科技与艺术的融合——武汉光电国家实验室内外环境设计创作感悟

■黄　倩

■华中科技大学

摘要　科技的快速发展使国家实验室的建设在愈加备受关注的同时，也越来越注重对科研人员的人格尊重和人性关怀，越来越看重实验室内外环境的品质对提升科研工作效率的重要性，而包涵科技含量的科研活动应该在怎样的空间环境中进行，除了合理灵活地组织科研活动空间之外，如何实现“高科技”与“高情感”的均衡，创造宜人的空间环境，亦是至关重要的。本文针对国家实验室内外环境的现状及其存在的问题，结合国内外在实验室内外环境设计中的相关理论研究与实践，从行为方式、色彩、陈设等方面探讨了武汉光电国家实验室内外环境设计的创作感悟。

关键词　科技　艺术　国家实验室　环境设计

引言

意大利哲学家克罗齐说：“艺术与科学既不相同而又互相关联；它们在审美的方面交会。”科技发展到一定程度，会思考人的本质脱离不了生活，而生活脱离不了文化，文化脱离不了艺术。科技虽日新月异，不断地推陈出新，但当科技产品满足人们的基本需求后，必会追求更高的价值，科技与艺术的融合，改变人们看待物质的态度。人们不再只重视物质，而更在意精神文明的创造。在国际上享有盛誉的著名实验室被喻为科研领域的麦加，是科技工作者憧憬的地方，而将科技与艺术相融合是未来实验室内外环境设计发展的必然趋势。运用艺术的手法表达科技的语言，使感性的艺术启迪理性的科技，理性的科技又服务于感性的艺术。这种感性和理性的完美结合，既能改善研发与实验室的工作环境，又能缓解技术压力，给人宁静、轻松的感觉，使研发与实验人员能够得到全身心的放松，使之有更充沛的精力去继续进行探索性的工作。

1　国家实验室内外环境设计现状及发展愿景

1.1　国家实验室内外环境设计现状

国家实验室是科学研究的基地，科技发展与创新的源泉，代表着我国新兴前沿的交叉领域，然而在以往的工程建设中，建筑师和建设者过多地重视主体功能空间的规划布局，对内外环境则缺少关注，致使相当多的实验室环境冰冷、严肃，缺乏真正对人性化的思考和对舒适空间环境的营造。首先，实验室内外环境的设计仅仅只是满足基本的功能需求，缺少校园文化及学科特色的传承，导致学术氛围不足；其次，缺少人性化的关怀。国家实验室代表了一个国家的科学研究水平，很容易在追求高标准的情况下造成空间尺度过大而氛围过于严肃的问题，内外环境的设计并没有充分考虑到科研人员的心理需求。

1.2　国家实验室内外环境发展愿景

随着现代科学的日趋复杂，学科之间的学术交流和科学研究变得越来越重要，国家实验室作为科技创新体系的重要组成部分，在科学前沿探索和解决国家重大需求方面发挥着重要作用。目前，我国实验室在解决国家经济建设、社会发展和国家安全的重大科技问题中体现出新的思想和方法，实现关键技术的创新，取得一批拥有自主知识产权的研究成果。科学的迅速发展促使实验室建筑数量的增加与规模的扩大，然而建筑自始至终都是为了满足人的需求而建造的，已从最初的遮雨避风之功用发展到如今的高层次、高品质的空间环境需求。实验室中最主要的行为方式是研究人员的科研行为，科研活动属于高强度的脑力劳动，是一系列观察、假设、实验、收集和分析数据，最后得出结论的过程。科学的发明创造，不仅受到试验仪器的影响，更加受到工作人员自身能力、专业修养、业务水平和创造精神的影响。因此在实验室内外环境的设计中关注科研人员与环境的相关联系，充分考虑科研人员的各种行为心理需求，创造出能够疏解压力、激发科研人员的工作热情和创造力的人性化科研工作环境是至关重要的。

2　国家实验室内外环境设计的特点

国家实验室内外环境随着现代研发事业的发展，其设计面貌也一改往日严肃、冰冷的面孔，设计中的灵活性、人性化、个性化及生态性等观念的注入，使其呈现出与现代建筑及其内外环境同步发展的风貌。

2.1　灵活性

由于科研工作具有专业之间持续重组与交叉合作的特点，因此倡导灵活、多元的空间设计，并能依据功能需求对实验空间组合，使一个空间能够灵活运用，也便于各个空间资源共享。在实验室空间设计中应采用统一的模数制，即：建筑空间、管网设施及家具设备，均按统一模数设计，当使用变动时，可以方便地利用原构件组成新的建筑环境。

2.2　人性化

在国家实验室内外环境的设计中应关注科研人员与环境的相关联系，充分考虑科研人员的各种行为心理需求，把握适宜的空间尺度及合理的空间层次。以人性化的设计理念布置室内外环境，为实验室科研人员提供高效的工作场所及环境舒适的休闲空间。

2.3　个性化

根据现代化科技拓展和未来实验空间使用趋势的发展要求，以功能为出发点，运用装饰艺术塑造具有生命力和感染力的环境，创造出具有科技特色又有个性的实验空间，彰显实验室独特的气质。

2.4　生态性

根据科学研究及实验工艺要求，需为在高度人造环境下的研究人员着想，所处应该表现出温馨舒适的，与自然密切联系的，具有生态性能的环境品质。使高强度、高压力下的科研人员能够得到彻底的放松，从而有利于提高工作效率。

3　国家实验室内外环境的设计原则

国家实验室内外环境具有专业性、灵活性、人性化、个性化和生态性等特点，其设计是高技术与高情感的融合，要符合国家实验室的学术氛围、适应科研人员的行为心理需求、还要与自然环境联系密切，具体设计原则包括以下内容。

3.1　功能性原则

由于科研人员工作的特殊性，研究人员需要长时间待在实验室内，其实验室内外环境设计需根据师生不同的行为活动特征，采取不同的形态构成和组织方式来满足使用者在学习、研究、生活、活动各个方面的需求，以促进研究工作的高效性。

3.2　精神性原则

诺伯格·舒尔茨认为，“场所是由具有物质的本质、形态、质感及颜色的具体的物所组成的一个整体，这些物的总合决定了一种‘环境的特质’，亦即场所的本质”。国家实验室依托国家科研院所和研究型大学，处于文化底蕴深厚的高校或研究所之中，其内外环境的设计应体现出国家实验室浓厚的学术属性和校园的深厚文化底蕴。

3.3　人性化原则

国家实验室的内外环境设计应遵循一个最基本的理念——研究是由人进行的。因此应充分考虑人的心理特征、行为方式对空间构成、材料装饰进行设计，使人在精神上感到亲密、舒适及安全，从而构成人性化的实验空间。

4　国家实验室内外环境行为方式

4.1　内部环境的行为方式

由于科学研究的过程性，研究人员可能需要一整天都待在研究室里，长时间积累下来的疲劳、紧迫感，影响着工作的效率。适当的放松、休闲和与大自然接触，可以缓解这种矛盾。针对研究人员来说，由于活动范围的局限性，建筑内部空间除研发外则成为他们缓解这种矛盾的主要场所之一。因此，在国家实验室建筑中，打造复合化和舒适化的内部环境是十分重要的。

4.1.1　科学研究

在实验室中，学习是研究人员最基本的行为，只有不断学习，才能不断提高自己，拓展自己的知识面，进而快速抓住事物的本质，推进研究进程。营造浓厚的研发氛围是至关重要的。

4.1.2　科研交流

随着科学问题的复杂化，单凭个人研究是不可能完成的，需要多学科之间的协作和信息交流，因此，需要创造学习交流的空间环境。使科研人员可以随时随地参与到各种科研讨论中，促进信息的交流，还可以暂时放下工作的烦恼，享受交往的乐趣。

4.1.3　休憩娱乐

人的精神总是需要有张有弛，在紧张的思维活动之后，需要放松，需要适当的休息、活动，消除疲劳，恢复精力。在轻松悠闲的环境下，科研人员更容易放下一日的疲劳，享受当下，不仅有利于培养研发人员的兴趣爱好，而且也有利于科研工作的进一步开展，轻松的环境氛围，容易激发科研人员灵感，使其对问题产生新的看法。

4.2　外部环境的行为方式

外部空间是直接与大自然对话、交流的场所，是内部空间的延伸。科研人员的工作环境应与自然相互融合，闲暇之余欣赏室外美景，感受自然变化，以利于工作高效率的展开。研究人员还应经常走出室内，开展室外娱乐休闲活动，放松心情。由此可见，外部空间环境与人的工作、生活息息相关，在设计中，应给予足够多的重视。

4.2.1　集会讨论

为了寻求问题的答案或个别人自我表现的需求，一小群人经常会坐在草坪上、台阶上，进行集会行为。人们可以讨论交流，探寻问题，解决问题；可以谈天说地，舒缓学习、工作上带来的压力；还能亲近自然，享受阳光。

4.2.2　看与被看

景观建筑师约翰·莱尔（John Lyle）在对洛杉矶公园的调研报告中指出：多数人在闲暇小憩时都是选择了遵从人们活动的方向，这些活动或是球赛，或是游戏，或仅是人流的途经而过。莱尔的调研报告告诉我们，人看人，其乐无穷。“看与被看”在一定程度上可以反映出人们对于信息交流、社会交往和社会认同的需求。如在外部环境中的仪表、姿态等，并且有可能进一步引发一些自我炫耀的行为等。

5　以武汉光电国家实验室内外环境设计为例

5.1　项目概述

武汉光电国家实验室（筹）（Wuhan National Laboratory for Optoelectronics，WNLO）是科技部于2003年11月批准筹建的第一批5个国家实验室之一，由教育部、湖北省和武汉市共建，依托于华中科技大学，联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建，旨在通过建设多学科交叉融合的大型科学研究平台，推动国家科学研究的原始性创新。该项目位于湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号，喻家山东麓，毗邻东湖磨山，拥有60亩实验园区和4.9万m2“光电实验大楼”。

5.2　武汉光电国家实验室内外环境设计存在的问题

武汉光电国家实验室建筑面积约4.9万m2，目前有固定科研人员115名，流动科研人员230余名。在实验室从事科研工作的硕士、博士研究生1400余名。拥有光电子器件与集成、激光与太赫兹技术、能源光子学、生物医学光子学、信息存储与光显示、光电探测与辐射等六大功能实验室，于2003年12月至2005年12月建设，2005年秋季落成并投入使用（图1）。

然而武汉光电国家实验室（筹）在落成使用时虽然对其建筑组群内外环境进行了设计，且实验设施配备先进、完善，但在体现学校精神和人文特色方面离学校建设文化校园的目标尚存在较大距离（图2）。其问题主要表现在以下几个方面：

（1）建筑内外环境缺乏整体空间设计，许多空间未能很好地利用，环境设计不到位。

（2）实验室内公共空间光线较暗，陈设过于冷漠，缺少亲和力和人文气息。

（3）实验室内空间较大，目标空间识别困难。

（4）实验室内缺乏服务设施，例如垃圾桶、座椅等。

5.3　色彩设计

武汉光电国家实验室内部环境设计，配色意向综合华中科技大学和武汉光电国家实验室现有Logo，最终确定将沿用“光电蓝”作为实验室内部环境“色彩”配置基调，象征着活力、创新、科技等，配色选用红色，并搭配不同程度的灰色和白色，稳重而大气。从墙面装饰到家具颜色选择，都能够让科研人员及外来开会人员感受到色彩配置带来的科技感与时尚感。

5.4　武汉光电国家实验室内部环境设计

武汉光电国家实验室内部环境设计内容包括：休闲空间、交通空间、展示空间。

5.4.1　休闲空间

武汉光电国家实验室的休息空间位于A区，空间宽敞但是光线不好，室内现状中没有任何陈设物品，给人一种冷漠的印象，空间没有得到很好地利用，造成资源浪费。根据每层空间的功能进行分析设计，1～3层主要为会议室与学术报告厅，在满足休憩功能的基础上可作为茶歇场所；墙面装饰以电路板和光的衍射为主要设计元素，点、线、面为表现手法，意在展现光电国家实验室的学科特点（图3）。

（1）A区1层为武汉光电国家实验室的西入口。南面墙采用电路板图案串联楼层分布示意图（现状）与六大功能实验室成果展示。北面墙思路来源于激光刻蚀，以“点”为表现手法，绘制中国地图，展示武汉光电实验室的国家级地位。空间内放置皮质与金属搭配的红蓝家具，使人短暂驻足的同时了解武汉光电国家实验室的学术成果（图4）。

（2）A区2层整个空间装饰元素来源于电路板，它是电子信息制造业的基本构件，其本身是序列性很强的线条设计，以“线”为表现手法，利用粗细的变化串联整个空间。皮质与木质搭配的家具，绿色植物和书报架加以点缀，增强空间的温馨与舒适度（图5）。

（3）A区3层利用光和色彩带给人不一样的感受来增加整个休息空间的层次，墙面装饰元素提取于“光的衍射”，营造出现代感与科技感；书报架与宣传海报墙的设计，提升了整个空间的学术氛围（图6）。

5.4.2　交通空间

交通空间主要指狭长的走廊，竖长的形式对空间有一定的指引性；在空间梳理上增加了服务性设施（图7），例如垃圾桶、坐凳（图8）等，再点缀绿色植物，在分隔空间的基础上增加空间的层次性，通过走廊看向中庭，实现“人看人”的趣味性。

5.4.3　展示空间

国家光电实验室随处可见的就是科研技术水平的展示与宣扬，内部走廊空间转化为科研成果的展览空间，促进国家实验室科研的发展（图9）。

5.5　武汉光电国家实验室外部环境设计

外部环境设计内容为中庭，设计充分考虑到现状基地所处环境（高科技实验中心）及植被状况，在保留原有乔木与长势较好的灌木的情况下，对内部进行简约设计，利用光电实验中常用的电路板的线条元素，进行提取、抽象，将植被和铺装有机结合起来形成特色景观，在保证交通的功能前提下，将景观最大化（图10、图11）。

5.5.1　梳理交通

鲁迅言：“世上本没有路，走的人多了，也就成了路。”根据现状多数人踩踏出来的道路，整理出新的人行线路，形成更好的通达性。道路采用嵌草铺装，运用质感对比的手法，将石材的坚硬、粗犷与青草的柔软、细腻形成鲜明对比，从而营造出刚柔相济、和谐统一的自然美。

5.5.2　整理植物

在植物的设计上，尽量保留现有乔木，在国家光电实验室的主入口一侧，雪松与标志石给予保留，稍加修整形成背景林，在中心区域，将原有下层长势较好的植被进行移栽，构建台阶，形成阳光草坪，让科研人员在紧张的实验研究之后可以沐浴阳光、亲近自然、放松心情。基地植物高低错落、疏密有序，整个空间关系随植被的变化分隔成开敞空间和半开敞空间，增强基地的层次感。

5.5.3　增加休息设施

在景观小品设施的设计上，采用极其凸显的中国红坐凳，简约的造型，极其夸张的颜色，给人以强烈的震撼力和视觉享受，并在较为开场的地方设置室外座椅组合，可供学习、交流、休憩之用。

结语

综上所述，科学的进步，把人们推向了崭新的时代，使人们渴望告别封闭、呆板、杂乱的环境，使物质和精神的要求得到尊重和满足，环境与效率的直接关系，已越来越被人们所认识。顺应这种需求，环境工程学、环境心理学、环境艺术都有了新的发展。在脑力劳动集中的科研单位，环境问题就显得更加迫切，不仅是要为实验设备提供合理的空间，而要更加关注科研人员的环境空间品质，营造健康、安全、舒适的研发环境，为其提供集学习、研究、交流为一体的科研场所。本文旨在将科技与艺术相融合，为科研人员营造一个功能多样性、场所精神性、环境生态性，具有现代气息与映射时代精神以及体现高校文化内涵的温馨、舒适环境。

参考文献

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