余隋懷，西北工業大學教授，博士生導師。教育部工業設計專業教學指導分委員會副主任委員，中國工業設計協會副會長，工業設計與人機工效工信部重點實驗室主任，陜西省工業設計工程實驗室主任，西北工業大學工業設計研究所所長，科技部“國家工業設計產業技術創新戰略聯盟”專家委員會主任，絲綢之路創新設計產業聯盟專家工作委員會委員，中國工業設計協會交互設計專業委員會副主任委員，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設計及相關領域課題10余項，主持完成優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，西北工業大學助理教授，陜西省工業設計發展中心主任助理。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表論文8篇，其中SCI、EI收錄4篇。
一、工業設計新工科改革的背景
為實現中華民族偉大復興夢想，中國提出了“中國制造2025”、“互聯網+”等一系列重大發展戰略，將先進制造、數字化、智能化提到了國家戰略發展層面。另一方面，在中國傳統教育模式下，專業發展不斷細分、隔離，且人才培養普遍出現了重理論輕實踐的現象。而這與國家急需高端工程人才滿足發展需求的大背景產生了矛盾，這種矛盾必然催生一輪新的人才培養模式的改革。
2019年教育部高校教學指導委員會做出了建設工業設計專業“新工科”的部署，該部署賦予了工業設計專業新的歷史責任和新的發展要求。工業設計教育新工科改革是在“新工科建設”大背景下提出的。從傳統工科專業領域來看，“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設計專業最新的教學模式。各案例中的新工科建設都是社會發展到全新階段，各高校根據各自所處社會背景進行的教育改革，以期對社會及未來產生持續的推動作用。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、實現和運作——CDIO）。
縱觀國際國內新工科改革案例，可以發現有幾個共通點：
（1）項目驅動式教學模式改革。由傳統的課程理論教學模式轉變為：以解決工程問題的工程實踐為學習訓練載體，實現科學知識、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“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、數學和科學課程，人文社會科學及企業管理類課程；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，支持多元化發展。根據學生個人特點和社會需求，為學生提供多元的培養方式和職業發展方向，因材施教、培養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奏。
（4）重視學生綜合素養的提高。總結多個改革案例中學生培養的目標能力均包括：系統性思維，終身學習能力，批判反思思維，人文素養的培養，職業素養等。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為圍繞學生能力發展的評價。例如MIT開發了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、動態性地評價。
二、中國工業設計現狀及新工科改革的必要性
工業設計作為應用型學科，以設計創新途徑解決使用和社會問題、提升人類滿足感和幸福感；同時工業設計人員具備協調整合供給側資源，以提供創新型解決方案的角色要求。工業設計專業在中國經歷幾十年的探索和發展，已經逐步建立起自身的學科框架和專業學習內容。為應對當前社會和行業領域發展出現的新局面、新問題，需要更加強調學科交叉、多主體間的協同創新以及增強人本主義的滲透，而我國傳統的工業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。大多數院校在工業設計人才培養中，沒有真正建立起以能力構建為目標的教學體系。工業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，但多數的競賽都止步于概念階段，對設計的真實細節無法進行可靠的推敲。
（2）知識的應用導向不明確。各個工業設計專業基礎課程相對獨立，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。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理課程后再開始。
（3）人才培養定位不清晰。目前國內存在部分院校工業設計專業沿襲包豪斯式藝術設計的人才培養模式，另有部分院校則是選取一些傳統工科課程混合藝術設計課程進行教學。傳統工業設計專業人才培養沒有建立起真正融合工科背景優勢，服務于前沿產業設計創新的定位導向。
（4）行業需求牽引不足。首先，普遍存在企業需求不能有效傳導至設計教學環節的現象，院校針對行業需求的思考不夠；其次，企業開展設計項目節奏和要求與院校教學訓練之間沒能實現有效的橋接；再次，院校課程的訓練內容時效性相對滯后于企業對工業設計人才的需求。
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，工業設計需要更加凸顯其工科屬性和協同創新屬性，緊密結合前沿科技領域和社會問題，加強與自然科學、社會科學的聯系，培養適應于當前我國行業和社會發展需求的工業設計新工科人才。工業設計新工科改革不是單純地提高針對產品的塑美能力，也不是單純地學習更多工科知識，而應當是以提供優質解決方案為目標，以設計創新思維和方法為主導，工程實踐賦能下的設計創新人才培養。工程實踐能力、創新思維和審美素養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新能力成為近乎于經驗式的反應。因此，工業設計專業天然適合項目驅動式教學的新工科改革。
三、西北工業大學工業設計人才培養介紹
西北工業大學工業設計系從1992年開始工業設計教育，在國內首創“上天入海、四維融合”特色學科建設及人才培養模式（圖1）。西工大工業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、產學研實踐平臺支撐、國際交流合作拓展和創新創業教育推動四個重要維度，率先將現代工業設計理念和方法引入載人航天領域。西工大工業設計系具備工業設計與人機工效教育部重點實驗室和陜西省工業設計工程實驗室（見圖2），結合三航領域國家重大工程設計任務，培養了大批具有“全生命周期設計能力”的拔尖創新設計人才，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，承擔了多款艙載醫學檢測設備的工業設計任務，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化設計、神舟飛船艙載設備工業設計，極大地提升了我國載人航天工程項目的工業設計和工效設計水平。該學科曾兩次獲得國家優秀教學成果二等獎，構建的工業設計創新人才培養體系近5年獲得國家級創新競賽獎項50余人次，省級獎100余人次。一大批畢業生成為航空、航天、航海和裝備制造業等行業設計領軍人才。培養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設計任務。培養了中興、華為、江淮、創維、華帝等多家國家級工業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設計參與天和核心艙設計工作
圖4 西工大工業設計教學體系
隨著2019年西北工業大學開啟本科生大類培養，工業設計專業的培養方案也進行了新一輪的改革。總體來看，新的工業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。在新的大類培養計劃中，工業設計專業學生需要在大一、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，如創新創業實踐、綜合素養類課程等，以及完成針對包括工業設計專業在內的各專業的認知了解。學生在大三、大四轉入專業課程的學習并完成畢業設計。該學科在應對工業設計新工科改革中，對專業課程進行了改革，例如在傳統的專業課程基礎上進行優化升級，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設計學生的能力培養方式。畢業設計方面，鼓勵學生圍繞三航領域開展畢業設計，將工程知識和工程能力良好導入設計創新過程當中，完成與設計創新能力的良好融合。
西工大學生可以借助學校工程實訓平臺以及創新創業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。學校還擁有創客中心、機器人基地、航模基地等實踐創新平臺模塊，并面向全校學生開設創新實踐課程、基地培訓，每個學生都能參與各個創新實踐平臺模塊的創新實踐活動。另外在院系層面，工業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大賽項目平臺（如互聯網+、三航杯等）和工業設計類競賽（如紅點獎、IF獎等）進行工業設計綜合實踐，其次在本專業內，西工大工業設計系借助國家重大科技工程、產學研實踐項目、國際交流合作和創新創業項目，為學生創造了豐富高質的工業設計新工科實踐機會。
新的培養模式下，工業設計學生與其他專業學生大大增加了交叉學習機會、增強了與其他專業的溝通和合作，增進了了解。新的人才培養模式增強了工業設計學生的工程實踐能力和綜合素養，開拓了專業視野，有更多的機會參與較為前沿的科技項目，與其他專業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、我國工業設計“新工科”建設路徑思考
針對當前我國高校工業設計專業設點廣泛、高端人才短缺的現狀，我國應當開啟適合于本國行業和社會特點的工業設計新工科改革探索。結合我國專業發展現狀以及國際國內新工科建設案例，我認為高校工業設計新工科人才培養應注重以下幾點。
（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，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，充分啟發學生的求知熱情。②由于工業設計學科本身偏應用，需要學生在項目實踐中掌握創新思維和設計技巧，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，專門設立了工業設計課程來輔助工程上的創新。③在教學當中，應當充分發揮院校各自的行業資源優勢，將行業項目導入教學和科研環節，建設打造具有行業特點和人才優勢的學科點。④當實踐教學在真實項目資源不足的情況下，鼓勵采用數字化教學方式，打造高仿真工業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
根據中國行業的需求特點以及學生自身的發展期望，建立針對學生特點的個性化培養模式和圍繞能力的全流程評估體系。①為學生提供多種發展定位及學習選擇，包括多職業類型、自定專業、自定節奏、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為向學生提供學習方法、學習資源和項目經驗的導師。③鼓勵團隊合作，在設計項目執行中啟發學生對自身協作能力和特長進行探索和定位，并逐步培養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、動態的“競爭力狀態”清單。
（3）主動介入前沿科技領域的設計研發
目前大部分國內工業設計專業學生介入前沿科技領域不夠，多圍繞民用日用產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新經驗不足，更無法真正在團隊的創新工作中起到主導角色。面對我國科學技術、軍民各項產業蓬勃發展，國際競爭壓力較大的現狀，我國新工科背景下的工業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、大數據可視化、服務機器人、新一代信息產業以及高端智能裝備、腦科學，計算機輔助設計等，打造新工科背景下工業設計教育的新興領域和新的增長點，服務于社會關鍵行業發展，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將人工智能作為工業設計學科發展的下一個突破口，斯坦福大學D.School與硅谷從行業融入學科發展到畢業人才輸送都保持著緊密的聯系。
（4）制定工業設計新工科人才培養質量評價標準
人才評價標準是高校實現工業設計新工科改革目標，保證人才培養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略和重要產業發展，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，既要保證突出工業設計新工科特點又要包容各學科點和地域行業的特點。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、批判性思維、跨學科和系統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，院校作為工業設計教育改革的主體，應當充分考慮行業和社會發展需求，重新定義人才培養內涵，腳踏實地地推動工業設計教育的新工科建設。工業設計新工科教育既區別于傳統的藝術設計模式，也不同于任何一門其他的理工科專業，應當建立起以學生為教學主體、以設計實踐助推自主學習，以工程賦能設計創新的新型工業設計教學模式。同時新工科的改革既要學習西方優秀理念，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”——工業設計新工科改革應當致力于培養具有家國情懷、優秀設計創新能力、工程實踐能力和綜合素養的人才，最終探索工業設計在推動中國制造業高質量發展和產業升級中的應有之義。
感謝張慧忠老師的辛勤組織和撰寫