新工科背景下設計專業人才融合式培養模式探索

胡潔　王伶羽　戚進

引言

2017年2月以來教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”等新工科建設綱領性文件，對新工科的學科專業結構、工程教育觀念、教育教學質量、人才培養模式和分類發展制度等都提出了新的要求，也對高校開展新工科平臺的建設制定了指導性意見。高校工程設計專業是工程領域核心專業，肩負著對學生全方位能力的培養，在掌握理論方法基礎上，旨在塑造具有工程倫理意識、創新意識、合作意識等高素質人才。傳統教育受制于教學方式單一化和片面化，無法實現上述目的，學生的培養仍聚焦在理論知識掌握等傳統能力的培養。新工科的提出，為高校構建設計專業人才培養新平臺，培養培養具備“新能力”的高素質綜合性人才提供了契機。

針對新工科平臺下學生“新能力”培養問題已有廣泛地討論，如呂杰鋒圍繞工業設計專業人才，提出了培養設計人才的新對象適應能力、新技術運用能力、新場景構想能力、新產鏈聚合能力、新模式打造能力和新產業開創能力的教育改革思路。文獻聚焦新工科視角下設計人才工程實踐能力培養模式。其他文獻在人工智能、電氣、化工、自動化、生物醫藥等領域研究了學生的創業創新能力，具有鮮明的行業和學科背景。總之，上述文獻研究成果對新工科背景下設計專業人才的培養具有很好的借鑒意義，但如何針對設計人才的綜合拓展能力的培養，開展設計專業跨界教學活動，仍有許多值得探討的問題。

一、新工科背景下設計專業人才培養挑戰

培養適合社會發展所需要的創新型人才是新工科教育改革目標。與傳統工科人才相比，新工科對人才的培養更關注其工程實踐和創新的能力的提升。設計，特別是工程設計，是一門交叉性很強的學科專業，在許多行業得到了應用。對于高校設計專業人才的教育，也恰恰要求在多學科背景下，對學生進行綜合能力的培養。新工科的提出，為設計專業人才培養提供了很好的機遇。各個高校設計專業，可以根據各自基礎和特色，開展差異化的設計專業人才培養模式，使得培養的人才達到新工科對設計特別是涉及工程設計的人才標準。

具備“新能力”的高素質綜合型工程設計人才是未來社會發展所迫切需要的，但也為高校設計專業人才培養提出了更高的要求，教學內容、教學模式、教學手段，甚至是教學平臺等都需要進行新的調整，融入新的知識、技術和手段。盡管已有學者開展了關于如何提升設計專業人才實踐和創新能力的探索，但對于高素質設計人才的培養，依然有需要解決的問題和面臨的挑戰，如：

問題1：設計終究是以“人”（個體、群體與社會）為本，設計專業教育應如何結合人文素質培養？

問題2：設計人才所需要具備的能力正在拓展和升級，除了傳統的實踐能力、創新能力，學生其他拓展能力（如領導力、創新能力、溝通能力、協作能力等）如何在高校培養？

問題3：設計過程涉及的新技術也正在不斷地更新和涌現（如機器人、智能智能、IT、無人機等），如何在有限的教學時間內讓學生具備這些前沿的技術？

本文作者長期從事產品創新設計理論研究和應用實踐，深感學生的綜合能力亟待進一步提升。當今社會，新事物、新技術、新場景、新工具、新需求等不斷出現，設計專業的學生不僅僅需要具備新對象適應、新技術運用、新場景構想等能力，還需要推陳出新，能為市場和行業，打造新的產品，甚至推動產業跨越式發展和成為新行業的開創者。上述提到的三個問題也是培養設計專業學生綜合能力過程中所面臨的難點問題。為此，本文認為這需要建立跨學科、跨流程和跨行業的設計人才綜合能力培養模式。以面向工程的設計教學為對象，本文將探討設計專業人才綜合培養模式建立，并以所在單位—_上海交通大學在這些方面的實踐為例，為上述三個問題的解決提供思路。

二、工科教育改革與上海交通大學的實踐

通常，高校設計專業的教學內容體系由理論教學、案例教學、應用教學三個模塊組成。理論教學以傳授設計理論知識為主，注重學生知識體系的建立與設計思維的培養;案例教學，通過對典型案例的體驗，讓學生更真實地感受設計的流程和步驟，并對如何實現優秀的設計作品做進一步的思考;實踐教學更是在理論教學和案例教學基礎上，讓學生親自動手實踐完成典型產品設計，通過運用各種技術和工具，設計產品方案，并開發樣機，從而使學生深刻理解由設計理論到設計實踐、從抽象概念到具體產品的過程。

傳統教學內容強調學生掌握和運用知識的能力，但對其他能力的培養偏弱。因此，本文認為要開展融合式的新人才培養模式探索，以提升學生的綜合能力，即在教學過程中嘗試跨界元素的深度融合。如在理論教學階段，開展藝術學科與工科學科融合式教學，實現跨學科的新知識講授;在案例教學階段，開展知識講授與項目體驗融合式數學，實現跨流程的新能力培養;在實踐教學階段，開展產業與教育融合式教學，實現跨行業的新技能訓練。

三個階段的融合式培養關系如圖l所示，通過理論教學中工科和藝術跨學科融合，為學生帶來新的知識，并在案例教學階段中，傳授這些新知識。通過案例教學中知識傳授和項目體驗跨流程融合，為學生培養新的能力，并在實踐教學中得到進一步鍛煉。最終，在實踐教學中，把學生的新知識和新能力，在產業與教育跨行業融合過程中得到進一步提升。

（一）藝術與工科融合的理論教學及應用

1.藝術與工科融合的理論教學：高素質綜合型設計人才，不是傳統意義上的專注于產品功能實現的開發者，或是產品外在形態的設計者，而是既具備藝術美感，又掌握工程技術的復合型工程師。藝術美感和工程技術，已成為產品不可分割的兩個元素，忽視任何一方，都會導致產品開發的失敗，因此就需要在設計專業教學第一階段—理論教學中，就開展藝術與工科融合的教學。一是結合本校情況重構課程體系，如在工科背景高校的中，可以制定以技術為主、藝術為輔的課程體系，突出設計中藝術特色。二是課程設置重新布局，打破大學年級之間的差異性，在大-工學基礎課程中，就引入藝術設計內容，當學生一開始就樹立藝術和技術統一的知識體系。三是優化設計教師隊伍，打破傳統工學老師和藝術老師簡單的替換式上課模式，而是把老師融合為一個教學團隊，共同制定教學大綱和課程計劃，并互相學習和研討。

1/三個階段融合式培養的關系

2.藝術與工科融合的應用實踐：近年來上海交通大學工業設計專業積極開展藝術與工科融合教學，通過在工科課程中，融合心理學、美學、信息學、人文社會科學等其他學科知識，特別是社科類知識，培養學生的發現問題、創新思維、用戶體驗、交互設計與創新設計能力，養成以人為本、問題驅動的設計理念，提高審美情趣與創新能力。以胡潔教授主講的致遠榮譽課程《創新思維與現代設計》為例，首次引入了“人工智能驅動的創新設計”、“智能物聯產品創新設計”、“智能行駛裝置創新設計”、“循環經濟驅動創新設計”等最新的創新設計成果，在教學內容層面上，實現了“工程技術”和“人工智能”為代表的科學與“藝術美學”為代表的藝術之間的融合，構建了完整的藝術與工科融合的課程體系，如圖2所示。

（二）講授與體驗融合的案例教學及應用

1.講授與體驗融合的案例教學：以學生為中心，以項目為對象，通過知識講授和項目體驗，加深學生對設計過程的認識，是高校設計專業案例教學的典型模式。本文提出的講授與體驗融合式案例教學，旨在打破傳統先講授后體驗的流程。新的案例教學將在知識掌握能力基礎上，把拓展培養學生的領導力、溝通技能、團隊協作力等各方面能力為教學目標，代替傳統的知識點和樣機制作的考察。在教學之初就引入項目設計，在項目的設計需求、方案設計、詳細設計和樣機制造中，穿插講授相關的知識要點。在不同的項目實施階段，分析學生目標能力培養達成情況，以此動態調整教學內容和進度。同時，把教學工作延伸到課后，把學生課后項目實施作為輔助，通過項目實施過程體驗，在強化學生的技術創新能力與實踐動手能力的同時，重視提升學生的領導力、溝通技能、團隊協作力等各方面能力。

2/藝術與工科融合的課程體系

3/《創新思維與現代設計》課題作業的部分學生作品-1

4/《創新思維與現代設計》課題作業的部分學生作品-2

5/《創新思維與現代設計》課題作業的部分學生作品-3

2.講授與體驗融合的應用實踐：以上海交通大學致遠榮譽課程《創新思維與現代設計》為例，以小班授課形式，將“做中學（learning by doing）”理念帶入課堂，通過引導、實踐與討論相結合，學生分組完成從需求分析到創意，到方案設計的實踐，再到產品原型制作這一發現問題、分析問題、解決問題的過程。課程注重學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養和鍛煉，而不是考察產品樣機是否完成。通過團隊合作形式培養學生溝通技巧和人文素養，將思政教育貫穿在課堂教學活動中。在完成小班課題項目過程中，從理解人和應用調研方法梳理人的需求入手，利用典型目標用戶（persona）及利益相關者地圖

（stakeholder map）等方法，引導學生實踐和總結用戶特征及相關情境中的利益關系。圖3、4、5為本課題作業的部分學生作品。

（三）產業與教學融合的實踐教學及應用

1.產業與教學融合的實踐教學：工程實踐教學是設計專業教學的最后一環，是學生把所學知識應用實踐的環節，也是與社會接觸最緊密的環節。目前，工程實踐教學也面臨諸多新挑戰，其中實踐課程內容更新緩慢，落后于產業技術的發展速度;課堂教學內容與行業或企業中先進的生產模式和工程技術存在脫節;學生受制于任課教師提供的平臺資源的限制，或缺乏學校資源共享渠道，無法真正開展自主創新實踐。總之，設計專業教育過程同樣涉及各種先進技術，但目前傳統設計專業實踐教學仍以課堂實踐為主，需要面向新工科構建新實踐平臺。

產業與教學融合是解決學校教育與業界真實場景脫節問題的有效途徑，可以建立學校層面上的創新實踐平臺，并面向全校師生提供資源和技術的共享。為了讓學生接觸到行業中先進的技術以及企業實際的需求，通過創新實踐平臺的校企合作模式，圍繞機器人、智能制造、人工智能、大數據、無人機等新的技術方向，與行業代表性企業聯合建立創新實驗室。人才培養，由學校單一培養，轉向由學校與企業協同培養，構建新工科下教育新生態。

2.產業與教學融合的應用實踐：上海交通大學較早的開展了產業與教學融合新模式的探索，學校的學生創新中心已與騰訊、華為、英特爾、霍尼韋爾、谷歌等多家企業建立了聯合創新實驗室，并邀請企業的工程師進入課堂，為學生介紹最前沿的技術。除此之外，也積極拓展校企合作形式，舉辦了諸如講座、訓練營、公開課、選修課、師資培訓、撰寫教材、具備創新創業大賽等各種活動，把企業資源以各種形式引進學校。實踐過程中，征集企業的實際需求，讓學生參與企業技術研發過程中，讓學生深切感受工程技術的魅力，并積極鼓勵學生自主創新創業和參加創新競賽，激發學生的興趣和創新能力。

結束語

新一輪科技與產業革命，為高等設計教育帶來了一些新機遇和挑戰。設計專業教育需要借此契機探索新的教學模式，為社會培養具備綜合拓展能力的高素質綜合性人才。為此，作者提出了在理論教學階段中，融合藝術與工科學科，開展跨學科的新知識講授;在案例教學階段中，融合知識講授和案例體驗流程，開展跨流程的新能力培養;在實踐教學階段，融合產業技術與高校教育，開展跨行業的新技能訓練，并介紹了上海交通大學在上述方面的應用實踐，希望借此進一步探討我國新工科建設背景下設計專業教育改革。