新工科下跨學科創(chuàng)新能力培養(yǎng)思考

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摘要：作為一門多學科交叉產(chǎn)生的綜合性學科，風景園林學融合了城市規(guī)劃學、地理學、生態(tài)學、社會學和藝術(shù)學等多門學科知識及能力。文章以哈爾濱工業(yè)大學建筑學院風景園林專業(yè)課程體系及教學平臺為例，基于新工科背景，從跨學科體系的課程建構(gòu)，多學科師資引進，實踐型教學內(nèi)容立項，創(chuàng)新型實驗研究平臺建設(shè)等方面分析探討了跨學科創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑，以提高學生的實踐與創(chuàng)新能力，推進風景園林學科發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新工科；跨學科；風景園林學；創(chuàng)新能力

一、簡介

風景園林學是綜合運用科學與藝術(shù)的手段，研究、規(guī)劃、設(shè)計、管理自然和建成環(huán)境的應(yīng)用型學科。從20世紀20年代起開設(shè)現(xiàn)代園林學教育、陳植先生將LandscapeArchitecture引入國內(nèi)并譯成“造園學”始，至2011年風景園林學調(diào)整建立為一級學科[1]，現(xiàn)代風景園林學科內(nèi)容已經(jīng)超越了傳統(tǒng)范疇[2]。與以往傳統(tǒng)造園術(shù)相比較，現(xiàn)代風景園林學體現(xiàn)了服務(wù)對象由少數(shù)人向公眾的轉(zhuǎn)變，生活性價值向生態(tài)性價值的拓展，分散性分布向連續(xù)性空間分布的邁進，藝術(shù)方法向科學方法的超越等變化[3]。作為人居環(huán)境學科群的主導學科之一[4]，現(xiàn)代風景園林學具有公共社會性、自然生命性和科學綜合性的基本特點[5]。面臨當今中國經(jīng)濟、環(huán)境、社會和文化的問題與挑戰(zhàn)，還應(yīng)具有“以資源和環(huán)境保護為優(yōu)先目標，以地域文脈為意向，直面城市問題，連接生態(tài)經(jīng)濟和綠色產(chǎn)業(yè)，強調(diào)公眾參與和公眾環(huán)境教育，為人類營造兼具‘生產(chǎn)性’‘生活型’‘生態(tài)型’和‘精神性’風景園林地境”的特點。在學科建設(shè)發(fā)展中，基于美學維度的美與藝術(shù)價值觀、人本維度的社會價值觀、人和自然維度的生態(tài)價值觀及新自然觀視野的文化價值觀的學科價值體系[6]，風景園林學科承擔起改善環(huán)境、關(guān)注氣候和修復生態(tài)等任務(wù)，擔負起協(xié)調(diào)人和自然關(guān)系的根本使命[7]。目前，面臨環(huán)境和生態(tài)的實際問題與困境，風景園林學科肩負更重要的使命，因此須納入更多學科的知識體系，尋求新的發(fā)展路徑，培養(yǎng)在生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮重要作用的復合型人才。在當前新工科建設(shè)背景下，多學科交叉融合、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、解決復雜工程問題成為新工科建設(shè)的核心內(nèi)容[8]。多學科交叉融合是新工科專業(yè)最主要的特征之一，需要制定能夠支持本專業(yè)培養(yǎng)目標實現(xiàn)的多學科交叉融合的專業(yè)培養(yǎng)方案[9]，明確培養(yǎng)目標和標準，構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)課程目標的課程體系及課程內(nèi)容。當前風景園林學科的研究熱點圍繞人文、景觀規(guī)劃和分析、城市生態(tài)這三個領(lǐng)域展開，而面臨這三個領(lǐng)域與景觀研究的復雜問題，往往需要跨學科的研究方法和技術(shù)合作來解決[10]。在當代科學技術(shù)飛速發(fā)展的境況下，風景園林學不僅與城市規(guī)劃、建筑、藝術(shù)等學科相關(guān)，而且與地理環(huán)境、生態(tài)學、社會學、環(huán)境科學等領(lǐng)域交叉融合，需要定量研究方法實現(xiàn)科學化發(fā)展。哈爾濱工業(yè)大學風景園林學科具有綜合性強、價值體系多維度等特點，結(jié)合學科融合的新形勢，探究跨學科創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式尤為迫切。基于當前新工科建設(shè)背景，風景園林跨學科創(chuàng)新能力培養(yǎng)對于學科積極發(fā)展、國家戰(zhàn)略服務(wù)、卓越工程師培養(yǎng)等都具有積極的現(xiàn)實意義[11]。跨學科創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要根據(jù)學科融合與新工科建設(shè)的需求，打破專業(yè)壁壘，在課程構(gòu)建、師資引進、教學立項和研究平臺等多方面實現(xiàn)培養(yǎng)服務(wù)國家和社會、具有創(chuàng)新能力的卓越工程師的目標。跨學科是知識架構(gòu)在多個學科的橫向跨越，風景園林學科的落腳點最終在空間設(shè)計中，即在縱深方向上，如何將多個跨學科知識架構(gòu)縱深進空間設(shè)計中，如何在空間格局體系的建構(gòu)中實現(xiàn)，是新工科背景下風景園林跨學科創(chuàng)新的關(guān)鍵問題。

二、創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑

面臨學科融合與新工科需求，實踐與創(chuàng)新能力需求不斷升級，哈爾濱工業(yè)大學風景園林學科通過跨學科授課、多學科融合、實踐與創(chuàng)新并進的創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑，培養(yǎng)及提高學生的創(chuàng)新能力。

（一）跨學科體系的課程建構(gòu)

跨學科交叉融合是學科發(fā)展的規(guī)律和趨勢，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的迫切需求。風景園林學科綜合性與實踐性強的特點，意味著課程體系建構(gòu)要“重基礎(chǔ)、強實踐”，同時在跨學科體系版塊上，融合相關(guān)各類課程作為支撐。哈爾濱工業(yè)大學風景園林學科課程體系分為三大版塊。一是基礎(chǔ)課程版塊。涉及基礎(chǔ)知識及空間練習。二是社會版塊。基于社會實際議題，通過景觀設(shè)計解決在社會層面的問題（社區(qū)公共空間、康復景觀等）。三是生態(tài)專題版塊。主要考慮綠色基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)規(guī)劃及設(shè)計（大尺度生態(tài)公園、小尺度雨水花園等），結(jié)合多學科知識體系，解決場地生態(tài)層面的問題。在這些版塊中，相關(guān)學科的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用部分內(nèi)容橫貫支撐各個相關(guān)課程（如圖1），課程來源于多個一級學科門類，如林學、社會學、測繪科學與技術(shù)、生態(tài)學、建筑學、城鄉(xiāng)規(guī)劃學和設(shè)計學等，形成跨學科體系的課程建構(gòu)。

（二）多學科教師資源引進與橫向打通建構(gòu)

基于風景園林跨學科的基本屬性，本學科教師與其他跨學科、跨平臺教師共同執(zhí)行教學過程，搭建跨學科教學團隊，實現(xiàn)多學科交叉融合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，從而引導學生以學科交叉融合的角度思考課程的立足點和學習問題解決方案。1.引進相關(guān)專業(yè)跨學科人才。引進風景園林相關(guān)專業(yè)不同方向和教育背景的人才資源，優(yōu)化教學團隊學科專業(yè)配置，如環(huán)境科學、水資源科學、城鄉(xiāng)規(guī)劃學和室外微氣候等不同研究領(lǐng)域及研究方向，豐富的教育背景能夠使學生以更廣闊的視角、更開闊的思路去體驗風景園林學科中不同方向、不同領(lǐng)域的內(nèi)容，切實為社會建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護打下堅實基礎(chǔ)。2.通過課程平臺拓展，引進院內(nèi)相關(guān)專業(yè)教師跨專業(yè)授課。風景園林學作為人居環(huán)境學科群的主導學科之一，課程體系中的規(guī)劃類課程、景觀建筑類課程等，通過課程平臺拓展，由風景園林學科與規(guī)劃學科、建筑學科教師共同授課，以拓寬學生的思路，從多角度看待風景園林學科的研究方向和研究問題。以“城市設(shè)計”課程為例，引進城鄉(xiāng)規(guī)劃學與風景園林學教師共同授課，使學生既能夠從城鄉(xiāng)規(guī)劃學視角看待城市問題，又能夠從風景園林學視角看待城市設(shè)計問題。3.通過校內(nèi)跨學科授課平臺，進行跨學科協(xié)同教學。在課程體系中，有部分課程是與其他學科融合交叉課程，由多學科教師及研究平臺教授相關(guān)課程，能夠以不同學科視角更好地實現(xiàn)教學內(nèi)容，達到教學目的。如“景觀生態(tài)學”課程由人文學院教師與建筑學院教師分別從生態(tài)學角度、空間格局角度授課，使學生從交叉學科角度考慮設(shè)計問題；“植物設(shè)計”課程由東北林業(yè)大學與建筑學院教師分別從植物學、景觀及植物要素配置、空間設(shè)計等方向授課。4.通過校企合作、產(chǎn)教融合的方式，建構(gòu)國際間的共建課程平臺。邀請清華大學和北京大學、加拿大蒙特利爾大學、美國鮑爾州立大學、夏威夷大學等學校相關(guān)專業(yè)的教授，通過短期的理論講授、實地實物講授、設(shè)計課程教授指導和設(shè)計議題座談交流等多種開放形式，引導學生了解學科前沿及研究熱點，了解國際院校教學體系及優(yōu)秀成果，并進行實地實物的建造建構(gòu)。如“開放設(shè)計專題”課程邀請美國鮑爾州立大學教授以線上、線下相結(jié)合的專題研究小組方式，通過對典型公園社交媒體數(shù)據(jù)分析的深度學習解析，建構(gòu)以時間和空間為縱深維度的建成環(huán)境體系。另外，以生產(chǎn)實踐和教育理論相結(jié)合的方式，邀請大型企事業(yè)單位的設(shè)計師代表和相關(guān)專業(yè)的專家、學者擔任兼職教授，定期來校指導設(shè)計，以培養(yǎng)高層次風景園林人才。

（三）實踐型教學內(nèi)容與立項

在教學過程中，采用研究型設(shè)計的教育教學方法，提供“堅持以問題為導向”的設(shè)計氛圍，著重訓練學生的基礎(chǔ)和創(chuàng)新思維。基于設(shè)計選題的實地情況，以分專題講座的遞進式設(shè)計過程等形式，通過實地調(diào)研、資料收集、相關(guān)案例分析的方法，引導學生積極思考和討論，促進教學互動，實現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。1.實踐型選題。在規(guī)劃設(shè)計系列課程選題時，實地選取城市內(nèi)不同地塊，堅持“真題真做”，從不同層面深入設(shè)計，例如生態(tài)層面、社會層面和文化層面等，根據(jù)實際發(fā)展需求、氣候特點、場地特征等，深入場所，開展實地教學與公眾參與，以能夠切實解決問題為目標，進行方案探討和設(shè)計；“開放研究型景觀設(shè)計”課程要求學生深入詳細調(diào)研城市慢行系統(tǒng)及綠道的現(xiàn)狀，采用現(xiàn)場訪談和公眾參與的方法，針對現(xiàn)狀與使用者需求提出設(shè)計改造方案，在形成中期方案后，再次回到現(xiàn)場，以公眾投票建議的方式，對方案進行再次調(diào)整，最終形成完整的方案設(shè)計。2.分專題講授。在不同的課程設(shè)計中，由于選題的立足點和訓練目標不同，在設(shè)計課程中遇到所需解決問題也不一樣。以“景觀工程技術(shù)”課程為例，其中涉及到雨洪管理、雨水花園等問題，作為課程設(shè)計的切入點，將相關(guān)的基本原理與研究方向、遵循設(shè)計過程的步驟，以理論專題講授的形式穿插進設(shè)計課程，結(jié)合實驗平臺，使多學科大跨度的理論內(nèi)容濃縮為集合式課程，引導學生積極探索相關(guān)學科理論內(nèi)容及實踐方法，實現(xiàn)教學相長，課程設(shè)計的過程形成“專題講授+設(shè)計過程”并列或遞進的形式。3.跨學科聯(lián)合設(shè)計。風景園林學科的設(shè)計任務(wù)涵蓋諸多領(lǐng)域，在課程設(shè)計任務(wù)書的設(shè)置上，引導學生主動向跨學科跨平臺的方向靠攏，教師提供跨學科的教育教學平臺，形成跨學科聯(lián)合聯(lián)動協(xié)同設(shè)計。例如物理環(huán)境與景觀要素相結(jié)合，濱水空間與市政環(huán)境相結(jié)合，城市功能空間與大數(shù)據(jù)挖掘相結(jié)合，街區(qū)管理與人工智能相結(jié)合等。

（四）創(chuàng)新型實驗研究平臺建設(shè)

傳統(tǒng)風景園林設(shè)計過程往往基于經(jīng)驗和感性認識，現(xiàn)代風景園林學科需要更多的定量研究來實現(xiàn)科學化的發(fā)展。在課程講授及課程設(shè)計過程中，始 終堅持“以問題為導向”，將科學研究內(nèi)容與實驗內(nèi)容引入教學設(shè)計。實驗平臺資源共享與利用能夠營造學科交叉融合、組織協(xié)調(diào)等學科發(fā)展新局面，促進創(chuàng)新人才培養(yǎng)環(huán)境逐步完善。在理論教學和實踐教學過程中，設(shè)置開放性跨學科實驗課題，使學生直觀地了解設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題，以全面的、創(chuàng)新的視角，促進學生積極探索解決問題的思路與方法，加強實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，指導設(shè)計實踐。1.數(shù)據(jù)采集與分析。聯(lián)動實驗平臺不僅能夠提供數(shù)據(jù)采集的新方法，如遙感技術(shù)、三維掃描技術(shù)等擴大了調(diào)研規(guī)模與尺度，提升調(diào)研數(shù)據(jù)準確性；市政方向、建筑物理方向、醫(yī)工結(jié)合等實驗平臺提供了客觀的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，采用相關(guān)實驗方法或軟件模擬，對現(xiàn)狀提出既有問題，也可為設(shè)計過程或設(shè)計方案提供技術(shù)依據(jù)[12]。2.方案生成邏輯與模型。參數(shù)化設(shè)計是數(shù)字技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域研究的方向之一，分析設(shè)計問題，構(gòu)建設(shè)計邏輯，分析場地特征，使最終方案與場地固有特征、規(guī)律及過程相耦合，實現(xiàn)因地制宜[13]。3.市政環(huán)境生態(tài)實驗平臺與景觀生態(tài)設(shè)計相結(jié)合。利用市政環(huán)境生態(tài)實驗平臺中土壤、水等檢測實驗，提出場地既存的實際問題，為設(shè)計過程提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，結(jié)合場地中其他相關(guān)要素，提出行之有效的解決方案。4.浸入式虛擬實驗室建設(shè)與景觀設(shè)計方案相結(jié)合。將景觀設(shè)計方案置入虛擬實驗室，邀請參與者浸入其中體驗空間及景觀序列，強調(diào)景觀節(jié)點設(shè)計帶來豐富的主觀體驗，通過主觀反饋修正方案設(shè)計。

三、結(jié)論

風景園林學科由于自身社會性、生命性及學科綜合性的特點，其跨學科創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是在面臨學科融合的新形勢、新工科建設(shè)的發(fā)展機遇下建設(shè)的新內(nèi)容，必須通過跨學科體系課程建構(gòu)、多學科教師資源引進、實踐型教學內(nèi)容立項、創(chuàng)新型實驗研究平臺等途徑，鼓勵多學科大跨度的融合協(xié)作，才能不斷提高學生的實踐與創(chuàng)新能力，推進風景園林學科發(fā)展，實現(xiàn)培養(yǎng)卓越工程師人才的目標。

作者：趙巍 朱遜 葉曉申 單位：哈爾濱工業(yè)大學 寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點實驗室