新工科背景下工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)

　　這篇工業(yè)設(shè)計(jì)論文發(fā)表了新工科背景下工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展策略推動(dòng)了我國工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的改革，通過構(gòu)建新的人才培養(yǎng)模式提高工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)效率，在本科生“快題設(shè)計(jì)”專業(yè)課中進(jìn)行實(shí)踐，探索出符合中國國情的實(shí)踐模式。

　　關(guān)鍵詞:工業(yè)設(shè)計(jì)論文,教學(xué)模式,人工智能,創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，以“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能”等為代表的國家戰(zhàn)略性需求，帶動(dòng)了新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，同時(shí)也推動(dòng)了中國新時(shí)期工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域人才培養(yǎng)模式變革。在這樣的發(fā)展機(jī)遇下，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教育理念必須緊密貼合新工科建設(shè)的新思想、新結(jié)構(gòu)、新模式，但目前對于新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育方法和實(shí)踐研究還相對匱乏。因此，文章結(jié)合目前新工科的發(fā)展趨勢和工業(yè)設(shè)計(jì)教育的特征，探索符合中國國情的新工科教育理念下的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)新理念、新方法與新的實(shí)踐模式。

　　一、新工科的概念及研究現(xiàn)狀

　　由于新工科概念的內(nèi)涵和范疇非常廣泛，目前學(xué)術(shù)界對新工科還沒有一個(gè)很明確的定義。一般認(rèn)為，新工科的研究范疇包括新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、人工智能和智慧制造、高檔數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人以及對傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級和改造[1-2]。自從中國2016年6月正式加入《華盛頓協(xié)議》，新工科發(fā)展的號角正式吹響�！度A盛頓協(xié)議》是目前國際工程與設(shè)計(jì)領(lǐng)域最具權(quán)威性的國際組織之一，主要包含三大主題———以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)。

　　從工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科的發(fā)展趨勢來看，數(shù)字化和智能化已成為目前工業(yè)設(shè)計(jì)的前沿發(fā)展領(lǐng)域，當(dāng)前以“工業(yè)4.0”“互聯(lián)網(wǎng)+”“服務(wù)設(shè)計(jì)”等為核心的新型智能產(chǎn)品和服務(wù)正在悄然推動(dòng)設(shè)計(jì)研究改革�！秶�家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提出，智能產(chǎn)品和裝備是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，智能制造裝備、智能服務(wù)機(jī)器人等已逐步成為工業(yè)設(shè)計(jì)的重要研究對象，而目前的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)體系往往缺少此教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)容。雖然，對新工科的教育理念和方法已經(jīng)有一些研究，但主要是針對藝工結(jié)合或CDIO工程教育認(rèn)證的教育模式[7-12]，針對新工科理念下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方法研究還較為匱乏。

　　二、新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育研究框架

　　人類已從蒸汽機(jī)時(shí)代、電氣時(shí)代、信息技術(shù)時(shí)代轉(zhuǎn)而進(jìn)入基于數(shù)據(jù)、信息、認(rèn)知的人工智能時(shí)代[13]。從國家對工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展規(guī)劃來看，2015年5月8日，國務(wù)院印發(fā)了《中國制造2025》規(guī)劃，將數(shù)字化、智能化提到了國家戰(zhàn)略發(fā)展層面。2015年5月11日，中央電視臺(tái)新聞?lì)l道專門組織專題節(jié)目《問計(jì)中國制造》，深入闡述工業(yè)設(shè)計(jì)對智能制造產(chǎn)業(yè)的重要作用。因此，將工業(yè)設(shè)計(jì)和智能制造等新工科領(lǐng)域結(jié)合，加強(qiáng)對新設(shè)計(jì)問題的思考和實(shí)踐，符合國家對工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科發(fā)展要求。新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育，必須結(jié)合目前新工科背景下的新興科技，如人工智能、大數(shù)據(jù)可視化、服務(wù)機(jī)器人、新一代信息產(chǎn)業(yè)以及高端智能裝備等。

　　工業(yè)設(shè)計(jì)教育可與百度、阿里、華為、騰訊等以創(chuàng)新思維為主導(dǎo)的企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行人才培養(yǎng)或開展專題設(shè)計(jì)工作坊。在教學(xué)研究方法上，結(jié)合定量和實(shí)證設(shè)計(jì)研究方法，如設(shè)計(jì)調(diào)查與人類學(xué)方法、用戶研究與體驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品形態(tài)與語義設(shè)計(jì)、材料工藝學(xué)與協(xié)同制造、服務(wù)設(shè)計(jì)與社會(huì)創(chuàng)新等開展設(shè)計(jì)教育研究。總之，可將新興科技領(lǐng)域和工業(yè)設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域相互融合，打造新工科框架下的新型工業(yè)設(shè)計(jì)教育模式。筆者認(rèn)為，新工科教育框架下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式，應(yīng)在體現(xiàn)新工科特征基礎(chǔ)上，具備工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)科特點(diǎn)，即工業(yè)設(shè)計(jì)教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新體系、新業(yè)態(tài)、新服務(wù)。新工科理念下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育研究框架如圖1所示。

　　三、新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)思考

　　筆者認(rèn)為，新工科背景下的高素質(zhì)工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)應(yīng)兼顧“素質(zhì)、能力、知識”三個(gè)維度。首先，“素質(zhì)”包含學(xué)生的批判性思維、家國情懷、拼搏精神和意志力、責(zé)任感與敬業(yè)精神等。其次，“能力”包含設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)能力、溝通與協(xié)商能力、跨學(xué)科交叉融合能力等。最后，“知識”包含寬厚的基礎(chǔ)知識、精深的專業(yè)知識、全球性設(shè)計(jì)視野、終身學(xué)習(xí)能力等。新工科下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育應(yīng)在目前制造業(yè)升級、人工智能爆發(fā)和互聯(lián)網(wǎng)革命的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生快速學(xué)習(xí)新概念、新事物、新技術(shù)的能力。在新工科背景下，應(yīng)以心理學(xué)、哲學(xué)、美學(xué)、管理學(xué)、邏輯學(xué)、腦科學(xué)、醫(yī)學(xué)、語言學(xué)等為理論基礎(chǔ)，采用翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC教學(xué)、PBL教學(xué)、CDIO教學(xué)、創(chuàng)客教育、協(xié)作學(xué)習(xí)等教學(xué)模式，推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的發(fā)展，具體研究框架見圖2。如前所述，筆者認(rèn)為在新工科背景下，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)設(shè)計(jì)人才的3個(gè)核心素養(yǎng)能力。

　　1.設(shè)計(jì)素質(zhì)———批判性思維能力

　　批判性思維是一種敢于質(zhì)疑和分析、評價(jià)與反思現(xiàn)有設(shè)計(jì)形態(tài)的思維方式。在新工科的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式下，為培育學(xué)生的批判性思維，應(yīng)大力開展“以問題為導(dǎo)向”的PBL教學(xué)方法(Problem-BasedLearning)，將目前“單通道的灌輸教學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;多通道的主動(dòng)性思考”。教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)減少單純知識性記憶和背誦，建構(gòu)以“啟發(fā)式問題導(dǎo)入”為中心的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和設(shè)計(jì)判斷能力。

　　2.設(shè)計(jì)能力———設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)能力

　　在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)型創(chuàng)意的新經(jīng)濟(jì)模式下，設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)力(DesignLeadership)是指在企業(yè)中將工業(yè)設(shè)計(jì)作為新產(chǎn)品研發(fā)的驅(qū)動(dòng)和先遣力量。具有設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)力的設(shè)計(jì)師既具有深厚的設(shè)計(jì)知識，也深刻理解商業(yè)模式，能高效協(xié)調(diào)“設(shè)計(jì)+工程+商業(yè)”之間的利益關(guān)系并創(chuàng)造性地解決問題。如何將設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)力融入工業(yè)設(shè)計(jì)教育，是新工科下工業(yè)設(shè)計(jì)教育中必須關(guān)注的另一個(gè)重要問題。

　　3.知識———設(shè)計(jì)研究知識

　　設(shè)計(jì)方法論(DesignMethodology)是結(jié)合設(shè)計(jì)形態(tài)與符號語義學(xué)、用戶研究與人類學(xué)、調(diào)研訪談與統(tǒng)計(jì)學(xué)等的綜合性、研究性知識體系。工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治龊屯评矶�生成，產(chǎn)品的空間尺寸和結(jié)構(gòu)往往由客觀的功能結(jié)構(gòu)決定。這就要求新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯分析和設(shè)計(jì)研究能力。新工科背景下的設(shè)計(jì)師應(yīng)掌握科學(xué)的用戶角色分析技巧，設(shè)計(jì)研究問卷，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)。不僅能理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理由與來源、設(shè)計(jì)的限制與邊界，并能定量評估產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用戶體驗(yàn)，提出改進(jìn)策略。

　　四、新工科理念在工業(yè)教學(xué)中的實(shí)踐與反思

　　華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院以數(shù)字化制造和智能制造為學(xué)科特色，擁有數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、制造裝備數(shù)字化國家工程研究中心等4個(gè)國家級教學(xué)與科研中心。工業(yè)設(shè)計(jì)系隸屬于機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，依托學(xué)院強(qiáng)大的工科背景和優(yōu)勢，在工業(yè)設(shè)計(jì)本科和研究生教育中，結(jié)合新工科教育理念，建構(gòu)了以數(shù)字裝備和人工智能為特色的工業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)模式。具體的教學(xué)研究思路和實(shí)踐方法如下:從學(xué)校本科工業(yè)設(shè)計(jì)課程設(shè)置邏輯來看，經(jīng)過大學(xué)二年級的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)二和產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)課程以后，學(xué)生已基本掌握了消費(fèi)電子、家具產(chǎn)品等設(shè)計(jì)方法和策略，但對新興的數(shù)字裝備產(chǎn)品和智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺少相應(yīng)教學(xué)訓(xùn)練。

　　為此，在本科三年級快題設(shè)計(jì)課程中，引入了人工智能、智能裝備等設(shè)計(jì)專題研究，取得了較好的教學(xué)效果�？祛}設(shè)計(jì)是一門重要的高年級綜合性設(shè)計(jì)專業(yè)必修課程，主要培養(yǎng)學(xué)生對設(shè)計(jì)產(chǎn)品原型構(gòu)思、設(shè)計(jì)表現(xiàn)、工程結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)說明的設(shè)計(jì)創(chuàng)意和可視化表達(dá)能力。該課程具體教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)意的起源與邏輯結(jié)構(gòu)、可視化方法、工程化方法等專業(yè)知識。在課程的實(shí)施過程中，通過對人工智能與裝備設(shè)計(jì)的創(chuàng)意思維訓(xùn)練和對智能裝備產(chǎn)品的一系列快題設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生有效掌握以人工智能和智能裝備為主體的工業(yè)設(shè)計(jì)方法和思維方式。經(jīng)過不斷的教學(xué)實(shí)踐和積累，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，筆者認(rèn)為新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教育應(yīng)進(jìn)行如下的轉(zhuǎn)變和反思，以適應(yīng)目前人工智能下社會(huì)快速轉(zhuǎn)型及新型人才培養(yǎng)需求。

　　1.改變新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)理念

　　未來的工業(yè)設(shè)計(jì)將從“設(shè)計(jì)物的形態(tài)”轉(zhuǎn)換為“設(shè)計(jì)人的行為”，從“設(shè)計(jì)實(shí)體產(chǎn)品”到“設(shè)計(jì)服務(wù)體系”，從“關(guān)注產(chǎn)品功能”到“關(guān)注心理體驗(yàn)”。所以，未來的工業(yè)設(shè)計(jì)教育要將人工智能、用戶體驗(yàn)、服務(wù)設(shè)計(jì)與社會(huì)創(chuàng)新等新興設(shè)計(jì)形式和業(yè)態(tài)深度融合。這意味著設(shè)計(jì)師需要更多關(guān)注“人”的心理、行為、需求等，要求在工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)體系上加大對“用戶研究設(shè)計(jì)”“用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)”“設(shè)計(jì)心理學(xué)與認(rèn)知”等專業(yè)課程的建設(shè)力度和師資投入力量。

　　2.提升新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方式

　　為適應(yīng)新工科的發(fā)展需求，工業(yè)設(shè)計(jì)教育應(yīng)以學(xué)生為中心，采用PBL等教學(xué)方法，讓教師從“知識傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;知識引領(lǐng)者”，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)習(xí)者為中心”的新型工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式。以現(xiàn)代化信息技術(shù)為手段，采用在線課程和虛擬仿真等數(shù)字化教學(xué)方式，為信息技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的融合搭建平臺(tái)，如MOOC、SPOC、微格教學(xué)等。構(gòu)建“設(shè)計(jì)創(chuàng)客”實(shí)驗(yàn)孵化基地，鼓勵(lì)本科生和研究生開展工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，推進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研的緊密結(jié)合和工業(yè)設(shè)計(jì)市場轉(zhuǎn)換。

　　3.優(yōu)化新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)知識結(jié)構(gòu)

　　為了適應(yīng)新工科的發(fā)展需求，工業(yè)設(shè)計(jì)教育應(yīng)適當(dāng)增加人工智能與認(rèn)知科學(xué)、智能設(shè)計(jì)與數(shù)字制造、大數(shù)據(jù)可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)、設(shè)計(jì)知識管理與決策、情感計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)、服務(wù)設(shè)計(jì)與社會(huì)創(chuàng)新、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與3D打印等知識結(jié)構(gòu)。例如，設(shè)計(jì)和認(rèn)知科學(xué)結(jié)合，以實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、行為反應(yīng)測量和腦認(rèn)知科學(xué)技術(shù)，研究用戶對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的視覺認(rèn)知與注意機(jī)制、感知覺信息處理與整合、人的決策和行為等領(lǐng)域。通過眼動(dòng)和腦電儀器，有效測量用戶在人機(jī)界面交互中的視覺軌跡、認(rèn)知決策及腦力負(fù)荷有關(guān)的行為績效。通過科學(xué)定量研究的手段，科學(xué)有效地測定產(chǎn)品和界面設(shè)計(jì)中的可用性工程、用戶體驗(yàn)質(zhì)量。綜上所述，在未來的工業(yè)設(shè)計(jì)教育中，應(yīng)大力推進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)+認(rèn)知科學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)+群體智能、工業(yè)設(shè)計(jì)+大數(shù)據(jù)可視化、工業(yè)設(shè)計(jì)+人工智能、工業(yè)設(shè)計(jì)+智能服務(wù)機(jī)器人、工業(yè)設(shè)計(jì)+增材制造等，這些研究方向都將成為新工科背景下工業(yè)設(shè)計(jì)教育的新興研究領(lǐng)域和新的增長點(diǎn)。

　　五、結(jié)語

　　隨著大數(shù)據(jù)、人工智能與腦認(rèn)知科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，新工科知識形態(tài)已顛覆了傳統(tǒng)的工科與藝術(shù)領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)計(jì)教育的理念和方法也應(yīng)隨之轉(zhuǎn)型。為順應(yīng)新時(shí)期創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)在“中國制造”轉(zhuǎn)向“中國智造”中的核心地位，落實(shí)中國制造業(yè)智能化升級轉(zhuǎn)型和社會(huì)發(fā)展對工業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)需求，推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)與新工科產(chǎn)業(yè)的高端化、綜合化融合發(fā)展。新工科背景下的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，應(yīng)培養(yǎng)具有全球設(shè)計(jì)視野、團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)能力、設(shè)計(jì)整合能力等專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)科學(xué)、工程、藝術(shù)融合交叉的復(fù)合型、綜合性高端設(shè)計(jì)人才。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]李華，胡娜，游振聲.新工科:形態(tài)，內(nèi)涵與方向[J].高等工程教育研究，2017(4):16-19.

　　[2]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017(4):1-4.

　　[3]“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[EB/OL].[2017-02-18].

　　[4]“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線(“天大行動(dòng)”)[EB/OL].[2017-04-08].

　　[5]黃洋，高春甫.基于工程教育理念的理工科工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].美術(shù)教育研究，2015(12):137.

　　[6]周睿，費(fèi)凌峰.基于實(shí)務(wù)項(xiàng)目制的工業(yè)設(shè)計(jì)工程教育CDIO模式探索[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2013，20(2):151-156.

　　[7]林立，陳婷，李偉湛，等.工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)“B+CDIO”人才培養(yǎng)模式研究[J].高等建筑教育，2017，26(4):10-13.

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