新工科背景下設(shè)計專業(yè)人才融合式培養(yǎng)模式探索

胡潔　王伶羽　戚進(jìn)

引言

2017年2月以來教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”等新工科建設(shè)綱領(lǐng)性文件，對新工科的學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、工程教育觀念、教育教學(xué)質(zhì)量、人才培養(yǎng)模式和分類發(fā)展制度等都提出了新的要求，也對高校開展新工科平臺的建設(shè)制定了指導(dǎo)性意見。高校工程設(shè)計專業(yè)是工程領(lǐng)域核心專業(yè)，肩負(fù)著對學(xué)生全方位能力的培養(yǎng)，在掌握理論方法基礎(chǔ)上，旨在塑造具有工程倫理意識、創(chuàng)新意識、合作意識等高素質(zhì)人才。傳統(tǒng)教育受制于教學(xué)方式單一化和片面化，無法實(shí)現(xiàn)上述目的，學(xué)生的培養(yǎng)仍聚焦在理論知識掌握等傳統(tǒng)能力的培養(yǎng)。新工科的提出，為高校構(gòu)建設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)新平臺，培養(yǎng)培養(yǎng)具備“新能力”的高素質(zhì)綜合性人才提供了契機(jī)。

針對新工科平臺下學(xué)生“新能力”培養(yǎng)問題已有廣泛地討論，如呂杰鋒圍繞工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才，提出了培養(yǎng)設(shè)計人才的新對象適應(yīng)能力、新技術(shù)運(yùn)用能力、新場景構(gòu)想能力、新產(chǎn)鏈聚合能力、新模式打造能力和新產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)能力的教育改革思路。文獻(xiàn)聚焦新工科視角下設(shè)計人才工程實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。其他文獻(xiàn)在人工智能、電氣、化工、自動化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域研究了學(xué)生的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力，具有鮮明的行業(yè)和學(xué)科背景。總之，上述文獻(xiàn)研究成果對新工科背景下設(shè)計專業(yè)人才的培養(yǎng)具有很好的借鑒意義，但如何針對設(shè)計人才的綜合拓展能力的培養(yǎng)，開展設(shè)計專業(yè)跨界教學(xué)活動，仍有許多值得探討的問題。

一、新工科背景下設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)挑戰(zhàn)

培養(yǎng)適合社會發(fā)展所需要的創(chuàng)新型人才是新工科教育改革目標(biāo)。與傳統(tǒng)工科人才相比，新工科對人才的培養(yǎng)更關(guān)注其工程實(shí)踐和創(chuàng)新的能力的提升。設(shè)計，特別是工程設(shè)計，是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)，在許多行業(yè)得到了應(yīng)用。對于高校設(shè)計專業(yè)人才的教育，也恰恰要求在多學(xué)科背景下，對學(xué)生進(jìn)行綜合能力的培養(yǎng)。新工科的提出，為設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)提供了很好的機(jī)遇。各個高校設(shè)計專業(yè)，可以根據(jù)各自基礎(chǔ)和特色，開展差異化的設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)模式，使得培養(yǎng)的人才達(dá)到新工科對設(shè)計特別是涉及工程設(shè)計的人才標(biāo)準(zhǔn)。

具備“新能力”的高素質(zhì)綜合型工程設(shè)計人才是未來社會發(fā)展所迫切需要的，但也為高校設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段，甚至是教學(xué)平臺等都需要進(jìn)行新的調(diào)整，融入新的知識、技術(shù)和手段。盡管已有學(xué)者開展了關(guān)于如何提升設(shè)計專業(yè)人才實(shí)踐和創(chuàng)新能力的探索，但對于高素質(zhì)設(shè)計人才的培養(yǎng)，依然有需要解決的問題和面臨的挑戰(zhàn)，如：

問題1：設(shè)計終究是以“人”（個體、群體與社會）為本，設(shè)計專業(yè)教育應(yīng)如何結(jié)合人文素質(zhì)培養(yǎng)？

問題2：設(shè)計人才所需要具備的能力正在拓展和升級，除了傳統(tǒng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，學(xué)生其他拓展能力（如領(lǐng)導(dǎo)力、創(chuàng)新能力、溝通能力、協(xié)作能力等）如何在高校培養(yǎng)？

問題3：設(shè)計過程涉及的新技術(shù)也正在不斷地更新和涌現(xiàn)（如機(jī)器人、智能智能、IT、無人機(jī)等），如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)讓學(xué)生具備這些前沿的技術(shù)？

本文作者長期從事產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理論研究和應(yīng)用實(shí)踐，深感學(xué)生的綜合能力亟待進(jìn)一步提升。當(dāng)今社會，新事物、新技術(shù)、新場景、新工具、新需求等不斷出現(xiàn)，設(shè)計專業(yè)的學(xué)生不僅僅需要具備新對象適應(yīng)、新技術(shù)運(yùn)用、新場景構(gòu)想等能力，還需要推陳出新，能為市場和行業(yè)，打造新的產(chǎn)品，甚至推動產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展和成為新行業(yè)的開創(chuàng)者。上述提到的三個問題也是培養(yǎng)設(shè)計專業(yè)學(xué)生綜合能力過程中所面臨的難點(diǎn)問題。為此，本文認(rèn)為這需要建立跨學(xué)科、跨流程和跨行業(yè)的設(shè)計人才綜合能力培養(yǎng)模式。以面向工程的設(shè)計教學(xué)為對象，本文將探討設(shè)計專業(yè)人才綜合培養(yǎng)模式建立，并以所在單位—_上海交通大學(xué)在這些方面的實(shí)踐為例，為上述三個問題的解決提供思路。

二、工科教育改革與上海交通大學(xué)的實(shí)踐

通常，高校設(shè)計專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容體系由理論教學(xué)、案例教學(xué)、應(yīng)用教學(xué)三個模塊組成。理論教學(xué)以傳授設(shè)計理論知識為主，注重學(xué)生知識體系的建立與設(shè)計思維的培養(yǎng);案例教學(xué)，通過對典型案例的體驗(yàn)，讓學(xué)生更真實(shí)地感受設(shè)計的流程和步驟，并對如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的設(shè)計作品做進(jìn)一步的思考;實(shí)踐教學(xué)更是在理論教學(xué)和案例教學(xué)基礎(chǔ)上，讓學(xué)生親自動手實(shí)踐完成典型產(chǎn)品設(shè)計，通過運(yùn)用各種技術(shù)和工具，設(shè)計產(chǎn)品方案，并開發(fā)樣機(jī)，從而使學(xué)生深刻理解由設(shè)計理論到設(shè)計實(shí)踐、從抽象概念到具體產(chǎn)品的過程。

傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握和運(yùn)用知識的能力，但對其他能力的培養(yǎng)偏弱。因此，本文認(rèn)為要開展融合式的新人才培養(yǎng)模式探索，以提升學(xué)生的綜合能力，即在教學(xué)過程中嘗試跨界元素的深度融合。如在理論教學(xué)階段，開展藝術(shù)學(xué)科與工科學(xué)科融合式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的新知識講授;在案例教學(xué)階段，開展知識講授與項(xiàng)目體驗(yàn)融合式數(shù)學(xué)，實(shí)現(xiàn)跨流程的新能力培養(yǎng);在實(shí)踐教學(xué)階段，開展產(chǎn)業(yè)與教育融合式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的新技能訓(xùn)練。

三個階段的融合式培養(yǎng)關(guān)系如圖l所示，通過理論教學(xué)中工科和藝術(shù)跨學(xué)科融合，為學(xué)生帶來新的知識，并在案例教學(xué)階段中，傳授這些新知識。通過案例教學(xué)中知識傳授和項(xiàng)目體驗(yàn)跨流程融合，為學(xué)生培養(yǎng)新的能力，并在實(shí)踐教學(xué)中得到進(jìn)一步鍛煉。最終，在實(shí)踐教學(xué)中，把學(xué)生的新知識和新能力，在產(chǎn)業(yè)與教育跨行業(yè)融合過程中得到進(jìn)一步提升。

（一）藝術(shù)與工科融合的理論教學(xué)及應(yīng)用

1.藝術(shù)與工科融合的理論教學(xué)：高素質(zhì)綜合型設(shè)計人才，不是傳統(tǒng)意義上的專注于產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的開發(fā)者，或是產(chǎn)品外在形態(tài)的設(shè)計者，而是既具備藝術(shù)美感，又掌握工程技術(shù)的復(fù)合型工程師。藝術(shù)美感和工程技術(shù)，已成為產(chǎn)品不可分割的兩個元素，忽視任何一方，都會導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)的失敗，因此就需要在設(shè)計專業(yè)教學(xué)第一階段—理論教學(xué)中，就開展藝術(shù)與工科融合的教學(xué)。一是結(jié)合本校情況重構(gòu)課程體系，如在工科背景高校的中，可以制定以技術(shù)為主、藝術(shù)為輔的課程體系，突出設(shè)計中藝術(shù)特色。二是課程設(shè)置重新布局，打破大學(xué)年級之間的差異性，在大-工學(xué)基礎(chǔ)課程中，就引入藝術(shù)設(shè)計內(nèi)容，當(dāng)學(xué)生一開始就樹立藝術(shù)和技術(shù)統(tǒng)一的知識體系。三是優(yōu)化設(shè)計教師隊(duì)伍，打破傳統(tǒng)工學(xué)老師和藝術(shù)老師簡單的替換式上課模式，而是把老師融合為一個教學(xué)團(tuán)隊(duì)，共同制定教學(xué)大綱和課程計劃，并互相學(xué)習(xí)和研討。

1/三個階段融合式培養(yǎng)的關(guān)系

2.藝術(shù)與工科融合的應(yīng)用實(shí)踐：近年來上海交通大學(xué)工業(yè)設(shè)計專業(yè)積極開展藝術(shù)與工科融合教學(xué)，通過在工科課程中，融合心理學(xué)、美學(xué)、信息學(xué)、人文社會科學(xué)等其他學(xué)科知識，特別是社科類知識，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)新思維、用戶體驗(yàn)、交互設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計能力，養(yǎng)成以人為本、問題驅(qū)動的設(shè)計理念，提高審美情趣與創(chuàng)新能力。以胡潔教授主講的致遠(yuǎn)榮譽(yù)課程《創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計》為例，首次引入了“人工智能驅(qū)動的創(chuàng)新設(shè)計”、“智能物聯(lián)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計”、“智能行駛裝置創(chuàng)新設(shè)計”、“循環(huán)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動創(chuàng)新設(shè)計”等最新的創(chuàng)新設(shè)計成果，在教學(xué)內(nèi)容層面上，實(shí)現(xiàn)了“工程技術(shù)”和“人工智能”為代表的科學(xué)與“藝術(shù)美學(xué)”為代表的藝術(shù)之間的融合，構(gòu)建了完整的藝術(shù)與工科融合的課程體系，如圖2所示。

（二）講授與體驗(yàn)融合的案例教學(xué)及應(yīng)用

1.講授與體驗(yàn)融合的案例教學(xué)：以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為對象，通過知識講授和項(xiàng)目體驗(yàn)，加深學(xué)生對設(shè)計過程的認(rèn)識，是高校設(shè)計專業(yè)案例教學(xué)的典型模式。本文提出的講授與體驗(yàn)融合式案例教學(xué)，旨在打破傳統(tǒng)先講授后體驗(yàn)的流程。新的案例教學(xué)將在知識掌握能力基礎(chǔ)上，把拓展培養(yǎng)學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力、溝通技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作力等各方面能力為教學(xué)目標(biāo)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的知識點(diǎn)和樣機(jī)制作的考察。在教學(xué)之初就引入項(xiàng)目設(shè)計，在項(xiàng)目的設(shè)計需求、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和樣機(jī)制造中，穿插講授相關(guān)的知識要點(diǎn)。在不同的項(xiàng)目實(shí)施階段，分析學(xué)生目標(biāo)能力培養(yǎng)達(dá)成情況，以此動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。同時，把教學(xué)工作延伸到課后，把學(xué)生課后項(xiàng)目實(shí)施作為輔助，通過項(xiàng)目實(shí)施過程體驗(yàn)，在強(qiáng)化學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力與實(shí)踐動手能力的同時，重視提升學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力、溝通技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作力等各方面能力。

2/藝術(shù)與工科融合的課程體系

3/《創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計》課題作業(yè)的部分學(xué)生作品-1

4/《創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計》課題作業(yè)的部分學(xué)生作品-2

5/《創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計》課題作業(yè)的部分學(xué)生作品-3

2.講授與體驗(yàn)融合的應(yīng)用實(shí)踐：以上海交通大學(xué)致遠(yuǎn)榮譽(yù)課程《創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計》為例，以小班授課形式，將“做中學(xué)（learning by doing）”理念帶入課堂，通過引導(dǎo)、實(shí)踐與討論相結(jié)合，學(xué)生分組完成從需求分析到創(chuàng)意，到方案設(shè)計的實(shí)踐，再到產(chǎn)品原型制作這一發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。課程注重學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)和鍛煉，而不是考察產(chǎn)品樣機(jī)是否完成。通過團(tuán)隊(duì)合作形式培養(yǎng)學(xué)生溝通技巧和人文素養(yǎng)，將思政教育貫穿在課堂教學(xué)活動中。在完成小班課題項(xiàng)目過程中，從理解人和應(yīng)用調(diào)研方法梳理人的需求入手，利用典型目標(biāo)用戶（persona）及利益相關(guān)者地圖

（stakeholder map）等方法，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐和總結(jié)用戶特征及相關(guān)情境中的利益關(guān)系。圖3、4、5為本課題作業(yè)的部分學(xué)生作品。

（三）產(chǎn)業(yè)與教學(xué)融合的實(shí)踐教學(xué)及應(yīng)用

1.產(chǎn)業(yè)與教學(xué)融合的實(shí)踐教學(xué)：工程實(shí)踐教學(xué)是設(shè)計專業(yè)教學(xué)的最后一環(huán)，是學(xué)生把所學(xué)知識應(yīng)用實(shí)踐的環(huán)節(jié)，也是與社會接觸最緊密的環(huán)節(jié)。目前，工程實(shí)踐教學(xué)也面臨諸多新挑戰(zhàn)，其中實(shí)踐課程內(nèi)容更新緩慢，落后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展速度;課堂教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)或企業(yè)中先進(jìn)的生產(chǎn)模式和工程技術(shù)存在脫節(jié);學(xué)生受制于任課教師提供的平臺資源的限制，或缺乏學(xué)校資源共享渠道，無法真正開展自主創(chuàng)新實(shí)踐。總之，設(shè)計專業(yè)教育過程同樣涉及各種先進(jìn)技術(shù)，但目前傳統(tǒng)設(shè)計專業(yè)實(shí)踐教學(xué)仍以課堂實(shí)踐為主，需要面向新工科構(gòu)建新實(shí)踐平臺。

產(chǎn)業(yè)與教學(xué)融合是解決學(xué)校教育與業(yè)界真實(shí)場景脫節(jié)問題的有效途徑，可以建立學(xué)校層面上的創(chuàng)新實(shí)踐平臺，并面向全校師生提供資源和技術(shù)的共享。為了讓學(xué)生接觸到行業(yè)中先進(jìn)的技術(shù)以及企業(yè)實(shí)際的需求，通過創(chuàng)新實(shí)踐平臺的校企合作模式，圍繞機(jī)器人、智能制造、人工智能、大數(shù)據(jù)、無人機(jī)等新的技術(shù)方向，與行業(yè)代表性企業(yè)聯(lián)合建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。人才培養(yǎng)，由學(xué)校單一培養(yǎng)，轉(zhuǎn)向由學(xué)校與企業(yè)協(xié)同培養(yǎng)，構(gòu)建新工科下教育新生態(tài)。

2.產(chǎn)業(yè)與教學(xué)融合的應(yīng)用實(shí)踐：上海交通大學(xué)較早的開展了產(chǎn)業(yè)與教學(xué)融合新模式的探索，學(xué)校的學(xué)生創(chuàng)新中心已與騰訊、華為、英特爾、霍尼韋爾、谷歌等多家企業(yè)建立了聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，并邀請企業(yè)的工程師進(jìn)入課堂，為學(xué)生介紹最前沿的技術(shù)。除此之外，也積極拓展校企合作形式，舉辦了諸如講座、訓(xùn)練營、公開課、選修課、師資培訓(xùn)、撰寫教材、具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等各種活動，把企業(yè)資源以各種形式引進(jìn)學(xué)校。實(shí)踐過程中，征集企業(yè)的實(shí)際需求，讓學(xué)生參與企業(yè)技術(shù)研發(fā)過程中，讓學(xué)生深切感受工程技術(shù)的魅力，并積極鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和參加創(chuàng)新競賽，激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力。

結(jié)束語

新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命，為高等設(shè)計教育帶來了一些新機(jī)遇和挑戰(zhàn)。設(shè)計專業(yè)教育需要借此契機(jī)探索新的教學(xué)模式，為社會培養(yǎng)具備綜合拓展能力的高素質(zhì)綜合性人才。為此，作者提出了在理論教學(xué)階段中，融合藝術(shù)與工科學(xué)科，開展跨學(xué)科的新知識講授;在案例教學(xué)階段中，融合知識講授和案例體驗(yàn)流程，開展跨流程的新能力培養(yǎng);在實(shí)踐教學(xué)階段，融合產(chǎn)業(yè)技術(shù)與高校教育，開展跨行業(yè)的新技能訓(xùn)練，并介紹了上海交通大學(xué)在上述方面的應(yīng)用實(shí)踐，希望借此進(jìn)一步探討我國新工科建設(shè)背景下設(shè)計專業(yè)教育改革。