新工科下工业设计发展路径及人才培养研究

张仲凤，杨昕妍，张继娟，黄 凯

(1.中南林业科技大学家具与艺术设计学院，湖南长沙 410004；2.国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心，湖南长沙 410004 3.湖南省绿色家居工程技术研究中心，湖南长沙 410004；4.东阳市家具研究院，浙江东阳 322100）

教育部自2017年初大力发展新工科建设，以服务创新驱动学科发展、全面推进实施《中国制造2025》文件，倡导高校应主动应对新一轮科技和产业发展。同年2月，复旦大学就当下新工科发展问题及人才培养相关问题召开会议，会议上指出工科教育不仅承担着培养人才的重任，而且面临改革传统、发展创新的挑战。同年4月，天津大学在新工科建设的研讨会中强调着重培养多元化、创新型工程技术人才。随后，在北京召开新工科研究与实践专家组会议中强调国内各高校全面系统地开展新工科发展及其建设，为国家产业发展提供人才资源[1-2]。教育部相继发布《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》《高等学校人工智能创新行动计划》等新工科相关文件，又在“复旦共识”“天大行动”“北京指南” 等会议达成的共识的指导下，完成了我国新工科人才培养迈入新一轮转型升级阶段，拓展了新工科改革的新路径[3-4]，为工业设计人才培养指明了新要求。

1 新工科下工业设计发展概述

国内学者分别在不同角度阐述新工科的产生背景、发展过程和重要价值，其中，吴爱华根据产业发展现状，指出新经济下对新工科人才的需要[3]。林健[4]认为新工科建设应当在理念、结构、模式、标准和体系上体现创新，并阐述了新工科的前瞻性与未来工科建设的特点。李华等认为新工科是一种新的工科形态，应具有融合性、全球性、综合性的新理念。顾佩华将“新工科”中“新”的概念解释为一种科学，即应用科学或工程科学及其实践的融合创新[5]，并认为新设计范式和新工科教育应在理念、模式、方法、内容和质量上体现其“新”。刘杰[6]等以师资建设为视角，阐述“双师型”模式的重要作用。胡勇等根据目前国内人才培养模式的不足，建立新的课程体系和教学模式。

近年，国内对新工科的研究主题丰富、方法多样，但由于“新工科”具有一定时代特征，其研究时间较短，目前有关新工科的研究主要存在以下几个方面的问题：（1）研究时间短，研究类型重复较多，缺乏权威性研究成果。（2）新工科人才培养模式涉及学科宽泛，内容较多，缺乏具体实施措施及成功经验[9]。（3）缺乏新工科课程体系建构。（4）企业及人才培养利益相关者参与度不够，缺乏经验、举措、成效的相关研究。（5）目前新工科主要是以理论总结和设计研究为主，较少有实际经验和案例研究。

综上，新工科提倡立足于现代科技，结合多领域知识，促进学科交叉融合的新理念，新工科理念对当下工程技术人才培养有重要意义，未来的新工科技术人才不仅要具备扎实的工程系统知识、解决复杂问题的能力，还要有人文精神，以发展的眼光看待事物，具备全球视野。相较于传统工科，新工科应在模式、途径和结构方面推陈出新。

2 新工科下工业设计发展特色路径

“新工科”人才培养要突出“新”，发展应多元化[7]。教育部提出了各高校应培养具备人文素养、学科交叉能力、自主创新及学习和实践能力的创新型卓越设计人才而努力，确定了有关新工科的总体建设目标以及新工科背景下学科发展的具体行动路线。同时，认为新工科具体实施内容是目前国内工程教育改革的重点[8]。工业设计及其知识体系的建设应以专业为对象进行重组。一个专业需要多个学科的综合支撑，例如，产品设计需要具备机械工程、电气工程、材料科学、计算机科学等一级学科的知识体系和技术支持。鲁晓波梳理了不同历史时期的工业设计价值和其责任，认为工业设计的建设应重点关注人民生命健康、公共卫生、防范重大风险等问题，尤其在数字经济等技术革新的当下，工业设计的发展应当重塑人类生活方式。陈鹏[9]等基于设计与创新的关系，提出在不同环境和时间下，设计人才培养的有效途径。彭婵娟认为未来中国设计人才教育应重点坚持“跨学科”“创意回环”等方法。季铁[10]对“新工科”的理解认为应包含三个层次：第一要具备工匠精神，第二要运用新方法、新工具和新理念，自主提高集成各类知识的能力，第三要为设计新生力量创造精准和高效率的实践学习环境。本文以本科教育《设计材料与工艺》课程为例，从学科特色定位、课程培养体系和实践成效三个方面对新工科背景下工业设计人才培养创新模式进行研究，如图1所示。

图1 新工科背景下《设计材料与工艺》课程建设和人才培养模式创新框架

2.1 构建高校工业设计专业体系

工业设计博士学位主要培养学术型设计与研究的高端人才，工业设计硕士主要培养学术型与应用型专门人才，工业设计学士主要培养从事设计服务或设计研究工作的人才。在人才培养课程研究方面，根据高校教学目标，提出工业设计基础课设置原则如下[11-15]：

2.1.1 以社会需求为导向和支持绿色可持续发展原则

学科建设不能脱离我国社会发展中所遇到的现实问题，如推行绿色发展之路，调整并优化产业结构，实施绿色生产方式，充分发挥工业设计学科的交叉融合属性。新工科视域下的工业设计学科，是一个以产业需求型为导向、面向学术界、产业界、教育界的系统性学科，其发展机制应逐步完善，在建构过程中应考虑其长期性、动态性的特点[12]。

2.1.2 交叉学科理论知识与人才技能培养的综合性原则

科克曼斯（Kockelmans）提出“跨越学科的工作”的方法来研究设计学科相关问题，即设计师要具备可灵活地跨越学科边界，自主寻找解决问题的方法。此外，Jantschg E在提到“超学科”（Transdisciplinary）时指出设计学科应着重培养超学科人才[20]。多学科、跨学科、超学科等词汇的概念相近，但中心思想都是通过交叉融合的方式去解决问题。工业设计学科应注重推动以问题为导向的教育模式，在扩宽学生知识面的基础上，为人才后续发展提供基础理论和技术支撑。

2.1.3 学科前沿知识和工程技术相结合的实用性原则

工程技术的发展和设计行业的发展相辅相成，科技创新需要设计学科的前沿知识，工业设计的研究更需要科学和技术的支撑。因此，高校应根据行业发展需求和自身优势，将学科前沿知识结合工程技术基础知识，培养全面的工程技术人才。

2.1.4 新工科理论研究和实践项目相匹配的适用性原则

将设计理论联系实际应用，可以有效提高设计人才知识累积量、对课程知识体系的掌握程度。将现有的新工科理论研究和实践项目为对象，以适用性原则为基础进行匹配，能有效打破专业壁垒，为工业设计及相关新兴产业的发展提供导向。《设计材料与工艺》课程将以“创新、绿色、智能、精准”为目标，结合学校优势学科和特色资源，让学生们对工业设计有充分的认识和能力的提高。

2.2 建设人才体系

设计是一门极富交叉性、实践性的学科。新工科下的设计学发展需要加强相关学科之间的交叉融合，培养全面综合素质、适应和创新能力强的具有国际竞争力的工程实干人才。根据学科发展特点，提出五点多学科融合的教师队伍组建要求[13]。

2.2.1 优化教师团队

优化教师队伍首要条件是将学历放在首位，学历一定程度上可以反映教师能力；其次注重教师培训和学习经历，充分了解教师个性特长，对教师的专业水平、科研方向、教学态度等方面有所要求。建立一支符合新工科背景的专业素质高、责任心高的教师队伍[2]。

2.2.2 严抓教学质量评价

教育无小事，进行多要素评价可以加强教学质量的监督使教学常规工作，能够保证教学工作的稳序进行，全面提升教师综合素质。

2.2.3 对人才培养方案进行全流程跟踪

高校应由专业带头人组织制定专业建设委员会，多渠道对所培养的人才进行全流程跟踪，形成人才培养记录报告，由教务处、校内外专家对人才进行综合评价，提高人才与企业接轨率。

2.2.4 建立健全激励机制

高校应树立正确激励导向，激发教师教书育人的积极性。通过建立健全教师激励机制，加强教师思想政治工作，严查教师师德失范行为，同时施行荣誉激励、岗位晋升激励、绩效工资激励等策略。

2.2.5 优化政策保障

教育部2022年公布的工作要点中提到，完善教师管理和待遇保障，持续推进高校教师思想政治建设专项工作。落实生活补助政策，提升乡村教师待遇；在工资待遇保障、教龄津贴标准等方面落实教师职称制度改革，分层级地提高乡村教师生活补助等政策。

2.3 探索教学新模式

高校设计人才的培养包含多个技能、多门学科的知识体系。王朝虹[12]指出实施探究、创新、自主、合作的教学模式，避免“填鸭式”的教学模式，注重理论与专业技能相结合。此外，教师可以引入多元化、导向性强的教学模式，激发学生上课积极性，提高其参与度，培养学生创新思维和收集一手资料的能力，对收集到的资料进行拓展，培养学生自主学习的习惯，重点关注学生遇到问题独立思考的能力，以及对突发问题和重难点问题敏捷的感知性和观察力。综合提高学生对待信息的运用、加工、处理、传达和总结能力。

2.3.1 改良内部教学——理论实践相结合

理论和实践相结合的教学模式是培养学生实践能力的重要教学方法。理实一体化的教学设计一般包含：教学目标、教学内容、师资水平、学生水平、教学背景、教学环境、教学设施、教学评价，这些是理论和实践教学相结合的依据[1]。

2.3.2 加强外部连接——提高产教融合

产教融合是指学校中所设的专业与专业相关的产业链进行教学和实践内容的合作，通过建立相关专业企业的实践基地，实现产业发展与教学研究密切结合的人才培养、科学研究和技术服务内容相关的企业为中心的经营实体，形成面向实践的校企合作办学模式，提高学生就业率[13]。

2.4 构建新课程体系

国家在《关于深化教学改革，培养适应21世纪需要的高质量人才的意见》中明确指出：人才培养模式是高校依据教学目标和人才要求，为学生搭建的系统知识和综合素质能力培养框架和培养方法，并规定所培养人才的特征和标准，体现了当下国家教育思想和观念。高校应注重在人才培养目标、专业体系、课程教学模式和师资队伍等方面进行建设[1]。

2.4.1 课程教学新模式的应用

结合高校自身定位和发展定位，参考国际主流的工程教育相关标准和政策，努力优化新工科人才培养目标[14]，合理制定工程技术、信息技术等专业课程体系[3]，注重以教学知识及能力培养为主的新工科知识类课程，每门课程应定位精确、条理清楚，引导学生更好地理解产品设计全流程。

以《设计材料与工艺》课程为例，通过多途径对课程进行优化，主要路径如图2所示。

图2 多途径优化设计新材料课程路径

根据黄国勇《设计材料与工艺》课程的建设和优化可以从以下四个方面进行调整。

（1）优化教学目标

主要涉及材料科学基础、物理化学、材料力学性能、材料制作与装备工艺等课程，面向材料加工、新能源、高分子材料、林业工程等专业的学生授课。课程改革的建设目标应始终与求是求新，树木树人的培养目标相呼应：其一，让学生扎实打好材料相关课程的基础，了解新材料的前沿发展趋势，为将来面临的工程问题奠定良好基础。其二，提高学生分析和解决问题的能力，加强理论联系实际。其三，拓宽学生知识面，培养富有探索精神的研究型人才[15]。

（2）丰富教学内容

学校在培养过程中，应注重分级教学，若学生接受程度较低，教师可以根据多途径进行删减，适当增减涉及交叉学科的专业内容。同时，还可以根据多途径优化课程鼓励学生参与相关课题及实验项目的研究中，让学生直观感受到设计新材料的趣味性。

（3）新增教材编订

各高校根据自身优势开展类似《设计材料与工艺》的交叉专业课程逐渐成为新工科人才培养的有效措施。《设计材料与工艺》的开授，打破了以往专业壁垒，增加了对材料和设计领域前沿热点的研究，进而推动学科发展。在该门课程的教材编订中，应增加对典型案例的分析、对交叉知识点的梳理以及对相关具体技术及其应用的深入探讨[6]。

（4）打造特色教学课堂

受互联网、大数据等技术影响，高校可依托网络平台构建具有自身特色的集数字化、多元化、智慧化、立体化为一体的开放互动式教学平台。通过技术手段帮助学生更好地理解抽象知识，有助于培养交叉型学术研究人才。

2.4.2 课程考核方法的制定

《设计材料与工艺》课程要求学生理论联系实际，为培养符合新工科下复合型工科人才，本研究在教学实践中优化了课程教学模式和考核方式，从平时成绩、实践成绩、期末成绩三个方面，对学生的整体素质进行综合考量，各课程和实践项目比重分配为15%、45%、40%。其中，平时成绩主要由30%课堂互动、50%课堂作业、10%出勤率组成。实践成绩主要由文献或报告撰写和课外自主实践组成，文献或报告撰写可以搭配PPT等形式进行汇报，帮助锻炼学生表达能力。力求打造一门高质量的人才培养课程。

2.5 健全评价体系

新工科背景下，设计学科质量评价体系主要包括：第一，专业目标设置要能支撑学科人才培养目标，符合学校的办学定位和发展方向；第二，教学内容在学生可接受范围内，教学理念能够符合当下新技术和新产业发展。课程设置上，具备实践性和综合性的特点；第三，教学手段融合新技术，提高教学质量，同时依据学生特点，课堂内外可以灵活处理，打造积极的师生互动氛围；第四，以科研项目支撑教学，教研成果的评定指标需要量化；第五，构建多元化、多途径、多层级评价主体，以体现教学评价的客观性、全面性。

2.6 建设新平台

2.6.1 校企合作创新平台

校企合作是设计类高校近年来提倡较多的一种教学方式。建立校企合作平台能够更方便快捷地对学生进行闭环式培养，及时监督和管理人才培养过程中的问题。最大化地利用学校和企业的资源，获得更多更有价值的成果和项目[19]。

2.6.2 数字化教学平台

《设计材料与工艺》课程涉及材料实验，要求学生使用实验设备进行学习[20]，能够提高学生对知识点的吸收。材料设备是昂贵且精密的仪器，维护及更新费用较高，若失误操作会影响设备使用寿命，在教学过程中，教师应科学有序地带领学生进行安全规范的操作。

2.6.3 跨专业平台建设

由于设计学科的交叉融合性，要求高校在平台建设中着重考虑跨专业平台建设：（1）构建基于校企合作的项目团队，按照项目要求组成教师和学生团队；（2）建立“双师型”为责任指导，专家为核心的专业团队；（3）建立以毕业设计为目标的教学制度；（4）建立多维度分层级的评估机制，满足不同专业学生的毕业要求。

3 结语

本文对新工科设计学科的教学模式及发展方向进行研究，通过分析当下高校普遍教学模式，以《设计材料与工艺》课程为例，从六个方面对新工科背景下工业设计发展路径进行研究，主要包括构建高校设计专业体系、建设人才体系、探索教学新模式、构建新课程体系、健全评价体系、建设新平台。所提出的三个平台建设可以有效提高教学质量，提高设计学科及相关专业的人才培养质量，提高理论和实践结合的教学能力。本研究面向新工科理念，以《设计材料与工艺》为例，提出了新的课程建设、评价体系、教学平台的概念、实践。此外，本研究在研究周期和实验样本方面有一定缺乏，具有一定局限性，但目前的研究结论可以佐证跨专业平台培养的思路，具有一定参考价值。