[1]提出了“巧于因借，精在体宜”的设计原则，其核心就是要在基地的竖向条件上，合理规划设计，进而达到超越。在法国古典园林大师勒诺特[2]设计作品中，宏大规整的凡尔赛宫园林，也要在选址阶段使其主轴线穿过基地山谷形心位置，才能大大减少工程总挖掘量。竖向设计除了具有重要的工程意义，还有很强的造型能力。风景园林中的竖向设计是在自然的基础上的提炼与升华。除了“因地制宜”“摹写自然”外，还有不少利用各类材料和人工技术，对原有条件的突破和对自然形象的提炼，例如苏州古典园林中的石假山[3]，艮岳的大规模地形改造以及哈普林的抽象山水[4]，乃至当代一些现代园林完全以表现抽象的地形美为特征[5]。因此，如何在风景园林教学中传承和发展这一传统，让竖向设计成为风景园林设计教学的核心内容，是风景园林教学面临的一个重要课题。

二、风景园林竖向设计教学面临的问题

竖向设计在风景园林设计中有举足轻重的地位，同时又与设计美学、园林工程技术、园林建筑设计等有着密切的联系。但在传统的风景园林设计教学流程中，很少涉及竖向设计专项教学，大多是结合“风景园林规划设计”或“园林工程”课程开展教学活动。学生在不同课程中，获得各类地形条件下的竖向设计知识，但却很难获得对地形竖向设计的整体性理解[6]，主要表现如下。

(一)学生缺乏综合解决竖向设计中技术和艺术表现问题的能力

地形竖向设计和任何设计相同，必须至少同时综合解决技术和艺术表现问题。但风景园林专业学生涉及的竖向设计，大多是在“风景园林规划设计”或“园林工程”课程中出现的。在“风景园林规划设计”课程中，地形竖向设计更注重造型和图面表现，而没有充足的课时检查竖向设计的工程属性，如排水、坡度等是否准确。结果一旦该设计需要落实，学生就会因为无法解决自己设计作品中竖向设计的技术问题，而放弃设计方案。另外，在“园林工程”课程中，用于练习竖向设计的作业不是学生本人的作品，课程教学内容倾向于解决技术问题，而忽视竖向设计的造型美，最终导致学生寻求技术上的最简单解法，致使大批学生将地形竖向设计简化为道路、广场之外空地上一个个独立、互不影响的土包。

(二)课程的条块化分割导致竖向设计概念片面化

由于竖向设计知识点分散在不同的课程中，导致其概念的片面化，例如“风景园林规划设计”课程强调用“形”解决问题，对于竖向设计往往仅限于造型，将地形设计和挖池堆山画等号：在孤峰的基础上衍生双峰、多峰；在缓坡的基础上衍生出绝壁、深涧、小岗等。学生对于这种设计过的地形是否便于建设、是否排水良好，往往无从顾及。这会导致部分学生产生错觉，认为地形只要平面等高线线形好看即可。类似的，在“园林工程”课程教学中，往往只注重竖向设计的工程属性而忽略其造型。因此，张玉忠[6]认为，这种条块化的课程体系阻碍了学生对竖向设计的完整认知。

(三)竖向设计退化为等高线设计

无论是“风景园林规划设计”还是“园林工程”课程教学，多以总平面图开始，又以平面图结束，使竖向设计退化为等高线设计。对于原本就缺乏地形空间概念的学生来说，大多数学生仅能认知看得到的部分，即等高线的平面形态。而对于抽象的等高线间距和高程差却没有概念，导致学生无法认知并完成地形的造型设计。这一阶段，即使让学生使用模型辅助设计手段，由于土体为主的竖向设计坡度平缓，学生也不易看出明显的空间和立体造型特征。

(四)竖向设计训练缺乏渐进性、联系性和多解性

“风景园林规划设计”课程教学的竖向设计训练内容往往随项目变化，并缺乏联系性，前一个项目可能非常平坦，后一个项目就可能出现各种不同的地貌，如悬崖、斗坎、山峰、洼地等。学生既不能有效地将竖向设计的经验联系起来，又不能系统地发展竖向设计的思维。此外，封闭的训练体系扼杀了其他学科知识的创造性融合，例如传统古典园林在假山顶部设亭，就可以视为建筑和地形的良好互动，见图1；又如地形与抽象线条所构成的联系，不仅可以作为平面构成课程的训练素材，还可以借用平面构成课程训练成果提高竖向设计中的等高线设计能力，见图2。

图1　苏州艺圃假山和亭的互动

图2　密歇根州立大学学生作业“线的构成”

上述弊端总结起来可以概括为“不联系，不直观”。在风景园林专业课程体系上，由于课程学时和内容的分裂，导致竖向设计概念和综合能力的分离；在教学方法上，以抽象等高线为基础的教学方法不易被学生接受，导致了学习者的门槛提高、学习难度增加。为解决上述问题，需要建立有针对性的系统化可视导向的风景园林竖向设计教学方式。

三、系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的方式

竖向设计教学需要系统联系、可视易学的教学方法支撑，即建立系统化可视导向的教学方式。系统联系指学生必须同时系统性地认知并解决竖向设计的工程问题；可视是指所有的教学环节都尽可能三维形象可视、方便易懂。

(一)连接式教学方式——优化并兼容已有方式

很多风景园林相关院校在长期实践中已经形成了一套相对成熟的教学方式，短期内不可能作出重大调整。在这一背景下，通过单独设立一门课时有限的竖向设计课程，独立而又系统性地连接工程、设计、理论各专业课程，就成为可能。就时机而言，竖向设计课程适合选择在构成课程完成之后，而设计类课程尚未完全启动的时间节点上，即在相对复杂的各类设计要素出现之前开设，强化学生竖向设计理念并训练其基础设计技能。

(二)动态可视化的教学方式——造型和功能同步直观展示

竖向设计教学中的一个关键技术问题在于能否改变其可视性较差的现状。可视化的竖向设计教学不等于常见的地形模型教学[8]，否则比之绘图，不但耗时，且最终徒有观看效果，不符合竖向设计教学的基本需求。因此，竖向设计教学的关键在于直观地显示竖向设计的三维造型的同时，还要提供工程、生态等参数，并且可以方便地修改，动态地反映其多解性，目的是促使学生在设计时理解造型和排水、坡度坡向、日照乃至生态等的互动关系，形成整体的竖向设计概念。

四、系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的实施阶段

基于上述分析，笔者提出如下的针对系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的对策。

(一)可视阶段

在可视阶段，设立专门的竖向设计课程环节，强化学生竖向设计的概念。以可视化的实物或计算机竖向模型为基础，解决竖向设计教学中形象性差的问题，提高学生学习的积极性。

(二)造型阶段

在“风景园林规划设计”和“园林工程”课程中，循序渐进地提高竖向设计的复杂程度，培养学生竖向造型的能力，强化其空间概念。重要的是，所有复杂的设计结果，都可以由简单的元素，通过平面上的加、减和竖向高度的加、减衍生而成。

(三)分析反馈阶段

在“风景园林规划设计”和“园林工程”课程教学过程中，教师要求学生对各种叠加前后的竖向造型进行工程性的分析和探讨，强化学生对竖向设计的综合认知。例如，教师针对基于模型快速形成坡度、坡向和排水的分析图，指导学生掌握竖向设计的多种工程性质，并有针对性地解决问题，帮助学生加深对等高线的综合认知。

(四)综合拓展阶段

在综合拓展阶段，教师要让学生结合其他课程的知识，多角度、多形式地观察竖向设计的成果，从体积和等高线2个原点出发，进行拓展训练。

五、系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的经验总结

笔者通过4届学生的教学实践，在32学时内，针对约430名学生，开展了地形专项训练，并总结了如下的教学经验。

(一)从单峰开始的动态衍生设计和工程分析

通过之前的教学反馈发现，学生普遍更喜爱通过填挖的体积操作改变地形，而不习惯通过改变等高线来形成湖泊、丘陵、河流、缓坡、围合空间，等。故在这一可视阶段，教师要以autodesk civil 3D软件工具为基础，首先动态演示怎样由等高线生成单峰竖向数字模型；其次演示如何通过增加等高线将单峰衍生出双峰模型；最后教师要为学生提供若干个山峰和凹地的体积元素，鼓励学生自由组合，形成立体形后，再反求其等高线，并要求学生比对单一元素和组合元素等高线形态的差异，这就是竖向造型设计的加法操作。同理，竖向造型的减法设计类似。

对于这一阶段，尤其在单峰发展为多峰时产生的空间围合差异以外的排水和积水、坡度变化等现象见图3、4。教师演示分析图制作方法后，要求学生绘制如图5、6的坡向、坡度、径流等分析图，并比较不同立体造型的等高线差异和工程属性变化。这一阶段不要求学生解决问题，而是通过直观的图形演示帮助学生建立竖向造型变化带来的工程属性变化的概念。

图3　单峰山的等高线和体积模型

图4　双峰山的等高线和体积模型

图5　双峰山的坡向分析

图6　双峰山的坡度分析

(二)竖向卡纸游园模型设计

在完成多次较为基础的造型和工程设计环节后，随后为模型设计阶段，也就是造型阶段。在这一阶段，教师要求学生完成卡纸层叠式建模。这一过程再次强化了等高线和三维地形的联系，通过加入环线、地面肌理、植物、建筑等要素，将上述设计转变为一个完整的小型游园。这个小型游园要和实际设计训练相联系，目的是要求学生绘制该模型的坡度、坡向、径流分析图。由于有前述教学环节的支撑，学生的完成度很高。另外，有一部分学生放弃了创作面面俱到的小型游园，转而设计仅具有明确地形美感的方案，见图7。

图7　竖向卡纸模型设计

(三)竖向设计的动态分析和解决方案

设计分析是造型设计更进一步的关键，也是造型和实际需求的结合点。如果止步于数字化高程模型的坡度、坡向、径流分析，则学生只能观察到出现的问题却没有获得解决问题的能力训练。怎样引导学生从形象思维向抽象思维转化，让学生直观地意识到工程问题和造型的互动是分析反馈阶段的关键。笔者通过多次教学实践发现，如果这一阶段直接沿用前一阶段地形造型组合设计成果，则差异性太大，无法在教学课时内完成任务，故对组合要素进行了限定，即一个地形坡地与一个明确体积和尺度的建筑体块模型配合一个glu 3D流体插件显示三维表面上的水体流动情况。

第一个环节为三维可视观察环节。首先，建立一个标准模型，并附带日照系统，通过在三维地形上打开坡向分析结果和日照对比图可以发现二者的联系和区别；其次，要求学生移动一个标准的5x5x3m的建筑体块，观察并记录建筑和地形的关系，由于坡度的差异，该体块会出现完全置于地形上、半嵌入和全嵌入等多种关系，随后打开坡度分析结果，使学生了解这种造型差异和地形坡度的对应关系；最后，要求学生使用径流分析和流域分析，发现不同建筑位置周边不同的排水方式。上述的3步分析分别揭示了建筑体块造型、日照、山地关系、排水等问题，见图8、9。

图8　嵌入山体的建筑

图9　和山体围合的建筑

第二个环节为动态修改过程。在这一过程中，教师固定建筑体块的X和Y座标，保证建筑基址必须日照良好、基地平整、道路之间无明显积水；演示怎样通过编辑子物体等高线改变地形，在编辑过程中实时反映三维地形实体的变化，使学生能同时观察到等高线和地形实体的关系。由于之前的多次训练，学生已经建立了等高线和立体造型的关系，故大部分学生可自行尝试解决问题。

第三个环节由教师评价学生的学习成果，并介绍竖向设计的关键概念，如基础高程、合理坡度等。通过使用布尔运算模块，教师可以直观地比较每位学生设计成果的土方量，目的是使学生对这一较为抽象的概念有一个轻松的认知。

(四)竖向设计的拓展训练

竖向设计可视化教学除了通过形象教学降低难度外，其形象还可以被“再构成”，这是系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的最后一个环节。笔者在教学过程中，进行了如下的教学尝试。①等高线的平、立转换。目的是拓展学生的设计思路，其结果类似于密歇根州立大学学生作业。②结构主义设计方法。基于模型的设计方法会耗费比制图更多的设计时间，怎样在最短的时间内让学生获得更多的设计体验是结构主义设计方法的主题。③三维地形的抽象转换。地形专项训练最重要的突破就是能够将地形设计从具象理解转化为抽象关系的认知。怎样抽象地认知地形，进而举一反三，是训练中最为困难的问题。因此，笔者要求学生将前一次地形元素抽象为对应的简单几何体，通过这种抽象化的思维训练，使得地形设计和建筑设计、空间构成直接互换，为未来可能出现的生态建筑设计和地景建筑设计提供源泉。

总之，竖向这一风景园林设计的基础，已成为风景园林专业教学的重要课题。本文结合autodesk civil 3D软件工具，探讨了系统化可视导向的风景园林竖向设计教学的对策、经验，指出了以可视化为先导的竖向设计教学在形象教学、体系化教学、拓展教学等方面的优势和潜力。

资助项目：2013年江苏省高等教育教改立项研究重点课题“建设美丽中国背景下的高校林科类专业课程体系重构研究”，项目编号2013JSJG039；2013年江苏省教育科学规划重点课题“林业院校在建设美丽中国中的特殊使命与途径研究”，项目编号B-b/2013/01/013。

参考文献

[1]计成.园冶注释[M].陈植，注释.北京：中国建筑工业出版社，1988：1-10.

[2]CLEMENS S.Architecture and landscape[M].Basel，Switzerland：Birkhauser Verlag AG ，2003：10.

[3]李璟.浅析环秀山庄地形艺术[J].现代园林，2009(9)：44-47.

[4]曹悦.都市山水设计师：劳伦斯·哈普林[J].农业科技与信息·现代园林，2010( 5)：34-36.

[5]白桦琳.重塑地形——浅析美国风景园林大师凯瑟琳·古斯塔夫森及其代表作[J].现代园林，2010(9)：22-24.

[6]张玉忠.浅谈景观设计教学：总平面与竖向设计同时并举[J].艺术与设计(理论)，2012(6)：172-173.

[7]杨云峰.沉下去、浮起来：“公园规划设计实训”课程教学思考[J].中国园林，2013(7)：98-101.

[8]谢洋.园林山地地形模型制作方法探讨[J].山西建筑，2008(7)：340-342.

(责任编辑孙艳玲)