新工科背景下地方院校工業設計專業的交叉學科拓展教學研究

摘要：立足地方院校，積極探索新工科背景下工業設計人才培養中交叉學科拓展教學的方向、內容與路徑。通過梳理新工科背景下地方院校工業設計人才培養的特點與指導思想，明確其人才培養的目標；通過對技術發展、國內外院校課程變化與學情的分析，明確新工科背景下工業設計專業拓展交叉學科教學的方向。在此基礎上整理適合地方院校工業設計專業的交叉學科教學內容拓展框架；并針對地方院校特點分析目前條件下存在的障礙與值得探索的解決路徑。通過交叉學科拓展教學，培養具備跨學科交叉融合能力的工業設計人才是新工科背景下地方院校工業設計教學改革的重要著力點。

關鍵詞：新工科；地方院校；工業設計；交叉學科；拓展教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2024）17-0089-03

Abstract：Based on local colleges，explore the direction，content，and path of interdisciplinary expansion teaching of industrial design talents under the background of emerging engineering education. Clarify the talent development goals by sorting out the characteristics and guiding ideology of industrial design under the background of emerging engineering education；clarify the direction of expanding interdisciplinary teaching by analyzing the development of technology，changes in curriculum at domestic and foreign universities，and the learning situation. On this basis，organize the interdisciplinary teaching content framework suitable for the expansion of industrial design majors in local universities，and analyze the existing obstacles under current conditions and explore solutions for the local universities. Through the approaches of interdisciplinary expansion teaching，cultivating industrial design talents with interdisciplinary and integrated abilities，which is an important focus of the reform of industrial design teaching in local colleges under the background of emerging engineering education.

Keywords：New engineering；Local colleges；Industrial design；Interdisciplinary；Expansion teaching

引言

進入21世紀以來，全球科技創新進入空前密集活躍期，新一輪科技革命和產業變革正在重構全球創新版圖，科學技術從來沒有像今天這樣深刻影響著國家的前途命運，從來沒有像今天這樣深刻影響著人民生活福祉[1]。為適應第四次工業革命和21世紀新經濟發展，響應包括人工智能、大數據、互聯網、云計算等產業及技術創新的發展驅動戰略，教育部自2017年2月起發起推進新工科建設號召，提出“新工科教育”理念，旨在打造高等教育的新范式和創新人才培養的新模式[2]。

致力于通過產品與服務的創新提升生活品質的工業設計是科技造福人類的重要轉化力量之一。工業設計本身是一個與新技術、新業態密切相連的交叉專業，隨著技術與產業的不斷發展，其目標、對象、方法及工具也在發生巨大變化[3]。教育部工業設計專業教指委積極響應教育部提出的新工科建設要求，2018年發起了“新工科·新設計”的主題討論。綜合型院校依托其深厚專業積淀、校設專業豐富、研究實踐能力強、社會資源聚焦等優勢，率先開啟工業設計專業新工科建設的積極探索，快速整合跨學科的知識架構，更新人才培養計劃，探索培養具有交叉學科知識、跨領域技術能力的設計人才，成為其他院校工業設計專業發展的方向標。在這些方面不具優勢的地方院校，在此背景下，選擇怎樣的自我革新的發展路徑已成為迫在眉睫需要思考與探索的問題。

一、新工科背景下地方院校工業設計人才培養的目標

（一）地方院校工業設計人才培養的特點：地方院校須起到對區域經濟社會發展發揮適應服務與支撐引領功能[4]，因而其工業設計人才培養應與地方產業特別是制造業與現代服務業的類型、其發展階段及其未來發展趨勢息息相關。一方面，地方院校承擔著為地方產業提供人才補給的重要責任，其人才培養的主要出發點與著力點，要立足于地方主要制造業與現代服務業。其次，地方院校工業設計人才主要向應用型、實踐型、未來設計師的方向培養，注重設計實踐能力。再次，地方院校工業設計學生的就業因地方行業的不同，而在知識需求的側重上也各不相同，對交叉學科知識需求的廣度有更高的要求。

（二）新工科背景下工業設計人才培養的指導思想：新工科人才培養是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養面向未來的多元化、創新型人才。新工科背景下的工業設計人才不僅要對設計學科有深入的學習，還要具備“跨學科、交叉融合”的能力；不僅能夠利用所掌握的知識解決現有問題，還要能夠快速學習掌握和運用新知識、新技術，并指導解決未來發展中遇到的問題；不僅要技術過硬，懂經濟、懂社會、懂管理，更要有同理心，適應力和良好的人文素養[5]；能積極應對科技變化，主動突破學科界限，觸發不同學科領域的交叉融合。

（三）新工科背景下地方院校工業設計人才培養目標：2023年，國務院提出的要通過增加高質量產品和服務供給，推動供需在更高水平上實現良性循環的要求[6]；與此同時，人工智能、機器人、大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新興技術對傳統制造業的升級改造正如火如荼。在此背景下，地方院校工業設計人才培養因以堅持立德樹人；突出與地方產業的高度契合、深度融合；立足地方產業發展需要，主動搭建地方產業發展所需要的不同學科領域之間的交叉網絡；秉承新工科對新興技術驅動引領的要求，努力跟進與推進新興技術發展步伐，響應新興技術在地方產業發展中的運用；培養符合地方產業特色與產業需求的，具備跨學科交叉融合能力的工業設計人才。

二、地方院校工業設計專業迫切需要開展拓展交叉學科的教學活動

在新工科背景下地方院校工業設計人才培養目標中交叉學科拓展教學是重要的切入點。交叉學科教學拓展是新興技術發展的現實需求、全球工業設計專業的發展趨勢，是新工科背景下地方院校工業設計人才培養的重要抓手之一，是青年在校工業設計學生的實際需求。

（一）拓展交叉學科教學是新興技術發展的現實需求：新一輪信息技術與制造業的深度融合正在引發影響深遠的產業變革，萬物互聯、人工智能、大數據云計算、機器人、智能終端等依托新興科技而不斷產生的新領域，為制造業轉型升級、創新發展引來重大機遇[7]。同時，在推進中國制造向高端化發展的過程中，國家對高度重視的工業設計提出了要將智能化、綠色化、協同化的先進設計理念貫徹到工業設計各個環節[8]的要求。技術發展的現實與社會對工業設計專業的期望都對工業設計專業教學內容的拓展提出了迫切的調整要求。

（二）國內外工業設計專業教學的發展趨勢指明了交叉學科教學拓展的方向：被稱為“歐洲麻省理工”的荷蘭代爾夫特理工大學的工業設計課程圍繞“人-技術-組織”三大支柱重組領域知識，建立融合的跨學科課程體系。其“理解人”課程中融入了工程學、心理學、社會學、政治學、人類學知識拓展。埃因霍芬理工大學工業設計專業在課程體系中融入了創意編程、工程數學分析、傳感器應用等交叉學科知識拓展，并依托“用戶-社會-企業”（USE）課程線結合特定用戶需求的設計項目完成理論與實踐的學習[9]。工業設計專業教指委主任單位湖南大學修訂了工業設計人才培養方案，開設“數據科學導論”“智能設計方法”“物聯網硬件與設計創新”等多門“新工科”特色課程，將人工智能、物聯網等跨領域技術內容引入設計課堂[10]。國內外先行探索院校都積極在原有的工業設計人才培養框架的基礎上，從新興技術、相關學科等方面拓展設計知識的邊界，其中主要涵蓋人文、經濟、技術、工程等領域的多元化知識體系。

（三）青年在校工業設計學生對交叉學科教學拓展的實際需求：當今的青年在校工業設計專業學生主要是出生在2000年以后、具有數字技術原住民獨特性的年輕群體，互聯網和數碼產品是他們與生俱來的、日常生活的一部分。通過對108位在校工業設計專業學生的問卷調研顯示，77.78%的學生認為有必要對新興技術作知識拓展的教學，能接受涉及數學、物理、算法、統計、編程、電學等的相關技術、原理與技能；89.82%的學生會主動了解新技術的發展現狀，但目前主要是自主通過B站、短視頻、網站、公眾號等非學校教學途徑來獲得。他們對新技術的接受度高、需求度強，這也為在設計教學中拓展交叉學科知識教學帶來了信心。

三、地方院校工業設計專業拓展交叉學科教學內容與路徑

（一）新工科工業設計專業拓展交叉學科教學內容的特點：在教育部大力推進新工科改革的背景下，無論是綜合型院校還是地方區域型院校都在積極推進工業設計專業的新工科改革探索。結合國內外院校課程教學內容拓展的嘗試，其方法主要是在原有傳統工業設計專業課程體系的基礎上，對基礎課程與“新工科”拓展課程進行更新與補充。

歸納來看主要有以下方面的特點：首先是考慮到后續交叉學科知識教學對理工類課程，如高等數學、物理、計算機技術、基礎電學等的基礎知識積累的需要，對該類課程的要求進行一定提升；其次是對新興設計理念與設計研究技術進行及時的擴充；最后是對新工科面向的科技變革如數據科學、物聯網、人工智能、現代制造技術等內容隨著科學技術的發展不斷增補更新。

（二）新工科背景下工業設計專業交叉學科知識拓展：依據上述歸納的拓展交叉學科教學內容的特點，以及工業設計藝工交叉的專業特點，在新工科背景下進一步拓展新興技術與理念時，在具體的知識內容上會呈現出更為開闊的視野需求。

1.交叉學科知識拓展的內容：根據對多個國內外院校交叉學科課程設置的梳理比較，結合地方本科院校工業設計人才培養方案的設置要求，將交叉學科知識拓展分為通識知識拓展與結合專業的知識拓展。其中通識知識拓展主要從工程基礎、社會人文、數據科學、經濟管理等方向切入；結合專業的知識拓展主要從智能設計、現代制造、設計研究技術、新興設計理念方向切入，如圖1。

（1）通識知識拓展。工程基礎類：增加編程基礎與認知科學，同時適當提高高等數學、機械工程基礎、大學物理、電子工程基礎等工程基礎課程要求。社會人文類：從人類學、社會學、傳播學、心理學、美術學視角豐富對設計的認知。數據科學類：增加數據科學導論、數據信息可視化、大數據及其應用等，適應數字化時代的認知需求；經濟管理類：設計管理、品牌設計與推廣等。

（2）結合專業的知識拓展。智能設計知識拓展：包括智能設計方法、物聯網硬件與設計、傳感器創意應用、人工智能基礎、機器學習等。現代制造類：包括混合現實、虛擬仿真/虛擬現實、逆向設計、數字制造、3D打印技術等。設計研究技術類：產品語義學、情感計算、實驗心理學、行為測量與腦認知科學等。新興設計理念類：服務設計、社會創新、用戶體驗、可持續設計等。

2.結合工業設計專業的交叉學科知識拓展路徑：地方院校工業設計專業知識學習課程主要分為專業基礎課程、專業核心課程、專業（模塊/選修/綜合訓練）課程。在新工科的背景下，可以通過在專業基礎課程中增加交叉學科的知識內容鋪墊、在專業核心課程中引入交叉學科的前沿研究技術、在專業設計實踐類（模塊/選修/綜合訓練）課程中增加對交叉學科的技術工具的引入與探索，以及在專業選修課程板塊增加圍繞交叉學科知識拓展的新工科特色選修課豐富學生的視野，如圖2。

（1）增加專業基礎課程中交叉學科的知識內容鋪墊。專業基礎課程主要設置于第1～3學期，在新工科背景下，對新踏入專業學習的學生在傳授專業基礎理論、工具與技術的同時，在課程內增加與設計相關的交叉學科知識內容，如在設計概論中增加新興設計理念、交叉學科前沿動態；在設計構成綜合、計算機輔助設計等課程中增加虛擬仿真/虛擬現實技術、逆向設計技術等，幫助學生開闊視野、重視交叉學科技術發展對工業設計的影響，提升后續課程中對交叉學科知識的接受度。

（2）在專業核心課程中引入交叉學科的前沿研究技術。專業核心課程主要設置于第3～5學期，是設計理念與設計思考深度的建設期，在專業核心課程中引入交叉學科的前沿研究技術，如設計材料及加工工藝中引入3D打印技術；設計心理學、人機工程學、用戶研究中引入實驗心理學、行為測量、腦認知科學等；產品設計原理、交互設計基礎、設計思維等課程中引入新興設計工具與方法。幫助學生建立設計思考的深度與深入設計的方法。

（3）增進專業設計實踐類課程中交叉學科的技術工具的引入與探索。專業設計實踐類課程主要設置于第3～8學期，在新工科背景下，工業設計專業的設計實踐中對學科交叉的要求越來越高，通過在專業設計課程中設置學科交叉類主題，如智慧交通設計、智能家居設計、智慧養老設計等；在具體設計實踐主題中引入交叉學科技術，如傳感器應用、智能設計基礎、編程基礎、虛擬仿真、AI輔助設計等，能有效地幫助學生更深刻地理解交叉學科技術發展對設計的影響與具體的實施路徑。

（4）在專業選修課程板塊豐富新工科特色選修課。專業選修課程作為個性化培養的知識拓展補充，具有較好的靈活性，設置新工科特色選修課，如可持續設計、機器學習、數據科學導論、人工智能基礎、智能設計方法、情感計算、交叉學科前沿等，將本學科前沿與交叉學科前沿以不斷更新的方式增加替代，能有效地幫助學生拓展交叉學科視野、提升學科交叉融合的能力。

四、新工科背景下地方院校工業設計專業拓展交叉學科教學的障礙

（一）地方院校學科綜合性與交叉性相對較弱：部屬綜合型院校學科門類齊全、研究實踐能力強、綜合型研究平臺與課題豐富等條件，為其工業設計專業的交叉學科知識與實踐的融入提供了優質基礎。而地方院校聚焦地方行業和產業，以滿足地方要求為建設標準[11]。因此，地方院校的專業類型更突出產業服務的特色，相對的，前沿技術的研究與實踐能力較為薄弱，相關科研、實踐研究也較少，難以在交叉學科研究實踐方面用科研反哺教學。且地方院校工業設計專業以本科教學為主要教學工作，相應的教學與實踐也較為基礎，自身難以有機會主動跨領域進行學科交叉。

（二）工業設計專業教師自主的跨領域學習與講授難度較大：目前地方院校的工業設計專業教師主要來自工業設計、藝術設計、機械設計等學習經歷背景，極少數具有計算機、電子信息、人工智能等技術領域的基礎，面對新工科教學改革時，在新興設計理念、社會人文、設計研究技術等偏向人文類的知識拓展方面，專業教師尚能自主跨學科學習與整合，但在智能化設計、數據科學、現代制造等偏計算機技術與工程領域時，工業設計專業教師總感覺心有余而力不足。由于學科知識背景的制約，工業設計專業教師想通過自身個人的努力學習并教授技術性的、跨領域的知識，會出現學不透、講不清的尷尬。

（三）地方院校能借助的社會頭部資源的機會有限：技術前沿類產業與技術領先的企業大多集中在一、二線大城市，地處一、二線城市的綜合型院校以其自身的區位優勢與研究實力，能匹配到國內外最優質的行業頭部企業并建立合作。相對的，地方院校大多不具備區位優勢，且主要面向地方產業與企業，主要以制造業、基礎服務業為主，新工科要求的大數據、人工智能等新興技術類的行業領先企業較少，因此，能接觸、獲得的新工科導向的外部社會優質資源的機會也相當有限。

五、地方院校工業設計專業拓展交叉學科的教學路徑

積極面對科學技術快速發展，主動響應新工科的改革號召，與跨學科領域交叉融合，是地方院校工業設計專業順應時代要求前進發展的必由之路，雖然存在重重障礙，但地方院校也應積極探索，以其自身獨特的發展環境與特色找到拓展交叉學科教學的路徑。

（一）完善工業設計專業教師人才結構與知識結構：首先，結合地方院校自身工業設計專業的特色，通過引進具有新興技術領域學科背景的人才，構建更符合時代發展需要的學科交叉與融合的工業設計專業教師團隊。如湖南大學陸續引進了計算機、電氣、土木等工程背景教授參與教學，浙江工業大學陸續引進了計算機、感性工學、心理學等學科領域的博士教師參與教學等，都有效地拓展了交叉學科知識教學的深度與廣度。地方院校可參照新工科工業設計交叉學科知識拓展課程體系，有意識、有節奏地增補引進相關人才，提升交叉學科教學拓展的能力。其次，增加面向現有工業設計專業教師的交叉學科知識培訓，通過拓寬知識維度與學科視野，提升知識融合創新的能力。特別是工業設計教師自身較難以獨立探索的，如大數據挖掘/分析/應用、人工智能識別/處理/深度學習、物聯網傳感器的創新應用等，通過專項培訓能對工業設計專業教師的知識體系給予及時有效的更新與補充，繼而提升現有教師交叉融合的設計創新能力和教學過程中的對交叉學科知識的教學能力。

（二）優化人才培養方案中新興技術課程的設置：人才培養方案是專業教學工作開展的依據，調整人才培養方案是工業設計專業教學中拓展交叉學科內容教學的前提與基礎保障。借鑒國內外院校的先行探索與學生對交叉學科知識的興趣與接受度，可以在公共基礎修課中增加人工智能、大數據、物聯網、移動互聯、智能硬件、元宇宙、5G技術、機器人、數字孿生、虛擬仿真等新興熱點交叉學科前沿技術的基礎理論與技術原理類課程；在專業選修課中適當增加能與交叉學科知識相貫通的專業設計課程，如智能化設計、傳感器創意應用等。在基礎理論方法和設計實踐運用兩個方面拓展交叉學科的知識教學。

（三）主動尋求借力綜合型院校優質教學資源：主動尋求綜合型院校的支持與幫助是快速提升拓展交叉學科教學能力的有效途徑。不少綜合型院校的工業設計專業已經在學科交叉方面積累了一定的經驗，培養了一批具有跨學科教學經驗的教師，通過視頻微課、講座、工作坊、交流座談等形式可以學習其教學改革的方法與措施，以及借力先行院校的優質教學資源。

（四）構建適合院校自身辦學特色與地方產業特色的交叉學科教學內容：推進產教融合協同育人是“新工科”建設的重要實施路徑之一[12]，各地區都有自身的特色產業，其中在浙江地區的產業集群化發展更為明顯，各地區都有特色產業，特色產業中必有行業龍頭企業，而這些行業龍頭企業在設計研發方面又大多已經達到了一定的品質與規模，且多數已設立國家級、省級或市級工業設計中心，并積極地順應時代要求開始或已經在交叉學科與相關技術領域方面有一定的探索。地方院校工業設計專業應積極與地方特色產業的龍頭企業建立合作，依托地方資源開展項目化研究與教學，通過產業需求與企業支持來有針對性地拓展構建適合自身與地方產業特色的交叉學科教學內容。

總結

新興技術的發展為工業設計人才培養提出了新的要求，地方院校工業設計應以新工科工業設計人才培養目標為指向，主動響應時代變革，學習先行探索者的經驗，以交叉學科教學內容拓展為著力點，主動尋求適應時代變革的教學內容的革新。通過完善教師結構、優化培養方案、增進課程內交叉學科知識內容、主動尋求外部支持與加強校企合作等途徑，努力推進地方院校工業設計專業的新工科教學改革。

項目基金：2022年嘉興學院教學改革重點課題“新工科背景下地方院校工業設計產教融合育人路徑研究”（85152222）

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