基于智能制造裝備設計實踐的工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索

黃天楊，韓衛(wèi)國，鐘光明，鄒穎

（廣東海洋大學 機械工程學院，廣東 湛江 524000）

0 引言

創(chuàng)新作為國際競爭的新場域，為國家新興產(chǎn)業(yè)和技術的跨越式發(fā)展提供了新機遇、路徑[1]。而智能制造等新興技術與新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展則要依靠高等教育創(chuàng)新人才的培養(yǎng)作為支撐。因此，為提升智能制造等新興技術與新興產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，助力中國制造2025戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)，應該著力布局智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才的系統(tǒng)培養(yǎng)。

1 中國制造迫切需要智能制造裝備創(chuàng)新設計人才

國務院于2015年5月發(fā)布的《中國制造2025》，明確了以科技創(chuàng)新驅(qū)動為核心的智能制造發(fā)展計劃，明確了我國邁向“制造強國”的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃[2]。智能制造是網(wǎng)絡化、智能化和數(shù)字化的高度融合，尤其是在制造環(huán)節(jié)中以產(chǎn)品設備、技術和數(shù)據(jù)的高效融合，它是在產(chǎn)品生產(chǎn)與制造過程中，以用戶為核心的智能化管理、控制和生產(chǎn)，達到生產(chǎn)效率提高和能源節(jié)約，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。為此，智能制造的實現(xiàn)至少涉及制造裝備和控制產(chǎn)品的人兩個對象，即產(chǎn)品和人。而面向中國制造，這個產(chǎn)品的智能化實現(xiàn)需要大量的創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，尤其是智能制造裝設計創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

“中國制造2025”指出大力發(fā)展新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床與機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、農(nóng)業(yè)裝備等十大重點領域[3]。上述領域的裝備智能化創(chuàng)新設計已然成為轉(zhuǎn)型升級的重要途徑之一，然而，面對智能制造時代，當前上述領域的智能制造產(chǎn)品設計人才尤為短缺，智能制造時代對于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求將日益加大[4]。為此，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會等部門聯(lián)合印發(fā)了《制造業(yè)設計能力提升專項行動計劃（2019-2022）》，計劃指出要推動制造業(yè)短板領域設計問題的改善，工業(yè)設計基礎研究體系逐步完善，公共服務能力大幅提升，人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新發(fā)展。與此同時，為了應對產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略，教育部近年來積極推進新工科建設。而在教育部等國家各級部門的重視與要求下，各高校逐漸開展了新工科的布局與建設，探索了相關新工科建設的發(fā)展路徑與人才培養(yǎng)。因此，面對中國制造2025的國家戰(zhàn)略目標，需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力，擁有跨學科知識體系能力的智能制造裝備復合型工業(yè)設計創(chuàng)新人才。

2 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 產(chǎn)教融合對智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出的新挑戰(zhàn)

近年來，產(chǎn)教融合作為國家高等教育改革和決策的方向，其已然在我國的高等教育中得到了踐行。作為高等教育與區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求結(jié)合的產(chǎn)教融合[5]，能讓學生在理論基礎學習之外，以市場為試驗場，以產(chǎn)業(yè)需求為實踐對象，進一步驗證理論學習的效果，增強實踐創(chuàng)新能力。面對新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，產(chǎn)教融合為產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了方向，而深化產(chǎn)教融合作為教育綜合改革的決策部署要求高校人才培養(yǎng)要與產(chǎn)業(yè)合作，要面向智能制造等高新技術產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

基于創(chuàng)新驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)發(fā)展已然成為助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革和經(jīng)濟增長的主要動力。而以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的應用型工業(yè)設計，其設計人才除了要具有基礎的理論知識外，還應該擁有符合當前產(chǎn)業(yè)意識和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新思維能力。工業(yè)設計人才的培養(yǎng)如若未能與產(chǎn)業(yè)融合，未開展產(chǎn)業(yè)需求相關的實踐與訓練，那么所培養(yǎng)出的工業(yè)設計人才無法滿足企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才需要[6]。然而，由于當前高校學生實踐機會較為缺乏等因素，使得當前應用型工業(yè)設計的學生對產(chǎn)業(yè)需求與產(chǎn)業(yè)前沿的關注意識仍然較為薄弱。如何深化設計人才培養(yǎng)教育改革，強化學生的實踐能力，培養(yǎng)學生對產(chǎn)業(yè)需求與產(chǎn)業(yè)前沿的關注意識，提升其對專業(yè)和相關產(chǎn)業(yè)的熱愛與能力，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤其是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供創(chuàng)新設計人才支撐，是當前智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)面臨的新挑戰(zhàn)。

2.2 制造強國對智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出的新挑戰(zhàn)

制造業(yè)作為國民經(jīng)濟的主體，是強國之基。而在新興科技革命興起的智能制造時代，推進制造業(yè)的智能化、現(xiàn)代化的可持續(xù)發(fā)展是我國提升綜合國力、建設世界強國的必由之路，可以說，建設制造強國是應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略選擇，也只有如此，方能實現(xiàn)我國從“制造大國”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸圃鞆妵?、從“中國制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊鴦?chuàng)造”。而在中國政府實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領《中國制造2025》中已將“創(chuàng)新驅(qū)動”和“人才為本”作為我國從“制造大國”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸圃鞆妵钡幕痉结槨?/p>

裝備制造業(yè)作為技術密集型產(chǎn)業(yè)，是為國民經(jīng)濟發(fā)展提供技術裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家工業(yè)發(fā)展的脊梁。在制造強國的建設背景下，裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級勢在必行。而推動裝備制造業(yè)的發(fā)展，迫切需要以創(chuàng)新作為驅(qū)動，以人才為根本，方能實現(xiàn)裝備制造的產(chǎn)品、科技等全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新發(fā)展。人才是制造強國建設的根本，而人才的創(chuàng)新能力是裝備產(chǎn)品工業(yè)設計創(chuàng)意人才的核心素養(yǎng)。然而，我國當前工業(yè)設計人才培養(yǎng)過程中的設計與訓練實踐大多以文化創(chuàng)意產(chǎn)品、日常生活用品主題為主，缺乏對智能制造裝備等國家戰(zhàn)略性主題的實踐訓練，其智能制造相關的實驗、實訓等環(huán)節(jié)不足，教學的內(nèi)容、方法與評價相對單一且傳統(tǒng)，此外，學生的創(chuàng)新能力、實踐意識有待提升。為此，面對制造強國建設，工業(yè)設計人才的培養(yǎng)如何改革教學實踐內(nèi)容，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的智能制造裝備工業(yè)設計人才，為智造強國提供有力的人才保障，是當前智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)面臨的新挑戰(zhàn)。

3 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新設計人才培養(yǎng)探索

智能制造正在催生新的產(chǎn)業(yè)變革機制和衍生新的業(yè)態(tài)模式，這就要求在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)上需要與之相適應。智能制造所具有的復合特質(zhì)，要求創(chuàng)新人才的培養(yǎng)也將是復合型的、實踐型的，而不僅僅是具有基本的理論素養(yǎng)。因此，構建以理論為基礎，以創(chuàng)新實踐能力為目標的工業(yè)設計人才培養(yǎng)模式是當下順應智能制造戰(zhàn)略背景下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需要，更是現(xiàn)代復合型應用人才培養(yǎng)的迫切需要。復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求工業(yè)設計新工科的人才培養(yǎng)將工程、藝術、商業(yè)，設計、科技、技術等各種創(chuàng)新要素進行融合，也就是說在新工科人才培養(yǎng)過程中要全方位考量人才的復合型要求，將工程教育與人才培養(yǎng)目標融會貫通，在其過程中納入工程教育、藝術素養(yǎng)、商業(yè)模式、設計技能、科技知識、技術經(jīng)驗等知識體系，實現(xiàn)人才創(chuàng)新能力的提升，增強人才的核心競爭力。為此，開展如圖1所示的智能制造裝備工業(yè)設計人才培養(yǎng)探索模式不失為一種有益的嘗試。

圖1 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

3.1 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)理論課程教學

因智能制造涉及程、機械、制造、計算機、材料、電子等各專業(yè)學科知識體系，且對于基礎課程和專業(yè)課程內(nèi)容的要求也涉及較高，故智能制造裝備創(chuàng)新設計人才的培養(yǎng)有別于一般文化創(chuàng)意產(chǎn)品等設計人才的培養(yǎng)，因此，智能制造裝備創(chuàng)新設計人才的培養(yǎng)首先應對理論課程進行梳理和講授。首先應該在基礎課程中以基礎理論及基本工具為主要內(nèi)容，展開基礎知識的講授，課程包括高等數(shù)學、工業(yè)設計機械基礎、畫法幾何及機械制圖，計算機輔助工業(yè)設計、產(chǎn)品實體建模及應用；然后，展開創(chuàng)新設計的相關核心專業(yè)課程，圍繞智能工業(yè)產(chǎn)品的人因、材料、交互、設計方法等展開，課程可包括產(chǎn)品設計程序與方法、產(chǎn)品交互設計、機械與結(jié)構設計基礎、人機工程學、造型材料與工藝、模型制作與工藝、產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設計等；最后，圍繞智能制造裝備產(chǎn)品設計與創(chuàng)新人才培養(yǎng)，搭建專業(yè)拓展課程模塊，具體課程可包括快速成型與制造技術、智能控制系統(tǒng)、模具設計、智能制造技術等。建構“基礎課+專業(yè)核心+專業(yè)拓展”的智能制造裝備創(chuàng)新設計人才培養(yǎng)知識體系，從多層次的課程知識體系建構與后續(xù)的實踐訓練來培養(yǎng)符合當前國家戰(zhàn)略需求的應用型創(chuàng)新設計人才。學生可通過必修、跨專業(yè)和跨學院選修等方式完成理論學習，該階段主要是教師利用課程理論講授產(chǎn)品設計相關理論，讓工業(yè)設計學生掌握相關設計理論知識，為后續(xù)設計實踐奠定扎實的理論基礎。在具體課程的講授中，教師可運用案例式、情景式、研討式、啟發(fā)式、參與式等不同的教學方法和手段進行授課，以提升學生的理論學習興趣，強化學生對理論的掌握。

3.2 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新實踐主題選定

創(chuàng)新訓練課題的選擇需要充分考慮當前或未來的社會與工業(yè)發(fā)展需求，并與之相互結(jié)合[7]。為此，智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新設計人才培養(yǎng)中課程實踐內(nèi)容的設置，應該充分考慮新興產(chǎn)業(yè)需求，結(jié)合課程教學要求及人才培養(yǎng)目標，在傳統(tǒng)實踐教學的基礎上，融合前沿的產(chǎn)業(yè)技術和需求，豐富實踐課程內(nèi)容的創(chuàng)新性、應用性與綜合性，提升學生的創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和能力的智能制造裝備工業(yè)設計人才。因此，可在理論課程的實踐教學環(huán)節(jié)設置智能制造裝備相關主題的設計實踐。例如，在產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)設計等專業(yè)課程的實踐訓練環(huán)節(jié)中設置智能制造裝備產(chǎn)品的創(chuàng)新設計訓練。該階段首先通過教師介紹主題產(chǎn)品概況及其設計實踐要求，學生可根據(jù)自身實際需求和興趣進行具體智能產(chǎn)品的選取，包括智能化農(nóng)業(yè)機械、海洋工程裝備、數(shù)控機床、智能儀器儀表、施工機械等。

3.3 智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新實踐訓練與考核評價

智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新實踐訓練與考核評價實施路徑如圖2所示。該實施路徑主要包括主題設計實踐與考核評價兩個模塊。主題設計實踐模塊包括設計調(diào)研構思和設計方案構思實踐兩大階段。在設計調(diào)研構思階段，學生運用文獻分析、案例分析、實地調(diào)查、用戶訪談等方法開展主題相關的市場、用戶和產(chǎn)品分析，通過市場調(diào)研洞察行業(yè)及發(fā)展的設計問題與趨勢，并凝練出可行的設計方向。市場包括行業(yè)政策、市場需求等分析；用戶分析包括生理特征、心理特征、行為方式等分析；產(chǎn)品包括產(chǎn)品造型風格、功能、技術、色彩設計、加工工藝與表面處理技術、競品分析等。在設計方案構思實踐階段，學生首先結(jié)合前期的調(diào)研結(jié)論和所提出的設計方向，明確設計定位，以進行前期設計方案構思發(fā)散。其次，結(jié)合設計定位開展草圖方案的評估，并進行定案的優(yōu)化與細化表現(xiàn)。再次，應用計算機輔助工業(yè)設計技術[8]對方案進行數(shù)字化表達。在整體的設計方案構思階段，除了遵循設計定位外，還要盡可能考慮產(chǎn)品方案的各個細節(jié)，而在方案提出后，指導教師要在設計理論、方法、設計表達、方案細化、效果展示等方面給以具體的指導。整個設計實踐訓練的通過老師指導，學生參與實踐的方式，完成智能制裝備產(chǎn)品的課題訓練。

考核評價模塊主要是對學生前期的設計實踐成果與后期匯報表現(xiàn)進行綜合評定。通過成果匯報幫助學生系統(tǒng)梳理設計實踐過程和成果，便于提升其設計語言的組織和表達能力，也有助于增進班級同學對不同產(chǎn)品領域的學習和了解。指導教師針對學生所匯報的智能制造裝備產(chǎn)品方案情況和匯報過程中的表現(xiàn)進行整體評價，評價主要從日常表現(xiàn)、調(diào)研方案、設計實踐方案的完整性、成果的創(chuàng)新性、人機性、美觀性與功能、可行性、設計表現(xiàn)力、匯報過程的流利和回答問題的邏輯性、流暢性與合理性等方面進行全面考察，通過學生設計成果的一一匯報和教師的成果評價，讓學生們進一步了解自身在設計方案設計、匯報等層面的優(yōu)劣，以便在后續(xù)的學習中改進，進一步提升綜合素養(yǎng)。

4 結(jié)語

在中國制造2025戰(zhàn)略背景下，以智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工業(yè)設計需求為依托，將其納入到應用型工業(yè)設計人才培養(yǎng)的過程中，這種將產(chǎn)業(yè)發(fā)展與人才培養(yǎng)相結(jié)合的實踐探索不失為行之有效的教學嘗試，該探索拓寬了工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)的路徑和實踐機會，極大地提升了學生的創(chuàng)新設計實踐能力，增強了學生對產(chǎn)業(yè)的關注意識，助力智能制造裝備工業(yè)設計創(chuàng)新人才的創(chuàng)新培養(yǎng)，助力中國制造2025戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。