Reflexões sobre a introdução da abordagem paramétrica no ensino de projeto

Neliza Maria e Silva Romcy, Marcelo Bezerra de Melo Tinoco, Daniel Ribeiro Cardoso

Neliza Maria e Silva Romcy é Mestre em Engenharia Civil e pesquisadora no Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, do Centro de Tecnologia, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Possui experiência em tecnologia da informação na construção civil e processo de projeto.

Marcelo Bezerra de Melo Tinoco é Arquiteto, Doutor em Estruturas Ambientais Urbanas e professor Associado III do Departamento de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Tem experiência na área de Ensino de Projeto de Arquitetura e Urbanismo, atuando principalmente com a temática da Política e Projeto da Habitação Social.

Daniel Ribeiro Cardoso é Doutor em Semiótica, professor e pesquisador do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal do Ceará. Desenvolve pesquisa em processos de emergência da forma na arquitetura, como processos contemporâneos de projeto no Design, Arquitetura e no Urbanismo e Modelagem da Informação na Construção.


Como citar esse texto: ROMCY, N.M.E.S.; TINOCO, M.B.M.; CARDOSO, D.R. Reflexões sobre a introdução da abordagem paramétrica no ensino de projeto. V!RUS, São Carlos, n. 11, 2015. [online] Disponível em: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus11/?sec=4&item=2&lang=pt>. Acesso em: 24 Set. 2017.

Resumo

O presente artigo tem como objetivo investigar as especificidades da parametrização e sua inserção no ensino de projeto, considerando novas propostas didáticas. A metodologia utilizada inclui levantamento bibliográfico e identificação de experiências no cenário nacional e internacional que tragam as aplicações de processos paramétricos no ensino. Com a revisão bibliográfica, percebeu-se que tanto as reflexões contemporâneas acerca do ensino de projeto quanto o desenvolvimento de habilidades voltadas para a abordagem paramétrica ressaltam o papel do ateliê como um ambiente que incentive a investigação e colaboração, afastando-o de um modelo tradicional de simulação da prática profissional (foco no produto) para o incentivo à prática experimental (foco no processo). Como desafio, foi ressaltado que, além da capacitação em softwares específicos, é necessária uma mudança de olhar sobre o objeto projetado, considerando uma visão sistêmica, onde a definição de relações e interações repercute na geração do produto final. O controle do projeto e da produção a partir da associação de processos paramétricos com equipamentos de fabricação possibilita a aproximação de etapas de concepção e materialização, resgatando a importância dos modelos físicos. Porém, é visível um aumento de complexidade com o envolvimento de competências que ultrapassam a expertise de uma única disciplina.

Palavras-chave: parametrização, V!11, ensino, processo de projeto.

1. Introdução

Na última década, pesquisadores e educadores começaram a abordar a necessidade de integrar o projeto digital ao ensino de projeto, investigando várias formas de programas pedagógicos. Porém, investigações detalhadas sobre esses processos em instituições como Columbia University, Harvard University, Architectural Association School of Architecture, entre outras, geralmente têm sido motivadas por praticantes digitais individuais, quando comparadas à influência de um programa pedagógico amplo (OXMAN, 2008), o que denota certa limitação.

No Brasil, em 1994 o Ministério da Educação publicou a portaria 1.770, que instituía pela primeira vez a obrigatoriedade do ensino da informática nos cursos de arquitetura. Além de estabelecer a “Informática Aplicada à Arquitetura e Urbanismo” como matéria profissional, essas diretrizes curriculares determinavam que os cursos deveriam fazer uso do novo instrumental “no cotidiano do aprendizado”, abrangendo o “tratamento da informação e a representação do objeto” (Celani, 2008). No entanto, apesar da discussão sobre os impactos dessas novas tecnologias não ser recente, o reflexo ainda não é amplamente identificado no ateliê de projeto nas escolas de arquitetura do Brasil. As disciplinas específicas foram inseridas nos currículos obrigatórios, mas ainda não são suficientes para provocar uma mudança significativa na maneira de ensinar a projetar (RUFINO; VELOSO, 2005).

Nesse contexto, destaca-se o modelo paramétrico, que consiste na representação computacional de um objeto construído com entidades, cujos atributos podem ser fixos ou variáveis. Os atributos variáveis podem ser representados por parâmetros e regras, de forma a permitir que objetos sejam automaticamente ajustados de acordo com o controle do usuário e a mudança de contexto (ANDRADE; RUSCHEL, 2009).

Além da arquitetura, a parametria acompanhou as tendências contemporâneas do design, que passou a apresentar uma necessidade de incremento de sua robustez informacional (PIMENTEL et al., 2014). Ao ressaltar a importância de relacionar os critérios de decisão de projeto, a modelagem paramétrica permite enriquecimento nas operações projetuais, surgindo como uma técnica promissora para gerar inúmeras variações de um produto, a partir da manipulação das informações (parâmetros) que o caracterizam.

Diante das novas possibilidades, que extrapolam descrições gráficas de representação e visualização, tornou-se necessária a reflexão sobre as especificidades da abordagem paramétrica para sua inserção no ensino de projeto, considerando novas propostas didáticas. Assim, surge a questão de como introduzir no ensino de projeto o uso de processos e ferramentas computacionais que desenvolvam o objeto a partir de parâmetros.

2. Abordagem Metodológica

O presente artigo é parte do desenvolvimento de uma tese, cujo objetivo geral consiste em compreender as especificidades do projeto paramétrico e propor diretrizes metodológicas para a aplicação de suas ferramentas e processos no ensino, em cursos de arquitetura e design. Será apresentada a etapa de fundamentação teórica, a partir da qual foram desenvolvidas as hipóteses que nortearão a pesquisa.

A metodologia utilizada inclui levantamento bibliográfico sobre o ensino de projeto e sobre a abordagem paramétrica, bem como a identificação de experiências no cenário nacional e internacional que tragam a aplicação de processos paramétricos no ensino. Na busca dessas experiências, utilizou-se como fonte o CUMINCAD (Cumulative Index of Computer Aided Architectural Design), considerado uma biblioteca virtual referência no assunto de projeto assistido por computador. A partir da análise dos exemplos e do levantamento bibliográfico realizado, foi possível verificar estratégias e dificuldades referentes à introdução da abordagem paramétrica no ensino de projeto.

3. O ensino de projeto

Nos atuais cursos de Arquitetura e Urbanismo, observa-se que as disciplinas sequenciais de projeto são consideradas o ponto central na formação do arquiteto, demonstrando que a prática iniciada na École Des Beaux-Arts francesa do século XVIII ainda persiste em grande parte das escolas. Nos chamados ateliês de projeto, o professor orienta os estudantes a desenvolver projetos arquitetônicos relacionados a temas dados e, em geral, faz com que eles reproduzam o que ele considera como uma boa arquitetura, para, posteriormente, avaliá-los (CARVALHO; RHEINGANTZ, 2003).

Nesse caso, o professor de projeto coloca-se no papel de cliente e cria uma simulação que, segundo Veloso e Elali (2003), mostra-se didaticamente inadequada, uma vez que o estudante ainda não está vivenciando uma atividade real, mas uma fase preparatória no que se refere à experiência e conhecimentos necessários para enfrentar os problemas que lhe são apresentados.

Na área do design de produto, busca-se construir um corpo teórico próprio, mas ainda se debate em questões que o prendem a um “fazer” sem que seja necessariamente gerada uma reflexão sobre as ações projetuais. Pode-se afirmar que no campo do design se dão ações pedagógicas, mas essas ações ainda carecem de uma filosofia educacional – bases para encaminhamento das questões das práticas de ensino (NECYK; FERREIRA, 2010).

Segundo Bonsiepe (2012), o estado cognitivo do design ainda se encontra com uma série de dúvidas, pois não se orienta prioritariamente para a geração de novos conhecimentos cognitivos, mas às práticas da vida cotidiana. Ao contrário da ciência, que encara o mundo pela perspectiva do reconhecimento, o design é caracterizado por olhar para o mundo da perspectiva projetual.

Comas (1986) coloca que no ateliê se transmite e se adquire algum conhecimento projetual, porém, de maneira aleatória e sem a devida reflexão crítica em partes dos casos. Como dificuldades, o autor considera as fragilidades de fundamentação teórica em projeto e seu ensino, além do fato da simulação do exercício profissional ser forçosamente seletiva: é impossível esgotar dentro dela a multiplicidade de problemas encontrados na vida profissional. Uma reorientação em curso visa transformar o ateliê em disciplina teórico-prática onde a transmissão e aquisição de conhecimento se faça progressivamente sistematizada e crítica, e onde as limitações da seletividade sejam minimizadas.

Essa postura, ainda em construção, procura (re)colocar o projeto como campo de investigação e atuação específico de projetistas, mas também, pesquisadores e sobretudo educadores. O lugar da práxis projetual desses novos profissionais de ensino não seria necessariamente os escritórios particulares, mas, laboratórios, grupos de pesquisa e escritórios modelo das universidades, ocorrendo a partir de projetos de pesquisa, extensão e mesmo prestação de serviços (VELOSO; ELALI, 2004).

Considerando que o ato de projetar deve ser aprendido no fazer e que projetistas são profissionais que refletem em ação e sobre a ação (profissionais reflexivos), também se destaca o “ensino prático reflexivo” de Schön (2000). Um dos principais aspectos consiste no diálogo entre instrutor e estudante, realizado através de palavras ou performance. O estudante tenta fazer o que busca aprender, revelando o que ele entende ou não, enquanto o instrutor responde com conselho, crítica, explicação, descrições e sua própria performance. Quando o diálogo funciona bem, ele toma a forma de reflexão-na-ação recíproca.

Coloca-se, assim, uma pedagogia do projeto inspirada na tendência sócio-interacionista, onde o conhecimento é reconhecido como tradução individual e coletiva, construída a partir da interação social. A ênfase é deslocada do produto para o processo de construção do conhecimento – a qualidade do produto é uma consequência direta do processo e interações que se dão durante o processo da apropriação do conteúdo pelos alunos (RHEINGANTZ, 2003).

Segundo Rheingantz e Azevedo (2014), o professor assume nesse contexto o papel de “agente motivador das ações”, capaz de estimular a colaboração e participação dos alunos ao longo de todo o processo, inclusive em momentos de avaliação, atuando como mediador na construção do conhecimento. Como alternativa para enfrentar os desafios anteriormente colocados por Comas (1986), essa abordagem possibilita a discussão e ressignificação do processo de desenvolvimento de projeto a partir de diferentes narrativas que potencializam a compreensão de resultados e apropriação crítica de conhecimentos produzidos coletivamente.

Dentro do contexto contemporâneo, se inserem as questões colocadas quanto ao reconhecimento da importância das novas tecnologias para os cursos de Arquitetura e Design de produto, e a necessidade de novas pesquisas que envolvam a relação entre o ensino de projeto e os atuais meios digitais.

Um dos objetivos da pesquisa acadêmica é formar docentes e garantir a qualidade dos conteúdos estudados nas disciplinas estabelecidas pelas diretrizes curriculares nacionais. Segundo Celani (2008), somente o investimento em pesquisas na área de novas tecnologias para apoio ao processo de projeto pode garantir a excelência na formação de professores quanto ao tema e sua constante atualização. Apesar dos esforços localizados que vêm acontecendo no Brasil, são ainda muitos os cursos em que o ensino da informática se dá de maneira antiquada, visando atender apenas às expectativas do mercado em termos de formação de mão-de-obra, sem o desenvolvimento de um raciocínio crítico.

O contexto pode ser comparado à cristalização do Modernismo como modelo pedagógico durante o período da Bauhaus, através de mudanças conceituais, tanto no conteúdo quanto nas ferramentas. A Bauhaus forneceu uma orientação teórica para o projeto modernista através da integração entre arte e design , a fim de introduzir novas formas, novos materiais e uma nova orientação para se projetar na Era da Industrialização. Para apoiar esse novo currículo, uma nova geração de professores foi formada, demonstrando uma estratégia que integrava habilidades (técnicas artesanais e fabricação) com novos conteúdos conceituais (OXMAN, 2008).

Na atual fase histórica, que se caracteriza por uma intensa inovação científica, tecnológica e industrial, torna-se cada vez mais evidente a necessidade de gerar conhecimentos a partir da perspectiva do projetar, sobretudo tratando-se de problemas complexos que excedem o know-how“ensinamento orientado por problemas”.

Sedrez e Celani (2014) também mencionam essa abordagem como “Aprendizagem Baseada em Projetos” e “Aprendizagem Baseada em Problema” (Problem ou Project Based Learning) e a destacam no contexto do ensino de projeto contemporâneo. A metodologia parte de uma questão ou desafio proposto aos estudantes, criando a necessidade de se conhecer o conteúdo, adquirir habilidades, e praticar a colaboração e a comunicação, em processos de avaliação que observam o pensamento crítico. Assim, propor uma estruturação bem justificada da maneira de como resolver o problema faz parte do processo de aprendizagem e cria oportunidades para a inovação.

4. A abordagem paramétrica

Diante desse novo contexto, a investigação sobre como adotar processos e ferramentas paramétricas no ensino de projeto traz a discussão sobre quais habilidades deverão ser desenvolvidas em conjunto por docentes e discentes ao longo do processo projetual.

Woodbury (2010) lista uma série de habilidades que os projetistas devem desenvolver para aplicar a modelagem paramétrica de maneira efetiva, ressaltando que algumas são novas e outras já lhe são familiares. Tais habilidades incluem:

  • a) Conceber fluxos de dados: o modo como os dados fluem através de um modelo paramétrico afetam profundamente as possibilidades do projeto e como o projetista interage com elas. Conceber, organizar e editar dependências são as chaves da atividade paramétrica.

  • b) Dividir para conquistar: consiste em dividir o projeto em partes, projetar as partes e combiná-las em um projeto único, enquanto garante a interação entre elas durante todo o processo. Nesse caso, é necessário tanto um conhecimento sobre a área de projeto, quanto sobre como estruturar projetos paramétricos de modo que os dados possam fluir entre as diferentes partes de uma maneira clara e compreensível.

  • c) Nomear: partes devem ser nomeadas para facilitar a comunicação. Na modelagem paramétrica, elaborar e refinar nomes adequados para as partes do modelo permitem um menor esforço para a sua compreensão posterior.

  • d) Pensamento abstrato: uma abstração descreve um conceito geral ao invés de um exemplo específico. O uso da abstração em um modelo paramétrico significa torna-lo ajustável a novas situações, deixa-lo dependente apenas de dados de entrada (inputs essenciais e remover referências ou usos de termos demasiadamente específicos.

  • e) Pensamento matemático: o uso da matemática por projetistas é confirmado por fatos históricos e os sistemas paramétricos podem valorizar essa prática. A matemática utilizada de maneira visual e ativa pode se transformar em meios e estratégias com finalidade projetual.

  • f) Pensamento algorítmico: o autor destaca duas características de um algoritmo – ele consiste na descrição de um processo a ser especificado passo a passo, e deve ser preciso, pois um atributo colocado no lugar errado significa que o algoritmo não vai funcionar. Em contraste, projetistas geralmente descrevem objetos e não processos, além de trabalharem com representações imprecisas que contam com um leitor humano para interpretá-las adequadamente. O sistema paramétrico torna os algoritmos mais próximos de um modelo de projeto, tanto como expressões que definem restrições, quanto como métodos de atualização automática.

Dentre as habilidades listadas, conceber fluxos de dados, dividir para conquistar, e nomear estão diretamente relacionadas à estruturação do modelo paramétrico, de modo a estabelecer uma representação coerente às ideias do projetista e facilitar posteriores alterações, usos e investigações.

O pensamento abstrato e o pensamento matemático estão relacionados à eficiência do modelo paramétrico no que diz respeito à sua utilização e exploração de novas alternativas de projeto. O autor ressalta que ambos os pensamentos já são familiares aos projetistas.

Por fim, o pensamento algorítmico é apresentado como o maior desafio dentre as habilidades, por ser associado à descrição de processos que exigem precisão e estar relacionado a linguagens computacionais pouco familiares aos projetistas.

Visando à redução dessas dificuldades, scripts visuais como o Generative Components (Bentley), Grasshopper (editor gráfico de algoritmos integrado ao Rhinoceros 3D – Robert McNeel & Associates) e Dynamo (plug-in para o Revit – Autodesk) vem sendo desenvolvidos.

Por se tratarem de linguagens de programação que incorporam, em sua sintaxe, expressões visuais como diagramas, ícones ou ações realizadas por objetos gráficos, permitem uma maior facilidade ao usuário com pouco conhecimento em programação (VAZ, 2011).

A necessidade de se trabalhar as habilidades mencionadas retoma a discussão sobre a caracterização do ensino em ateliê de projeto. Oxman (2008) também define o modelo de educação convencional em ateliê como simulação da prática profissional, dirigida por uma interpretação teórica do programa de necessidades, terreno e condicionantes. Porém, a autora destaca que a inserção de modelos e processos digitais no ensino traz diferentes estágios de exploração que só podem ser alcançados libertando o estudante de tais expectativas. O processo não precisaria, necessariamente, partir de um programa de necessidades ou terreno específico já apresentados desde o início, mas, da exploração de materiais ou estruturas organizacionais de interesse dos estudantes. O processo didático proposto por Oxman assume o ateliê de projeto como experimental, no sentido de que encoraja o estudo baseado na pesquisa.

Ao descreverem a experiência da disciplina Responsive Architecture (Arquitetura Responsiva), lecionada na Unicamp pela arquiteta Anne Save de Beaurecueil, e com intensa utilização de meios computacionais, Sedrez e Celani (2014) destacaram, ainda, o Modelo de Desempenho (Performance Model) e o Craftsmanship.

O primeiro diz respeito à classificação de Oxman (2008) para os processos de formação guiados por uma condição desejada de desempenho de projeto, onde os processos paramétricos possibilitam agilidade e integração no fluxo de informações; enquanto o segundo está associado à integração entre habilidades cognitivas e manuais para a confecção de produtos de qualidade, tanto em projeto quanto execução.

Quanto às mudanças referentes à atividade projetual, Malé-Alemany e Sousa (2003) colocam que o projeto baseado em parâmetros estabelece a criação de um modelo que age como um sistema de informações interconectadas. Devido ao seu potencial de incorporar parâmetros que respondem a diferentes campos, o modelo paramétrico promove a convergência de interesses diversos, apoiando a colaboração e processo dinâmicos, onde concepção, simulação, análise, detalhamento e fabricação podem acontecer simultaneamente em um ambiente fluido e interativo.

Tais características devem ser destacadas quando se considera que os problemas de projeto costumam ser multidimensionais e altamente interativos, trazendo a necessidade de soluções integradas para uma série de exigências. Segundo Lawson, “se houvesse uma característica única que pudesse ser usada para identificar os bons projetistas, seria a capacidade de integrar e combinar” (LAWSON, 2011, p. 66).

Assim, aplicada ao ensino, a modelagem paramétrica encoraja uma ideia de projeto integrado e multidimensional, fornecendo aos estudantes uma experiência que flui desde as bases de concepção à representação e descrição técnica, permitindo até a fabricação de protótipos em escala 1:1.

A partir da revisão bibliográfica, percebe-se que tanto as reflexões contemporâneas acerca do ensino de projeto quanto o desenvolvimento de habilidades voltadas para a abordagem paramétrica ressaltam o papel do ateliê de projeto como um ambiente que incentive a investigação, permitindo a geração de conhecimentos, convergência de interesses diversos e colaboração. Nesse caso, o ateliê deve se afastar do modelo tradicional de simulação da prática profissional, com foco no produto, e buscar o incentivo à prática experimental, com foco no processo.

5. Exemplos de aplicação no cenário nacional e internacional

Tradicionalmente os currículos em arquitetura e design são formatados como um aglomerado de células individuais, representando as disciplinas que deverão ser feitas e mapeando a trajetória do estudante ao longo do programa. A maioria dos currículos contemporâneos ilustra relações hierárquicas através de separação e estratificação, onde os estratos resultantes são classificados por níveis anuais e áreas específicas como projeto, tecnologia, teoria, história, prática e eletivas. Nessa configuração, o único espaço para pensamentos relacionais se manifesta a partir dos pré-requisitos entre disciplinas.

Considerando o design paramétrico como uma série de perguntas que estabelecem as variáveis de um projeto, Karle e Kelly (2011) colocam que moldar projetos e currículos desde o começo com relações paramétricas, significa colocar menos pressão para que o projetista defina o projeto correto e mais pressão para que sejam feitas as perguntas corretas e relevantes ao longo do processo.

No âmbito das disciplinas, as experiências levantadas a partir do CUMINCAD permitiram o reconhecimento das seguintes situações: 1. investigação da abordagem paramétrica através do estudo de padrões ou regras pré-definidas; 2. inserção de processos paramétricos no formato do ateliê tradicional, onde o projeto se inicia com um contexto e programa de necessidades; 3. utilização de ferramentas paramétricas como apoio para tópicos que não envolvem a atividade de concepção.

A investigação através da manipulação de padrões ou regras pré-definidas está relacionada ao desafio de desenvolver junto aos estudantes a compreensão sobre como trabalhar as relações entre as partes, no intuito de gerar diferentes configurações de projeto que atendam às propriedades desejadas. Assim, atividades que envolvam a análise de padrões pré-existentes e sua posterior aplicação em um contexto arquitetônico tem como intenção exercitar o olhar sobre o objeto de acordo com uma visão sistêmica, essencial para a abordagem paramétrica.

Um sistema é conceituado como um agregado de elementos que são relacionados entre si a ponto de partilhar propriedades. O agregado de elementos pode ser de qualquer natureza, ou seja, formado por entidades que diferem entre si. Tal generalidade sugere que a postura sistêmica é uma boa escolha no estudo de entidades complexas, quando se encontra a necessidade de conciliar elementos que são diversos, mas que no contexto da criação ganham coerência e vêm a formar todos significativos e estéticos (VIEIRA, 2008).

No ensino de projeto, a aplicação do conceito de sistema junto à abordagem paramétrica deverá discutir, não apenas a estrutura definida das relações entre as partes do modelo paramétrico ou do objeto a ser concebido, mas, como essa estruturação permite a geração de diversas soluções, todas adequadas segundo propriedades desejadas – caracterizam-se, assim, os processos generativos.

No Instituto de Tecnologia da Geórgia, Baerlecken e Riether (2012) apresentaram a experiência da disciplina Projeto 1, em que os estudantes foram levados a investigar sistemas não-arquitetônicos como base para o desenvolvimento de um projeto, com a utilização de métodos digitais. A lista de padrões que deveriam ser analisados foi pré-definida e incluía exemplos como pele de crocodilo, ligas metálicas e deslocamento de rebanhos. Na etapa de análise, os estudantes em duplas deveriam escolher um dos padrões e representá-lo em forma de imagens e diagramas para demonstrar sua compreensão a respeito do sistema. Posteriormente, o material analisado deveria ser transformado em padrões bidimensionais, tridimensionais e estudos formais para a aplicação em um objeto arquitetônico, segundo um programa de necessidades e terreno só então estabelecidos.

Na Universidade do Estado de Oklahoma, Ra (2011) apresenta a experiência da disciplina de Introdução à Computação, onde o trabalho de cada estudante foi produzido como uma série de variações que utilizavam os mesmos procedimentos, mas alteravam determinados parâmetros. O trabalho final consistiu em um projeto colaborativo, onde foi dado inicialmente um modelo 3D de uma estrutura em grelha, com uma curvatura que restringiria como cada componente seria pensado. Os estudantes deveriam escolher um componente dessa grelha para projetar uma forma volumétrica com pelo menos uma abertura que permitisse a passagem da iluminação. Cada forma foi fabricada com cortadora a laser e montada para gerar a estrutura, o que levou os estudantes a explorarem como a mudança de parâmetros em seus componentes e aberturas impactavam a qualidade da luz e a composição junto às formas vizinhas, ressaltando a natureza colaborativa do projeto.

O desafio de uma mudança de olhar sobre o objeto considerando uma abordagem sistêmica fica ainda mais claro nos exemplos em que os processos paramétricos são aplicados em exercícios que se iniciam a partir de um terreno e programa de necessidades pré-definidos.

Soma-se, ainda, que os estudantes costumam apresentar experiências prévias apenas com meios de representação em desenho e CAD tradicional, onde o foco é a representação da forma final, descrita geometricamente, contrastando com os métodos paramétricos, que forçam uma representação processual prévia, em que a forma é resultado desse processo. Diferente dos processos tradicionais, em que o desenho é facilmente modificado e retrabalhado pelo projetista, a revisão de um modelo paramétrico dificilmente permite mudanças no nível da representação final, sendo necessário retornar ao nível processual. Segundo Hanna e Turner (2006), essa é uma causa de frustração comum para os estudantes de projeto que são introduzidos aos processos paramétricos pela primeira vez.

No exemplo de Projeto 3, realizado no Instituto de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (IAU-USP), a disciplina foi dividida em dois módulos projetuais: o primeiro enfatizou a concepção e produção de geometrias complexas, enquanto o segundo priorizou o uso de sistemas BIM (NOJIMOTO; TRAMONTANO; ANELLI, 2011). Com o objetivo de inserir uma estratégia projetual que os alunos ainda não haviam explorado, o exercício para a produção de geometrias complexas consistiu na proposta de um abrigo para passageiros, e envolveu a parametrização de elementos distintos e variáveis com a utilização do software Rhinoceros e seu plug-in Grasshopper

Durante o desenvolvimento do exercício, os autores verificaram que, enquanto algumas equipes se dispuseram a enfrentar o desafio da definição de parâmetros e procedimentos lógicos para a formulação de uma geometria que correspondesse a suas intenções projetuais, outras definiram uma geometria complexa apenas pela capacidade de processamento do Rhinoceros, partindo de uma intenção formal inicial e não das possibilidades de relação entre os elementos.

O segundo exemplo consiste na Universidade Técnica de Darmstadt, onde foram realizados ateliês e workshops para o planejamento e fabricação de dois stands, em que a metodologia de ensino se focou na conexão íntima entre o processo de geração da forma e a concretização do projeto (KARZEL; MATCHA, 2009). O objeto proposto deveria preencher uma multiplicidade de necessidades, precisando se ajustar a diversos parâmetros para acomodar mudanças nas dimensões, disposição das funções, formato e número de áreas funcionais. Assim como o exemplo anterior, dois tipos diferentes de projetos foram detectados: aqueles que se originavam de um objeto sólido e aqueles que eram subdivididos em partes menores que se relacionavam.

Além do desafio na adoção de uma nova estratégia projetual por parte dos estudantes, as experiências realizadas no IAU-USP e na Universidade Técnica de Darmstadt destacaram outro aspecto importante para o ensino de projeto: as contribuições trazidas pela relação entre a modelagem paramétrica e os processos de prototipagem e fabricação digitais.

A partir da fabricação de modelos físicos durante o processo de projeto, é possível a verificação de soluções construtivas que, associada à alteração de parâmetros para a investigação de alternativas, potencializa a realização de ajustes e a tomada de decisão. Ao final do processo, a utilização do modelo paramétrico permite, ainda, que não se tenha apenas um objeto específico, mas uma família de componentes relacionados. A partir de uma cadeia de produção integrada aos equipamentos de fabricação digital, torna-se possível a produção de um grande número de objetos, todos provenientes de um mesmo projeto, mas ajustáveis às especificidades da situação – caracteriza-se, assim, a customização em massa.

Por fim, foram verificadas experiências que se utilizaram de ferramentas paramétricas como apoio para tópicos que não envolvem diretamente a atividade de concepção. Considerando que a aplicação da abordagem paramétrica envolve reflexões que vão além do conteúdo de uma única disciplina, iniciativas que introduzam o tema em atividades de início de curso e trabalhem situações de menor complexidade são uma alternativa importante para uma familiarização gradativa por parte do estudante.

O primeiro exemplo consiste em uma metodologia focada em atividades que permitam adquirir conhecimento sobre o desempenho de um sistema, usando ferramentas computacionais de modelagem paramétrica e BIM (SANGUINETTI, 2013). Nessa proposta, os estudantes aprendem a desenvolver componentes paramétricos e, a construir o modelo das partes para o todo (bottom-up assembly). Os processos de teste consistem em alterar parâmetros de projeto, visualizar e avaliar os efeitos dessas variações, considerando relações, condicionantes e regras. O teste de desempenho é colocado como uma evolução do paradigma de solução de problemas, onde o estudante faz um diagnóstico de uma proposta dada, avaliando-a segundo seu desempenho e propondo alterações.

O segundo exemplo consistiu em uma experimentação para a inserção do conceito de projetos generativos em estágios iniciais de formação, envolvendo os temas geometria e informática (BROD; PIRES; SILVA, 2012). Para tanto, foram selecionadas as disciplinas Geometria Gráfica Digital III (2º semestre) e Informática Aplicada ao Projeto de Arquitetura e Urbanismo I (5º semestre) na Universidade Federal de Pelotas.

O exercício de desenho paramétrico foi aplicado em ambas as disciplinas, tratando atividades que trabalhassem com o conceito de superfícies geométricas curvas aplicadas à arquitetura, através da modelagem de obras específicas. A atividade utilizou o Grasshopper e foi desenvolvida em etapas, com a criação e manipulação dos entes geométricos envolvidos no objeto estudado, o que incluiu pontos, linhas, superfícies e a geração do modelo referente à obra final. Após a construção do modelo, os alunos foram convidados a explorar diferentes formas, a partir da manipulação de parâmetros. Em ambas as disciplinas, os estudantes consideraram que o processo paramétrico contribuiu para a compreensão sobre a construção da forma geométrica e para o entendimento dos princípios básicos do uso de um sistema generativo na exploração formal e processos criativos.

6. Considerações Finais

A partir do levantamento bibliográfico e dos exemplos apresentados, é possível observar determinadas estratégias e desafios para a introdução da abordagem paramétrica no ensino de projeto.

Como desafios, percebe-se que bem além da capacitação em softwares específicos, é necessária uma mudança de olhar sobre o objeto projetado, a partir da compreensão da forma como expressão de uma lógica pré-definida e a visão do processo como sistêmico, onde a definição de relações e interações repercute na geração do produto final.

Assim, o pensamento algorítmico e a utilização de modelos paramétricos como sistemas dinâmicos de relações entre componentes tornam o desenvolvimento do projeto mais voltado para a descrição de processos que de um único produto, o que gera mudanças para o modelo de ateliê tradicional, caracterizado pela simulação da prática profissional e contextos pré-definidos como ponto de partida (terreno e programa de necessidades).

Para a introdução gradual dos processos paramétricos junto a estudantes em início de curso, sugerem-se atividades que exercitem a análise de padrões e sistemas existentes, com posterior aplicação dentro de um contexto projetual, ou a disponibilização de modelos pré-definidos para a investigação de variações, a partir da manipulação de seus parâmetros.

No ateliê propriamente dito, ressaltam-se características importantes da atividade de projeto como a experimentação e a colaboração, onde o modelo paramétrico surge como uma proposta integrada e multidimensional de informações interconectadas. O controle do projeto e da produção a partir da associação de processos paramétricos com a análise de desempenho e equipamentos de fabricação possibilita a aproximação de etapas de concepção, desenvolvimento e materialização, aproximando os processos de projeto e execução. A importância dos modelos físicos para o ensino também é resgatada e potencializada com a possibilidade da geração rápida de alternativas a partir da manipulação de parâmetros, além da produção de peças em escala real que permite processos de customização em massa.

Por fim, as reflexões colocadas estão de acordo com uma abordagem pedagógica contemporânea, em que o ateliê de projeto é colocado como ambiente de experimentação e colaboração, onde processos de investigação de problemas/soluções permitem o desenvolvimento de habilidades, geração e compartilhamento de novos conhecimentos. Porém, é visível um aumento de complexidade com o envolvimento de etapas que vão desde a concepção à materialização, o acompanhamento dos estudantes com foco no processo e não no produto final, e o envolvimento de competências que vão além da expertise de uma única disciplina.

Referências

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Reflections on the introduction of parametric thinking into design education

Neliza Maria e Silva Romcy, Marcelo Bezerra de Melo Tinoco, Daniel Ribeiro Cardoso

Neliza Maria Silva e Romcy holds a Master of Civil Engineering and researches at Post-graduate Program in Architecture and Urbanism, at Technology Center of Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. She has experience in information technology in the construction and design process.

Marcelo Bezerra de Melo Tinoco is Architect, PhD in Urban Environmental Structures and Associate Professor III, Department of Architecture of the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. It has experience in Architecture and Urbanism Project of Education, working mainly with the issue of Politics and Social Housing Project.

Daniel Ribeiro Cardoso has a PhD in Semiotics, Professor and researcher at the Department of Architecture and Urbanism at the Federal University of Ceará, Brazil. Develops research in emergency processes of form in architecture, as contemporary processes of design in the Design, Architecture and Urban Planning and Modeling of Information in Construction.


How to quote this text: Romcy, N.M.E.S., Tinoco, M.B.M. and Cardoso, D.R., 2015. Reflections on the introduction of parametric thinking into design education. V!RUS, São Carlos, n. 11. [online] Available at: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus11/?sec=4&item=2&lang=en>. [Accessed: 24 September 2017].


Abstract

This paper aims to investigate the specifics of parameterization and its role in design education, considering new educational approaches. The methodology included literature review and a research for case studies that apply parametric processes in education, including national and international scenario. Based on the literature review, both contemporary design education and the skills for parametric design emphasize the design studio as a place to stimulate research and collaboration. Thus, design education must change from the conventional simulation of professional praxis, with focus on the product, to encourage experimental practices that focus on the process. As a challenge, in addition to training in specific software, a new understanding of design must consider the systemic approach, where the definition of relations and interactions between parts affects the generation of the final product. The control of design and production, through association of parametric tools and manufacturing equipment, approaches the stages of design and construction, and enhances the importance of physical models. However, complexity increases with the advent of new skills that go beyond the expertise of a single discipline.

Keywords: parameterization; V!11; education; design process.


1. Introduction

During the last decade researchers and educators have begun to address the need to integrate digital design in design education by investigating various forms of educational approaches. However, any detailed investigation of these educational developments as they have emerged at Columbia University, Harvard University, Architectural Association School of Architecture and elsewhere have been strongly motivated by individual digital practitioners as compared to the influence of a comprehensive pedagogical agenda (Oxman, 2008), which denotes some limitation.

In Brazil, the Ministry of Education published the Order 1.770 in 1994, which established for the first time the obligation of computer education in architecture courses. In addition to establishing computer aided design as a professional matter, these curriculum guidelines determined that schools should make use of computational tools during "everyday learning", including "information processing and object representation" (Celani, 2008). Nonetheless, although the discussion on the impacts of these new technologies are not recent, the results are not widely identified in design studios across architecture schools in Brazil. Specific disciplines were included in the curriculum, but are still not enough to cause significant changes in design education (Rufino and Veloso, 2005).

Within this context, we highlight parametric models as computational representations of objects, created with attributes that can be fixed or variable. Parameters and rules may represent the variable attributes, in order to allow automatic adjustments according to user control and context changes (Ruschel and Andrade, 2009).

In addition to architecture, parameterization followed up the contemporary trends of product design, which now has a need to increase its informational robustness (Pimentel et al., 2014). Emphasizing the importance of relating decision criteria, parametric modeling enhances the design operations and emerges as a promising technique to generate numerous variations of a product, by manipulating their characteristics (parameters).

Given new possibilities, which go beyond graphic representation and visualization, it has become necessary to reflect on the specifics of parametric thinking in design education, considering new educational proposals. Thus, the question consists on how to teach design, including processes and computational tools that work objects based on their parameters.

2. Methodology

This paper is part of a thesis in progress, which the main objective is to understand the specifics of parametric design, and propose methodological guidelines for its application in design education. We will present the theoretical framework that supports the hypotheses of this study.

The methodology includes literature review on design education and parametric design, as well as case studies applying parametric processes in education around national and international scenarios. In order to search for these applications, we used CUMINCAD (Cumulative Index of Computer Aided Architectural Design) as a virtual reference library about computer-aided design. From the analysis of the case studies and bibliographical review, we identified strategies and obstacles related to introducing parametric thinking into design education.

3. Design education

In current schools of Architecture and Urbanism, disciplines based on design studios are still the central point, which demonstrates that practices initiated in the École Des Beaux-Arts, during the 18th century, still prevails. In so-called design studios, the teacher guides students to develop architectural projects related to predefine topics, and usually conduct them to reproduce what he considers as a good architecture, in order to evaluate them (Carvalho and Rheingantz, 2003).

Thus, the teacher acts as a client and creates a simulation of praxis which, according to Veloso and Elali (2003), shows up as didactically inadequate, since the student is not yet experiencing a real activity, but a preparatory stage to gain experience and knowledge.

Regarding to product design area, a specific theoretical basis is ongoing, but practical issues are still debated without necessarily generate reflections on design operations. Although pedagogical activities are applied, they still lack an educational philosophy – foundation for referral of issues about educational practices (Necyk and Ferreira, 2010).

According to Bonsiepe (2012), a series of questions still surround the cognitive state of product design area; since it is most oriented to everyday life, instead of generate new cognitive knowledge. Unlike science, which sees the world for the research perspective, design is characterized by looking at the world through design perspective.

Comas (1986) states that in design studio occurs transmission and acquisition of knowledge, however, randomly and without proper critical thinking in some cases. As difficulties, the author highlights weaknesses in the theoretical foundation of design and its education, added to the fact that the simulation of professional praxis is necessarily selective: it is impossible to cover the multiplicity of problems presented in real praxis. An underway shift aims to transform the design studio into a theoretical and practical discipline, where transmission and acquisition of knowledge gradually occurs in a systematic and critical way, reducing the limitations of selectivity.

This attitude, still under construction, aims to (re)place design as a research field and specific role of designers, but also researchers and especially educators. These new professionals will not work necessarily in private offices but, laboratories, research groups and model offices of universities, provided by research projects and extension activities (Veloso and Elali, 2004).

Considering that design must be learned by action, since designers are professionals who reflect in action and on action (reflective practitioners), we highlight design education based on the reflective practice approach (Schön, 2000). One of its main aspects is the dialogue between teacher and student, accomplished through words or performance. Students attempt to learn and reveal their questions, while instructors respond with advice, criticism, explanation, descriptions and their own performance. When the dialogue works well, it turns into a reciprocal reflection-in-action.

The social-interactional trend also affects this pedagogy, since it recognizes knowledge as both individual and collective, generated by social interaction. The focus shifts from the product to the process of knowledge construction – product quality is a direct result of the processes and interactions occurring while students pursue knowledge (Rheingantz, 2003).

According to Rheingantz and Azevedo (2014), in this context the teacher assumes the role of "motivator of action", being able to foster collaboration and participation from the students throughout the whole process, which also includes evaluation. As an alternative to overcome the challenges previously pointed by Comas (1986), this approach enables discussion and redefines the design process to include different narratives. Thus, it is possible to enhance the understanding of results and the critical appropriation of knowledge, produced collectively.

The contemporary context includes questions regarding to the importance of new technologies for architecture and product design education, and the need for further research involving the relations between design teaching and digital media.

One of the academic objectives consists in training teachers to ensure the quality of studies and disciplines established by national curriculum guidelines. According to Celani (2008), only investments on research about computer-aided design may ensure excellence in teacher’s training referred to this subject and their constant updating. Despite localized efforts that have been taking place in Brazil, many courses still takes computer education in old-fashioned way, only to meet market expectations, without worrying about a critical thinking.

We can compare this new scenario to the crystallization of Modernism as a pedagogical model during the period of the Bauhaus, due to conceptual changes in both content and tools. The Bauhaus provided a theoretical orientation to modern design through the integration of art and design, in order to introduce new forms, new materials, and a new orientation to design in an Age of industrialization. In order to support this new curriculum, a new generation of teachers was educated, presenting a strategy that integrated skill (craft techniques, making) with new conceptual content (Oxman, 2008).

In the present era, which is characterized by intense scientific, technological and industrial innovation, the need to generate knowledge from the perspective of design becomes evident, especially when it comes to complex problems that exceed the know-how of a particular discipline. According to Bonsiepe (2012), examples in education called "project-based learning" or "problem-oriented teaching" already exists.

Sedrez and Celani (2014) also highlights this approach as "Project Based Learning" or "Problem Based Learning" and its importance to contemporary design education. This methodology starts from a problem or challenge posed to students, which demands knowing the subject, acquiring new skills, and practicing collaboration/communication during evaluation processes that involves critical thinking. Therefore, being able to propose a well-justified way of solving the problem is part of the learning process and creates opportunities for innovation.

4. Parametric design

Within this new context, the investigation about how to adopt parametric processes and tools in design education brings the discussion about what skills teachers and students should develop throughout design process.

Woodbury (2010) sets a series of skills that designers must develop to apply parametric modeling effectively and highlights that some are new and some are already familiar to them. These skills include:

  • a) Conceiving data flow: the way in which data flows through parametric models deeply affects the possible designs and how the designer interacts with them. Conceiving, arranging and editing dependencies is the key parametric task.

  • b) Dividing to conquer: consists into dividing design into parts, design the parts and combine them into an entire design, all the while managing the interaction among them. This requires knowledge from both the design domain and about how to structure parametric designs so that data flows from part to part in a clear manner.

  • c) Naming: parts must have specific names, in order to facilitate communication. Developing and refining appropriate names for the parts of a parametric model allow less effort for its further understanding.

  • d) Thinking with abstraction: an abstraction describes a general concept rather than a specific example. To abstract a parametric model is to make it adjustable to new situations, to make it depend only on essential inputs and to remove references or overly specific terms.

  • e) Thinking mathematically: historical facts confirm the use of mathematics by designers and parametric systems can enhance this practice. Active and visual mathematics can become means and strategy to the ends of design.

  • f) Thinking algorithmically: the author highlights two characteristics of an algorithm – it is the description of a process to be specified step by step, and must be precise because one misplaced character means that the algorithm likely will not work. In contrast, designers often describe objects and not processes, and work with inaccurate representations that rely on human readers to interpret them properly. The parametric system brings the algorithm closer to design models, both as expressions that define constraints, and automatic update methods.

Among the skills mentioned, conceiving data flow, dividing to conquer, and naming are related to structuring the parametric model, in order to establish a coherent representation of the designer's ideas and to facilitate subsequent adjustments, uses and investigations.

Thinking with abstraction and thinking mathematically is related to the efficiency of the parametric model, regarding its use and exploration of new design alternatives. The author highlights that both are already familiar to designers.

Lastly, the greatest challenge among the presented skills is thinking algorithmically, because of its relation to the description of processes that require precision, and computer languages that are not familiar to designers.

In order to reduce these difficulties, visual scripts have been developed, which include Generative Components (Bentley), Grasshopper (integrated to Rhinoceros 3D – Robert McNeel & Associates) and Dynamo (plug-in for Revit – Autodesk)

Since they are programming languages that incorporate visual expressions in its syntax, such as diagrams, icons and graphic objects, visual scripts may help users without programming experience (Vaz, 2011).

The need to increase those skills brings back the discussion about what characterizes education in design studios. Oxman (2008) also defines the conventional educational model in the design studio as a simulation of professional praxis, driven by a theoretical interpretation of program, site, and conditions. Nevertheless, the author points out that models and processes of digital design allow different stages of exploration that can only be achieved by freeing the student from such expectations. The educational process need not necessarily start from a program or specific site presented at the inception of design, but from the investigation of materials and models according to students’ motivation. The educational approach proposed by Oxman assumes that design studio is experimental and encourages research-oriented activities.

Describing the experience of the course about Responsive Architecture, taught at Unicamp by architect Anne Save de Beaurecueil with intense use of computer methods, Sedrez and Celani (2014) also highlighted the Performance Model and Craftsmanship. The Performance Model consists in Oxman’s description for processes of formation that are driven by a desired performance, and use parametric tools to optimize and integrate the data flow. Craftsmanship concerns to the integration of cognitive and manual skills, in order to produce quality products, both in design and execution.

As for the changes related to design process, Malé-Alemany and Sousa (2003) state that design based on parameters involves the creation of a model that acts as a system of interconnected information. Due to its potential to incorporate parameters that respond to different disciplinary fields, the parametric model promotes the convergence of all these interests and supports collaboration and dynamic processes. Thus, conception, simulation, analysis, detailing and construction may happen simultaneously in a fluid and interactive environment.

Such characteristics are important if we consider that design problems are often multidimensional and highly interactive, which makes frequently necessary to devise an integrated solution to a whole cluster of requirements. According to Lawson, “if there was one single characteristic which could be used to identify good designers, it is the ability to integrate and combine” (Lawson, 2011, p.66).

Therefore, when applied to education, parametric modeling encourages an idea of integrated and multidimensional design, and provides to students an experience that flows from conception to representation and technical description, including manufacturing prototypes in 1:1 scale.

Based on the literature review, we perceive that both contemporary design education and skills for parametric design emphasize the design studio as a place to stimulate research, generation of knowledge, convergence and collaboration of different interests. Thus, design disciplines must change from the conventional simulation of professional praxis, with focus on product, to encourage experimental practices that focus on process.

A partir da revisão bibliográfica, percebe-se que tanto as reflexões contemporâneas acerca do ensino de projeto quanto o desenvolvimento de habilidades voltadas para a abordagem paramétrica ressaltam o papel do ateliê de projeto como um ambiente que incentive a investigação, permitindo a geração de conhecimentos, convergência de interesses diversos e colaboração. Nesse caso, o ateliê deve se afastar do modelo tradicional de simulação da prática profissional, com foco no produto, e buscar o incentivo à prática experimental, com foco no processo.

5. Case studies in national and international scenarios

Traditionally, architecture and design curricula are formatted as an aggregation of individual cells, representing courses to be taken and mapping a student’s trajectory through the program. Most contemporary curricular diagrams illustrate hierarchical relations through separation and stratification, where the resultant strata are typically labeled as year levels and focus areas such as design, technology, theory, history, practice and electives. In this configuration, the only place to relational thinking arises through courses prerequisites.

Karle and Kelly (2011) consider parametric design as a series of questions to establish the variables of a design. The authors state that framing projects and curricula from the beginning as parametrically derived consists in less pressure on the designer to generate the right design and more pressure on them to ask the right questions.

Concerning the case studies, the results achieved through CUMINCAD’s research included the following situations: 1. investigations about parametric thinking through the study of predefined patterns or rules; 2. inclusion of parametric processes in conventional design studios, where the activities start with a specific site and program; 3. use of parametric tools to support activities and disciplines that do not involve the design studio.

Investigations through predefined patterns or rules are related to the challenge of work how to establish relations between the parts of an object, in order to generate different solutions in accordance to the desired properties. Thus, activities that involve the analysis of pre-existing patterns and their application in design aims to exercise the understanding of an object according to the systemic approach, which is essential for parametric thinking.

A system consists in an aggregate of elements that are related to each other to the point of sharing properties. The elements may present any nature, that is, systems may include different entities. Such generality suggests that the systemic approach is a good choice when it comes to study complex entities. In those cases, the unified elements may be diverse, but gain consistency during the design context and turn into significant and aesthetic wholes (Vieira, 2008).

In design education, the application of system concept added to parametric thinking should discuss not only how to structure relations between the parts of a parametric model or a designed object, but how such structure generates different solutions, all according to predefined properties – thus, generative processes may be defined.

At Georgia Institute of Technology, Baerlecken and Riether (2012) presented the studio methodology for Design 1, in which students investigated pattern systems (aggregations), as basis to develop an architectural project by using digital methods. The list of aggregations for analysis included patterns as crocodile skin, metal alloys and flocking of herds. First, the students worked in pairs and studied one of the given pattern through images and diagrams, in order to gather a fundamental understanding about their aggregational system. Thereafter, the students should transform the analyzed material into 2D/3D patterns and morphologies, and explore how aggregated systems could respond to the typology of a given architectural program and site.

At Oklahoma State University, Ra (2011) presented the experience from the “Introduction to Computers” course, where each student’s work was produced as a series of variations by using the same procedures, but varying the parameters. The final work consisted of a collaborative project, where a 3D model of a grid structure was initially given, including a curvature that would constrain how each component would be designed. Students should choose one of the grid components to design and construct, considering that each form should have at least one complete opening to allow light to pass through. Each form was manufactured with laser cutter and assembled together to generate the whole structure. This work led the students to explore how changing parameters in their components and openings affected the quality of light and the composition with the neighboring forms, which empathized the collaborative process.

The challenge of understanding design considering the systemic approach becomes even more evident in case studies that applied parametric processes in design studios where the activities started from a predefined site and program.

Moreover, most students only have previous experience with traditional CAD and drawing, which focus is on representation of final form, described geometrically. Parametric methods, by contrast, force a prior procedural representation in which the form is resulting from this designed procedure. Unlike traditional tools, that allow easy changes to the final form, revising a parametric model is difficult to make changes at the level of final representation – it must be modified at the procedural level. According to Hanna and Turner (2006), that is the common cause for frustration in design students introduced to parametric design for the first time.

In the case of Design 3, accomplished at the Institute of Architecture and Urbanism – University of São Paulo (IAU-USP), the course included two modules: the first emphasized the design and construction of complex geometries, while the second focused on the use of BIM technology (Nojimoto, Tramontano and Anelli, 2011). In order to introduce a design strategy unknown by the students, the activity related to complex geometries consisted in proposing a shelter for passengers, and involved the parameterization of different components, using Rhinoceros software and its plug-in Grasshopper.

During the activities, the authors checked that, while some students were willing to face the challenge of setting parameters and logical procedures to design a geometry that corresponds to their design intents; others defined a complex geometry only by the processing power of Rhinoceros, based on an initial form and not the possible relations between the elements.

The second case study is from Technical University of Darmstadt, where studios and workshops resulted in the planning and fabrication of two exhibition stands for the department. The teach method was based on close connection between the procedure of form generation and the realization of the design (Karzel and Matcha, 2009). The design task was to conceive a singular object that would fulfill a multiplicity of needs and be adjustable via several parameters to accommodate changes in arrangement of functions, size and number of functional areas. Like the previous case study, from IAU-USP, the result indicated two approaches: a solution defined by an initial form, and a solution subdivided into smaller parts, that were related.

In addition to the challenge of adopting new design processes, the case studies from IAU-USP and Technical University of Darmstadt highlighted another important issue for design education: possible contributions of relating parametric modeling and computer-aided manufacturing.

By manufacturing of physical models during design process, it is possible to verify constructive solutions and associate them to changing parameters, in order to study different alternatives and improve adjustments and decision-making. At the end of the process, a parametric model may generate, not only a specific object, but a whole family of related objects. An integrated digital production chain allows for the production of several objects, all from the same design, but adjustable to situation specifics –thereby mass customization may be applied.

Lastly, we present case studies that applied parametric tools as support for subjects that are not directly related to design studio. Considering that parametric thinking involves changes that exceed the contents of a single course, introducing these new processes at the beginning of the curriculum and applying activities with low complexity are important alternatives to a gradual implementation.

The first case study includes a methodology focused on activities of novice designers to acquire knowledge about the performance of a system, using computational tools as parametric modelling and BIM (Sanguinetti, 2013). In the approach, students learn how to develop parametric components and build the model as a bottom-up assembly. The testing process consists of changing design parameters, visualizing and evaluating the effects of theses variations, considering relations, conditions and rules. The author proposes the performance test as an evolution of the “problem-solving” paradigm. The students analyze given solutions and suggest alterations, according to performance parameters.

The second case study presents a didactical approach for introducing generative design at the beginning of the curriculum, through courses about geometry and computer (Brod, Pires and Silva, 2012). The disciplines included Digital Graphic Geometry III (2nd semester) and Computer-aided Architectural and Urban Design I (5th semester) at the Federal University of Pelotas.

Both disciplines discussed parametric design through activities that worked curved surfaces applied to architecture, by modeling existing buildings. The activity used Grasshopper and was developed in stages, which included the creation and manipulation of geometric entities presented in the studied building (points, lines, surfaces) and the generation of the final model. After creating the model, the students were asked to explore different forms, by changing design parameters. In both disciplines, the students pointed out that parametric modelling contributed to the understanding of how to construct a specific geometry and how to use a generative system during design process.

6. Conclusion

Based on the literature review and case studies, we perceive certain strategies and challenges for introducing parametric thinking into design education.

As a challenge, far beyond training in specific software, a new understanding of design is required, considering the final form as a result of predefined logics, and design process as systemic – relations and interactions between parts affect the generation of the product.

Therefore, thinking algorithmically and working with parametric models as dynamic systems turn design focus into describing processes, instead of a single product. This new approach interferes into the conventional studio model, described as a simulation of professional praxis and characterized by predefined contexts as the starting point (site and program).

Considering a gradual introduction of parametric thinking at the beginning of the curriculum, we observed the following activities: 1. analysis of existing patterns and systems with subsequent application within a design context; 2. evaluation of predefined models and proposal of changes by manipulating their parameters.

During design studio's activities, exploration and collaboration are highlighted as important features of design, where the parametric model may arise as an integrated and multidimensional system of interconnected information. The design and production control from the association of parametric tools and manufacturing equipment approaches design, development and construction stages. The importance of physical models for education is enhanced by the generation of different alternatives through parameter manipulation, added to the production of components in real scale, which allows mass customization.

Lastly, the considerations presented are consistent with contemporary design education, in which design studio is set as a place to stimulate research and collaboration, and the investigation on problems/solutions promotes the generation and sharing of skills and knowledge. However, complexity increases due to some factors: 1. engagement of different stages of project, which includes from design to construction; 2. education based on process, instead of product, 3. the advent of new skills that go beyond the expertise of a single class.

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