“非典型”工科的改革：浙工大工业设计学科的建设实践

卢纯福

以“新工科”（Emerging Engineering）为名的工程教育改革，是教育部基于对当前工程教育的反思，为应对世界新一轮科技革命和产业变革，满足国家与区域产业发展的战略需求，推出的一项长期战略规划。2016年，“新工科”概念提出。2017年教育部高教司随即就组织高校展开研讨，形成了“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”3份纲领性文件，描画出新工科建设的概略路线图。对于工业设计这一“非典型”的工程学科而言，“新工科”改革有何意义，如何推进？仍是值得讨论的问题。

工业设计相较于机械工程、土木工程等学科，它的学科范式更偏向人文性，服务面向更具广泛性，知识体系拥有更强的交叉性。2012年，教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》将工业设计与产品设计一分为二，工业设计属于工学门类下的机械类，授予工学学位，产品设计属于艺术学门类，授予艺术学学位。实质上，这是针对广义工业设计的“非典型”学科属性而做出的折中方案。这带来了一系列问题，例如，归属于机械类下的工业设计在目前工科范式的质量标准认证下受到较多掣肘，学科的核心内涵容易迷失;而归属于艺术类的产品设计人才培养容易缺少足够的工科知识支撑，在对接产业需求时又处于弱势。“新工科”的战略部署是以工程教育的范式改革而非局部改革为目标，以回归实践为导向，讲求“问产业需求建专业”，“问技术发展改内容”（“天大行动”），又明确了工科优势高校、综合性高校和地方性高校分类指导的原则（“复旦共识”），对于浙江工业大学这类地方性高校的工业设计学科建设而言，具有正本清源的战略性意义。

一、学科属性：作为“新工科”的工业设计学科

工业设计学科历史不长，它本就是字面意义上“新工科”。industrial design的概念最早见于1839年，当时指的是服务于染织工业的绘图工作。最早的独立工业设计师克里斯托弗·德莱塞（Christopher Dresser）活跃于19世纪后半叶，但他从事的工作与后来面向规模化生产的设计仍有区别。最早的工业设计组织是1907年成立的德意志制造联盟（Deutscher Werbund），其时联盟内部对是否坚持型式化的設计仍存犹疑。最早奠定现代工业设计教育体系基础的是1919年成立的包豪斯，要求在工业化大生产的基础上实现“艺术与技术的新统一”。直到20世纪30年代，工业设计行业才在美国迎来了繁盛。

在国内，近代工业起步于洋务运动的“实业救国”，但设计力量难有匹配。最早的设计人才培养始于1918年成立的北京美术专门学校。随后，陈之佛、庞薰栗留日留法归来，分别创立了最早的设计机构“尚美图案馆”（1925年）和“工艺美术社”（1930年），但其实践主要是为陶瓷、染织、漆器提供图案。囿于制造业基础薄弱，中国工业设计始终是观念先行，实践滞后，服务面向长期是工艺美术行业。直到70年代末80年代初，湖南大学、江南大学、中央工艺美术学院先后设立了国内最早的一批工业设计系。20世纪90年代至21世纪初，随着消费类电子产品发展突飞猛进，中国工业设计行业才得到跨越式的发展。

工业设计的学科内涵一直在更新，学科范式从未稳定下来，可以说，它是非典型的工程学科，却是典型的“新工科”。自1957年到2015年，国际工业设计协会先后发布过5次工业设计的定义。最初的定义认为工业设计是决定产品“形式、色彩、材质以及结构”的活动，是产品审美价值的赋予者，偏重造型设计（styling design）的定位。2015年的新定义则认为，①设计是“一种策略性解决问题的方式应用在产品、服务、系统等中的活动”，意味着实践对象拓展到了更宏大的服务流程与社会系统，实践方式延伸为动态调整的长期策略;②设计是“一门协同创新、技术、研究和商业于一体进行创新活动的专业”，意味着实践内容拓展到了创新的全部链环，实践主体从个体转变为多主体协同;③设计旨在“对社会、经济和环境等方面的问题进行回应，旨在创造一个更好的世界”，意味着工业设计的职责从生产与消费的中介，升华为人类文明永续发展的实践保证。该定义深化与拓展了工业设计的内涵与外延，交互设计、服务设计、社会设计已成为国内外工业设计教学的重要模块，学科知识的融合不是未来方向，而已是既存现实。

以学科范式论，自19世纪中叶以来，工业设计学科发展游弋于美术范式、技术范式、科学范式、人文范式、实践范式之间，不同范式存在着合作与竞争的关系，直至今日仍旧如此。如1914年的科隆论战，个性与型式之争背后实质是美术与技术的范式之争;1919年包豪斯形式师傅与技术师傅合作指导的工坊教学安排，体现了美术与技术的范式联合;1956年乌尔姆转向了基于科学方法论的基础教学，是科学范式的胜利;1962年乌尔姆创始人奥托·艾舍（Otto Aicher）争取设计师在学院管理的领导地位，撰文细数科学与设计之别，是为达成科学范式与实践范式的平衡。此后，设计方法运动的迭代，霍斯特·里特尔（Horst Rittel）与梅尔文·韦伯（Melvin Webber）“抗解问题”的提出，唐纳德·舍恩（Donald Schon）“行动中反映”的论述，斯坦福大学D.school的创立，都意味着实践范式的兴起。在国内，范式之争集中体现在学科目录中工业设计与产品设计的“分家”上，引发的争议从未停歇。

二、顶层设计：面向“新工科”的工业设计学科

工业设计的学科建制缘起于工业2.0时代，面向工业4.0的时代愿景，继续做出适应性调整是必然的。我国技术与产业的现状更为复杂，目前正处于“传统工业化与新型工业化相互交织、相互交替的转换期”，“工业化与信息化相互交织、深度融合的过渡期”。面对复杂的技术与产业现状，工业设计学科的改革必须正确认识新与旧这组关系，新工科并不意味着新对旧的替代，而是新对旧的推动、新与旧的融合。浙江工业大学是浙江省属的重点大学，工业设计学科始建于1993年，为省级重点特色专业。2011年获批成立杭州市工业设计创新服务平台，2013年获批成立浙江省工业设计技术创新服务平台。长期以来，浙工大的工业设计学科建设秉持“以浙江精神办学，与区域经济互动”的办学理念，面向产业需求，面向技术趋势，面向区域战略，以“新”为牵引，以“旧”为支撑，形成了具有相对特色的学科建设实践。

1/申昊三代室外轮式智能避检机器人新一代变电站智能巡检机器人，以小型化、轻型化、模块化的巡检机器人为核心，融合自主导航定位技术、非接触检测技术、多传感器融合、后台大数据分析，能够实现变电站全天候、多方位、自主智能巡检和监控，有效降低劳动强度和变电站运维成本，提高巡检数据质量，通过技术创新来提高变电站巡检智能化水平。

2/帅丰S65智能集成灶

S65智能集成灶针对用户在厨房使用场景中最为关注的安全防护、健康提醒、烹饪辅助三大问题，帮助烹饪经验较少的家庭轻松掌握烹饪技巧;针对烹饪有高度要求的用户，将锅内实时温度可视化，更好地辅助用户掌握火力;且蒸箱自带保鲜功能，不必忧虑食材变质问题;系统深入探究烹饪技巧的同时，实时探测烹饪温度，当温度上升到影响健康时，发出健康提醒：且当系统捕捉到锅内温度异常后，切断气源，降低安全风险。

（1）面向产业需求：浙江省民营经济占主体，形成了一乡一品、一县一业“块状经济”的地理空间格局，如永康五金产业、安吉椅业、云和木制玩具产业、诸暨袜业等，涉及28个工业部门。区块内企业规模普遍不大，但中小微企业量大面广，这是浙江省经济发展的一大特色。传统块状经济面临创新动力与资源薄弱，低水平竞争激烈，环境压力重，市场风险大等问题，转型升级迫在眉睫。因此，我们学科面向集群产业的中小微企业创新需求，建立了设计咨询、设计服务、设计技术和设计教育全链路服务体系，挖掘与探索不同行业的关键共性技术。近十年来，已经在永康、云和、安吉、义乌、衢州等集群产业带与地方政府合作共建了创新平台和创新研究院，推动区域产业转型升级发展。目前已推动上千款产品设计成功落地生产，来自企业的科研经费突破一亿元，产生专利600佘项，设计转化产值累积达120亿元。在我们产品创新的持续支持下，杭州申吴科技股份有限公司、浙江帅丰电器股份有限公司等企业已成功上市。

3/上肢康复外骨骼

在中国，大部分偏瘫患者缺少有效的康复训练，现有的康复器材无法实现家庭式的康复服务。GAHand家庭式康复外骨骼，采用模块化的设计实现多模式、多部位的康复训练，利用脑电控制外骨髂运动，加快脑神经重塑，通过3D打印技术，高效快速定制符合用户尺寸的外骨骼。

4/Tread-Table跑步机

Tread-Table是一款具有双重功能的跑步机。当他处于跑步机状态时，人们可以跑步和锻炼。面板上的凹槽处可以放置外接设备，通过蓝牙连接，用户可以在设备上选择模式以及查看身体数据。跑板内圈有灯带，延伸到机头盖上，即可以作为氛围灯，也可以提醒用户防止误踩跌倒。在面板上，设置了左右两个红外感应元器件，用户可以通过手势调速。当锻炼结束后，用户关闭电源，此时，内部电机带动跑步机的面板和扶手一起旋转90°，treadtable就变成了一张桌子，供人们阅读和休息，背板以及机身有多种材质颜色供选择，使他可以更好地融入不同的家居环境。该设计曾获红点设计概念奖。

5/智能配色系统开发

Quickcolor是一款可以快速生成大量优质色彩方案的软件，主要提供色彩提取、方案生成、交互评价和智能优化等全链式配色功能。Quickcolor可基于用户给定的条件，自动批量生成配色方案，并提供交互评价和群体智能两种优化技术，极大地提高用戶配色的效率，也提升了配色方案的质量，实现了人人都是配色师的目标。

6/农帮帮助农平台

农帮帮一个在线助农平台，设计初衷是为了帮助偏远地区的贫困农民解决农产品滞销的问题。平台由农户端和消费者端组成。在消费者端采用了游戏化的设计，提升用户扶贫成就感，增强用户粘性。在农户端，借助大数据获取农产品的销售和交易情况，按滞销的紧急状况进行推送，并给农民提供及时的市场销售信息和市场预测，避免农民盲目种植。平台设置直播模块，帮助农民直播带货，并为他们提供了农产品种植，直播运营策略等丰富的教学资源。该平台设计获2021中国设计智造大奖概念组“设计新锐奖”。

（2）面向技术趋势：大数据、云计算、物联网为核心的新一代科技革命与产业变革蓄势待发，是当前工程教育面临的新业态。对于工业设计学科建设而言，打破原有知识结构，推动多学科知识域的融合;面向前沿技术形态，推动跨界创新型人才培养是必由之路。跨学科从师资配置做起，我们学科目前有专任教师26人（其中正高6人，副高10人），其中具有机械工程、计算机科学与技术、心理学、管理学学科背景的教师占比50%，教师立足于问题空间而非专业方向结成科研团队。例如几位在健康装备研发、情感计算、脑电技术方向专长的教师结成“健康装备创新设计关键共性技术研究”的科研团队。该团队在国内率先将深度学习方法用于健康生理与心理大数据深度信息挖掘，成功解决生理信号识别率低和复杂关联性的问题;首次在国内提出具备产业化可行性的类等速力量训练装备设计理念，并开发了覆盖全身重要关节的系列训练器材、上/下肢辅助外骨骼系统。

新技术趋势对于工业设计学科而言不单纯是一个附加的知识模块，至少具有新产品形态，新设计工具与新服务形态三重意义。后两重意义通常不受重视。因此我们重点围绕“智能化创新设计技术研究”方向搭建了科研团队，团队面向工业设计链条上的各个环节开展智能化创新设计辅助技术研发，包括工业设计专利信息分析、工业设计产品大数据分析与评价技术研发、用户意象分析技术、产品的形态、色彩、机械结构等工业设计方案的优化设计技术研发、工业设计功能原型产品快速制作技术研发、工业设计专利产品产业化交易平台建设等内容。这些研究希望通过智能化设计工具与协作创新管理模式，缓解非中心城市的集群产业带的精英创新人才匮乏的问题。

（3）面向区域战略：浙工大是地方性高校，主动融入区域发展战略是学科的本位。“复旦共识”提出“地方高校要对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用”，而对学科而言“支撑”不仅意味着面向现有产业培养适销对路的人才，更意味以前瞻视野把握行业产业未来方向，为社会经济可持续发展储备可靠人才。这是面向战略的本意。近年来，我们学科面向“健康浙江”“绿色浙江”“人文浙江”的战略，面向数字经济“一号工程”进行宏观布局，形成了中小企业产品创新与战略管理、智能产品与交互设计、健康设计与智慧服务、数字化创新设计与智能生成技术等特色方向。在教学方面，设立了文化产品设计、健康产品设计、信息产品设计、智能制造设计4个工作室，学生进入第四学年需自选工作室，在真实设计实践项目中获得全方位的锻炼。

三、回归实践：拥抱“新工科”的工业设计学科

让工程教育回归工程实践，是“新工科”的核心精神。实践范式意味着对真实情境的介入与参与相比科学理论的掌握更具有优先性。实践不是对理论的应用，在实践中方法与目标、行动与思考是相互纠缠的关系。实践优先体现了对事物复杂性的承认与尊重。由麻省理工学院等世界几十所大学率先推进的基于CDIO的工程教育模式立足于实践导向和全过程性，强调构思（Conceive）-设计（Design）-实现（Implement）-运行（Operate）的現实情境，是回归工程的典范模式4。工业设计学科建设中对设计实践的回归，同样有两个抓手，一是搭建真实项目的实践平台，二是搭建面向全流程创新的课程体系。

在实践平台方面，我们集聚校内外优质资源，通过“学校、政府、企业”三位一体合作打造了浙江省工业设计技术创新服务平台、浙江省智慧健康装备工业设计研究院等创新人才实践平台，通过校政企共同推进，建立20家校企联合研发中心与50家校企合作实践基地。近5年工业设计学科到校经费的5千万元中20%经费用于升级实践平台，有效衔接高校人才培养与企业创新需求。5年中，课程作业与学生毕业设计课题约60%来自企业真实委托，学生基于企业项目申请专利220余项，设计方案转化超30亿元。

在课程体系方面，我们面向“设计全流程”，构建了多元化四段式的课程框架。全流程是指面向企业产品设计的方案构思、设计呈现、原型制作、市场营销等流程，本科四年的课程重组为设计思维、设计技能、设计工程和设计战略递进式的4个模块，与流程的4个环节相对应，以培养学生全方位创新实践的能力。同时专业添加了与各设计环节相对应的选修课，在实现“课程自助”的同时达到设计知识“博”与“专”的平衡。

在实践平台与课程体系的支撑下，我们形成了“竞赛制+项目制+工作室制”的教学模式。低年级课程（大一大二）采用竞赛制教学，将企业的创新需求引入设计竞赛与创新创业;l00%中年级课程（大二大三）采用项目牵引式教学，从企业项目中发现创新需求、设置知识体系框架;100%高年级课程（面向大三大四）采用工作室制教学，根据浙江省战略性新兴产业需求建立文化产品、健康产品、信息产品、装备智造工作室，开展精准化的产品设计能力培养。

这种实践导向的教学设计已经收获了一些成效。600余名毕业生的就业率高于98%。毕业生参与研制的申吴电力巡检机器人在2019年双创周上得到李克强总理的高度肯定，该产品年产值已达7亿元;研制的系留照明无人机属国内首创、国际领先，参与了火神山和雷神山的建设。毕业生中有9名获杭州市十大工业设计精英，2名获光华龙腾奖一浙江省设计业十大杰出青年。更让人欣慰的是，我们专业的第一志愿率录取分数连续4年排名全校第一，在省属高校同专业中录取分数最高。毕竟学生的认可才真正代表教学的成功。

结语

“新工科”建设是一项系统工程，牵涉到知识系统、教学框架、组织制度、质量标准的整体性调整。“新工科”建设同时是一项紧迫的工程，因育人工程存在滞后性，高等教育若不做到超前，必然与新一轮技术与产业变革的时代需求相脱节。然而，无论如何调整，工业设计专业人才的核心素养是长期稳定的，其中最为关键的是对“人”的共情与体察的能力。技术与产业的变革影响的是“人的境遇，“人”的本质并无变化。而共情与体察，实质上就是对话与理解的能力，只有通过对话，在解释学的循环中不断接近与对象视域的融合，才能达成理解。这是所有设计的起点，同时也是所有设计的终点。这也是我们认为工业设计是“非典型”工科的一大缘由。

7/四段式的课程体系

8/“竞赛制”+项目制+工作室制”的教学模式