新工科下工業(yè)設(shè)計發(fā)展路徑及人才培養(yǎng)研究

張仲鳳，楊昕妍，張繼娟，黃 凱

(1.中南林業(yè)科技大學家具與藝術(shù)設(shè)計學院，湖南長沙 410004；2.國家林業(yè)和草原局綠色家具工程技術(shù)研究中心，湖南長沙 410004 3.湖南省綠色家居工程技術(shù)研究中心，湖南長沙 410004；4.東陽市家具研究院，浙江東陽 322100）

教育部自2017年初大力發(fā)展新工科建設(shè)，以服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動學科發(fā)展、全面推進實施《中國制造2025》文件，倡導高校應(yīng)主動應(yīng)對新一輪科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同年2月，復旦大學就當下新工科發(fā)展問題及人才培養(yǎng)相關(guān)問題召開會議，會議上指出工科教育不僅承擔著培養(yǎng)人才的重任，而且面臨改革傳統(tǒng)、發(fā)展創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。同年4月，天津大學在新工科建設(shè)的研討會中強調(diào)著重培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。隨后，在北京召開新工科研究與實踐專家組會議中強調(diào)國內(nèi)各高校全面系統(tǒng)地開展新工科發(fā)展及其建設(shè)，為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才資源[1-2]。教育部相繼發(fā)布《關(guān)于推薦新工科研究與實踐項目的通知》《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等新工科相關(guān)文件，又在“復旦共識”“天大行動”“北京指南” 等會議達成的共識的指導下，完成了我國新工科人才培養(yǎng)邁入新一輪轉(zhuǎn)型升級階段，拓展了新工科改革的新路徑[3-4]，為工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)指明了新要求。

1 新工科下工業(yè)設(shè)計發(fā)展概述

國內(nèi)學者分別在不同角度闡述新工科的產(chǎn)生背景、發(fā)展過程和重要價值，其中，吳愛華根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，指出新經(jīng)濟下對新工科人才的需要[3]。林健[4]認為新工科建設(shè)應(yīng)當在理念、結(jié)構(gòu)、模式、標準和體系上體現(xiàn)創(chuàng)新，并闡述了新工科的前瞻性與未來工科建設(shè)的特點。李華等認為新工科是一種新的工科形態(tài)，應(yīng)具有融合性、全球性、綜合性的新理念。顧佩華將“新工科”中“新”的概念解釋為一種科學，即應(yīng)用科學或工程科學及其實踐的融合創(chuàng)新[5]，并認為新設(shè)計范式和新工科教育應(yīng)在理念、模式、方法、內(nèi)容和質(zhì)量上體現(xiàn)其“新”。劉杰[6]等以師資建設(shè)為視角，闡述“雙師型”模式的重要作用。胡勇等根據(jù)目前國內(nèi)人才培養(yǎng)模式的不足，建立新的課程體系和教學模式。

近年，國內(nèi)對新工科的研究主題豐富、方法多樣，但由于“新工科”具有一定時代特征，其研究時間較短，目前有關(guān)新工科的研究主要存在以下幾個方面的問題：（1）研究時間短，研究類型重復較多，缺乏權(quán)威性研究成果。（2）新工科人才培養(yǎng)模式涉及學科寬泛，內(nèi)容較多，缺乏具體實施措施及成功經(jīng)驗[9]。（3）缺乏新工科課程體系建構(gòu)。（4）企業(yè)及人才培養(yǎng)利益相關(guān)者參與度不夠，缺乏經(jīng)驗、舉措、成效的相關(guān)研究。（5）目前新工科主要是以理論總結(jié)和設(shè)計研究為主，較少有實際經(jīng)驗和案例研究。

綜上，新工科提倡立足于現(xiàn)代科技，結(jié)合多領(lǐng)域知識，促進學科交叉融合的新理念，新工科理念對當下工程技術(shù)人才培養(yǎng)有重要意義，未來的新工科技術(shù)人才不僅要具備扎實的工程系統(tǒng)知識、解決復雜問題的能力，還要有人文精神，以發(fā)展的眼光看待事物，具備全球視野。相較于傳統(tǒng)工科，新工科應(yīng)在模式、途徑和結(jié)構(gòu)方面推陳出新。

2 新工科下工業(yè)設(shè)計發(fā)展特色路徑

“新工科”人才培養(yǎng)要突出“新”，發(fā)展應(yīng)多元化[7]。教育部提出了各高校應(yīng)培養(yǎng)具備人文素養(yǎng)、學科交叉能力、自主創(chuàng)新及學習和實踐能力的創(chuàng)新型卓越設(shè)計人才而努力，確定了有關(guān)新工科的總體建設(shè)目標以及新工科背景下學科發(fā)展的具體行動路線。同時，認為新工科具體實施內(nèi)容是目前國內(nèi)工程教育改革的重點[8]。工業(yè)設(shè)計及其知識體系的建設(shè)應(yīng)以專業(yè)為對象進行重組。一個專業(yè)需要多個學科的綜合支撐，例如，產(chǎn)品設(shè)計需要具備機械工程、電氣工程、材料科學、計算機科學等一級學科的知識體系和技術(shù)支持。魯曉波梳理了不同歷史時期的工業(yè)設(shè)計價值和其責任，認為工業(yè)設(shè)計的建設(shè)應(yīng)重點關(guān)注人民生命健康、公共衛(wèi)生、防范重大風險等問題，尤其在數(shù)字經(jīng)濟等技術(shù)革新的當下，工業(yè)設(shè)計的發(fā)展應(yīng)當重塑人類生活方式。陳鵬[9]等基于設(shè)計與創(chuàng)新的關(guān)系，提出在不同環(huán)境和時間下，設(shè)計人才培養(yǎng)的有效途徑。彭嬋娟認為未來中國設(shè)計人才教育應(yīng)重點堅持“跨學科”“創(chuàng)意回環(huán)”等方法。季鐵[10]對“新工科”的理解認為應(yīng)包含三個層次：第一要具備工匠精神，第二要運用新方法、新工具和新理念，自主提高集成各類知識的能力，第三要為設(shè)計新生力量創(chuàng)造精準和高效率的實踐學習環(huán)境。本文以本科教育《設(shè)計材料與工藝》課程為例，從學科特色定位、課程培養(yǎng)體系和實踐成效三個方面對新工科背景下工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式進行研究，如圖1所示。

圖1 新工科背景下《設(shè)計材料與工藝》課程建設(shè)和人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新框架

2.1 構(gòu)建高校工業(yè)設(shè)計專業(yè)體系

工業(yè)設(shè)計博士學位主要培養(yǎng)學術(shù)型設(shè)計與研究的高端人才，工業(yè)設(shè)計碩士主要培養(yǎng)學術(shù)型與應(yīng)用型專門人才，工業(yè)設(shè)計學士主要培養(yǎng)從事設(shè)計服務(wù)或設(shè)計研究工作的人才。在人才培養(yǎng)課程研究方面，根據(jù)高校教學目標，提出工業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)課設(shè)置原則如下[11-15]：

2.1.1 以社會需求為導向和支持綠色可持續(xù)發(fā)展原則

學科建設(shè)不能脫離我國社會發(fā)展中所遇到的現(xiàn)實問題，如推行綠色發(fā)展之路，調(diào)整并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實施綠色生產(chǎn)方式，充分發(fā)揮工業(yè)設(shè)計學科的交叉融合屬性。新工科視域下的工業(yè)設(shè)計學科，是一個以產(chǎn)業(yè)需求型為導向、面向?qū)W術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、教育界的系統(tǒng)性學科，其發(fā)展機制應(yīng)逐步完善，在建構(gòu)過程中應(yīng)考慮其長期性、動態(tài)性的特點[12]。

2.1.2 交叉學科理論知識與人才技能培養(yǎng)的綜合性原則

科克曼斯（Kockelmans）提出“跨越學科的工作”的方法來研究設(shè)計學科相關(guān)問題，即設(shè)計師要具備可靈活地跨越學科邊界，自主尋找解決問題的方法。此外，Jantschg E在提到“超學科”（Transdisciplinary）時指出設(shè)計學科應(yīng)著重培養(yǎng)超學科人才[20]。多學科、跨學科、超學科等詞匯的概念相近，但中心思想都是通過交叉融合的方式去解決問題。工業(yè)設(shè)計學科應(yīng)注重推動以問題為導向的教育模式，在擴寬學生知識面的基礎(chǔ)上，為人才后續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐。

2.1.3 學科前沿知識和工程技術(shù)相結(jié)合的實用性原則

工程技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計行業(yè)的發(fā)展相輔相成，科技創(chuàng)新需要設(shè)計學科的前沿知識，工業(yè)設(shè)計的研究更需要科學和技術(shù)的支撐。因此，高校應(yīng)根據(jù)行業(yè)發(fā)展需求和自身優(yōu)勢，將學科前沿知識結(jié)合工程技術(shù)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)全面的工程技術(shù)人才。

2.1.4 新工科理論研究和實踐項目相匹配的適用性原則

將設(shè)計理論聯(lián)系實際應(yīng)用，可以有效提高設(shè)計人才知識累積量、對課程知識體系的掌握程度。將現(xiàn)有的新工科理論研究和實踐項目為對象，以適用性原則為基礎(chǔ)進行匹配，能有效打破專業(yè)壁壘，為工業(yè)設(shè)計及相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供導向。《設(shè)計材料與工藝》課程將以“創(chuàng)新、綠色、智能、精準”為目標，結(jié)合學校優(yōu)勢學科和特色資源，讓學生們對工業(yè)設(shè)計有充分的認識和能力的提高。

2.2 建設(shè)人才體系

設(shè)計是一門極富交叉性、實踐性的學科。新工科下的設(shè)計學發(fā)展需要加強相關(guān)學科之間的交叉融合，培養(yǎng)全面綜合素質(zhì)、適應(yīng)和創(chuàng)新能力強的具有國際競爭力的工程實干人才。根據(jù)學科發(fā)展特點，提出五點多學科融合的教師隊伍組建要求[13]。

2.2.1 優(yōu)化教師團隊

優(yōu)化教師隊伍首要條件是將學歷放在首位，學歷一定程度上可以反映教師能力；其次注重教師培訓和學習經(jīng)歷，充分了解教師個性特長，對教師的專業(yè)水平、科研方向、教學態(tài)度等方面有所要求。建立一支符合新工科背景的專業(yè)素質(zhì)高、責任心高的教師隊伍[2]。

2.2.2 嚴抓教學質(zhì)量評價

教育無小事，進行多要素評價可以加強教學質(zhì)量的監(jiān)督使教學常規(guī)工作，能夠保證教學工作的穩(wěn)序進行，全面提升教師綜合素質(zhì)。

2.2.3 對人才培養(yǎng)方案進行全流程跟蹤

高校應(yīng)由專業(yè)帶頭人組織制定專業(yè)建設(shè)委員會，多渠道對所培養(yǎng)的人才進行全流程跟蹤，形成人才培養(yǎng)記錄報告，由教務(wù)處、校內(nèi)外專家對人才進行綜合評價，提高人才與企業(yè)接軌率。

2.2.4 建立健全激勵機制

高校應(yīng)樹立正確激勵導向，激發(fā)教師教書育人的積極性。通過建立健全教師激勵機制，加強教師思想政治工作，嚴查教師師德失范行為，同時施行榮譽激勵、崗位晉升激勵、績效工資激勵等策略。

2.2.5 優(yōu)化政策保障

教育部2022年公布的工作要點中提到，完善教師管理和待遇保障，持續(xù)推進高校教師思想政治建設(shè)專項工作。落實生活補助政策，提升鄉(xiāng)村教師待遇；在工資待遇保障、教齡津貼標準等方面落實教師職稱制度改革，分層級地提高鄉(xiāng)村教師生活補助等政策。

2.3 探索教學新模式

高校設(shè)計人才的培養(yǎng)包含多個技能、多門學科的知識體系。王朝虹[12]指出實施探究、創(chuàng)新、自主、合作的教學模式，避免“填鴨式”的教學模式，注重理論與專業(yè)技能相結(jié)合。此外，教師可以引入多元化、導向性強的教學模式，激發(fā)學生上課積極性，提高其參與度，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和收集一手資料的能力，對收集到的資料進行拓展，培養(yǎng)學生自主學習的習慣，重點關(guān)注學生遇到問題獨立思考的能力，以及對突發(fā)問題和重難點問題敏捷的感知性和觀察力。綜合提高學生對待信息的運用、加工、處理、傳達和總結(jié)能力。

2.3.1 改良內(nèi)部教學——理論實踐相結(jié)合

理論和實踐相結(jié)合的教學模式是培養(yǎng)學生實踐能力的重要教學方法。理實一體化的教學設(shè)計一般包含：教學目標、教學內(nèi)容、師資水平、學生水平、教學背景、教學環(huán)境、教學設(shè)施、教學評價，這些是理論和實踐教學相結(jié)合的依據(jù)[1]。

2.3.2 加強外部連接——提高產(chǎn)教融合

產(chǎn)教融合是指學校中所設(shè)的專業(yè)與專業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈進行教學和實踐內(nèi)容的合作，通過建立相關(guān)專業(yè)企業(yè)的實踐基地，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與教學研究密切結(jié)合的人才培養(yǎng)、科學研究和技術(shù)服務(wù)內(nèi)容相關(guān)的企業(yè)為中心的經(jīng)營實體，形成面向?qū)嵺`的校企合作辦學模式，提高學生就業(yè)率[13]。

2.4 構(gòu)建新課程體系

國家在《關(guān)于深化教學改革，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀需要的高質(zhì)量人才的意見》中明確指出：人才培養(yǎng)模式是高校依據(jù)教學目標和人才要求，為學生搭建的系統(tǒng)知識和綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)框架和培養(yǎng)方法，并規(guī)定所培養(yǎng)人才的特征和標準，體現(xiàn)了當下國家教育思想和觀念。高校應(yīng)注重在人才培養(yǎng)目標、專業(yè)體系、課程教學模式和師資隊伍等方面進行建設(shè)[1]。

2.4.1 課程教學新模式的應(yīng)用

結(jié)合高校自身定位和發(fā)展定位，參考國際主流的工程教育相關(guān)標準和政策，努力優(yōu)化新工科人才培養(yǎng)目標[14]，合理制定工程技術(shù)、信息技術(shù)等專業(yè)課程體系[3]，注重以教學知識及能力培養(yǎng)為主的新工科知識類課程，每門課程應(yīng)定位精確、條理清楚，引導學生更好地理解產(chǎn)品設(shè)計全流程。

以《設(shè)計材料與工藝》課程為例，通過多途徑對課程進行優(yōu)化，主要路徑如圖2所示。

圖2 多途徑優(yōu)化設(shè)計新材料課程路徑

根據(jù)黃國勇《設(shè)計材料與工藝》課程的建設(shè)和優(yōu)化可以從以下四個方面進行調(diào)整。

（1）優(yōu)化教學目標

主要涉及材料科學基礎(chǔ)、物理化學、材料力學性能、材料制作與裝備工藝等課程，面向材料加工、新能源、高分子材料、林業(yè)工程等專業(yè)的學生授課。課程改革的建設(shè)目標應(yīng)始終與求是求新，樹木樹人的培養(yǎng)目標相呼應(yīng)：其一，讓學生扎實打好材料相關(guān)課程的基礎(chǔ)，了解新材料的前沿發(fā)展趨勢，為將來面臨的工程問題奠定良好基礎(chǔ)。其二，提高學生分析和解決問題的能力，加強理論聯(lián)系實際。其三，拓寬學生知識面，培養(yǎng)富有探索精神的研究型人才[15]。

（2）豐富教學內(nèi)容

學校在培養(yǎng)過程中，應(yīng)注重分級教學，若學生接受程度較低，教師可以根據(jù)多途徑進行刪減，適當增減涉及交叉學科的專業(yè)內(nèi)容。同時，還可以根據(jù)多途徑優(yōu)化課程鼓勵學生參與相關(guān)課題及實驗項目的研究中，讓學生直觀感受到設(shè)計新材料的趣味性。

（3）新增教材編訂

各高校根據(jù)自身優(yōu)勢開展類似《設(shè)計材料與工藝》的交叉專業(yè)課程逐漸成為新工科人才培養(yǎng)的有效措施。《設(shè)計材料與工藝》的開授，打破了以往專業(yè)壁壘，增加了對材料和設(shè)計領(lǐng)域前沿熱點的研究，進而推動學科發(fā)展。在該門課程的教材編訂中，應(yīng)增加對典型案例的分析、對交叉知識點的梳理以及對相關(guān)具體技術(shù)及其應(yīng)用的深入探討[6]。

（4）打造特色教學課堂

受互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)影響，高校可依托網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建具有自身特色的集數(shù)字化、多元化、智慧化、立體化為一體的開放互動式教學平臺。通過技術(shù)手段幫助學生更好地理解抽象知識，有助于培養(yǎng)交叉型學術(shù)研究人才。

2.4.2 課程考核方法的制定

《設(shè)計材料與工藝》課程要求學生理論聯(lián)系實際，為培養(yǎng)符合新工科下復合型工科人才，本研究在教學實踐中優(yōu)化了課程教學模式和考核方式，從平時成績、實踐成績、期末成績?nèi)齻€方面，對學生的整體素質(zhì)進行綜合考量，各課程和實踐項目比重分配為15%、45%、40%。其中，平時成績主要由30%課堂互動、50%課堂作業(yè)、10%出勤率組成。實踐成績主要由文獻或報告撰寫和課外自主實踐組成，文獻或報告撰寫可以搭配PPT等形式進行匯報，幫助鍛煉學生表達能力。力求打造一門高質(zhì)量的人才培養(yǎng)課程。

2.5 健全評價體系

新工科背景下，設(shè)計學科質(zhì)量評價體系主要包括：第一，專業(yè)目標設(shè)置要能支撐學科人才培養(yǎng)目標，符合學校的辦學定位和發(fā)展方向；第二，教學內(nèi)容在學生可接受范圍內(nèi)，教學理念能夠符合當下新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。課程設(shè)置上，具備實踐性和綜合性的特點；第三，教學手段融合新技術(shù)，提高教學質(zhì)量，同時依據(jù)學生特點，課堂內(nèi)外可以靈活處理，打造積極的師生互動氛圍；第四，以科研項目支撐教學，教研成果的評定指標需要量化；第五，構(gòu)建多元化、多途徑、多層級評價主體，以體現(xiàn)教學評價的客觀性、全面性。

2.6 建設(shè)新平臺

2.6.1 校企合作創(chuàng)新平臺

校企合作是設(shè)計類高校近年來提倡較多的一種教學方式。建立校企合作平臺能夠更方便快捷地對學生進行閉環(huán)式培養(yǎng)，及時監(jiān)督和管理人才培養(yǎng)過程中的問題。最大化地利用學校和企業(yè)的資源，獲得更多更有價值的成果和項目[19]。

2.6.2 數(shù)字化教學平臺

《設(shè)計材料與工藝》課程涉及材料實驗，要求學生使用實驗設(shè)備進行學習[20]，能夠提高學生對知識點的吸收。材料設(shè)備是昂貴且精密的儀器，維護及更新費用較高，若失誤操作會影響設(shè)備使用壽命，在教學過程中，教師應(yīng)科學有序地帶領(lǐng)學生進行安全規(guī)范的操作。

2.6.3 跨專業(yè)平臺建設(shè)

由于設(shè)計學科的交叉融合性，要求高校在平臺建設(shè)中著重考慮跨專業(yè)平臺建設(shè)：（1）構(gòu)建基于校企合作的項目團隊，按照項目要求組成教師和學生團隊；（2）建立“雙師型”為責任指導，專家為核心的專業(yè)團隊；（3）建立以畢業(yè)設(shè)計為目標的教學制度；（4）建立多維度分層級的評估機制，滿足不同專業(yè)學生的畢業(yè)要求。

3 結(jié)語

本文對新工科設(shè)計學科的教學模式及發(fā)展方向進行研究，通過分析當下高校普遍教學模式，以《設(shè)計材料與工藝》課程為例，從六個方面對新工科背景下工業(yè)設(shè)計發(fā)展路徑進行研究，主要包括構(gòu)建高校設(shè)計專業(yè)體系、建設(shè)人才體系、探索教學新模式、構(gòu)建新課程體系、健全評價體系、建設(shè)新平臺。所提出的三個平臺建設(shè)可以有效提高教學質(zhì)量，提高設(shè)計學科及相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高理論和實踐結(jié)合的教學能力。本研究面向新工科理念，以《設(shè)計材料與工藝》為例，提出了新的課程建設(shè)、評價體系、教學平臺的概念、實踐。此外，本研究在研究周期和實驗樣本方面有一定缺乏，具有一定局限性，但目前的研究結(jié)論可以佐證跨專業(yè)平臺培養(yǎng)的思路，具有一定參考價值。