橋梁與建筑交叉課程建設和創新型工科人才培養

徐利平 張建龍 肖汝誠

摘要：

由于橋梁結構與造型藝術之間的關系有其自身特殊性，難以照搬建筑結構與建筑學、建筑美學相關課程的教學模式，橋梁與建筑交叉課程應運而生，課程建設包括教材編寫、教學大綱和人才培養模式改革等，其中又以教材建設為核心。城市橋梁建筑理論與美學創作是以橋梁結構理論及其工程技術為專業基礎，以建筑學專業的理論體系及其技術路線為理論基礎，以橋型結構技術、功能與造型及其三者內在關系為研究對象，關于城市橋梁的綜合技術與藝術的交叉學科。通過精心編排本科生和研究生課程的教學大綱、教學內容，策劃教學方法和考核方式，同濟大學先后開設了這一交叉課程的研究生專業選修課程和本科生精品類通識課程，實現了本科和研究生課程的銜接和貫通。課程建設和培養模式的改革，將橋梁結構單一技術思維的工程設計提升到橋梁技術與藝術的綜合思維創作，目標是系統培養橋梁結構專業和建筑城規專業學生的技術創造力和美學創意素養。

關鍵詞：橋梁;建筑;交叉學科;課程建設;創新人才

中圖分類號：G6423;U44? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1005-2909（2021）04-0070-07

隨著中國城市化建設深入發展，對城市橋梁的美學、藝術要求也自然“水漲船高”。實際工作中，橋梁工程師利用橋梁專業知識，建筑師運用建筑設計理論和藝術創作技能，工程師和建筑師或合作或獨立進行方案設計，創作出不少優美的城市橋梁。然而，也會出現不盡如人意的情況，例如，工程師的方案缺乏美感，建筑師的方案缺乏結構理性，設計人員缺乏設計理念和藝術創作素養而“疲于應付”，出現各種“奇怪”的方案。鑒于橋梁結構技術的復雜性，以及不同于建筑與建筑結構的特性，需要橋梁工程師或橋梁專業學生，通過專業學習與訓練，加之工程實踐的鍛煉，勝任橋梁美學創作工作，設計更多更美的城市橋梁。

同濟大學為進一步深化教育教學改革，圍繞學?！半p一流”建設、新工科建設及一流本科人才培養，推動學科交叉、融合，積極探索拔尖創新、交叉復合型人才培養模式。鼓勵設置融合同濟學科特點、彰顯同濟學科優勢的特色交叉課程，鼓勵跨學科門類交叉。本科生院啟動2018年度本科交叉課程建設項目，城市橋梁美學創作作為橋梁與建筑的交叉課程建設項目，緊緊圍繞當前城市建設發展對城市橋梁的工程技術、景觀藝術等方面的新需求。為使城市橋梁研究與創作滿足和引領城市建設實踐發展，需要從橋梁工程與建筑學學科交叉的視角探索和建立城市橋梁的理論體系和技術路線。

一、教材建設

面對當前城市建設對橋梁美學藝術的新需求，橋梁結構與造型藝術之間關系的特殊性，不能照搬或直接引用建筑結構與建筑學、建筑美學之間的相關理論，需要兩者有機融合構建全新的城市橋梁建筑理論體系和美學創作方法。

（一）教材建設背景

隨著城市化建設深入發展，城市發展的各項要素發生著深刻變化。城市橋梁經歷了1949年到改革開放初期滿足基本交通功能的第一階段，20世紀80年代橋梁結構美學設計的第二階段，20世紀末城市橋梁藝術性、文化性、景觀性和標志性發展的第三階段。面對城市橋梁內在屬性的悄然變化，橋梁工程專業缺乏有效的應對舉措，缺乏系統的現代城市橋梁創作理論、創作方法和創作基礎。以至于在實際工程中，橋梁工程師和建筑師常常呈現“無能為力”“被動應對”的尷尬局面，也影響了工程師的創新能力。

從近代（1660年）開始，土木工程作為一門學科，隨著結構理論、材料科學和計算機技術等的發展而飛速發展。與此同時，在橋梁工程實踐中，橋梁工程師和建筑師、技術與藝術的合作從未間斷過。在360多年的歷史進程中，這種合作在不同的歷史背景下呈現不同的方式和特點，也存在不同的問題。在歷史進程中，有識之士預言將要出現兼具工程師和建筑師雙重身份的設計師。

亨利·凡·德·威爾德（Henry van de Velde）指出：“將有一類人，不需要多久，能掌握藝術。這些藝術家，新建筑的創造者是工程師?！钡聡R昂哈特教授認為，土木工程學和建筑學應合并為一個主題講授，離開這樣一個基本的動機，是工程師職業的約束[1]。

以社會需求為導向，將橋梁工程專業內傳統的“橋梁工程師+建筑師”專業合作模式創新發展為“橋梁工程專業+建筑學專業”的交叉學科模式，即將“建筑師配合工程師的合作設計方式”提升為“橋梁與建筑學交叉學科理論的當代城市橋梁技術藝術綜合思維和創作”。建立城市橋梁理論體系與創作基礎等系列專業知識作為這一新領域、新方向的課程架構，為培養城市橋梁美學創新創作與研究的新工科專業人才服務，為橋梁與建筑專業的交叉課程建設作貢獻。

（二）建立橋梁與建筑交叉學科的技術路線和理論架構

“城市橋梁建筑理論與美學創作”是以橋梁結構理論及其工程技術為專業基礎，以建筑學專業的理論體系及其技術路線為理論基礎，以橋型結構技術、功能與造型及其三者內在關系為研究對象，綜合技術與藝術的交叉學科。其包括三方面的內涵建設，一是揭示橋梁自身的工程科技、橋型結構的美學規律，闡述橋梁結構的美學設計及相關技術問題;二是運用建筑學的設計理論及其美學、歷史、評論等理論研究方法和成果，構建全新的城市橋梁系列理論;三是分析近現代的優秀橋梁作品及這些作品的創作思想、理念、方法，從橋梁與建筑兩方面將零碎的個案整合，轉化為系統性的理論成果。

（三）基本形成橋梁與建筑交叉學科的理論體系和創作基礎

結合團隊多年積累和學校交叉課程建設工作，相繼出版《城市橋梁美學創作》《城市橋梁建筑理論》兩本教材，從橋梁工程與建筑學專業交叉學科的角度提出城市橋梁創作方法與理論研究思路，形成針對城市橋梁創作問題的新理論、觀點和方法，揭示橋梁美學創作與橋型結構技術創新之間的內在關系。闡述了城市橋梁概論、城市橋梁結構的美學藝術、城市橋梁群規劃原理與方法、城市橋梁美學新趨勢，以及城市橋梁創作原理、歐美橋梁美學藝術簡史、現代城市橋梁建筑美學、城市橋梁評論等理論與方法，構筑較系統的城市橋梁建筑理論體系，形成較完善、可持續發展的學科研究方向。

二、課程建設

為培養創新能力和美學素養，交叉課程從理論基礎學習和基本技能訓練兩方面著手。根據上述兩本教材，針對課程學時，精心制訂理論教學和實踐教學計劃，編制教學大綱，包括課堂教學、課外自學、設計實踐等內容和課時安排。面向土木工程學院和建筑與城市規劃學院學生，實現本科生通識課程和研究生專業選修課程、交叉課程與專業課程的連接和貫通。

于2016年秋季學期開設研究生專業選修課，涵蓋土木工程和建筑城規兩大學院。課程開展3種形式的教學，包括理論學習（課堂講授和自學）、基礎訓練（課堂講授和課外作業）、期末方案創作大作業（采用真實工程項目的題目）。上述3種教學形式和內容相輔相成，實現培養目標。

（一）具有針對性和創新性的交叉學科系列理論學習

城市橋梁美學創作、城市橋梁建筑理論基本構建了交叉學科的系列理論，有助于學生建立理論基礎。系列理論包括城市橋梁概論、城市橋梁結構的美學及相關技術問題、城市橋梁群規劃、城市橋梁創作原理、歐美橋梁美學藝術簡史、現代城市橋梁建筑美學和城市橋梁評論等7個部分。

城市橋梁概論包括城市橋梁與城市關系，中國現代城市橋梁發展概況，城市橋梁的社會屬性、技術屬性和藝術屬性，建筑美學與橋梁美學的關系，城市橋梁語言，現代城市橋梁的美學要求，城市橋梁創作現狀，城市橋梁創作的探索與對策等[2]。

城市橋梁結構的美學及相關技術問題主要包括結構的技術與藝術規律、橋梁結構的造型藝術特點、結構藝術的內在規律、橋梁藝術形式的生成、城市橋梁造型的技術評價，橋梁外形與橋梁結構的關系、橋梁結構與構件的關系、橋梁結構關鍵節點對造型的影響等城市橋梁結構與外形的內外在關系，城市橋梁結構與施工的特殊性與合理性，城市橋梁經濟性與結構合理性的關系、經濟性評價，以及綜合評估城市橋梁科學技術、造型藝術的性價比指標[2]，這些都是揭示城市橋梁創作方法的技術核心問題。

城市橋梁群規劃主要包括城市橋梁群概念、城市橋梁群的文化價值與景觀價值，基于城市規劃與交通規劃的橋梁群規劃、基于城市設計的橋梁群規劃、基于城市歷史文化遺產保護、更新與再生的橋梁群規劃、基于城市橋梁美學創作的橋梁群規劃[2]。

城市橋梁創作原理是基于橋梁與城市、橋梁與美學、橋梁與創作3對關聯學科的研究內容、研究方法和研究對象等內在關系的研究，全面建立城市橋梁創作的理論架構，揭示城市橋梁創作的目的、方法、途徑等基礎性問題。橋梁與城市要素之間的本構關系、城市橋梁復合型美學內涵和橋型結構是造型與結構天然統一體的3個方面[3]。

歐美橋梁美學藝術簡史通過對文藝復興以來歐美主要國家各歷史時期橋梁技術、設計理念、藝術思潮的研究，梳理橋梁美學藝術發展脈絡，通過對各個時期代表性橋梁的設計風格、設計細節的詳細解讀，為當代城市橋梁提供歷史研究基礎資料和現實創作理論支撐，使橋梁工程師感悟與理解城市橋梁創作中設計風格與設計細節的重要性，并熟悉這些設計方法[3]。

現代城市橋梁建筑美學是在研究理解建筑美學理論基礎上，將建筑美學思想精髓靈活而不是教條地，綜合而不是片面地，創造性而不是生搬硬套地應用到城市橋梁的創作中，使城市橋梁不再是單一的結構技術和結構美學，而是具有豐富人文思想、地域特色、藝術氣息與自然特色的城市藝術作品[3]。

橋梁評論最初屬于建筑評論的一部分，建筑評論在西方國家有著悠久的歷史，最早可追溯到古羅馬建筑師威特魯威的《建筑十書》[4]。城市橋梁評論是對城市橋梁及其賴以存在的社會與環境，對城市橋梁創作人員（橋梁工程師或建筑師等）的創作思想與過程，以及所有涉及支撐創作人員、培養創作人員的制度與體系的鑒定和評價[5]。

（二）遵循結構技術和美學創作規律的訓練和考核

培養城市橋梁跨學科理論研究和創作實踐的新型工科人才，為實現橋型結構的技術創新、美學藝術的創意設計，為解決當前橋梁工程結構技術設計與建筑創作之間脫節的問題作出一份貢獻。

通過形態美學基礎、形態構成基礎、形態生成基礎和設計思維與表達等的學習及繪圖等基礎訓練，初步體會空間物體的比例、透視關系，掌握橋梁美學理論基礎及建筑形態美學理論基礎，熟悉結構形態的邏輯生成方法，形成空間圖像的表達方法和想象力，提高空間思維能力與藝術感知力[6]。

期末的方案創作大作業吸納了建筑學、創意設計等專業的設計作業教學方式和方法，并結合橋梁方案創作的特點，從布置作業到完成作業，安排5次左右方案介紹、討論和點評，討論內容貫穿形成構思、草圖表達到穩定方案，再到結構布置、結構關鍵技術闡述全過程。學生在全過程主導，獨立完成設計作業的過程中，進一步體會和感悟交叉課程所倡導的技術和藝術綜合思維創新創作內涵。

考核內容包括平時作業+期末大作業兩部分，大作業占70%～80%，兩位學生一組完成一個方案（2～3張A1版面的內容），包括設計條件理解和思考、方案構思、方案草圖、方案成果（造型效果、結構布置和關鍵技術問題解決等）。評圖教師從創意與造型、布局與功能、結構與技術、匯報與版面等4個方面進行評價。

三、人才培養模式改革

將橋梁結構單一技術思維設計上升到橋梁技術與藝術的綜合思維創作，系統培養橋梁和結構專業學生的創造力和美學創意素養。

（一）建立以培養創新能力為目的的技術與藝術綜合思維

由于專業設置的緣故，當前實際工程設計中，橋梁結構設計與美學藝術創作兩者之間呈割裂狀態?；蛳扔蓸蛄汗こ處熯M行結構布置與設計，再由建筑師進行美學修飾;或參照房屋建筑的工程師與建筑師的合作模式，先由建筑師創作方案，再由橋梁工程師“配”結構。這兩種情況都具有很大的弊端，前者建筑師的思維被工程師完全束縛住了，很難出現結構創新的好作品，后者建筑師由于不熟悉橋梁結構的關鍵技術，其構思往往得不到工程師的認可。

具有藝術素養的杰出結構工程師和具有結構專業背景的優秀建筑師集技術創新能力與藝術創意素養于一身，在其工程設計生涯中展現出極大的創造力和無限的可能性，對形體與結構的關系作整體考慮，對結構和建筑美學之間的互動有準確掌控。橋型結構的創造發明有賴于技術與藝術多維度需求推動下的綜合性方案創作與概念設計工作。

（二）培養針對橋梁結構的美學創作思想基礎、專業基礎和基本技能

以往的橋梁美學較多關注結構的布置和構件尺寸的合理性、協調性，學生面對方案創作要求經常一籌莫展。在建筑學領域，建筑師更為注重建筑形體的視覺藝術、建筑功能和建筑語言的表現藝術[7]。當代建筑美學有其豐富的思想基礎，如新古典主義建筑美學、地域主義建筑美學、有機建筑與有機主義建筑美學、新現代主義建筑美學和技術主義建筑美學等，引入其思想與理論、審美取向等可極大豐富橋梁美學創作思想[8]。

當代橋梁結構的美學藝術最顯著特征為“結構就是造型，造型就是結構”，不同于建筑與房屋結構之間的關系，這就需要將橋梁結構單一技術思維設計提升到橋梁技術與藝術的綜合思維創作，需要技術與藝術的綜合思維和想象力，將思想成果通過勾畫草圖等藝術創作形式來表達。

將橋梁專業知識的學習上升到培養專業技術思想的層面，工程技術掌握越多，美學創作思想越自由[9]。

四、系列成果

從2016年基本完成教材初稿并開設面向土木工程學院和建筑城規學院的研究生專業選修課起，已完成4個學期的課程教學，2020年秋季學期計劃開設面向兩大學院本科生的精品類通識課程（交叉融通課程）。同時，面向社會和行業，舉辦多次不同規模的學術講座和全國性專業培訓，取得了良好的社會效益和業內反響。

（一）教學成果

自從2016年秋季學期開設研究生專業選修課以來，通過城市橋梁建筑理論與美學創作系統學習，學生在思想理論、藝術素養、基本技能等方面收獲頗豐。在期末的設計大作業上，從方案創作思想、構思理念、橋梁方案的結構體系、力學原理、主要節點構造、施工方法等關鍵技術闡述，以及A1展板精致的排版布置等多個方面，充分體現技術與藝術綜合創作、聯合思維所迸發出的巨大創新力、創造力。

2019年秋季學期筆者在土木工程研究進展與研究方法研究生大課上作了《基于交叉學科的橋梁美學創作理論、方法與結構創新》專題報告。

選修課程的學生參加“中交公規院杯”世界大學生國際橋梁大賽斬獲佳績，2018年獲一等獎、優秀指導教師獎，2019年獲入圍獎。

（二）行業技術交流

開展各種形式的技術交流，廣泛宣傳基于交叉學科的“城市橋梁建筑理論與美學創作”思想和理論體系及工程實踐的深遠意義，深受好評，大家普遍認為“城市橋梁建筑理論與美學創作”從理論上解決了當前工程實踐中各大設計院碰到的難點和熱點問題，為行業發展指明了方向。隨著城市建設越來越關注人文歷史和地方特色，城市橋梁的美學也日益受到重視。在各種規格的城市橋梁方案征集或國際競賽中，設計單位和建設單位非常期盼接受過橋梁美學系統學習的跨學科人才。

課程建設成果完成后的幾年時間里，筆者累計受邀前往數十家設計單位、建設單位舉辦學術講座，進行技術交流，并受邀數十次參加全國或地方的學術會議作學術報告，如2016年第22屆土木工程學會橋梁及結構分會全國橋梁會議、2018年橋梁發展科技創新大會（深圳）橋梁工程美學交流會、2019年橋梁發展科技創新大會（成都）橋梁工程美學交流會等。

在國內同行中也有從學科交叉角度進行人才培養的探索，如，重慶交通大學開展了培養藝術性、審美性與工程技能兼備的“橋梁工程+藝術設計”復合跨界設計人才。對于藝術設計學科而言，這意味著要抓住發展機遇，對于土木工程學科而言，則意味著開放和兼收并蓄[10]。這些工作成果和經驗值可相互學習借鑒，取長補短。

（三）社會服務

開展多種形式的社會服務，受邀參加方案競賽，接受委托進行方案創作專題研究，面向國內各大設計單位的高級研修班開展專業培訓。

五、結語

2013年開始橋梁與建筑交叉課程教材編寫工作，2016年秋季學期開設面向土木和建筑城規兩大學院碩士研究生專業選修課程，2018年開始為期3年的同濟大學本科生院交叉課程建設項目，2017年出版《城市橋梁美學創作》，2018年出版《城市橋梁建筑理論》，2020年秋季學期開設面向兩大學院本科生的精品類通識課程（交叉融通課程）。為期近8年的教材編寫、課程建設及課程教學工作，其中的教學內容、方法、課堂討論輔導、考核形式等具體工作在不斷總結改進中得到了優化和完善。通過團隊教師和選課學生的共同努力，向著課程建設、教學工作的總體目標不斷邁進，培養工程師和建筑師雙重身份、技術與藝術綜合思維的創新型新工科人才。

先后開設研究生專業選修課程和本科生精品類通識課程，通過精心編排本科生和研究生不同性質課程的教學大綱、教學內容、教學方法以及考核方式，實現了本科和研究生課程的銜接和貫通。新建的交叉課程與兩大學院各自的土木工程和建筑城規專業銜接、貫通，保證了課程內容的整體性、系列性和完整性，為系統培養此方向的工科學生搭建了完整有序的平臺。

項海帆院士在《橋梁概念設計》中指出：“克服中國橋梁在創新理念、工程質量和美學考慮三方面的不足，為中國在21世紀通過自主創新的努力，從橋梁大國走向橋梁強國貢獻一份力量?！迸囵B工科學生的美學藝術素養，一方面有助于設計優美的橋梁，另一方面，也可培養工程技術與藝術創作的綜合思維，形成美學創作與結構技術創新的相互作用和相互推動力，是培養工科學生創新思維、創新能力的有效路徑。參考文獻：

[1]弗里茨 瘙 簚 萊昂哈特.橋梁建筑藝術與造型[M].徐興玉，高言潔，姜維龍，譯.北京：人民交通出版社，1988.

[2]徐利平.城市橋梁美學創作[M].上海：同濟大學出版社，2017.

[3]徐利平.城市橋梁建筑理論[M].上海：同濟大學出版社，2018.

[4]李瑩.橋梁批評史研究[J].城市建筑，2019，16（34）：134-137.

[5]李瑩.橋梁批評研究的理論框架[J].城市建筑，2019，16（31）：120-121.

[6]張建龍，徐甘.基于日常生活感知的建筑設計基礎教學[J].時代建筑，2017，5（3）：34-40.

[7]李亞東.從建筑美學看橋梁美學[J].橋梁，2019 （2）：22-27.

[8]萬書元.當代西方建筑美學新潮[M].上海：同濟大學出版社，2012.

[9]徐利平.橋梁美學與結構創新之間的相互作用[J].橋梁，2020 （1）：84-89.〖ZK）〗

[10]曾強，邱巧，趙青青.百年包豪斯給我們的啟示[J].橋梁，2020（1）：80-82.

Bridge and architecture interdisciplinary course construction

and innovative engineering talent training

XU Lipinga，ZHANG Jianlongb， XIAO Ruchenga

（a. College of Civil Engineering; b. College of Architecture and Urban Planning，

Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China）

Abstract：

Because of the particular relationship between bridge structure and plastic art， it is difficult to copy or directly use the existing teaching mode of relevant courses between architectural structure， architecture and architectural aesthetics. Bridge and architecture interdisciplinary course emerges as the time requires. The curriculum construction includes the compilation of teaching materials， the reform of teaching syllabus and personnel training mode， among which the teaching material development is the core. The theory and aesthetic creation of urban bridge architecture is based on the theory and engineering technology of bridge structure， the theoretical system and technical route of architecture， the research object of bridge structure technology， function and shape and their internal relationship， and the interdisciplinary subject of theory and creation of urban bridge， comprehensive technology and art. By elaborately arranging the syllabus， teaching contents， teaching methods and assessment methods of undergraduate and graduate courses， Tongji University has successively set up the interdisciplinary elective courses of graduate major and undergraduate excellent general courses， realizing the connection of undergraduate and graduate courses. The reform of curriculum construction and training mode will promote the engineering design from pure technical thinking of bridge structure to the comprehensive thinking and creation of bridge technology and art. The goal is to systematically cultivate the technical creativity and aesthetic creative quality of students majoring in bridge structure and architecture and urban planning.

Key words： bridge; architecture; interdisciplinary; curriculum construction; innovative talent

（責任編輯 周 沫）