中国工业设计新工科建设必要性解析及建设径思考

余隋怀

一、工业设计新工科改革的背景

为实现中华民族伟大复兴梦想，中国提出了“中国制造2025”、“互联网+”等一系列重大发展战略，将先进制造、数字化、智能化提到了国家战略发展层面。另一方面，在中国传统教育模式下，专业发展不断细分、隔离，且人才培养普遍出现了重理论轻实践的现象。而这与国家急需高端工程人才满足发展需求的大背景产生了矛盾，这种矛盾必然催生一轮新的人才培养模式的改革。

2019年教育部高校教学指导委员会做出了建设工业设计专业“新工科”的部署，该部署赋予了工业设计专业新的历史责任和新的发展要求。工业设计教育新工科改革是在“新工科建设”大背景下提出的。从传统工科专业领域来看，“新工科”可以理解为基础科学、应用科学、工程科学和工程实践的创新与进步，不同学科交叉与交融，所形成的新兴工程学科或领域、新范式和新工科教育等综合概念。新工科教育改革的概念及做法最早可见于几个国际院校的改革案例：MIT（麻省理工学院）于2017年提出了“新工程教育转型”计划，2001年成立的欧林工学院的先进教学模式，斯坦福大学2013年推出的“Stanford-2025”计划，日本筑波大学2007年推行的“学群再编”制度，以及代尔夫特理工大学工业设计专业最新的教学模式。各案例中的新工科建设都是社会发展到全新阶段，各高校根据各自所处社会背景进行的教育改革，以期对社会及未来产生持续的推动作用。目前国内新工科建设的案例主要有：复旦共识、天大行动和北京指南，其改革的基本范式遵循了从工程科学范式转变到工程实践范式（构思、设计、实现和运作——CDIO）。

纵观国际国内新工科改革案例，可以发现有几个共通点：

（1）项目驱动式教学模式改革。由传统的课程理论教学模式转变为：以解决工程问题的工程实践为学习训练载体，实现科学知识、工程知识和工程技能的融会贯通。各改革案例中，学生全程介入項目驱动式学习（PBL），实现“做中学”。这种PBL模式更加贴近人类学习的自然逻辑，以问题解决为导向的学习方式使学生知识体系的建构更加连贯和有机。

（2）课程体系顶层框架的重新制定。以上改革案例中，各高校根据自身情况制定了新课程体系的基本框架，作为构建学生核心能力的知识基础。例如欧林工学院提出的欧林三角：工程核心课、数学和科学课程，人文社会科学及企业管理类课程;代尔夫特理工大学提出的三大知识基础：关于人的知识、关于工程的知识、关于组织管理的知识。

（3）以学生为中心，支持多元化发展。根据学生个人特点和社会需求，为学生提供多元的培养方式和职业发展方向，因材施教、培养更加个性化和素质综合全面的人才。例如斯坦福大学学生的选课时间更加自由、入学年龄开放，学生可以完全为自己制定学习节奏。

（4）重视学生综合素养的提高。总结多个改革案例中学生培养的目标能力均包括：系统性思维，终身学习能力，批判反思思维，人文素养的培养，职业素养等。例如MIT.欧林学院、代尔夫特理工都开设了专门的人文社科课程，斯坦福大学着重强调学生的全球胜任力等。

（5）人才评价体系的革新。各案例中多个高校开发了更加多元化和科学的学习评价体系，从原来的考试成绩评价转变为围绕学生能力发展的评价。例如MIT开发了10个评价维度;代尔夫特理工进行了能力的分解评价;欧琳工学院则从学生的学习全周期进行分阶段、动态性地评价。

二、中国工业设计现状及新工科改革的必要性

工业设计作为应用型学科，以设计创新途径解决使用和社会问题、提升人类满足感和幸福感;同时工业设计人员具备协调整合供给侧资源，以提供创新型解决方案的角色要求。工业设计专业在中国经历几十年的探索和发展，已经逐步建立起自身的学科框架和专业学习内容。为应对当前社会和行业领域发展出现的新局面、新问题，需要更加强调学科交叉、多主体间的协同创新以及增强人本主义的渗透，而我国传统的工业设计教育模式目前暴露出诸多问题：

（1）以授课为主的教学模式。大多数院校在工业设计人才培养中，没有真正建立起以能力构建为目标的教学体系。工业设计作为一门应用型学科，单纯的授课不能将知识转化为设计能力输出到设计实践当中，因此无法帮学生建立完善的综合设计能力。很多院校学生借助参加设计竞赛来进行设计实践训练，但多数的竞赛都止步于概念阶段，对设计的真实细节无法进行可靠的推敲。

（2）知识的应用导向不明确。各个工业设计专业基础课程相对独立，缺乏明确的应用目标将会导致学生在单门课程学习过程中不清楚学习和训练目的，导致多门课程之间的脱节。新工科改革的重要特点是通过完成应用目标来牵引学生主动学习。例如欧林学生入校第一天就接触到工程问题，而不是修完一年或更长的数理课程后再开始。

（3）人才培养定位不清晰。目前国内存在部分院校工业设计专业沿袭包豪斯式艺术设计的人才培养模式，另有部分院校则是选取一些传统工科课程混合艺术设计课程进行教学。传统工业设计专业人才培养没有建立起真正融合工科背景优势，服务于前沿产业设计创新的定位导向。

（4）行业需求牵引不足。首先，普遍存在企业需求不能有效传导至设计教学环节的现象，院校针对行业需求的思考不够;其次，企业开展设计项目节奏和要求与院校教学训练之间没能实现有效的桥接;再次，院校课程的训练内容时效性相对滞后于企业对工业设计人才的需求。

在当前中国提出先进制造和新一轮科技革命的社会背景下，工业设计需要更加凸显其工科属性和协同创新属性，紧密结合前沿科技领域和社会问题，加强与自然科学、社会科学的联系，培养适应于当前我国行业和社会发展需求的工业设计新工科人才。工业设计新工科改革不是单纯地提高针对产品的塑美能力，也不是单纯地学习更多工科知识，而应当是以提供优质解决方案为目标，以设计创新思维和方法为主导，工程实践赋能下的设计创新人才培养。工程实践能力、创新思维和审美素养的建立都要求学生在设计实践当中感悟和体会，最终使建立的设计创新能力成为近乎于经验式的反应。因此，工业设计专业天然适合项目驱动式教学的新工科改革。

1/“上天入海、四维融合”教学模式框架

2/西工大工业设计系人机工效教学科研过程展示

三、西北工业大学工业设计人才培养介绍

西北工业大学工业设计系从1992年开始工业设计教育，在国内首创“上天入海、四维融合”特色学科建设及人才培养模式（图1）。西工大工业设计系长期致力于具有三航特色的设计研究及教学，融合了国家重大科技工程牵引、产学研实践平台支撑、国际交流合作拓展和创新创业教育推动四个重要维度，率先将现代工业设计理念和方法引入载人航天领域。西工大工业设计系具备工业设计与人机工效教育部重点实验室和陕西省工业设计工程实验室（见图2），结合三航领域国家重大工程设计任务，培养了大批具有“全生命周期设计能力”的拔尖创新设计人才，完成了载人航空、航天、载人深潜及特种车辆等设备产品的设计工作。例如例如在天和核心舱中，承担了多款舱载医学检测设备的工业设计任务，涵盖了从外观设计、结构设计、人机工效仿真、加工制造及产品测试等工作（见图3）。另外还完成了“天宫一号”目标飞行器舱内布局优化设计、神舟飞船舱载设备工业设计，极大地提升了我国载人航天工程项目的工业设计和工效设计水平。该学科曾两次获得国家优秀教学成果二等奖，构建的工业设计创新人才培养体系近5年获得国家级创新竞赛奖项50余人次，省级奖100余人次。一大批毕业生成为航空、航天、航海和装备制造业等行业设计领军人才。培养的学生承担了神舟系列飞船、天宫一号、空间站、运20、MA700、航母舰载设备和蛟龙载人深潜器等重大型号的工业设计任务。培养了中兴、华为、江淮、创维、华帝等多家国家级工业设计中心的设计领军人才。

随着2019年西北工业大学开启本科生大类培养，工业设计专业的培养方案也进行了新一轮的改革。总体来看，新的工业设计本科生知识体系建立在三大基础之上：设計知识体系、工科知识体系和人文社科知识体系。在新的大类培养计划中，工业设计专业学生需要在大一、大二学年集中力量完成工科通识通修课程，如三大数学基础、力一理一化等通识通修类课程，还要完成一系列大类平台课程，如创新创业实践、综合素养类课程等，以及完成针对包括工业设计专业在内的各专业的认知了解。学生在大三、大四转入专业课程的学习并完成毕业设计。该学科在应对工业设计新工科改革中，对专业课程进行了改革，例如在传统的专业课程基础上进行优化升级，围绕课程学习目标，结合新工科理念重新构建知识学习逻辑，并借助先进设计工具和手段，使学生能够快速掌握各项设计能力。同时升级设计综合实践类课程和课程设计等以设计实践为主要内容的课程，以探索新形势下工业设计学生的能力培养方式。毕业设计方面，鼓励学生围绕三航领域开展毕业设计，将工程知识和工程能力良好导入设计创新过程当中，完成与设计创新能力的良好融合。

西工大学生可以借助学校工程实训平台以及创新创业实践项目和课程进行高质高效的项目驱动式学习，以满足工业设计新工科的教学条件需求。西工大工程实践训练中心拥有冷加工、热加工、电工电子和现代工程四个功能模块，能够完成材料结构的先进冷热加工（铣削、数控精雕、金属铸造等）、三维扫描、3D打印、PCB设计、电子测量、金属材料性能检测、机械装配、表面热处理等实践支撑。学校还拥有创客中心、机器人基地、航模基地等实践创新平台模块，并面向全校学生开设创新实践课程、基地培训，每个学生都能参与各个创新实践平台模块的创新实践活动。另外在院系层面，工业设计系的人机工效工信部实验室和省实验室、快速成型与制造实验室和新媒体实验室能够为同学们提供人机工效研究、设计加工成型、新媒体设计等实践支撑。在设计实践项目方面，学生首先可以依托国内外双创大赛项目平台（如互联网+、三航杯等）和工业设计类竞赛（如红点奖、IF奖等）进行工业设计综合实践，其次在本专业内，西工大工业设计系借助国家重大科技工程、产学研实践项目、国际交流合作和创新创业项目，为学生创造了丰富高质的工业设计新工科实践机会。

3/中央电视台新闻报道西工大工业设计参与天和核心舱设计工作

4/西工大工业设计教学体系

5/西工大学生工程实践过程

新的培养模式下，工业设计学生与其他专业学生大大增加了交叉学习机会、增强了与其他专业的沟通和合作，增进了了解。新的人才培养模式增强了工业设计学生的工程实践能力和综合素养，开拓了专业视野，有更多的机会参与较为前沿的科技项目，与其他专业人才一起完成设计构思、工程制作、使用测验到最终落地的全周期训练（图5）。

四、我国工业设计“新工科”建设路径思考

针对当前我国高校工业设计专业设点广泛、高端人才短缺的现状，我国应当开启适合于本国行业和社会特点的工业设计新工科改革探索。结合我国专业发展现状以及国际国内新工科建设案例，我认为高校工业设计新工科人才培养应注重以下几点。

（1）教育理念和教学模式的转变

从以学生完成各门课程学习为中心，转变到以培养学生具备自主完成知识体系和实践能力建构为中心。①以需求为牵引，使学生从外部要求转变到内部驱动式的学习。充分利用项目驱动式教学模式，构建项目开展与知识学习的串并系统，从对具体题目和问题的方案探求中，自主学习解决问题相应的的知识和手段，充分启发学生的求知热情。②由于工业设计学科本身偏应用，需要学生在项目实践中掌握创新思维和设计技巧，且与工程技能训练有着天然的互补性，因此可将工程能力在设计创新中落地。例如在欧琳工学院的课程模块中，专门设立了工业设计课程来辅助工程上的创新。③在教学当中，应当充分发挥院校各自的行业资源优势，将行业项目导入教学和科研环节，建设打造具有行业特点和人才优势的学科点。④当实践教学在真实项目资源不足的情况下，鼓励采用数字化教学方式，打造高仿真工业设计实践教学平台来驱动学生学习。甚至仿真教学实践平台可能更适应学生的学习节奏，对能力和知识起到相对全面的训练。

（2）更新教学管理与评估模式

根据中国行业的需求特点以及学生自身的发展期望，建立针对学生特点的个性化培养模式和围绕能力的全流程评估体系。①为学生提供多种发展定位及学习选择，包括多职业类型、自定专业、自定节奏、课程自选，课程自组等。②改变教师的角色，从单纯的授课者转变为向学生提供学习方法、学习资源和项目经验的导师。③鼓励团队合作，在设计项目执行中启发学生对自身协作能力和特长进行探索和定位，并逐步培养团队所必须的合作能力、领导力和综合处理问题的能力。④在对学生的能力评估方面，应结合个人对项目的贡献力和个人的实际发展阶段进行评估，做到更精细化和更个性化。具体可参考斯坦福大学提出的实时、动态的“竞争力状态”清单。

（3）主动介入前沿科技领域的设计研发

目前大部分国内工业设计专业学生介入前沿科技领域不够，多围绕民用日用产品的外观和结构设计层面，导致由于工程能力薄弱和实际创新经验不足，更无法真正在团队的创新工作中起到主导角色。面对我国科学技术、军民各项产业蓬勃发展，国际竞争压力较大的现状，我国新工科背景下的工业设计教育必须结合目前新工科背景下的新兴科技，如人工智能、大数据可视化、服务机器人、新一代信息产业以及高端智能装备、脑科学，计算机辅助设计等，打造新工科背景下工业设计教育的新兴领域和新的增长点，服务于社会关键行业发展，保障国家安全强大、人民幸福安康。例如代尔夫特理工就已经将人工智能作为工业设计学科发展的下一个突破口，斯坦福大学D.School与硅谷从行业融入学科发展到毕业人才输送都保持着紧密的联系。

（4）制定工业设计新工科人才培养质量评价标准

人才评价标准是高校实现工业设计新工科改革目标，保证人才培养质量的一项重要基础性工作。首先，标准的制定一定要服务于国家战略和重要产业发展，立足当下、面向未来。标准制定初期可参考国际新工科改革案例，包括标准框架、人才目标能力，战略部署等方面;其次标准的制定需要兼顾主题性和宏观性，既要保证突出工业设计新工科特点又要包容各学科点和地域行业的特点。如国际改革案例中提出了元认知、全球视野、人文社会科学素养、批判性思维、跨学科和系统思维等作为新工科人才的目标能力。另外，我国的人才评价标准需要补充家国情怀、艰苦奋斗等具有中国特色和中国精神的重要内涵。

总结

我们国家正逢民族崛起的历史契机和挑战，院校作为工业设计教育改革的主体，应当充分考虑行业和社会发展需求，重新定义人才培养内涵，脚踏实地地推动工业设计教育的新工科建设。工业设计新工科教育既区别于传统的艺术设计模式，也不同于任何一门其他的理工科专业，应当建立起以学生为教学主体、以设计实践助推自主学习，以工程赋能设计创新的新型工业设计教学模式。同时新工科的改革既要学习西方优秀理念，也要尊重中国习惯、中国国情和中华文化。“为往圣继绝学，为万世开太平”—工业设计新工科改革应当致力于培养具有家国情怀、优秀设计创新能力、工程实践能力和综合素养的人才，最终探索工業设计在推动中国制造业高质量发展和产业升级中的应有之义。

感谢张慧忠老师的辛勤组织和撰写