新工科下跨學科創新能力培養思考

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摘要：作為一門多學科交叉產生的綜合性學科，風景園林學融合了城市規劃學、地理學、生態學、社會學和藝術學等多門學科知識及能力。文章以哈爾濱工業大學建筑學院風景園林專業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，多學科師資引進，實踐型教學內容立項，創新型實驗研究平臺建設等方面分析探討了跨學科創新能力培養的途徑，以提高學生的實踐與創新能力，推進風景園林學科發展。

關鍵詞：新工科；跨學科；風景園林學；創新能力

一、簡介

風景園林學是綜合運用科學與藝術的手段，研究、規劃、設計、管理自然和建成環境的應用型學科。從20世紀20年代起開設現代園林學教育、陳植先生將LandscapeArchitecture引入國內并譯成“造園學”始，至2011年風景園林學調整建立為一級學科[1]，現代風景園林學科內容已經超越了傳統范疇[2]。與以往傳統造園術相比較，現代風景園林學體現了服務對象由少數人向公眾的轉變，生活性價值向生態性價值的拓展，分散性分布向連續性空間分布的邁進，藝術方法向科學方法的超越等變化[3]。作為人居環境學科群的主導學科之一[4]，現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]。面臨當今中國經濟、環境、社會和文化的問題與挑戰，還應具有“以資源和環境保護為優先目標，以地域文脈為意向，直面城市問題，連接生態經濟和綠色產業，強調公眾參與和公眾環境教育，為人類營造兼具‘生產性’‘生活型’‘生態型’和‘精神性’風景園林地境”的特點。在學科建設發展中，基于美學維度的美與藝術價值觀、人本維度的社會價值觀、人和自然維度的生態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境、關注氣候和修復生態等任務，擔負起協調人和自然關系的根本使命[7]。目前，面臨環境和生態的實際問題與困境，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，尋求新的發展路徑，培養在生態文明建設中發揮重要作用的復合型人才。在當前新工科建設背景下，多學科交叉融合、創新人才培養模式、解決復雜工程問題成為新工科建設的核心內容[8]。多學科交叉融合是新工科專業最主要的特征之一，需要制定能夠支持本專業培養目標實現的多學科交叉融合的專業培養方案[9]，明確培養目標和標準，構建能夠實現課程目標的課程體系及課程內容。當前風景園林學科的研究熱點圍繞人文、景觀規劃和分析、城市生態這三個領域展開，而面臨這三個領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合作來解決[10]。在當代科學技術飛速發展的境況下，風景園林學不僅與城市規劃、建筑、藝術等學科相關，而且與地理環境、生態學、社會學、環境科學等領域交叉融合，需要定量研究方法實現科學化發展。哈爾濱工業大學風景園林學科具有綜合性強、價值體系多維度等特點，結合學科融合的新形勢，探究跨學科創新能力培養模式尤為迫切。基于當前新工科建設背景，風景園林跨學科創新能力培養對于學科積極發展、國家戰略服務、卓越工程師培養等都具有積極的現實意義[11]。跨學科創新能力的培養要根據學科融合與新工科建設的需求，打破專業壁壘，在課程構建、師資引進、教學立項和研究平臺等多方面實現培養服務國家和社會、具有創新能力的卓越工程師的目標。跨學科是知識架構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計中，即在縱深方向上，如何將多個跨學科知識架構縱深進空間設計中，如何在空間格局體系的建構中實現，是新工科背景下風景園林跨學科創新的關鍵問題。

二、創新能力培養途徑

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

（一）跨學科體系的課程建構

跨學科交叉融合是學科發展的規律和趨勢，也是培養學生創新能力的迫切需求。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要“重基礎、強實踐”，同時在跨學科體系版塊上，融合相關各類課程作為支撐。哈爾濱工業大學風景園林學科課程體系分為三大版塊。一是基礎課程版塊。涉及基礎知識及空間練習。二是社會版塊。基于社會實際議題，通過景觀設計解決在社會層面的問題（社區公共空間、康復景觀等）。三是生態專題版塊。主要考慮綠色基礎設施、生態規劃及設計（大尺度生態公園、小尺度雨水花園等），結合多學科知識體系，解決場地生態層面的問題。在這些版塊中，相關學科的基礎理論與應用部分內容橫貫支撐各個相關課程（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、生態學、建筑學、城鄉規劃學和設計學等，形成跨學科體系的課程建構。

（二）多學科教師資源引進與橫向打通建構

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、跨平臺教師共同執行教學過程，搭建跨學科教學團隊，實現多學科交叉融合創新能力培養的關鍵內容，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.引進相關專業跨學科人才。引進風景園林相關專業不同方向和教育背景的人才資源，優化教學團隊學科專業配置，如環境科學、水資源科學、城鄉規劃學和室外微氣候等不同研究領域及研究方向，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、不同領域的內容，切實為社會建設、生態環境保護打下堅實基礎。2.通過課程平臺拓展，引進院內相關專業教師跨專業授課。風景園林學作為人居環境學科群的主導學科之一，課程體系中的規劃類課程、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“城市設計”課程為例，引進城鄉規劃學與風景園林學教師共同授課，使學生既能夠從城鄉規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計問題。3.通過校內跨學科授課平臺，進行跨學科協同教學。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課程，能夠以不同學科視角更好地實現教學內容，達到教學目的。如“景觀生態學”課程由人文學院教師與建筑學院教師分別從生態學角度、空間格局角度授課，使學生從交叉學科角度考慮設計問題；“植物設計”課程由東北林業大學與建筑學院教師分別從植物學、景觀及植物要素配置、空間設計等方向授課。4.通過校企合作、產教融合的方式，建構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專業的教授，通過短期的理論講授、實地實物講授、設計課程教授指導和設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秀成果，并進行實地實物的建造建構。如“開放設計專題”課程邀請美國鮑爾州立大學教授以線上、線下相結合的專題研究小組方式，通過對典型公園社交媒體數據分析的深度學習解析，建構以時間和空間為縱深維度的建成環境體系。另外，以生產實踐和教育理論相結合的方式，邀請大型企事業單位的設計師代表和相關專業的專家、學者擔任兼職教授，定期來校指導設計，以培養高層次風景園林人才。

（三）實踐型教學內容與立項

在教學過程中，采用研究型設計的教育教學方法，提供“堅持以問題為導向”的設計氛圍，著重訓練學生的基礎和創新思維。基于設計選題的實地情況，以分專題講座的遞進式設計過程等形式，通過實地調研、資料收集、相關案例分析的方法，引導學生積極思考和討論，促進教學互動，實現創新能力培養。1.實踐型選題。在規劃設計系列課程選題時，實地選取城市內不同地塊，堅持“真題真做”，從不同層面深入設計，例如生態層面、社會層面和文化層面等，根據實際發展需求、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，進行方案探討和設計；“開放研究型景觀設計”課程要求學生深入詳細調研城市慢行系統及綠道的現狀，采用現場訪談和公眾參與的方法，針對現狀與使用者需求提出設計改造方案，在形成中期方案后，再次回到現場，以公眾投票建議的方式，對方案進行再次調整，最終形成完整的方案設計。2.分專題講授。在不同的課程設計中，由于選題的立足點和訓練目標不同，在設計課程中遇到所需解決問題也不一樣。以“景觀工程技術”課程為例，其中涉及到雨洪管理、雨水花園等問題，作為課程設計的切入點，將相關的基本原理與研究方向、遵循設計過程的步驟，以理論專題講授的形式穿插進設計課程，結合實驗平臺，使多學科大跨度的理論內容濃縮為集合式課程，引導學生積極探索相關學科理論內容及實踐方法，實現教學相長，課程設計的過程形成“專題講授+設計過程”并列或遞進的形式。3.跨學科聯合設計。風景園林學科的設計任務涵蓋諸多領域，在課程設計任務書的設置上，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，形成跨學科聯合聯動協同設計。例如物理環境與景觀要素相結合，濱水空間與市政環境相結合，城市功能空間與大數據挖掘相結合，街區管理與人工智能相結合等。

（四）創新型實驗研究平臺建設

傳統風景園林設計過程往往基于經驗和感性認識，現代風景園林學科需要更多的定量研究來實現科學化的發展。在課程講授及課程設計過程中，始 終堅持“以問題為導向”，將科學研究內容與實驗內容引入教學設計。實驗平臺資源共享與利用能夠營造學科交叉融合、組織協調等學科發展新局面，促進創新人才培養環境逐步完善。在理論教學和實踐教學過程中，設置開放性跨學科實驗課題，使學生直觀地了解設計過程中發現的問題，以全面的、創新的視角，促進學生積極探索解決問題的思路與方法，加強實踐和創新能力培養，指導設計實踐。1.數據采集與分析。聯動實驗平臺不僅能夠提供數據采集的新方法，如遙感技術、三維掃描技術等擴大了調研規模與尺度，提升調研數據準確性；市政方向、建筑物理方向、醫工結合等實驗平臺提供了客觀的環境數據信息，采用相關實驗方法或軟件模擬，對現狀提出既有問題，也可為設計過程或設計方案提供技術依據[12]。2.方案生成邏輯與模型。參數化設計是數字技術在設計領域研究的方向之一，分析設計問題，構建設計邏輯，分析場地特征，使最終方案與場地固有特征、規律及過程相耦合，實現因地制宜[13]。3.市政環境生態實驗平臺與景觀生態設計相結合。利用市政環境生態實驗平臺中土壤、水等檢測實驗，提出場地既存的實際問題，為設計過程提供數據基礎，結合場地中其他相關要素，提出行之有效的解決方案。4.浸入式虛擬實驗室建設與景觀設計方案相結合。將景觀設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，強調景觀節點設計帶來豐富的主觀體驗，通過主觀反饋修正方案設計。

三、結論

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，其跨學科創新能力的培養是在面臨學科融合的新形勢、新工科建設的發展機遇下建設的新內容，必須通過跨學科體系課程建構、多學科教師資源引進、實踐型教學內容立項、創新型實驗研究平臺等途徑，鼓勵多學科大跨度的融合協作，才能不斷提高學生的實踐與創新能力，推進風景園林學科發展，實現培養卓越工程師人才的目標。

作者：趙巍 朱遜 葉曉申 單位：哈爾濱工業大學 寒地城鄉人居環境科學與技術工業和信息化部重點實驗室