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智慧和技能是人類(lèi)在自覺(jué)改造自然和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)的行為。人類(lèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是普遍反映人的自覺(jué)意志和才智技能的活動(dòng)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)有多種定義:設(shè)計(jì)是“一種針對(duì)目標(biāo)的問(wèn)題求解活動(dòng)”(阿切爾，《設(shè)計(jì)者運(yùn)用的系統(tǒng)方淤，1965);設(shè)計(jì)是“在我們對(duì)最終結(jié)果感到自信之前，對(duì)我們想要做的東西所進(jìn)行的模擬”(鮑克，《工程設(shè)計(jì)教學(xué)會(huì)議論文集》，1964);設(shè)計(jì)是“在特定情形下，向真正的總體需要提供的最佳答案”(瑪切特，槍組造性工作中的思維控鋤，1968);設(shè)計(jì)是“旨在改進(jìn)現(xiàn)實(shí)的一種活動(dòng)。設(shè)計(jì)過(guò)程的產(chǎn)物，被用作進(jìn)行這種改進(jìn)的模型”(蓋茨帕斯基，《設(shè)計(jì)之人性觀》，1980);設(shè)計(jì)是“作為一種專(zhuān)業(yè)活動(dòng)，反映了委托人和用戶所期望的東西;它是這樣一個(gè)過(guò)程，通過(guò)它便決定了某種有限而稱(chēng)心的狀態(tài)變化，以及把這種變化置于控制之中的手段”(雅克思，《設(shè)計(jì)，科學(xué)，方法》，1981)等。雖然不同的學(xué)者從不同的角度給設(shè)計(jì)下定義，但從其共性可知，設(shè)計(jì)是人們?yōu)闈M足一定需求，尋找和選擇滿意的備選方案的活動(dòng)。這種活動(dòng)是一種心智活動(dòng)、問(wèn)題求解活動(dòng)、創(chuàng)新和發(fā)明活動(dòng)。瓊斯認(rèn)為，設(shè)計(jì)是科學(xué)、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的適當(dāng)混合l1]。以創(chuàng)造良好的室內(nèi)空間環(huán)境為目標(biāo)的室內(nèi)設(shè)計(jì)活動(dòng)，是一種普遍而典型的設(shè)計(jì)活動(dòng)。室內(nèi)設(shè)計(jì)從屬于應(yīng)用科學(xué)范疇，其中包含著不少科學(xué)原理。室內(nèi)設(shè)計(jì)的許多活動(dòng)和結(jié)果，可以從科學(xué)的角度進(jìn)行合理解釋。

1射影幾何是建立透視概念的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

在表達(dá)室內(nèi)設(shè)計(jì)效果時(shí)，人們常常使用透視原理制作富有立體感的效果圖，實(shí)景拍攝的室內(nèi)設(shè)計(jì)示例也滿足透視原理。射影幾何學(xué)是建立透視概念的基礎(chǔ)。

定義一:仿射直線。在歐氏直線上添加了一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)后，得到一條新的直線，叫做仿射直線。

定義二:射影直線。如果把仿射直線上的無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)與普通點(diǎn)平等看待而不加以區(qū)別，這條直線就叫射影直線。

定義三:射影平面。如果把仿射平面上的無(wú)窮遠(yuǎn)元素與普遍元素平等看待而不加以區(qū)別，這個(gè)平面就叫做射影平面。定義四:透視中心和透視軸。如果2個(gè)三點(diǎn)形的對(duì)應(yīng)點(diǎn)連線共點(diǎn)，且對(duì)應(yīng)邊的交點(diǎn)共線，那么這2個(gè)三點(diǎn)形就構(gòu)成透視關(guān)系。對(duì)應(yīng)點(diǎn)連線的交點(diǎn)叫做透視中心;對(duì)應(yīng)邊交點(diǎn)所在直線叫做透視軸。透視點(diǎn)與透視軸的相互關(guān)系如圖1所示。

定理一:德薩格定理。如果2個(gè)三點(diǎn)形對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線交于一點(diǎn)，那么對(duì)應(yīng)邊的交點(diǎn)在同一直線上。

定理二:德薩格定理的逆定理。如果2個(gè)三點(diǎn)形對(duì)應(yīng)邊的交點(diǎn)在同一條直線上，那么對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線交于一點(diǎn)。

射影平面與歐氏平面的結(jié)構(gòu)是不同的，例如在歐氏平面上2條直線不一定相交，而在射影平面上2條直線必交于一點(diǎn)。因此，射影平面具有一些特殊屬性，對(duì)偶原理就是射影平面的一個(gè)重要特性?！包c(diǎn)”與“直線”叫做射影平面上的對(duì)偶元素。在射影幾何里，如果一個(gè)命題成立，那么它的對(duì)偶命題一定成立，這叫對(duì)偶原理岡。室內(nèi)設(shè)計(jì)顯示的透視關(guān)系如圖2所示。案，為室內(nèi)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新創(chuàng)造條件。認(rèn)知心理學(xué)揭示了提高設(shè)計(jì)水平的機(jī)制和途徑。

2認(rèn)知心理學(xué)為設(shè)計(jì)者的知識(shí)儲(chǔ)備提供了科學(xué)的解釋

室內(nèi)設(shè)計(jì)是在一定的背景知識(shí)作用和參與下進(jìn)行的活動(dòng)。背景知識(shí)是人們?cè)谶M(jìn)行某一具體認(rèn)知活動(dòng)之前已有的知識(shí)儲(chǔ)備，是人們從他人那里學(xué)到的及自身通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)踐獲得的各種知識(shí)的總和。室內(nèi)設(shè)計(jì)是一種為尋求最佳備選方案的心智活動(dòng)，設(shè)計(jì)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的知識(shí)儲(chǔ)備是其進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。瑞士心理學(xué)家皮亞杰等人認(rèn)為，人類(lèi)的認(rèn)識(shí)活動(dòng)從屬于主體和外部世界在連續(xù)不斷的相互作用中逐步建立的一系列心理結(jié)構(gòu)，即認(rèn)知結(jié)構(gòu)。人在認(rèn)識(shí)外部世界的同時(shí)，經(jīng)過(guò)同化(吸收外部刺激，豐富原認(rèn)知結(jié)構(gòu))和順應(yīng)(改組原結(jié)構(gòu)或建立新結(jié)構(gòu))作用，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷由低水平向高水平發(fā)展陰。皮亞杰認(rèn)為，順應(yīng)、同化與組織是3個(gè)機(jī)能不變的先天因素，它是人人都有且與年齡無(wú)關(guān)的認(rèn)知過(guò)程。結(jié)構(gòu)是隨年齡變化的智力過(guò)程。人的4個(gè)發(fā)展時(shí)期包括感覺(jué)運(yùn)動(dòng)智力期(0一2歲)、前運(yùn)算思維期(2一6歲)、具體運(yùn)算期(6一H歲)和形式運(yùn)算期(11一巧歲)。人一旦到了形式運(yùn)算期，便可進(jìn)行形式思維與科學(xué)推理，這時(shí)人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)叫做格群結(jié)構(gòu)，它是包含有關(guān)未來(lái)事件、能夠生成各種假設(shè)命題的所有可能組合的結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)觀念網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)里，事物與事物之間都彼此關(guān)聯(lián)l4lo顯然，具有從事室內(nèi)設(shè)計(jì)能力的人均具有格群結(jié)構(gòu);具有格群結(jié)構(gòu)的人，只要努力學(xué)習(xí)，廣納信息，博采眾長(zhǎng)，虛心求教，使個(gè)人的知識(shí)儲(chǔ)備不斷豐富和充實(shí)，就能設(shè)計(jì)更多的備選方案，為室內(nèi)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新創(chuàng)造條件。認(rèn)知心理學(xué)揭示了提高設(shè)計(jì)水平的機(jī)制和途徑。

3備選方案選擇的科學(xué)方法論意義

科學(xué)創(chuàng)造和藝術(shù)創(chuàng)造都需要從多種形式、各種可能方案中進(jìn)行嚴(yán)格選擇，以篩選方式找出最佳類(lèi)型。法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象共用了7年時(shí)間，試驗(yàn)了1.6萬(wàn)個(gè)方案，最后一次試驗(yàn)取得了預(yù)期的效果;物理學(xué)家?guī)炱澴舴蜓芯苛?萬(wàn)多張照片，終于發(fā)現(xiàn)了后來(lái)被稱(chēng)為“反藝負(fù)超子”的基本粒子的蹤跡lso成功的室內(nèi)設(shè)計(jì)必須從眾多的備選方案中經(jīng)過(guò)精心選擇獲得。室內(nèi)設(shè)計(jì)對(duì)備選方案的選擇與科學(xué)發(fā)現(xiàn)上的選擇同樣重要，兩者在方法論意義上具有異曲同工之妙。

4室內(nèi)設(shè)計(jì)成果可視化退輯

在計(jì)算信息處理技術(shù)普及的今天，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComPute一AidsdDesign，cAD)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中已得到廣泛應(yīng)用，因而計(jì)算機(jī)科學(xué)中的可視化概念也進(jìn)人設(shè)計(jì)領(lǐng)域?？梢暬谖鞣蕉啾环Q(chēng)為視覺(jué)化(VisualiZation)，是指“不可直接覺(jué)察的某種事物的直觀表示”網(wǎng)。設(shè)計(jì)者的思維構(gòu)想和儲(chǔ)存于磁帶、光盤(pán)中的數(shù)據(jù)，都是不可覺(jué)察和直觀表示的事物，必須通過(guò)電腦屏幕顯示或圖紙顯示才能被視覺(jué)直接感知，才能了解設(shè)計(jì)效果。在室內(nèi)設(shè)計(jì)程序中，必須依據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)程，分別以繪制草圖、平面圖、立面圖、效果圖、擴(kuò)初設(shè)計(jì)圖、施工圖紙等形式展示;材料費(fèi)、輔助材料費(fèi)、人工費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、管理費(fèi)和稅金等工程費(fèi)用單及施工合同，也要以可視化形式表達(dá)門(mén)。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者要通過(guò)人機(jī)交互不斷修改設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)方案趨于完善。這種設(shè)計(jì)過(guò)程的信息處理和監(jiān)控，也是信息可視化的形式。可視化的重要性，歸結(jié)于人們視覺(jué)感知的生理學(xué)原理。人的大腦中有150億個(gè)神經(jīng)元，其中75%以上服務(wù)于視覺(jué)，人的信息獲取78%由視覺(jué)得來(lái)同。視覺(jué)獲取信息量如此巨大，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)成果必須可視化。

5室內(nèi)設(shè)計(jì)的科學(xué)美與藝術(shù)美

科學(xué)美是自然界內(nèi)在和諧和秩序的反映，是一種深刻而永恒的理性美?？茖W(xué)美的對(duì)象是大自然的規(guī)律及其反映形式，包括符號(hào)、公式、公理、定律等。藝術(shù)美體現(xiàn)于觀察對(duì)象的聲色形態(tài)等外在形式，它是憑感官認(rèn)識(shí)到的完善。黑格爾說(shuō):“美的生命在于顯現(xiàn)(外形)”“真和善只有在美中才能水乳交融”?？茖W(xué)美和藝術(shù)美的形態(tài)都極為豐富，其中和諧、簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、統(tǒng)一、奇異等是最基本的方面。歷史上，畢達(dá)哥拉斯學(xué)派首次提出了“美是和諧和比例”的觀點(diǎn)。“和諧是雜多的統(tǒng)一不協(xié)調(diào)的協(xié)調(diào)”嘰

由于室內(nèi)設(shè)計(jì)屬于技術(shù)科學(xué)范疇，某些與之相關(guān)的自然規(guī)律必然為其所用，從而使其具有科學(xué)美的特點(diǎn)。透視原理的數(shù)學(xué)表述，人的認(rèn)知能力可以通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐不斷提高。基于視覺(jué)傳輸?shù)囊?guī)律和生理學(xué)基礎(chǔ)的可視化必然邏輯等規(guī)律在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，是室內(nèi)設(shè)計(jì)科學(xué)美的例證。

室內(nèi)設(shè)計(jì)以創(chuàng)造良好的室內(nèi)空間環(huán)境為宗旨，應(yīng)把滿足人們?cè)谑覂?nèi)生產(chǎn)、生活、工作、休息的要求置于首位，因此設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮使用功能的要求，使室內(nèi)環(huán)境合理化、舒適化、科學(xué)化;要考慮人們的活動(dòng)規(guī)律，處理好空間關(guān)系、空間尺寸、空間比例;合理配置、陳設(shè)家具，妥善解決室內(nèi)通風(fēng)、采光、照明問(wèn)題，注意室內(nèi)色調(diào)的總體效果;要充分考慮結(jié)構(gòu)造型中的形象美，把藝術(shù)與技術(shù)融合在一起，使室內(nèi)設(shè)計(jì)更好地滿足精神功能和要求(視覺(jué)反映、心理感受、藝術(shù)感染等)。室內(nèi)設(shè)計(jì)的精神功能在于影響人們的情感，乃至影響人們的意志和行為。設(shè)計(jì)者要運(yùn)用各種理論和手段沖擊與影響人的情感，使之升華為預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。如果室內(nèi)環(huán)境能突出表明某種構(gòu)思和意境，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的藝術(shù)感染力，使其精神功能得到充分發(fā)揮。設(shè)計(jì)者要注意把單純齊一、對(duì)稱(chēng)均衡、調(diào)和對(duì)比、比例勻稱(chēng)、節(jié)奏韻律、多樣統(tǒng)一等形式美應(yīng)用于設(shè)計(jì)中。室內(nèi)設(shè)計(jì)的各類(lèi)圖件，兒乎都以簡(jiǎn)練的手法繪制;平面圖、立面圖與表示對(duì)象有確定的比例，使彼此之間能精確換算，這是數(shù)學(xué)對(duì)稱(chēng)性的體現(xiàn)。由于設(shè)計(jì)任務(wù)的目的、客觀條件、客戶審美特點(diǎn)和要求等因素存在差異，因而每個(gè)設(shè)計(jì)方案都有其獨(dú)特性，這就是設(shè)計(jì)的奇異性。由此可見(jiàn)，藝術(shù)美的基本形態(tài)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中普遍存在，科學(xué)美和藝術(shù)美在室內(nèi)設(shè)計(jì)中得到充分體現(xiàn)。

6結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)科學(xué)屬于技術(shù)科學(xué)范疇，室內(nèi)設(shè)計(jì)是常見(jiàn)的工程設(shè)計(jì)。本文從透視概念的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)者知識(shí)儲(chǔ)備的科學(xué)解釋、備選方案選擇的科學(xué)方法論意義、設(shè)計(jì)成果可視化的邏輯、室內(nèi)設(shè)計(jì)的科學(xué)美和藝術(shù)美等方面進(jìn)行論述，探討了室內(nèi)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和藝術(shù)性。