Rupesh Surwade1,*, Kanwaljit Singh Khas1, Smruti Raghani2, Mohammad Arif Kamal3
1Lovely School of Architecture & Design, Lovely Professional University, India
2Symbiosis Institute of Design, Symbiosis International University, India
3Architecture Section, Aligarh Muslim University, India

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(a): [1] Rupesh Surwade, Kanwaljit Singh Khas, Smruti Raghani, Mohammad Arif Kamal , "Model Making as a Creative
Skill and Tool for Teaching-Learning Process in Architecture and Product Design," Civil Engineering and Architecture,
Vol. 11, No. 6, pp. 3278 - 3284, 2023. DOI: 10.13189/cea.2023.110603.
(b): Rupesh Surwade, Kanwaljit Singh Khas, Smruti Raghani, Mohammad Arif Kamal (2023). Model Making as a
Creative Skill and Tool for Teaching-Learning Process in Architecture and Product Design. Civil Engineering and
Architecture, 11(6), 3278 - 3284. DOI: 10.13189/cea.2023.110603.
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引言
模型制作对于建筑和产品设计教学法至关重要。模型可以突出建筑特别有趣的部分，或者展示整个结构如何融入周围环境，而无需展示每个细节。分段模型可以使外部设计与内部设计的关系更加清晰。模型的规模取决于其用途。模型也用于理解形状、大小和形式的表现。
随着信息技术的发展和设计生产中软件的发展，建筑和产品设计教学法中的物理模型制作逐渐被忽视，逐渐获得次要地位。借助虚拟模型（3D CAD建模），可以进行无数的选项和实验，而物理模型的局限性则较少。然而，物理建模技能提高了初学者的创造力。它是学习初期阶段必不可少的。

模型和原型能够在早期构思和想法开发过程中激发创新和创造性想法。因此，有必要调查——物理模型如何培养初学者学生的批判性思维能力，这种技能如何发展学生的创造力，以及模型制作在设计教学过程中的重要性。物理图纸和模型正被3D CAD模型、模型和产品设计师办公室内的飞行演示所取代。激光切割工具和3D打印机越来越多地用于补充物理建模过程。这种“真实性”通过图形图像扩大了结构文化的容量，从而区别于其他方法。这些工具显著提高了演示质量、制造能力和识别复杂几何形状的能力。然而，它们也从根本上影响了我们的创造方式，并最终影响了建筑。作为建筑师和工业设计师，我们对个体如何与物理世界互动、如何感知不同的环境以及这些环境如何影响他们感兴趣。制作模型是理解这一现实的第一步。使用卡片、石膏、石头、木材、钢和玻璃等材料工作有助于理解建筑的结构存在。通过探索空间的微妙展开和光的嬉戏，我们有可能“身临其境”地体验我们试图设计的所有具有触觉和视觉复杂性的房间的氛围。

通过文献综述，本文论证了在考虑和学习建筑和产品设计时使用模型的重要性。这位设计师在相对丰富的建筑结构元素中开发了必要的技能，并在各个步骤中为目标受众提出了适当的论据。文献综述的贡献是在本文的结论中提出的。

从知名的同行评审期刊中确定了最近的文献，并实施了系统的评估。在确定这些文献时，既考虑了建筑和产品设计领域，也考虑了设计、原型制作和制造等过程，以及设计教育目标的领域。本文还审查和调整了在此类设计教学环境中验证此类定性研究的关键方面，并提出了适应的方法。本文的水平和垂直映射了文献中使用的术语和概念，以获得全面的视角。

2.模型制作与设计教学学习回顾

本文进行了一项关于模型制作与设计教学法的文献综述，旨在探索模型制作如何成为诱导学习者解决问题能力的工具。文献中报告了许多实例，发现在教学学习调查和实验的设计中，学生的创造力得到了提升。以下部分将总结这次文献评估。

2.1设计教学学习的维度

关于在教学中培养学习者的创造技能，存在广泛的学术争论，以及评估框架是否达到教学学习目标。Krathwohl [1] 指出，如何参照 Bloom's Taxonomy 来衡量教育目标。Krathwohl [1] 建议该总体框架的分类为 (a) 知识 (b) 理解 (c) 应用 (d) 分析 (e) 综合，和 (f) 评估。此外，通过修订原始分类法，详细阐述了分类法、认知过程和维度的结构。在修订版本中，学习的最高水平已从评估转变为创造，而前者是学习的最高形式。例如，新的 Bloom's Taxonomy 提到了更为积极的“记住”，而旧的则提到了“知识”。为了便于比较，查看图 1 中的六个级别的完整列表是有用的。希望激励学生运用高级批判性思维技巧的教师可能会从使用 Bloom's Taxonomy 中受益。前 Bloom 学者 Anderson 修改并改变了分类法，使其更适用于 21 世纪的实践，包括学习者和教育者 [1]。在三个主要领域——命名法、组织和焦点上，Anderson 修改了分类法。Bloom 的分类最初是名词，但 Anderson 将其更改为动词。Anderson 通过运用分类法的概念来指导他们的准备，改变了理解的名称。教育工作者可关注组织和个人的目标，并为他们在短期、中期和长期内的成长做出安排。在总结知识维度时，提出了一个如表1所示的组件表格矩阵：(A)事实性知识(B)概念性知识(C)程序性知识和(D)元认知知识。从本质上讲，分类法提供了一个组织框架，为教学学习目标提供了普遍接受的意义。鲍尔斯[2]对注释组合的逻辑进行了研究，并详细阐述了设计思维和实践的相关性。

作者提出，生成启发式设计可以通过各种描述性意图进行，这些意图可能是其背后的理论，也可能不是。当设计任务集体处理时，设计教育中的批判性思维也在很大程度上得到发展。当一起工作时，就会发生共享学习。布兰特等人[3]对他们的共同设计研究进行了介绍。他们报告说，参与者在实验中对他们合作完成的工作变得知识渊博。因此，“共同设计”和“边做边学”对于知识生产是不可或缺的。

当通过制作模型来实验一项任务时，设计教学学习也成为可能。科尼格斯伯格（Koenigsberger）的《热带住房和建筑手册》 [4] 阐述了模型制作的重要性及其在气候响应研究中的应用。在本书的最后一节中，作者指出了如何使用模型设计各种设备的方法。通过几个简单到复杂的方案实例，提出了各种设备来模拟太阳与建筑物之间的关系，并促进模型上的隔热和遮阳研究。

在图1中，设计教育的目的是让人进行设计，并以创造性、创新性和复杂性的方式进行思考。戴姆等人[5]在他们的文章中指出了设计思维的几个维度，并解释了如何有效地学习设计思维能力以及为什么设计难以学习和教学的研究。文章最后提出了教学改进建议，并建议在提高设计学习方面进一步研究。在这方面，有很多研究，采用定性或定量或两者结合的方法。这类文献对不同年龄段和性别的受试者进行实验，让我们一窥其复杂性质。例如，在研究中，作者[6]对10至12岁的儿童进行了实验，并注意到了创意生成过程。他们用分析性的眼光观察了设计师在制定研究计划中的作用，以及儿童在参与式设计中的作用。此外，他们还注意到了孩子们参与的活动，包括游戏、现场探险和设计决策。案例研究作为一种研究方法，是在现实生活中的背景下进行的实证调查。豪德和希尔[7]认为，学习设计和学习分析都需要建立模型。戴使用了两个镜头——（a）设计的简化的重要性，以及（b）设计的进一步阐述。作者还从教师和学习者的角度指出了后果。

这项研究对设计教学法、设计过程中的品种管理和组织做出了重要贡献。布切尔和加弗[8]研究了设计和制作数据捕获器。他们报告说，数据捕获器的设计和制作在三个不同的发展阶段中涌现、概念化、细化和转变。因此，通过使用数据捕获器，数据捕获器的复杂想法、想象力和设计得到了发展。这强化了在“制作”和“使用”产品时发展批判性思维能力的概念。

2.2 建筑产品设计、原型和制造

在建筑和产品设计中，设计的真正考验在于制造过程。因此，制造前的设计中的一个重要阶段是“原型制作”。建筑产品，如预制和预制建筑元素是常见的例子。模型制作阶段分为四个主要部分：a）试验模型 b）模型 c）详细模型 d）原型。在初始阶段，人们应该首先尝试制作模型（用于开发随机形式和/或表面和模型）。在最后阶段，为测试产品的功能（或行为）方面而准备原型。图2详细说明了模型制作的各个阶段。吉亚科迪（Giaccardi） [9] 通过各种示例详细阐述、检查和概念化了原型的作用——熟练的工艺和工业设计制造。

在她的研究中，她提出了三个关键转变，即代理转变、时间转变和基础设施转变。她的研究得出结论，数据技术可以激发并提供进一步设计的范围。此外，她的研究还得出结论，与事物的互动和事物的制造不仅触发了新设计的范围，还有助于构建理论。在原型中，制造不仅为设计师提供了平台，也为用户提供了观点评价的平台。这是一个不断演变的过程，比如早期的设计及其中的问题成为未来设计演变的原因。辛迪[10]等人在他们的研究中详细阐述了人们不仅购买和使用产品，而且还设计和创新。

设计和创新中的“设计师”和“用户”角色以用户参与、创新、人为因素、协作设计以及人们在使用中如何操作技术和产品设计为重点进行了调查。研究得出的结论是，需要更多的实证和概念性原因来分析积极的使用和设计参与。卡尔利等人[11]以社会科学理论为基础，调查了一家大型鞋业公司中六名不同利益相关者之间互动中设计的作用。根据利益相关者的互动，他们进一步探讨了设计如何影响各种社会情况，比如试图协商资源。在当前的研究背景下，这样的原型是模型或产品的最终阶段。卡尔利的研究有助于设计师、设计工程师和其他人了解原型如何在现实场景中突出其优势和偏见，从而改善沟通。模型/原型可以帮助学生在设计工作室/课堂和新产品开发过程中解决许多设计问题。

达斯等人[12]提出了学生在开发物理模型时遇到的问题——困难是因为没有考虑到开发原型/模型所需的材料、创建形状/形式相关性以及模型制作过程。达斯等人[12]开发了一种基于材料选择、相关工艺选择以及手工和电动工具的模型制作工具，用于制作家具设计模型。霍德和希尔[7]指出，原型是交互式的人工制品。他们展示了来自实际项目的各种原型，展示了原型如何很好地用于与他们的目标进行交互，并为设计师提出了一些有用的想法。原型汇集了人工制品的所有预期功能、外观和感觉以及应用。它有助于平衡和解决各种设计维度中出现的约束，同时确保设计是全面和一致的。

2.3 设计教学领域的研究

该领域的研究文献大多涵盖定性方法。格罗特和王[16]在《建筑研究方法》一书中描述了建筑研究领域，并提出了七种可能的研究方法。在这七种研究策略中，“定性研究”一节有助于理解这些类型研究的一般特征，如图3所示。作者进一步阐述了三种定性方法——（i）基础理论，（ii）人种学，（iii）诠释主义。本节最后部分还强调了各种策略，概述了数据收集、分析和解释。还解释了定性研究方法的优缺点。对于如何在诸如教学学习、培养创造性技能、教学方法的有效性等问题上实施此类研究，本节非常有用。还报告了通过研讨会和实验进行的几项调查。例如，瓦莱丽[13]和她的合著者研究了基于场景的设计，其中他们进行了测试研讨会。这些研讨会还侧重于参与式建筑师和客户潜在的未来设计发展。这种基于场景的设计类似于“模型制作”，被总结为一种综合方法，支持建筑师进行设计。

与传统使用图形形式的教学方法相比，物理或虚拟模型制作方法（使用某些软件）的有效性得到了报告。戴尔豪森[14]在设计理论和方法论以及创新过程方面具有专长，他详细阐述了“设计工具”是指任何软件或硬件（在本综述的上下文中指模型），它允许从业者执行任务或扩展他们的能力来执行任务。根据格里菲斯[17]的说法，设计工具直接影响设计活动的结果的形式和外观。与此类似，从他的研究中可以看出，模型制作的“媒介”和“材料”也会影响设计活动。

3.分析与讨论

正如文献综述中所指出的，当使用布鲁姆分类框架进行评估时，建筑和产品设计教学法中的模型制作明显达到了教学和学习目标。制作模型是一种技能，将有助于学生理解接口和变形的实际机制、材料组合、形状和颜色的影响以及其他被认为是基本建筑学习组件的主题。一个比例模型可以让学习者了解建筑物或产品的实际结构存在。因此，学生关注的是实际设计，而不是在图纸上绘制一些假设的有序元素。制作模型提高了人们的想象力，消除了设计恐惧症（因为他们关注表面处理和结构组合），并使学生更加大胆地思考更好的设计。

有关建筑产品设计、原型和制造的文献也指出了在学生中培养批判性思维的重要性。随着创作的发展，模型通常以大规模构建，使用户真正感受到设计的感染力。这可能还包括单个元素的完整尺寸概念，允许将比例与手或身体的形状进行比较。当使用CAD绘图时，这需要建筑师花费大量时间在他们各自的计算机上，模型帮助设计师以最具体的方式使所有相关方都注意到设计问题。模型为设计提供了一个共同的讨论领域，这种方式鼓励参与创造世界的混乱、物理和想象过程，以及交流和分享想法。因此，所评审的文献加强了研究问题，并建议通过物理模型制作在复杂的方式中提高创造力、创新能力和思维能力。

所评审的文献还通过定性研究方法（如以不同年龄段的人（如儿童和建筑师）为受试者的实验、工作坊中的反应、气候响应建筑中模型的使用等）检验了模型制作作为提高学习者设计技能的创造性工具的假设。因此，研究中的整体多学科方法涵盖了所有细节，验证了正在调查的问题。

据报道，现代信息技术设备和软件是设计探索过程中高级阶段的补充工具，而在设计的初始教学阶段，物理模型制作无疑是必要的，为设计师提供了参与和实践的机会[17]。如所评审的文献所述，设计是一种不断发展的实践，通过实践（其中用户积极参与设计）比单纯的思考更能学好，这有助于与利益相关者沟通。同时，当学习者直接在虚拟模式下设计时，即不探索物理模型，他们常常会遇到与比例、纹理、人体工程学等相关的困难。相比之下，物理模型制作提供了更多合作、讨论、辩论、分享想法和参与的机会。

尽管物理模型制作是设计教与学的一种传统方法，但最近的研究也详细阐述了它在设计学习的初始阶段至关重要。通过本次文献综述（来自学者、实践专业人士、制造商等的研究文献），揭示了物理模型制作在建筑和产品设计教与学中的重要性，并提供了不同背景下的实例。

4.结论

为了探索模型制作作为创造性工具在教学学习过程中的作用，本文对包括建筑和产品设计领域的知名同行评审期刊中的近期文献进行了系统回顾。通过回顾中引用的无数实例，进行了论证，并在以下部分进行了总结，如（a）设计教学学习维度，（b）建筑产品设计、原型和制造，以及（c）设计教学学习领域的调查。以下是文献评估的贡献：

（i）在建筑产品设计学习的初始阶段，物理模型制作为实现教学学习目标提供了机会。虽然设计很难学习，教学更难，但在很大程度上，模型制作简化了这个过程，并提供了参与式设计、共同处理设计任务时的共享学习（即协作设计）、通过实践学习、在“制作”和“使用”产品时培养批判性思维能力等机会，以在复杂的方式中激发创造力、创新和思考。

（ii）提出了原型和制造实例的几个好处。与物理模型的交互和模型的制作不仅触发了新的设计范围，还有助于建立理论。通过原型，设计师和模型设计者与利益相关者群体进行交流，影响不同的社会情况，包括协商资源（利益、偏见、对材料的理解、产品形状/形式等），并帮助设计师管理项目。原型是交互式的产物，体现了其在应用、目的和外观方面的设计。

（iii）提出了在探索物理和虚拟模型制作作为提高建筑设计教学中教与学水平的创造性工具的定性方法中的复杂性。提出了论点，强调了“设计师”和“用户”的角色，并通过不同年龄段（如儿童、建筑师、客户、利益相关者等）的参与者实验实例和他们在参与者参与的实验和基于场景的设计工作坊中做出的设计决策（他们使用了不同的“媒介”和“材料”来制作模型）进行论证。

我们可以使用物理模型与他人分享这些空间体验，如团队成员、最终用户和专家。设计是一个多学科的过程。每个人都可以参与空间的创造，并通过讨论设计模型为创作过程增添创意。模型使我们能够以最切实的方式让所有参与方都能接触到设计挑战，这至关重要，因为CAD绘图需要设计师花费大量休闲时间在个人电脑上。这个概念为设计对话提供了一个共同的焦点，鼓励沟通、交流思想，并参与到混乱、直观、富有创造力的设计过程中。物理模型的另一个好处是，它们帮助设计师与各种利益相关者沟通他们的概念，必须收集见解并做出选择。

参考文献

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