新工科背景下设计专业人才融合式培养模式探索

胡洁　王伶羽　戚进

引言

2017年2月以来教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等新工科建设纲领性文件，对新工科的学科专业结构、工程教育观念、教育教学质量、人才培养模式和分类发展制度等都提出了新的要求，也对高校开展新工科平台的建设制定了指导性意见。高校工程设计专业是工程领域核心专业，肩负着对学生全方位能力的培养，在掌握理论方法基础上，旨在塑造具有工程伦理意识、创新意识、合作意识等高素质人才。传统教育受制于教学方式单一化和片面化，无法实现上述目的，学生的培养仍聚焦在理论知识掌握等传统能力的培养。新工科的提出，为高校构建设计专业人才培养新平台，培养培养具备“新能力”的高素质综合性人才提供了契機。

针对新工科平台下学生“新能力”培养问题已有广泛地讨论，如吕杰锋围绕工业设计专业人才，提出了培养设计人才的新对象适应能力、新技术运用能力、新场景构想能力、新产链聚合能力、新模式打造能力和新产业开创能力的教育改革思路。文献聚焦新工科视角下设计人才工程实践能力培养模式。其他文献在人工智能、电气、化工、自动化、生物医药等领域研究了学生的创业创新能力，具有鲜明的行业和学科背景。总之，上述文献研究成果对新工科背景下设计专业人才的培养具有很好的借鉴意义，但如何针对设计人才的综合拓展能力的培养，开展设计专业跨界教学活动，仍有许多值得探讨的问题。

一、新工科背景下设计专业人才培养挑战

培养适合社会发展所需要的创新型人才是新工科教育改革目标。与传统工科人才相比，新工科对人才的培养更关注其工程实践和创新的能力的提升。设计，特别是工程设计，是一门交叉性很强的学科专业，在许多行业得到了应用。对于高校设计专业人才的教育，也恰恰要求在多学科背景下，对学生进行综合能力的培养。新工科的提出，为设计专业人才培养提供了很好的机遇。各个高校设计专业，可以根据各自基础和特色，开展差异化的设计专业人才培养模式，使得培养的人才达到新工科对设计特别是涉及工程设计的人才标准。

具备“新能力”的高素质综合型工程设计人才是未来社会发展所迫切需要的，但也为高校设计专业人才培养提出了更高的要求，教学内容、教学模式、教学手段，甚至是教学平台等都需要进行新的调整，融入新的知识、技术和手段。尽管已有学者开展了关于如何提升设计专业人才实践和创新能力的探索，但对于高素质设计人才的培养，依然有需要解决的问题和面临的挑战，如：

问题1：设计终究是以“人”（个体、群体与社会）为本，设计专业教育应如何结合人文素质培养？

问题2：设计人才所需要具备的能力正在拓展和升级，除了传统的实践能力、创新能力，学生其他拓展能力（如领导力、创新能力、沟通能力、协作能力等）如何在高校培养？

问题3：设计过程涉及的新技术也正在不断地更新和涌现（如机器人、智能智能、IT、无人机等），如何在有限的教学时间内让学生具备这些前沿的技术？

本文作者长期从事产品创新设计理论研究和应用实践，深感学生的综合能力亟待进一步提升。当今社会，新事物、新技术、新场景、新工具、新需求等不断出现，设计专业的学生不仅仅需要具备新对象适应、新技术运用、新场景构想等能力，还需要推陈出新，能为市场和行业，打造新的产品，甚至推动产业跨越式发展和成为新行业的开创者。上述提到的三个问题也是培养设计专业学生综合能力过程中所面临的难点问题。为此，本文认为这需要建立跨学科、跨流程和跨行业的设计人才综合能力培养模式。以面向工程的设计教学为对象，本文将探讨设计专业人才综合培养模式建立，并以所在单位—_上海交通大学在这些方面的实践为例，为上述三个问题的解决提供思路。

二、工科教育改革与上海交通大学的实践

通常，高校设计专业的教学内容体系由理论教学、案例教学、应用教学三个模块组成。理论教学以传授设计理论知识为主，注重学生知识体系的建立与设计思维的培养;案例教学，通过对典型案例的体验，让学生更真实地感受设计的流程和步骤，并对如何实现优秀的设计作品做进一步的思考;实践教学更是在理论教学和案例教学基础上，让学生亲自动手实践完成典型产品设计，通过运用各种技术和工具，设计产品方案，并开发样机，从而使学生深刻理解由设计理论到设计实践、从抽象概念到具体产品的过程。

传统教学内容强调学生掌握和运用知识的能力，但对其他能力的培养偏弱。因此，本文认为要开展融合式的新人才培养模式探索，以提升学生的综合能力，即在教学过程中尝试跨界元素的深度融合。如在理论教学阶段，开展艺术学科与工科学科融合式教学，实现跨学科的新知识讲授;在案例教学阶段，开展知识讲授与项目体验融合式数学，实现跨流程的新能力培养;在实践教学阶段，开展产业与教育融合式教学，实现跨行业的新技能训练。

三个阶段的融合式培养关系如图l所示，通过理论教学中工科和艺术跨学科融合，为学生带来新的知识，并在案例教学阶段中，传授这些新知识。通过案例教学中知识传授和项目体验跨流程融合，为学生培养新的能力，并在实践教学中得到进一步锻炼。最终，在实践教学中，把学生的新知识和新能力，在产业与教育跨行业融合过程中得到进一步提升。

（一）艺术与工科融合的理论教学及应用

1.艺术与工科融合的理论教学：高素质综合型设计人才，不是传统意义上的专注于产品功能实现的开发者，或是产品外在形态的设计者，而是既具备艺术美感，又掌握工程技术的复合型工程师。艺术美感和工程技术，已成为产品不可分割的两个元素，忽视任何一方，都会导致产品开发的失败，因此就需要在设计专业教学第一阶段—理论教学中，就开展艺术与工科融合的教学。一是结合本校情况重构课程体系，如在工科背景高校的中，可以制定以技术为主、艺术为辅的课程体系，突出设计中艺术特色。二是课程设置重新布局，打破大学年级之间的差异性，在大-工学基础课程中，就引入艺术设计内容，当学生一开始就树立艺术和技术统一的知识体系。三是优化设计教师队伍，打破传统工学老师和艺术老师简单的替换式上课模式，而是把老师融合为一个教学团队，共同制定教学大纲和课程计划，并互相学习和研讨。

1/三个阶段融合式培养的关系

2.艺术与工科融合的应用实践：近年来上海交通大学工业设计专业积极开展艺术与工科融合教学，通过在工科课程中，融合心理学、美学、信息学、人文社会科学等其他学科知识，特别是社科类知识，培养学生的发现问题、创新思维、用户体验、交互设计与创新设计能力，养成以人为本、问题驱动的设计理念，提高审美情趣与创新能力。以胡洁教授主讲的致远荣誉课程《创新思维与现代设计》为例，首次引入了“人工智能驱动的创新设计”、“智能物联产品创新设计”、“智能行驶装置创新设计”、“循环经济驱动创新设计”等最新的创新设计成果，在教学内容层面上，实现了“工程技术”和“人工智能”为代表的科学与“艺术美学”为代表的艺术之间的融合，构建了完整的艺术与工科融合的课程体系，如图2所示。

（二）讲授与体验融合的案例教学及应用

1.讲授与体验融合的案例教学：以学生为中心，以项目为对象，通过知识讲授和项目体验，加深学生对设计过程的认识，是高校设计专业案例教学的典型模式。本文提出的讲授与体验融合式案例教学，旨在打破传统先讲授后体验的流程。新的案例教学将在知识掌握能力基础上，把拓展培养学生的领导力、沟通技能、团队协作力等各方面能力为教学目标，代替传统的知识点和样机制作的考察。在教学之初就引入项目设计，在项目的设计需求、方案设计、详细设计和样机制造中，穿插讲授相关的知识要点。在不同的项目实施阶段，分析学生目标能力培养达成情况，以此动态调整教学内容和进度。同时，把教学工作延伸到课后，把学生课后项目实施作为辅助，通过项目实施过程体验，在强化学生的技术创新能力与实践动手能力的同时，重视提升学生的领导力、沟通技能、团队协作力等各方面能力。

2/艺术与工科融合的课程体系

3/《创新思维与现代设计》课题作业的部分学生作品-1

4/《创新思维与现代设计》课题作业的部分学生作品-2

5/《创新思维与现代设计》课题作业的部分学生作品-3

2.讲授与体验融合的应用实践：以上海交通大学致远荣誉课程《创新思维与现代设计》为例，以小班授课形式，将“做中学（learning by doing）”理念带入课堂，通过引导、实践与讨论相结合，学生分组完成从需求分析到创意，到方案设计的实践，再到产品原型制作这一发现问题、分析问题、解决问题的过程。课程注重学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养和锻炼，而不是考察产品样机是否完成。通过团队合作形式培养学生沟通技巧和人文素养，将思政教育贯穿在课堂教学活动中。在完成小班课题项目过程中，从理解人和应用调研方法梳理人的需求入手，利用典型目标用户（persona）及利益相关者地图

（stakeholder map）等方法，引导学生实践和总结用户特征及相关情境中的利益关系。图3、4、5为本课题作业的部分学生作品。

（三）产业与教学融合的实践教学及应用

1.产业与教学融合的实践教学：工程实践教学是设计专业教学的最后一环，是学生把所学知识应用实践的环节，也是与社会接触最紧密的环节。目前，工程实践教学也面临诸多新挑战，其中实践课程内容更新缓慢，落后于产业技术的发展速度;课堂教学内容与行业或企业中先进的生产模式和工程技术存在脱节;学生受制于任课教师提供的平台资源的限制，或缺乏学校资源共享渠道，无法真正开展自主创新实践。总之，设计专业教育过程同样涉及各种先进技术，但目前传统设计专业实践教学仍以课堂实践为主，需要面向新工科构建新实践平台。

产业与教学融合是解决学校教育与业界真实场景脱节问题的有效途径，可以建立学校层面上的创新实践平台，并面向全校师生提供资源和技术的共享。为了让学生接触到行业中先进的技术以及企业实际的需求，通过创新实践平台的校企合作模式，围绕机器人、智能制造、人工智能、大数据、无人机等新的技术方向，与行业代表性企业联合建立创新实验室。人才培养，由学校单一培养，转向由学校与企业协同培养，构建新工科下教育新生态。

2.产业与教学融合的应用实践：上海交通大学较早的开展了产业与教学融合新模式的探索，学校的学生创新中心已与腾讯、华为、英特尔、霍尼韦尔、谷歌等多家企业建立了联合创新实验室，并邀请企业的工程师进入课堂，为学生介绍最前沿的技术。除此之外，也积极拓展校企合作形式，举办了诸如讲座、训练营、公开课、选修课、师资培训、撰写教材、具备创新创业大赛等各种活动，把企业资源以各种形式引进学校。实践过程中，征集企业的实际需求，让学生参与企业技术研发过程中，让学生深切感受工程技术的魅力，并积极鼓励学生自主创新创业和参加创新竞赛，激发学生的兴趣和创新能力。

结束语

新一轮科技与产业革命，为高等设计教育带来了一些新机遇和挑战。设计专业教育需要借此契机探索新的教学模式，为社会培养具备综合拓展能力的高素質综合性人才。为此，作者提出了在理论教学阶段中，融合艺术与工科学科，开展跨学科的新知识讲授;在案例教学阶段中，融合知识讲授和案例体验流程，开展跨流程的新能力培养;在实践教学阶段，融合产业技术与高校教育，开展跨行业的新技能训练，并介绍了上海交通大学在上述方面的应用实践，希望借此进一步探讨我国新工科建设背景下设计专业教育改革。