余隋懷，西北工業(yè)大學教授，博士生導師。教育部工業(yè)設計專業(yè)教學指導分委員會副主任委員，中國工業(yè)設計協(xié)會副會長，工業(yè)設計與人機工效工信部重點實驗室主任，陜西省工業(yè)設計工程實驗室主任，西北工業(yè)大學工業(yè)設計研究所所長，科技部“國家工業(yè)設計產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”專家委員會主任，絲綢之路創(chuàng)新設計產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家工作委員會委員，中國工業(yè)設計協(xié)會交互設計專業(yè)委員會副主任委員，陜西省教學名師，光華基金貢獻獎銀獎獲得者，寶鋼優(yōu)秀教師獎獲得者。先后承擔國家“十五”、“十一五”以及“十二五”重點科技攻關項目和“863”項目十余項，完成國家自然科學基金、航空科學基金、陜西省自然科學基金等工業(yè)設計及相關領域課題10余項，主持完成優(yōu)秀留學歸國人員資助項目4項。近年來，在國內外核心刊物上發(fā)表論文60余篇，其中，SCI、SSCI、EI收錄20余篇，出版著作4部。
張慧忠，西北工業(yè)大學助理教授，陜西省工業(yè)設計發(fā)展中心主任助理。致力于人機工效學、工程心理學研究，承擔及參與國家科研項目4項、省市級項目3項。近年來在國內外核心刊物發(fā)表論文8篇，其中SCI、EI收錄4篇。
一、工業(yè)設計新工科改革的背景
為實現(xiàn)中華民族偉大復興夢想，中國提出了“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列重大發(fā)展戰(zhàn)略，將先進制造、數(shù)字化、智能化提到了國家戰(zhàn)略發(fā)展層面。另一方面，在中國傳統(tǒng)教育模式下，專業(yè)發(fā)展不斷細分、隔離，且人才培養(yǎng)普遍出現(xiàn)了重理論輕實踐的現(xiàn)象。而這與國家急需高端工程人才滿足發(fā)展需求的大背景產(chǎn)生了矛盾，這種矛盾必然催生一輪新的人才培養(yǎng)模式的改革。
2019年教育部高校教學指導委員會做出了建設工業(yè)設計專業(yè)“新工科”的部署，該部署賦予了工業(yè)設計專業(yè)新的歷史責任和新的發(fā)展要求。工業(yè)設計教育新工科改革是在“新工科建設”大背景下提出的。從傳統(tǒng)工科專業(yè)領域來看，“新工科”可以理解為基礎科學、應用科學、工程科學和工程實踐的創(chuàng)新與進步，不同學科交叉與交融，所形成的新興工程學科或領域、新范式和新工科教育等綜合概念。新工科教育改革的概念及做法最早可見于幾個國際院校的改革案例：MIT（麻省理工學院）于2017年提出了“新工程教育轉型”計劃，2001年成立的歐林工學院的先進教學模式，斯坦福大學2013年推出的 “Stanford-2025”計劃，日本筑波大學2007年推行的“學群再編”制度，以及代爾夫特理工大學工業(yè)設計專業(yè)最新的教學模式。各案例中的新工科建設都是社會發(fā)展到全新階段，各高校根據(jù)各自所處社會背景進行的教育改革，以期對社會及未來產(chǎn)生持續(xù)的推動作用。目前國內新工科建設的案例主要有：復旦共識、天大行動和北京指南，其改革的基本范式遵循了從工程科學范式轉變到工程實踐范式（構思、設計、實現(xiàn)和運作——CDIO）。
縱觀國際國內新工科改革案例，可以發(fā)現(xiàn)有幾個共通點：
（1）項目驅動式教學模式改革。由傳統(tǒng)的課程理論教學模式轉變?yōu)椋阂越鉀Q工程問題的工程實踐為學習訓練載體，實現(xiàn)科學知識、工程知識和工程技能的融會貫通。各改革案例中，學生全程介入項目驅動式學習（PBL），實現(xiàn)“做中學”。這種PBL模式更加貼近人類學習的自然邏輯，以問題解決為導向的學習方式使學生知識體系的建構更加連貫和有機。
（2）課程體系頂層框架的重新制定。以上改革案例中，各高校根據(jù)自身情況制定了新課程體系的基本框架，作為構建學生核心能力的知識基礎。例如歐林工學院提出的歐林三角：工程核心課、數(shù)學和科學課程，人文社會科學及企業(yè)管理類課程；代爾夫特理工大學提出的三大知識基礎：關于人的知識、關于工程的知識、關于組織管理的知識。
（3）以學生為中心，支持多元化發(fā)展。根據(jù)學生個人特點和社會需求，為學生提供多元的培養(yǎng)方式和職業(yè)發(fā)展方向，因材施教、培養(yǎng)更加個性化和素質綜合全面的人才。例如斯坦福大學學生的選課時間更加自由、入學年齡開放，學生可以完全為自己制定學習節(jié)奏。
（4）重視學生綜合素養(yǎng)的提高。總結多個改革案例中學生培養(yǎng)的目標能力均包括：系統(tǒng)性思維，終身學習能力，批判反思思維，人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，職業(yè)素養(yǎng)等。例如MIT、歐林學院、代爾夫特理工都開設了專門的人文社科課程，斯坦福大學著重強調學生的全球勝任力等。
（5）人才評價體系的革新。各案例中多個高校開發(fā)了更加多元化和科學的學習評價體系，從原來的考試成績評價轉變?yōu)閲@學生能力發(fā)展的評價。例如MIT開發(fā)了10個評價維度；代爾夫特理工進行了能力的分解評價；歐琳工學院則從學生的學習全周期進行分階段、動態(tài)性地評價。
二、中國工業(yè)設計現(xiàn)狀及新工科改革的必要性
工業(yè)設計作為應用型學科，以設計創(chuàng)新途徑解決使用和社會問題、提升人類滿足感和幸福感；同時工業(yè)設計人員具備協(xié)調整合供給側資源，以提供創(chuàng)新型解決方案的角色要求。工業(yè)設計專業(yè)在中國經(jīng)歷幾十年的探索和發(fā)展，已經(jīng)逐步建立起自身的學科框架和專業(yè)學習內容。為應對當前社會和行業(yè)領域發(fā)展出現(xiàn)的新局面、新問題，需要更加強調學科交叉、多主體間的協(xié)同創(chuàng)新以及增強人本主義的滲透，而我國傳統(tǒng)的工業(yè)設計教育模式目前暴露出諸多問題：
（1）以授課為主的教學模式。大多數(shù)院校在工業(yè)設計人才培養(yǎng)中，沒有真正建立起以能力構建為目標的教學體系。工業(yè)設計作為一門應用型學科，單純的授課不能將知識轉化為設計能力輸出到設計實踐當中，因此無法幫學生建立完善的綜合設計能力。很多院校學生借助參加設計競賽來進行設計實踐訓練，但多數(shù)的競賽都止步于概念階段，對設計的真實細節(jié)無法進行可靠的推敲。
（2）知識的應用導向不明確。各個工業(yè)設計專業(yè)基礎課程相對獨立，缺乏明確的應用目標將會導致學生在單門課程學習過程中不清楚學習和訓練目的，導致多門課程之間的脫節(jié)。新工科改革的重要特點是通過完成應用目標來牽引學生主動學習。例如歐林學生入校第一天就接觸到工程問題，而不是修完一年或更長的數(shù)理課程后再開始。
（3）人才培養(yǎng)定位不清晰。目前國內存在部分院校工業(yè)設計專業(yè)沿襲包豪斯式藝術設計的人才培養(yǎng)模式，另有部分院校則是選取一些傳統(tǒng)工科課程混合藝術設計課程進行教學。傳統(tǒng)工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)沒有建立起真正融合工科背景優(yōu)勢，服務于前沿產(chǎn)業(yè)設計創(chuàng)新的定位導向。
（4）行業(yè)需求牽引不足。首先，普遍存在企業(yè)需求不能有效傳導至設計教學環(huán)節(jié)的現(xiàn)象，院校針對行業(yè)需求的思考不夠；其次，企業(yè)開展設計項目節(jié)奏和要求與院校教學訓練之間沒能實現(xiàn)有效的橋接；再次，院校課程的訓練內容時效性相對滯后于企業(yè)對工業(yè)設計人才的需求。
在當前中國提出先進制造和新一輪科技革命的社會背景下，工業(yè)設計需要更加凸顯其工科屬性和協(xié)同創(chuàng)新屬性，緊密結合前沿科技領域和社會問題，加強與自然科學、社會科學的聯(lián)系，培養(yǎng)適應于當前我國行業(yè)和社會發(fā)展需求的工業(yè)設計新工科人才。工業(yè)設計新工科改革不是單純地提高針對產(chǎn)品的塑美能力，也不是單純地學習更多工科知識，而應當是以提供優(yōu)質解決方案為目標，以設計創(chuàng)新思維和方法為主導，工程實踐賦能下的設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)。工程實踐能力、創(chuàng)新思維和審美素養(yǎng)的建立都要求學生在設計實踐當中感悟和體會，最終使建立的設計創(chuàng)新能力成為近乎于經(jīng)驗式的反應。因此，工業(yè)設計專業(yè)天然適合項目驅動式教學的新工科改革。
三、西北工業(yè)大學工業(yè)設計人才培養(yǎng)介紹
西北工業(yè)大學工業(yè)設計系從1992年開始工業(yè)設計教育，在國內首創(chuàng)“上天入海、四維融合”特色學科建設及人才培養(yǎng)模式（圖1）。西工大工業(yè)設計系長期致力于具有三航特色的設計研究及教學，融合了國家重大科技工程牽引、產(chǎn)學研實踐平臺支撐、國際交流合作拓展和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育推動四個重要維度，率先將現(xiàn)代工業(yè)設計理念和方法引入載人航天領域。西工大工業(yè)設計系具備工業(yè)設計與人機工效教育部重點實驗室和陜西省工業(yè)設計工程實驗室（見圖2），結合三航領域國家重大工程設計任務，培養(yǎng)了大批具有“全生命周期設計能力”的拔尖創(chuàng)新設計人才，完成了載人航空、航天、載人深潛及特種車輛等設備產(chǎn)品的設計工作。例如例如在天和核心艙中，承擔了多款艙載醫(yī)學檢測設備的工業(yè)設計任務，涵蓋了從外觀設計、結構設計、人機工效仿真、加工制造及產(chǎn)品測試等工作（見圖3）。另外還完成了“天宮一號”目標飛行器艙內布局優(yōu)化設計、神舟飛船艙載設備工業(yè)設計，極大地提升了我國載人航天工程項目的工業(yè)設計和工效設計水平。該學科曾兩次獲得國家優(yōu)秀教學成果二等獎，構建的工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系近5年獲得國家級創(chuàng)新競賽獎項50余人次，省級獎100余人次。一大批畢業(yè)生成為航空、航天、航海和裝備制造業(yè)等行業(yè)設計領軍人才。培養(yǎng)的學生承擔了神舟系列飛船、天宮一號、空間站、運20、MA700、航母艦載設備和蛟龍載人深潛器等重大型號的工業(yè)設計任務。培養(yǎng)了中興、華為、江淮、創(chuàng)維、華帝等多家國家級工業(yè)設計中心的設計領軍人才。
圖1 “上天入海、四維融合”教學模式框架
圖2 西工大工業(yè)設計系人機工效教學科研過程展示
圖3 中央電視臺新聞報道西工大工業(yè)設計參與天和核心艙設計工作
圖4 西工大工業(yè)設計教學體系
隨著2019年西北工業(yè)大學開啟本科生大類培養(yǎng)，工業(yè)設計專業(yè)的培養(yǎng)方案也進行了新一輪的改革。總體來看，新的工業(yè)設計本科生知識體系建立在三大基礎之上：設計知識體系、工科知識體系和人文社科知識體系。在新的大類培養(yǎng)計劃中，工業(yè)設計專業(yè)學生需要在大一、大二學年集中力量完成工科通識通修課程，如三大數(shù)學基礎、力-理-化等通識通修類課程，還要完成一系列大類平臺課程，如創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐、綜合素養(yǎng)類課程等，以及完成針對包括工業(yè)設計專業(yè)在內的各專業(yè)的認知了解。學生在大三、大四轉入專業(yè)課程的學習并完成畢業(yè)設計。該學科在應對工業(yè)設計新工科改革中，對專業(yè)課程進行了改革，例如在傳統(tǒng)的專業(yè)課程基礎上進行優(yōu)化升級，圍繞課程學習目標，結合新工科理念重新構建知識學習邏輯，并借助先進設計工具和手段，使學生能夠快速掌握各項設計能力。同時升級設計綜合實踐類課程和課程設計等以設計實踐為主要內容的課程，以探索新形勢下工業(yè)設計學生的能力培養(yǎng)方式。畢業(yè)設計方面，鼓勵學生圍繞三航領域開展畢業(yè)設計，將工程知識和工程能力良好導入設計創(chuàng)新過程當中，完成與設計創(chuàng)新能力的良好融合。
西工大學生可以借助學校工程實訓平臺以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目和課程進行高質高效的項目驅動式學習，以滿足工業(yè)設計新工科的教學條件需求。西工大工程實踐訓練中心擁有冷加工、熱加工、電工電子和現(xiàn)代工程四個功能模塊，能夠完成材料結構的先進冷熱加工（銑削、數(shù)控精雕、金屬鑄造等）、三維掃描、3D打印、PCB設計、電子測量、金屬材料性能檢測、機械裝配、表面熱處理等實踐支撐。學校還擁有創(chuàng)客中心、機器人基地、航模基地等實踐創(chuàng)新平臺模塊，并面向全校學生開設創(chuàng)新實踐課程、基地培訓，每個學生都能參與各個創(chuàng)新實踐平臺模塊的創(chuàng)新實踐活動。另外在院系層面，工業(yè)設計系的人機工效工信部實驗室和省實驗室、快速成型與制造實驗室和新媒體實驗室能夠為同學們提供人機工效研究、設計加工成型、新媒體設計等實踐支撐。在設計實踐項目方面，學生首先可以依托國內外雙創(chuàng)大賽項目平臺（如互聯(lián)網(wǎng)+、三航杯等）和工業(yè)設計類競賽（如紅點獎、IF獎等）進行工業(yè)設計綜合實踐，其次在本專業(yè)內，西工大工業(yè)設計系借助國家重大科技工程、產(chǎn)學研實踐項目、國際交流合作和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，為學生創(chuàng)造了豐富高質的工業(yè)設計新工科實踐機會。
新的培養(yǎng)模式下，工業(yè)設計學生與其他專業(yè)學生大大增加了交叉學習機會、增強了與其他專業(yè)的溝通和合作，增進了了解。新的人才培養(yǎng)模式增強了工業(yè)設計學生的工程實踐能力和綜合素養(yǎng)，開拓了專業(yè)視野，有更多的機會參與較為前沿的科技項目，與其他專業(yè)人才一起完成設計構思、工程制作、使用測驗到最終落地的全周期訓練（圖5）。
圖5 西工大學生工程實踐過程
四、我國工業(yè)設計“新工科”建設路徑思考
針對當前我國高校工業(yè)設計專業(yè)設點廣泛、高端人才短缺的現(xiàn)狀，我國應當開啟適合于本國行業(yè)和社會特點的工業(yè)設計新工科改革探索。結合我國專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及國際國內新工科建設案例，我認為高校工業(yè)設計新工科人才培養(yǎng)應注重以下幾點。
（1）教育理念和教學模式的轉變
從以學生完成各門課程學習為中心，轉變到以培養(yǎng)學生具備自主完成知識體系和實踐能力建構為中心。①以需求為牽引，使學生從外部要求轉變到內部驅動式的學習。充分利用項目驅動式教學模式，構建項目開展與知識學習的串并系統(tǒng)，從對具體題目和問題的方案探求中，自主學習解決問題相應的的知識和手段，充分啟發(fā)學生的求知熱情。②由于工業(yè)設計學科本身偏應用，需要學生在項目實踐中掌握創(chuàng)新思維和設計技巧，且與工程技能訓練有著天然的互補性，因此可將工程能力在設計創(chuàng)新中落地。例如在歐琳工學院的課程模塊中，專門設立了工業(yè)設計課程來輔助工程上的創(chuàng)新。③在教學當中，應當充分發(fā)揮院校各自的行業(yè)資源優(yōu)勢，將行業(yè)項目導入教學和科研環(huán)節(jié)，建設打造具有行業(yè)特點和人才優(yōu)勢的學科點。④當實踐教學在真實項目資源不足的情況下，鼓勵采用數(shù)字化教學方式，打造高仿真工業(yè)設計實踐教學平臺來驅動學生學習。甚至仿真教學實踐平臺可能更適應學生的學習節(jié)奏，對能力和知識起到相對全面的訓練。
（2）更新教學管理與評估模式
根據(jù)中國行業(yè)的需求特點以及學生自身的發(fā)展期望，建立針對學生特點的個性化培養(yǎng)模式和圍繞能力的全流程評估體系。①為學生提供多種發(fā)展定位及學習選擇，包括多職業(yè)類型、自定專業(yè)、自定節(jié)奏、課程自選，課程自組等。②改變教師的角色，從單純的授課者轉變?yōu)橄驅W生提供學習方法、學習資源和項目經(jīng)驗的導師。③鼓勵團隊合作，在設計項目執(zhí)行中啟發(fā)學生對自身協(xié)作能力和特長進行探索和定位，并逐步培養(yǎng)團隊所必須的合作能力、領導力和綜合處理問題的能力。④在對學生的能力評估方面，應結合個人對項目的貢獻力和個人的實際發(fā)展階段進行評估，做到更精細化和更個性化。具體可參考斯坦福大學提出的實時、動態(tài)的“競爭力狀態(tài)”清單。
（3）主動介入前沿科技領域的設計研發(fā)
目前大部分國內工業(yè)設計專業(yè)學生介入前沿科技領域不夠，多圍繞民用日用產(chǎn)品的外觀和結構設計層面，導致由于工程能力薄弱和實際創(chuàng)新經(jīng)驗不足，更無法真正在團隊的創(chuàng)新工作中起到主導角色。面對我國科學技術、軍民各項產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，國際競爭壓力較大的現(xiàn)狀，我國新工科背景下的工業(yè)設計教育必須結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、服務機器人、新一代信息產(chǎn)業(yè)以及高端智能裝備、腦科學，計算機輔助設計等，打造新工科背景下工業(yè)設計教育的新興領域和新的增長點，服務于社會關鍵行業(yè)發(fā)展，保障國家安全強大、人民幸福安康。例如代爾夫特理工就已經(jīng)將人工智能作為工業(yè)設計學科發(fā)展的下一個突破口，斯坦福大學D.School與硅谷從行業(yè)融入學科發(fā)展到畢業(yè)人才輸送都保持著緊密的聯(lián)系。
（4）制定工業(yè)設計新工科人才培養(yǎng)質量評價標準
人才評價標準是高校實現(xiàn)工業(yè)設計新工科改革目標，保證人才培養(yǎng)質量的一項重要基礎性工作。首先，標準的制定一定要服務于國家戰(zhàn)略和重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展，立足當下、面向未來。標準制定初期可參考國際新工科改革案例，包括標準框架、人才目標能力，戰(zhàn)略部署等方面；其次標準的制定需要兼顧主題性和宏觀性，既要保證突出工業(yè)設計新工科特點又要包容各學科點和地域行業(yè)的特點。如國際改革案例中提出了元認知、全球視野、人文社會科學素養(yǎng)、批判性思維、跨學科和系統(tǒng)思維等作為新工科人才的目標能力。另外，我國的人才評價標準需要補充家國情懷、艱苦奮斗等具有中國特色和中國精神的重要內涵。
總結
我們國家正逢民族崛起的歷史契機和挑戰(zhàn)，院校作為工業(yè)設計教育改革的主體，應當充分考慮行業(yè)和社會發(fā)展需求，重新定義人才培養(yǎng)內涵，腳踏實地地推動工業(yè)設計教育的新工科建設。工業(yè)設計新工科教育既區(qū)別于傳統(tǒng)的藝術設計模式，也不同于任何一門其他的理工科專業(yè)，應當建立起以學生為教學主體、以設計實踐助推自主學習，以工程賦能設計創(chuàng)新的新型工業(yè)設計教學模式。同時新工科的改革既要學習西方優(yōu)秀理念，也要尊重中國習慣、中國國情和中華文化。“為往圣繼絕學，為萬世開太平”——工業(yè)設計新工科改革應當致力于培養(yǎng)具有家國情懷、優(yōu)秀設計創(chuàng)新能力、工程實踐能力和綜合素養(yǎng)的人才，最終探索工業(yè)設計在推動中國制造業(yè)高質量發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級中的應有之義。
感謝張慧忠老師的辛勤組織和撰寫