提問者：理查
受訪者：沈揚庭教授

前言：在教育部持續推動程式教育的當下，為了摸清楚程式設計課程在空間相關科系的學程中，能夠扮演什麼角色，眼底城事陸續聯絡幾位在大學中任教的老師，希望談談程式設計課程如何幫助學生提升主修領域的專業素養（延伸閱讀前導文：大學空間相關科系的程式設計與運算思維）。

若程式教育賦予學生運算思維的基礎，Design computing 可說是以運算思維來幫助日常設計工作的進階應用情境。在成功大學建築系，學生四、五年級時可以選擇專長 design computing 的老師來指導建築設計課程。這次邀請到其中一位老師—沈揚庭教授進行文字訪談，討論程式教育或運算思維教育往建築設計領域的延伸。

Q1.首先想請教，在成功大學建築系的學程中，「程式設計」相關的課程屬於選修，而「建築設計」課程則是必修。系上在安排課程時，是否有規劃這些課程的前後連動關係，例如成為一個系列的修課路徑？

建築設計課程是建築系學生的核心必修課程，建築系要唸五年，一學期一個階段，所以有建築設計（一）到建築設計（十）。建築設計課程（一）到（十）有逐漸加深的脈絡關係，但目前並沒有跟程式設計相關課程作連動。

Q2.訪談前和老師閒聊時，有提到參數設計的建築設計課，是高年級分組時候讓學生自行選擇。那麼就你觀察，選擇參數設計組別的學生比例大約如何？這幾年有增加或減少的趨勢嗎？

這個也跟帶設計老師所帶的設計工作室（Design Studio）是否有開出參數式設計的主題比例有關。並非所有老師都會以參數式設計作為設計主題，會帶參數式設計並深度使用的老師大約2成。但一般設計議題的組別，學生會自行使用參數式設計的比例這幾年是逐漸增加的。

Q3.建築設計的操作過程，在大眾眼中常認為是在解決實用性、外觀、結構安全等等議題。接著想請教的是，在課程中，學習運用Grasshopper或其他工具進行參數式設計，對於學生而言，是如何幫助在未來作為建築師執業時所需面對的設計課題？

Grasshopper的程式邏輯不是寫程式碼，而是建立點、線、面到物體乃至空間的構成邏輯。因此學生學習Grasshopper或是BIM相關軟體，主要是透過建立清楚的邏輯關係，並運用過程中可以調整的參數，對於變動的環境或是空間的構成，能做出對應或適性的調整。以建築師職業來說，參數式設計可以協助建築師靈活的調整設計去面對複雜的設計與環境議題。

Q4.據理解，參數式設計工具的操作核心，以Grasshopper為例，是將不同功能的運算元件按需求組合構築成一個能夠生成3D模型的演算法。關鍵應是包含選用適當的元件，以及輸入適當的參數。請教這個構築演算法的過程，是如何選擇所要的元件，或是決定需要的參數，以回應建築設計所面臨的各項課題？

建築領域的參數式設計，的確就是建物構成的邏輯關係，所以與其說要如何選功能元件（功能電池），不如說設計者是在決定：
1. 構件的層級關係，從柱、樑、牆板、門窗到空間外觀先形成一個連續的空間構成邏輯關係（也就是俗稱的生成3D）。
2. 哪種事件及其對應的構件要可以調整。例如，關心環控的設計者在建造窗戶時，會讓窗戶構件可以調整，並透過日照模擬熱輻射去決定開窗的大小，以確認在不同基地條件下或是不同的建築座向上，開窗所造成的日照都在最恰當的比例。

Q5.在這邊可以理解到幾個概念，首先是「決定構建的層級關係」。這點是不是可以想像成，將建築設計的過程以元件（或是功能電池）組合成一個可重複執行的過程？例如，第一步先設計結構、第二步牆板…等。這個重複的過程，應該能讓「改圖」這件事情，對學生來說變得可以承受，不必為了小小的調整而要從頭操作一次繪圖工具？

完全正確，尤其是直接以參數式工具或BIM工具建一個3D的模型，有別於過去透過平面圖或立面圖去組合成一個設計的手段。因此只要完成這個3D模型，就可以產出對應的平面立面剖面或透視等圖面。而設計有所修正（改3D的模型），所有的圖面是可以連動的，能夠避免因人為失誤而忘了改某張圖的狀況。

Q6.另一個概念是「反覆測試設計效能」，透過自訂可調整的參數，可以快速測試成品的效能。如老師所提到的開窗與日照的關係，這種功能有點類似敏感度分析。然而在建築領域，環境是複雜的，除了例子中提到的日照外，是否有其他經常用來測試的環控因子？又若不是關心環控的同學，較常模擬測試的因素有哪些？

環控是最常被拿來檢驗的因子之一，除了開窗與日照，還有搭配CFD測試通風、日照權、陰影、熱舒適、建築能耗等。但參數模型完成後也有不少其他的因子可以測試，例如法規是否符合樓高限制、空間量是否符合規範或業主需求、結構的合理性、物件之間的干涉碰撞等。另一個較大宗的模擬，是根據參數調整造型，會連動檢討上述的因子是否都還在容許範圍這種綜合測試。

Q7.截至目前的教學經驗中，你認為建築系的學生在學習使用這樣子的參數式設計工具時，所面臨最大的困難或困境是什麼？

目前建築系學生在學習上接受度都還蠻大的，主要原因是我們不是直接教程式，而是透過Grasshopper這種視覺化界面在教建構建築的邏輯。學生在學習上因為不用面對條列式書寫的程式介面，因此並不會有太多的卡關。此外，直接建構邏輯演算出設計，更為符合學生預期可應用於設計案的心理。

目前的困境，反而是不會運用此類工具的學生對於未來的職涯可能會較為受限。尤其是事務所在徵才時，大多已開始註明要熟悉BIM軟體或參數式設計軟體。

Q8.關於不會運用此類工具而職涯受限的困境，你認為較好的改善方式為何？將與參數設計工具有關的課程改為必修課程是有正向幫助的嗎？

我認為選修就足夠了，設計有很多種可影響或是可考量的因素，光工程技術面就可以從結構、建材、成本、環控等面向切入，何況還有人文面向的如鄰里關係、城市景觀協調性、歷史、甚至是流派或藝術性等。再來就是建築師考試目前還是很傳統，幾乎沒有任何電腦工具的使用。相反地，一些課程被列成必修只是因為建築師考試的關係，幾乎從來沒看過學生把某些必修的技能用在設計上。

因此我個人認為設計課是唯一必修，其他都列選修。但學校或系上的責任是可以對選修開設的種類與比例隨著需求做出調整，以應對時代的改變或是反映出產業變化的趨勢。最終還是學生自身隨著市場需求，反推他在學校需要具備的技能。例如我開設的BIM選修課程，每次都是爆滿的，而同樣是電腦工具AutoCAD在我當學生時有修過，現在已經沒有老師要開了。這直接反映出某種業界趨勢，不需要強迫，時代與市場自然會形成某種供需與優勝劣汰機制。

Q9.最後，對於有意願發展參數式設計的建築系學生，你會建議他在升上高年級前，從程式設計課程中多加留意哪個部分的鍛鍊（例如：抽象化思考、拆解問題、編寫程式碼等），以讓自己在進階的建築設計課程中，能夠更快上手？

建議學生要強化「建造邏輯」訓練，以IPO（輸入/處理/輸出）邏輯來進行建築設計流程。有這樣的思維，那自然可以跟程式做出連結。

• 輸入-它被甚麼參數所影響，例如陽光一天的角度；
• 處理-這個參數要影響甚麼，例如陽光照射的密度；
• 輸出-如何轉換成造型，例如遮陽板的角度或立面的遮陽造型。