新工科背景下的生態城市設計教學體系探索

陳天　王柳瓔　侯鑫

摘 要

在生態文明建設導向的背景下，高校城市設計的教學體系更加注重生態文明觀的引入和跨學科性與實踐導向。以天津大學建筑學院在生態城市設計教學體系構建過程中的多項探索成果為例，以“新工科”行動為引領的生態城市設計課程改革，在發揮傳統的理論基礎與設計實踐課程特色之外，強化在高校由本科至研究生全階段與全流程教育中立足基礎、對接科研、融合項目的思路體系，增強交叉學科教學內容設置，以推動生態規劃思維的樹立與生態技術方法的掌握。通過學校、教師、企業多方配合，實現生態城市設計教育的目標，培養具備可持續發展觀、多學科綜合素質與綜合實踐能力的規劃師。

Abstract

In the context of ecological civilization construction orientation， the teaching system of urban design in universitiesmore emphasizes on the introduction of ecological civilization concepts， interdisciplinary nature， and practicalorientation. Taking the multiple exploration achievements of the School of Architecture at Tianjin University in theconstruction of the ecological city design teaching system as an example， the ecological urban design curriculumreform led by the ‘New Engineering and Technical Disciplines initiative not only leverages the traditional theoreticalfoundation and design practice curriculum characteristics， but also strengthens the system of foundation， scientificresearch integration， and project integration in the entire process of undergraduate to graduate education in universities.It also enhances the interdisciplinary teaching content to promote the establishment of ecological planning thinking andthe mastery of ecological technology methods. Through the cooperation of schools， teachers， and enterprises， the goal ofecological urban design education is achieved， and planners with sustainable development concepts， multidisciplinarycomprehensive qualities， and comprehensive practical abilities are cultivated.

關鍵詞：城市設計教育；生態城市設計；新工科；跨學科

Keywords：Urban design education; Ecological urban design; New Engineering and Technical Disciplines; Interdisciplinary

1 建設背景

1.1“新工科”行動

經濟發展進入新轉型升級階段，為新業態、新技術與新產業的出現提供了重要的機遇，同時也對新時期的高校教育提出挑戰。2017 年教育部發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，積極推進新工科建設，提出新工科研究和實踐圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系開展的內容[1]，強調新型工科專業的發展與傳統工科專業的升級。新工科應秉承繼承與創新、交叉與融合、協調與共享的原則，以培養未來多元化、創新型卓越工程人才為目標[2]。國內多所高校響應新工科建設需求，已經完成建筑學專業課程[3]、本科建筑與規劃設計類課程[4-5]、城市交通類課程[6] 等方向的教育改革路徑與方法建設，并開展新培養目標、新課程體系、新考核機制的實踐。在以“工科”為基礎、注重“新”發展的背景下，城市設計教育同樣面臨著跨學科、實踐性、創新性等方面的挑戰，教學更加注重實踐與“產學研政用”一體化，并伴隨一流本科建設，實現城市設計相關課程的跨學科交叉新工科探索。

1.2 生態城市設計教育歷程

隨著全球可持續發展觀念的深入人心，生態城市設計成為城市規劃和建設的重要方向。我國古代強調人類居住環境的風水思想與“道法自然”等關注人與自然關系的理念，很早就為生態理念種下種子?，F代生態設計理論很大一部分源于17 世紀至19 世紀末生態學和社會學的建立。這一時期各界學者逐漸開始反思人類社會與自然之間的關系，如地理學家以利沙·雷克呂、植物學家與社會理論家帕特里克·格迪斯和他的學生劉易斯·芒福德，并在后來形成“社會生態學”[7-8]。在20 世紀初，社會學領域學者羅伯特·帕克提出了“人類生態學”概念。它們綜合了自然、社會、經濟的復合生態系統理論，為生態城市的發展作出重要貢獻。

19 世紀霍華德的《明日的田園城市》作為啟蒙提出了安排人與自然和諧的健康生活和工業空間的方法，澳大利亞建筑與城市學家保羅·弗朗西斯·道頓等首次提出生態城市類似的理念。20 世紀60—70 年代，邁克哈格的《設計結合自然》[9]、舒馬赫的《小即是美》[10]、蕾切爾·卡森的《寂靜的春天》[11] 等著作，都強調了人類活動與自然環境的矛盾，提出人與自然的兩重性與統一性。同時，有機疏散、帶形城市等理論開始系統性、科學性地討論生態城市規劃方法。20 世紀70 年代初，聯合國教科文組織“人與生物圈”（MAB）提出了“生態城市”的概念[12]。20 世紀80 年代是生態城市理論迅速發展的階段，以美國舊金山城市設計法規為代表的城市設計開始發展，生態理念下的城市設計也一并伴隨著城市生活的需求奠定了其早期的發展。隨著石油危機等全球性生態問題的出現，美國學者理查德·瑞吉斯特的《生態城市： 重建與自然平衡的城市》、新城市主義運動、景觀都市主義、彼得·卡爾索普的以公共交通為導向的發展模式（TOD）理論等都提出了應對城市無序蔓延，強調以自然悠閑的空間組織為理念的規劃設計思想。

我國城市設計教育以“萌芽期—初創期—發展期—興盛期”為脈絡（表1），以城市設計教育從最初傳統手繪制圖與模型技藝的支撐，到以手繪結合現代空間邏輯分析的綜合分析表達技藝，并逐漸實現傳統技藝與生態學、環境學、社會學等跨學科綜合數字計算性技術結合的城市設計教育。以1980 年中國建筑學會第五次代表大會和1984 年中國生態學學會城市生態專業委員會的成立為標志，現代城市設計研究與生態理念的城市規劃幾乎以同樣的契機并行，同時期錢學森與吳良鏞先生提出了“山水城市”構想[12]。隨著生態城市設計的歷年興起與重視，20 世紀90 年代黃光宇[13]、沈清基[14] 等學者陸續提出了生態城市所包含的自然、人類、社會、經濟的內涵，王建國等學者就生態城市與綠色城市設計理論做了闡述。這一時期為我國城市設計教育的發展期與興盛期，國內幾所重點高校均開設了城市設計相關課程，生態城市設計也融入了高校傳統理論與設計課程中，在城市設計概論、城市設計原理等課程中增加了相關板塊的內容[15]。隨著“十九大”提出“加快生態文明體制改革”，高校對于相應領域的理論構建與人才培養提上日程，逐步開設相關轉型課程，如教育部國家精品在線開放課程“城市生態規劃”“生態規劃理論與綠色城市設計方法”等[16]?！暗吞汲鞘小钡母拍钜仓饾u在建設規劃行業得到厘清，2016 年我國加入《巴黎協定》，2020 年提出碳達峰與碳中和的目標[17]，生態城市設計的邊界得到擴展，呈現更加多元化的學科交叉性，以“生態城市設計”“低碳城市”為關鍵詞的相關文獻也逐年增長（圖 1，圖 2）。

2 基于“新工科”的生態城市設計教學體系建設思路

隨著高校城市設計教育中生態理念比重的不斷加大，進行相匹配的教學體系構建，完成高校教育中各階段、多層次的課程設置成為重要任務。根據教育部門的頂層設計要求，建筑大類相關學科將以“新工科”引領下的具有生態韌性思維與低碳理念的城市設計教育貫穿本科、碩士研究生乃至博士研究生的全流程教學體系中，先后形成了新工科建設中 “復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等成果。其中，以天津大學建筑學院為例，在“天大行動”可持續建筑與環境領域學科建設的引領下，生態城市設計教育構建起了全流程建設與跨學科發展的現狀，在高校教育由淺入深的各個階段都形成側重與優勢（圖 3）。

2.1“新工科”需求下的人才培養創新

“新工科”需求下的人才培養創新的開展以需求為導向，生態城市設計領域人才需求具備以下特征：具有扎實的專業基礎，突出的規劃設計實踐能力、溝通能力和領導能力；符合空間增長型規劃降溫，戰略規劃、存量規劃、行動規劃優先的需求；具有扎實的城鄉規劃專業基礎同時具備開闊的學科視野、平衡的知識結構、更強的協調能力和創新精神[18]。因此，在發展策略方面，首先應調整專業人才培養目標，聯動校內其他學院，在規劃領域高素質基礎上，培養跨學科的“新工科”復合型人才，同時輸出生態城市設計理論至其他學科，實現雙向發展。

2.2“新工科”需求下的生態城市設計教學體系建設框架

“天大方案”提出的建設開放和跨界融合的中國特色新文理教育與多學科交叉工程教育[19]，形成高度關聯、貫通融合、持續創新的新工科教育體系，為生態城市設計教育中環境科學與工程、公共管理學、生態學、地理學等學科的人才互通與課程共建提供支持（圖 4）。

生態城市設計教學體系框架創新的重點之一，在于實現校內多學科交叉，在學科互促互帶的基礎上，實現多元創新培養模式，提高實踐能力。其次，要促進“產學研政用”模式融合，通過高校與企業的同盟建立，搭建人才合作平臺，減少技術創新研究投資成本、利潤分配、轉化方式等方面的矛盾。在培養計劃方面，將新工科培養目標滲透至生態城市設計教育的各年級各階段。在本科低年級階段夯實基礎，吃透設計理論并練好基本功，通過多學院間的共同課程開設、學分互認與研究生互推等方式奠定高質量人才基礎。在本科高年級與研究生階段，以聯合畢業設計為視野拓展和產學研政用思路搭建的契機，研究生階段逐步實現與交叉學科研究方向的高水平科研項目和工程實踐對接，推動生態城市設計教育向應用型、強科研和高創新型轉變（圖 5）。

3 全流程的生態城市設計教學與人才培養實踐

3.1 立足設計基本功的基礎能力培養

生態城市設計教育的本科階段，進行“生態理念樹立—基礎能力夯實—設計視野拓展”三步走規劃，通過生態設計理論課程、手繪與攝影基礎能力訓練、存量規劃作業展覽與聯合畢業設計等途徑實現。城市設計教育的本科低年級階段，首先著重生態理念的構建與專業基礎理論的夯實。建筑學院城市生態規劃概論、景觀生態學、城市生態規劃、景觀生態水文學等專業核心課程的設立，使學生掌握生態學的基本概念，掌握與規劃設計領域相關的生態學基本知識和方法，掌握使用GIS、SPSS 等軟件工具完成生態系統模擬與評價的方法。在此基礎上，進一步掌握規劃方法，為實踐應用打好基礎，包括生態城市規劃、區域城市生態規劃、城市生態規劃的要點及方法、國土空間規劃的生態觀念。

在課程設計中，學生首先應通過書本與講義掌握城市設計方法，然后在基礎夯實階段強化空間感的構成與社會調研能力的培養。全面“新工科”背景下，為應對高素質人才培養的需求，國家從2014 年左右就開始注重虛擬仿真實驗建設，并建立國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺。以天津大學建筑學院為例，2020年開始依托城市形態學與拼貼城市理論構建了“城市拼貼與城市設計”虛擬仿真實驗平臺（圖6）、“健康社區設計”虛擬仿真實驗教學項目。虛擬仿真實驗平臺與本科生、碩士研究生城市設計概論等經典理論課程相對接，通過微軟HoloLens 眼鏡設備進行城市空間的混合現實交互，并通過GitHub 等數據共享平臺實現開源推廣，構建起城市設計教學中理論與實踐之間的橋梁。

設計師素養構建與基本功的培養是綜合高素質人才培養的重要任務。天津大學融合手繪、攝影、繪畫寫生、古建筑測繪、模型制作等教學經驗，構建起具有天大特色的美育基礎能力培養與訓練辦學特色，結合課程實踐總結出一套效率高、實操性強、具備借鑒與推廣價值的教學指導方法。以手繪培養為例，在城市設計訓練課程、控制性詳細規劃和總體規劃課程中強調城市設計方案的快速表達，本科三年級后每學期安排設計快題訓練，突出了教學環節中高水平體現、精準導向、特殊表現與示范引領的特色。以“結構草圖—方案比選—中期點評—局部深化—整體調整—成稿制作”為流程，在初期將生態設計等目標理念融入，結合教師指導與推敲，最終形成主題突出、符合需求的設計方案。例如，城市設計訓練課程中以適水性為導向的公園設計方案，在草圖階段即形成人與自然互動的理念（圖 7）。

3.2 融合跨學科背景的項目實踐訓練

新工科需求下的跨學科培養應當從課程設置階段就開始為學生提供跨學科內容的學習機會。雖然高校已陸續開設城市生態規劃、城市生態綠地系統規劃等具有多學科知識點和素養培養的課程，但依然存在著學生對于城市生態環境的數據監測與空間分析方法認識不足，理論學習多而實踐應用不足的問題。生態城市設計的跨學科人才培養方法并非簡單地教授城市規劃學科學生其他所需專業的課程，而是從生態城市設計的跨學科方法出發，由各學科師生共同探索城市設計與其他學科的中間帶，使學生掌握將其他學科知識應用于生態城市設計的方法，并提供基于該方法的設計場景，要設置跨學科的教學體系，而非簡單地在培養計劃中插入其他學科的課程。以天津大學建筑學院城鎮環境保護與空間規劃項目式課程為例，依托基于產教融合的建筑行業國際化設計人才培養平臺，該平臺獲批天津大學新工科人才培養平臺及項目式教學改革建設點，奠定了跨學科教學經驗基礎。課程由建筑學院和環境科學與工程學院共同開設，建立了城鄉規劃與環境科學專業協同的人才培養平臺和教師團隊。課程面向以上兩個專業的本科四年級學生，以樹立生態環境保護與可持續發展為理念，持續關注生態規劃理論與方法的教學。以“水環境綜合利用技術與規劃設計”為主題，教學內容包含理論講座與設計實踐，圍繞城市環境保護基本原理、水環境綜合治理、海綿城市等內容進行理論講座，并以天津市濱海新區生態城填海造陸地區的控制性詳細規劃設計與城市設計作為設計實踐環節，同時進行生態環境專題研究（圖 8）。邀請生態城建設部門、國家海洋技術中心、天津市城市規劃設計院等單位專家觀摩點評實踐環節匯報，促進學生知識應用型思維構建，在課程教學階段就實現了產學研一體化思維的引入。

該項目式課程在促進多學科融合，推進新工科建設的教學實踐領域做出重要貢獻，不僅實現了建筑學院和環境科學與工程學院教師在教學環節的合作，還為不同專業的本科學生提供了交流合作平臺，培養學生的跨學科協作能力，為跨學科合作的教學體系提供示范。

3.3 對接高水平項目的科研素質提升

本科高年級和研究生階段，學生已經具備專業基礎素質與扎實的基本功，因此這一階段應重視交叉學科的能力培養與專業視野的拓展，使學生的城市設計基本功在進一步的理論科研與項目實踐中全方位實現“兩手抓”，構建“產學研政用”一體化的基本程序框架。天津大學建筑學院以本科聯合畢設與研究生課程對接科研項目與工程項目的實踐經驗實現學生在產、學、研領域的全方位專業素質提升，為行業未來輸送領軍人才。

天津大學建筑學院多年來開展城市存量保護與更新課程，并為應對中國坊市建設進入存量規劃時代的社會趨勢，每年的設計成果面向公眾舉辦展覽，至今已舉辦過8 屆（表 2），為學生開拓設計視野，掌握生態發展與存量更新前沿技術提供良好機會。設計選取天津存量建筑集中的實際用地，訓練學生新舊建筑和諧共存的設計方法，用模型展示設計成果，在規劃教育界反響熱烈（圖 9）。

“六校聯合畢設”由清華大學、東南大學、西安建筑科技大學、重慶大學、天津大學、同濟大學6 所國內高校聯合舉辦，多年來成果斐然，已經成為中國規劃領域最具影響力的教學學術活動之一。近年來以城市生態保育、文化遺產資源保護、社區治理、高質量發展等為主題，針對重慶、天津、南京等城市特色，訓練與考核學生在多種人地矛盾與發展需求條件下的城市設計能力。一方面，通過聯合畢設增強學校與學校間的交流，討論我國多個城市與氣候區所面臨的不同生態問題，打破了學生在5 年本科學習中往往只圍繞本校所在城市進行設計的局限性，使學生能夠根據不同地區的生態資源特點與城市發展需求發現問題和解決問題。在數月的交流期間，學生了解不同學校的教學特點與設計風格，取長補短，呈現多種新模式新風格的城市設計成果。另一方面，通過聯合畢設增強學校與政府部門、學校與企業間的交流。聯合畢設邀請各地區城市規劃設計研究院專家、規劃和自然資源局專家擔任嘉賓與評委，通過與學生面對面交流，傳達我國生態文明發展觀、生態現狀與實際建設需求，使知識源于學校，應用高于學校。學生能夠更加直觀感受到未來步入實際建設中的城市設計知識運用方法與側重，大大增強實際應用的可操作性。

步入研究生階段后，人才培養方向逐漸轉向將城市設計基礎技能與科研和工程實踐項目的對接，具體體現為將研究生課程與日常工作對接國家級科研項目，配合企業工程實踐項目，（包括國家重點研發計劃、國家自然科學基金及社科基金項目在內的多項國家級項目）持續關注城市生態發展與生態保護的方向，并在近幾年均涉及城鄉建成環境的低碳韌性發展等領域，對生態城市與低碳城市發展的方法、路徑、技術的研究需求占比逐年增加。新工科人才在研究生階段，逐漸參與和環境科學、自動化、能源等領域專家開展的跨專業科研合作，并已經成為人才培養的基礎，在此基礎之上，摒棄“紙上談兵”的實踐項目設計實習也成為生態城市設計領域研究生多元培育階段的必修課。

4 結 語

新工科背景下的生態城市設計教學體系應以“強化專業類間、類內交叉融合，培養交叉復合型創新人才”為目標，在注重本專業基礎理論夯實的前提下，通過貫穿本科多個年級和研究生階段的跨學科、素質型、多目標培養，循序漸進地完成人才培養體系構建。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部. 教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].（2017-02-20）[2023-05-01].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[2] 鐘登華. 新工科建設的內涵與行動[J]. 高等工程教育研究， 2017（3）：7-12.

[3] 盧峰. 新工科背景下研究性專業課程體系構建初探： 以重慶大學建筑學專業課程建設為例[J]. 中國建筑教育，2021（2）：49-54.

[4] 許蓁， 趙娜冬. 立足新工科人才培養的研究型專題設計： 天津大學建筑學本科四年級建筑設計教學改革十年回顧（2011-2021）[J]. 中國建筑教育，2021（1）：35-43.

[5] 王煒， 陳金松， 趙立珍. 融合·開放·創新： 新工科背景下以學為中心的建筑學三年級設計教學改革[J]. 華中建筑， 2023，41（2）：144-146.

[6] 張景峰， 劉丹， 張久鵬. 新工科背景下城市軌道工程專業的改革探索[J]. 教育教學論壇，2023，614（11）：57-60.

[7] 李亮. 生態文化理論視角下的社會生態學與綠色變革[J]. 鄱陽湖學刊，2016（1）：34-45，125.

[8] WRIGHT D. Social ecology： Applying ecologicalunderstanding to our lives and our planet[M].England：Hawthorn Press，2011.

[9] IAN L.Design with Nature[M]. England： Wiley，1969.

[10] Schumacher E F.Small is beautiful[M].England：Harper Perennial，1972.

11] Rachel C. Silent Spring[M].New York：HoughtonMifflin Company，1962.

[12] 陳天. 城市設計的整合性思維[D]. 天津： 天津大學， 2007.

[13] 黃光宇， 陳勇. 生態城市概念及其規劃設計方法研究[J]. 城市規劃，1997（6）：17-20.

[14] 沈清基. 城市生態系統基本特征探討[J]. 華中建筑，1997（1）：94-97.

[15] 高源， 馬曉甦， 孫世界. 學生視角的東南大學本科四年級城市設計教學探討[J]. 城市規劃，2015，39（10）：44-51.

[16] 中國大學MOOC. 中國大學MOOC 國家精品課程[EB/OL].[2023-05-01].https：//www.icourse163.org/.

[17] 中華人民共和國中央人民政府. 中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見[EB/OL].（2022-10-24）[2023-05-01].http：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/24/content_5644613.htm.

[18] 侯鑫，王絢. 新工科發展指引下的城市設計教學模式探索[C].2019 全國高等學校城鄉規劃學科專業指導委員會年會. 長沙，2019：125-131.

[19] 楊俊宴. 凝核破界： 城鄉規劃學科核心理論的自覺性反思[J]. 城市規劃，2018，42（6）：36-46.

SYNOPSIS

Exploration of Ecological CityDesign Teaching System in theContext of New Engineering andTechnical Disciplines

Tian Chen， Liuying Wang， Xin Hou

The university education in the new era ischallenged as the economy enters a new stage oftransition and upgrading. The teaching of urbandesign in colleges places a greater emphasis on theintroduction of the ecological civilization concept，which is interdisciplinary and practice-oriented，against the backdrop of ecological civilizationconstruction orientation. The Ministry of Educationreleased pertinent documents in 2017 to supportthe ‘New Engineering and Technical Disciplines，proposing the ‘New Engineering and TechnicalDisciplines research and practice focused on thenew concept， new structure， new model， new quality，and new system of engineering education reform.Construction of a corresponding teaching system andcompletion of the curriculum setting at various stagesand levels in college education have become key taskswith the growing emphasis on ecological ideas inurban design education in colleges and universities.

The paper explains the requirements for relevanteducation in colleges and universities by examiningthe growth of ecological urban education. The Schoolof Architecture at Tianjin University has conducteda number of investigations and successful instancesin the development of an ecological urban designeducation system， which offers suggestions for futuredevelopments in this area.

Urban design education is thriving now thatecological urban design has gained popularityand attention over the years. The incorporation ofecological design concepts into conventional theoriesand design courses for ecological urban designis becoming more and more popular. This essayintroduces the construction-related componentsof the Tianjin University School of Architectureslow-carbon and ecological resilience-based urbandesign education system. The ‘New Engineeringand Technical Disciplines initiatives ecologicalurban design curriculum reform not only emphasizesthe traditional theoretical underpinnings anddesign practice curriculum characteristics， but alsostrengthens the concept system of basing on thefoundation， connecting with scientific research， andintegrating projects in the whole-stage and wholeprocesseducation in universities from undergraduateto postgraduate levels.

This paper explains the unique of ‘TJU Plan，highly connected， integrated， and continuouslyevolving system for engineering education. Thesystem is based on the concept of building openand cross-border integration of new liberal arts andscience education with Chinese characteristics andinterdisciplinary engineering education， forming amulti-disciplinary innovation model. Every gradeand level of instruction in ecological urban designis infused with the training goal of innovativeengineering in the training plan.

The undergraduate stage is based on the basicability training of basic design skills. It establishescommon courses across several colleges， achievesmutual credit certification， and accomplishes mutualtalent suggestion on the basis of the consolidation ofecological concepts and theoretical knowledge. Toachieve comprehensive basic quality training， usesoftware training， hand-drawn basic skills training，and virtual simulation experiments.

Through the project-based course arrangementwith the School of Environment， the projectpractical training integrating the multidisciplinaryfoundation is realized in the senior undergraduate andpostgraduate stages.Additionally， the development ofinterdisciplinary ability， the expansion of professionalvision， and the enhancement of scientific researchquality are stressed through the inventory spaceplanning exhibition， six-school alliance graduationdesign， docking high-level scientific research projects，and other teaching content. Through additionaltheoretical research and project experience， studentsurban design skills will be enhanced in all facets.The educational system aspires to ‘develop crosscompoundinnovative talents and strengthen thecross-integration between and within professionalcategories. Universities， educators， and businesseswork together to build a talent training system thatis gradually completed， cultivating planners withextensive practical skills.