工業(yè)設計創(chuàng)新人才的實踐能力培養(yǎng)
——以面向高血糖人群的智能餐墊設計為例

文／沈 瓊，張兆鈴，張睿敏，張彥芳（.東華大學 機械工程學院；.日本九州大學 藝術工學研究院）

21世紀是展望未來和反思過去的新紀元，通過工業(yè)設計滿足人們生活需求、解決社會問題的創(chuàng)新浪潮滾滾而來，更多具有獨創(chuàng)性的產品與服務系統(tǒng)將孕育而生，這個時代在匯集過去100年中重大的工程成就之后，開啟了人們對自我、對社會的反思，并對工業(yè)設計的創(chuàng)新價值有了更深入的認知。

2010年6月我國教育部貫徹實施的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，為工程類創(chuàng)新人才培養(yǎng)方向起到引領作用，主要提出了工程類教育的國家發(fā)展戰(zhàn)略、更為關注工業(yè)界的緊密合作、工程類人才綜合素質及社會責任觀的培養(yǎng)以及工程類人才的國際聯合培養(yǎng)。2017年，教育部召開了新工科研究與實踐第一次工作會議，新工科建設全面啟動，進一步深化和實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（2.0版），全國各地相繼增設“新工科”專業(yè)點，產學研相互滲透，為產業(yè)發(fā)展和社會經濟發(fā)展奠定了基礎。同時期，教育部、財政部和國家發(fā)展與改革委員會聯合發(fā)布了“世界一流大學和一流學科建設實施辦法”，社會資源與高校平臺逐漸融合，形成多元支持、協同培育創(chuàng)新設計人才的潮流。

一、研究背景

2018年8月，三部委聯合發(fā)布了加快“雙一流”建設的指導意見，進一步要求促進優(yōu)質資源共享，為高校創(chuàng)新驅動發(fā)展營造良好的環(huán)境。高校創(chuàng)新教育質量發(fā)展并非只是為了建成高等教育強國，更重要的還是“成人”,即通過高校培育模式來給與受教者自由成長的空間，使其具備“可行能力”[1]。有專家提出學科交叉融合，能促進學生更好地掌握生產與應用知識的能力,在實踐過程中發(fā)揮其理智自由和行動自由。并建議有關政府部門進一步確定交叉學科的評價準則,參考國際交叉融合的教育與實踐經驗,完善適合我國國情的交叉學科質量評估的模式[2]。為了使創(chuàng)新人才將理論知識學以致用，與實踐相結合解決設計問題的同時發(fā)揮和完善自己的能力，各類高校展開了協同培養(yǎng)模式探索。例如與政府、企業(yè)、組織建立協同創(chuàng)新中心為核心的聯合培養(yǎng)創(chuàng)新人才機制、校內外雙導師制度、實踐及科研項目的線上管理平臺、線下會晤討論等多模塊的協同培育模式，全方位提升創(chuàng)新人才的培養(yǎng)品質。

2009年，美國杜克大學、歐林工學院等提出了 “重大挑戰(zhàn)學者計劃”（GCSP，the Grand Challenges Scholars Program），為培育具有創(chuàng)新性的工程師、設計師等人才而準備。課題以實踐為主，除了技能和能力外，還強調思維模式的發(fā)展，包括研究和項目學習、跨學科、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、文化理解、社會意識5個方面。該培養(yǎng)計劃鼓勵創(chuàng)新人才參與重大挑戰(zhàn)項目或獨立完成某項研究；實行“工程+”的理念，將公共政策、商業(yè)、法律、倫理、人類行為、風險、醫(yī)學和工程學相結合的工作模式；培養(yǎng)創(chuàng)新人才將發(fā)明轉化為創(chuàng)新，改善市場風險，為公眾利益提供全球解決方案；培養(yǎng)創(chuàng)新人才文化認同意識，并在全球經濟中引領創(chuàng)新；培養(yǎng)創(chuàng)新人才社會服務意識，運用技術特長來解決社會問題[3]。

日本九州大學藝術工學院以 “藝術工學”為根本，一方面滿足社會對創(chuàng)新設計人才的需求，另一方面為學生考入研究生院提供更多的可能性，之后為了強化日本社會國際競爭力的基礎，使日本經濟可持續(xù)發(fā)展，在森田教授的指導下成立設計戰(zhàn)略方向。設計戰(zhàn)略方向主張將學院的文理學科交叉、各系打通，根據課程及實踐的需求可靈活組隊，并聘請了日本設計界名流擔當課程及項目導師，同時積極展開國際項目合作及創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

隨著科學技術指數級的進步和產業(yè)精細化的發(fā)展，全球工程背景下的工業(yè)設計專業(yè)，愈來愈認識到創(chuàng)新人才協同培育不僅僅是口號，這條路徑何去何從，需要不斷地探索和深耕，國際上相關的教育經驗及培養(yǎng)思路為本研究提供了一定的參考價值和借鑒意義。

二、工業(yè)設計創(chuàng)新人才協同培育

2.1 工業(yè)設計與創(chuàng)新的關系

工程背景下的工業(yè)設計是通過觀察和發(fā)現人們在日常生活中所遇到的問題和需求，進行思考和提煉，并基于設計理念提出解決方案，根據工程的設計原則和技術方法推導出工程原型。然后將該原型細化，通過合理的加工工藝開發(fā)出產品，投入市場后的產品分別為企業(yè)和用戶帶來經濟效益和使用價值，同時帶動相關產品領域的工業(yè)設計良性循環(huán)，得到可持續(xù)發(fā)展。

傳統(tǒng)工業(yè)設計中的創(chuàng)新往往聚焦于產品和服務系統(tǒng)上的原創(chuàng)性設計，更注重用戶體驗的微觀視角，Verganti（2008）基于此反思了工業(yè)設計創(chuàng)新的本質，指出工業(yè)設計的創(chuàng)新不僅僅是產品和服務在技術層面上的創(chuàng)造，還包括用戶感受層面上的獲得感[4]，這種質的提升才是創(chuàng)新的本質，這與歐林工學院對于創(chuàng)新的定義有著異曲同工之處。

歐林工學院曾指出，狹義的設計活動只是對抽象設計概念的具體化行為，而廣義的工業(yè)設計活動不僅包括機械、裝備、過程和系統(tǒng)等要素，還包含對社會背景和用戶需求的洞察、認識和實踐、從用戶需求到市場產品開發(fā)落地的全過程、產品及其服務系統(tǒng)的經濟效益和社會效益等的商業(yè)背景認知和實踐[5]。廣義的工業(yè)設計活動是一個系統(tǒng)化的創(chuàng)新活動，不僅包括原創(chuàng)性的設計思維和原創(chuàng)性的洞察，還將產品研發(fā)技術可行性、經濟效益可行性和社會吸引力價值等相互融合，同時也將設計過程中的創(chuàng)造、發(fā)明和創(chuàng)業(yè)融為一體[6，7]。

2.2 創(chuàng)新人才協同培育目標

歐林工學院主張在寬廣的社會環(huán)境中培養(yǎng)創(chuàng)新人才，其創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的主要特色是融合工程教育與創(chuàng)業(yè)教育，并以自由藝術教育（通識教育）、工程教育（自然科學、數學和工程基礎知識）和創(chuàng)業(yè)教育（商業(yè)知識）3個部分為核心模塊，其創(chuàng)新人才協同培育目標包括：（1）定性分析能力，能運用文理學科知識進行定性分析、估算、定性預測等；（2）定量分析能力，能應用文理學科知識進行定量分析，建立定量模型、計算、實驗等；（3）團隊工作能力，能在合作團隊中推動項目順利展開，貢獻力量；（4）交流溝通能力，能使用多種交流方式進行信息與思想的有效溝通；（5）終身學習能力，能準確定位自身的教育需求，進行自主學習和職業(yè)生涯規(guī)劃等；（6）理解環(huán)境能力，能從各角度理解工程的背景，清楚自身的職業(yè)規(guī)范和社會責任；（7）設計能力，能展現合理的、有創(chuàng)新型的設計方案并解決實際問題；（8）判斷力，能辨識并判斷問題、確立假設、提出解決問題的方案；（9）機會評估及發(fā)展，能夠確認機會、預測風險和成本，能夠有效地集聚把握機會所需要的資源。

我國工程背景下的工業(yè)設計專業(yè)為數不多，東華大學是其中之一，機械工程學院工業(yè)設計專業(yè)面向近年來國家發(fā)展戰(zhàn)略和經濟建設的長遠需要，以國家對高層次創(chuàng)新人才的需求為導向，依托學校的綜合實力和學科優(yōu)勢，以機械工程等工程學科為基礎，通過與人文、藝術、經濟、管理等學科的交叉整合，培養(yǎng)具備扎實理論基礎、較強工程實踐能力、開闊的專業(yè)視野及兼?zhèn)溆掠陂_拓創(chuàng)新精神的工業(yè)設計專業(yè)技術人才。該專業(yè)加入新工科建設隊伍之后，對工業(yè)設計創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出了新要求，具體包括：（1）知識應用能力，能將數學、工程基礎、專業(yè)知識及人文、藝術、經濟等知識用于解決工業(yè)設計問題；（2）復雜問題分析能力，能應用文理交叉學科的知識，進行識別和表達，并通過文獻研究或案例分析剖析設計問題；（3）設計開發(fā)能力，能借助設計工具、方法及手段提出針對問題的解決方案；（4）設計研究能力，能運用科學原理、方法進行設計調研、設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論；（5）現代工具運用能力，能運用技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對工程問題的預測與模擬；（6）綜合規(guī)劃能力，能預判解決方案對健康、安全、文化等的影響，并理解應承擔的責任；（7）可持續(xù)發(fā)展意識，能評估設計實踐及解決方案對生態(tài)環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的長遠影響；（8）職業(yè)道德規(guī)范，具有科學素養(yǎng)和社會責任感，遵守設計師的職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任；（9）團隊組織能力，能承擔個體、團隊成員以及負責人的角色；（10）溝通表達能力，能與業(yè)界同行、社會公眾進行有效溝通，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，并具備國際視野，能在跨文化背景下進行交流；（11）項目管理與決策，理解并掌握項目開發(fā)原理與經濟決策方法，能在多學科環(huán)境中應用；（12）終身意識與發(fā)展適應能力，具有自主學習和終身學習的意識、及適應發(fā)展的能力。

東華大學與歐林工學院在創(chuàng)新人才協同培育目標中存在多個共性，例如文理學科知識的綜合運用、設計能力的合理運用、分析復雜問題的判斷力、團隊組織能力、交流和溝通能力、職業(yè)道德和社會責任感、終身學習能力。東華大學從宏觀的視角提出工業(yè)設計創(chuàng)新人才的綜合素質培養(yǎng)，并具有前瞻性地提出了可持續(xù)發(fā)展意識的培養(yǎng)要求。相對而言，歐林工學院從微觀的視角提出創(chuàng)新人才的培育目標，例如運用文理學科知識進行定性定量分析，并且提出了機會評估及發(fā)展能力，要求創(chuàng)新人才能夠識別和抓住機會、預測項目風險和成本、有效地集聚把握機會所需要的資源，這個培養(yǎng)目標有助于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展，為產業(yè)經濟發(fā)展做好鋪墊和橋梁作用。

2.3 創(chuàng)新人才協同培育路徑

在前期研究中[8]，根據多年來的工業(yè)設計專業(yè)的教學經驗、產學研實踐項目、國內外高校協同培育經驗，本團隊初探了創(chuàng)新人，才協同培育路徑，并圍繞協同創(chuàng)新設計中的共同思考、寫作設計、同步制作、協調迭代、和諧管理5個步驟，分別提出了創(chuàng)新設計人才的能力。創(chuàng)新設計項目的過程主要分為以下階段：（1）項目規(guī)劃；（2）調研分析；（3）問題分析；（4）需求確定；（5）構思產生；（6）設計研發(fā)；（7）原型設計；（8）驗證評估；（9）原型制作；（10）綜合評估。為了順利推進這些過程，需要創(chuàng)新人才各種類型能力的嵌入，例如在項目規(guī)劃及運營階段中，需要創(chuàng)新人才將文理學科知識與項目要求相結合，做出合理的研究計劃；也需要有主觀能動性去深入調研、繼續(xù)學習完善研究計劃，在團隊中積極交流和溝通，能將自己的觀點和愿景表達出來并取得隊員們的認可等。但在前期研究中關于創(chuàng)新人才所需培養(yǎng)的能力的表述過于寬泛而不明確，缺乏精確的總結，故本研究在不斷積累的創(chuàng)新設計實踐基礎上，通過團隊教師、國內外校外導師、合作企業(yè)等的經驗討論和總結后，提出工業(yè)設計創(chuàng)新人才協同培育路徑如表1所示。

表1 工業(yè)設計創(chuàng)新人才的實踐能力培養(yǎng)

在多年來的實踐課程及產學研合作項目中，創(chuàng)新設計人才在實現自我愿景的工作中，持續(xù)性較弱，有些學生認為自己不是項目主持者而能動性較差，直接影響到項目推進效果及合作氛圍；其次，創(chuàng)新人才的談判和妥協、交流和溝通能力也是未來工作需要具備的核心能力，在高校階段就應該重視培養(yǎng)。表1的創(chuàng)新人才協同培育路徑都指向工業(yè)設計畢業(yè)生的培養(yǎng)愿景，創(chuàng)新人才應具備預測、創(chuàng)造和管理未來的專業(yè)技術，而不是簡單地響應今天的技術，這要求創(chuàng)新人才不僅具有文理學科知識基礎，而且要具備更寬闊的社會視角，善于發(fā)現機會并運用機會，準確預測項目風險和成本，有效地整合資源。

三、基于勸導式服務理論的智能餐墊設計實踐

隨著人們生活和工作節(jié)奏的加快，日常的飲食起居也出現了各種變化，導致近70%的人進入到亞健康人群的隊伍之中，尤其以高血糖患者、糖尿病患者越來越常見。因此，我國社區(qū)居民的亞健康狀況急需改正，其保健意識、保健行為有待加強，需要進一步宣傳科學的養(yǎng)身健身知識，社區(qū)及家庭范圍內的健康飲食也需要進一步規(guī)范。

3.1 項目背景及組織方式

2022年上海長寧區(qū)新涇鎮(zhèn)針對社區(qū)居民的健康問題，意識到建構社區(qū)“大健康工程”迫在眉睫，本團隊提出了在新涇鎮(zhèn)同XIN會客廳踐行“大健康背景下的社區(qū)健康管理服務系統(tǒng)設計”，旨在實現“未病先治，預防為主”。其中，“健康餐盤” 設計實踐是社區(qū)健康管理服務系統(tǒng)的研究內容之一，其目的在于為高血糖患者提供勸導式健康餐飲管理方法和習慣。

“大魚營造”為該項目負責人，并組織了東華大學機械工程學院工業(yè)設計系、北京服裝學院、自由策劃者、研究者為主的聯合行動團隊來推進項目的進展，同時使工業(yè)設計創(chuàng)新人才的知識應用能力、復雜問題分析能力、設計開發(fā)能力、設計研究能力、溝通與表達能力、決策能力等得到了全面的鍛煉。

3.2 智能餐墊的設計實踐

2022年10月，創(chuàng)新設計人才在新涇鎮(zhèn)組織了“健康餐盤”工作坊，旨在通過餐盤記錄和評分的互動方式（見圖1），了解居民的餐飲習慣和健康程度，并宣傳健康的餐飲方式和知識等，并得到周邊居民的積極互動和意見反饋。同時也探索了高血糖患者的健康飲食食譜和評分標準，并均得到同仁醫(yī)院營養(yǎng)科主任的確認。

圖1 “健康餐盤”工作坊

通過“健康餐盤”工作坊得知，在日常生活中每天為“怎么吃飯”而發(fā)愁的居民很多，并且多數年輕人因為高強度的工作節(jié)湊而任性吃飯的現象很多。例如，食用大量垃圾食品、饑一頓飽一頓等而提高了引發(fā)高血糖的可能性。本團隊基于勸導式服務理論設計出智能餐墊，旨在引導相關人群科學合理地進行餐飲，提升日常餐飲的健康意識和養(yǎng)成良好的餐飲習慣。

為了實現智能餐墊的操作功能和設計品質，首先要考慮勸導式服務的多場景問題，即用戶在家中、辦公室、外出等情景下都能打開餐墊自由使用和方便收納，因此要考慮到餐墊材料的柔軟性和可折疊及材料表面的舒適性；其次是智能餐墊界面的信息易讀性、操作便捷性和色彩、文字大小等的親和性、通用性；再次智能餐墊主要包括檢測系統(tǒng)、交互系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)3個模塊，這些功能的實現由攝像頭、壓力傳感器、計時器、電容屏幕、充電觸點和揚聲器、折疊結構完成（見圖2）。最后，在設計方案不斷完善的基礎上，進行產品原型的制作與功能的實現，并對操作的穩(wěn)定性進行優(yōu)化，最后通過用戶的實際使用進行記錄，評估產品的設計品質及性能（見圖3）。

圖2 智能餐墊產品功能分解模型

圖3 智能餐墊設計制作

3.3 創(chuàng)新設計人才的能力評估

基于勸導式服務理論的智能餐墊設計實踐項目歷經8個月，主要包括智能餐墊項目規(guī)劃階段、日常飲食調研階段、飲食問題分析階段等10個階段。在項目推進過程中，對每位創(chuàng)新設計人才的能力表現進行了觀察分析，并列舉3位主要成員的能力分布狀況（見表2），表中黑色圓的大、中、小分別表示能力的強、中、弱。

表2 創(chuàng)新設計人才的能力分布狀況

在3位創(chuàng)新設計人才中，C學生的主觀能動性和終身學習的熱情、倡議和決策能力、行動力等較高，并為了提升自身各方面的能力而積極投身于各類設計實踐項目，嘗試著運用跨學科的知識和技能為本項目的智能餐墊設計所用。就創(chuàng)新設計人才能力的共性來看，3位學生在“道德感與誠信度”方面的能力表現得最強，其次是“責任感和緊迫感、高效率完成任務”；而在在機會評估及發(fā)展能力，準確預測風險和成本，并能有效地整合資源”方面的能力都很弱，能力上的互補性對項目的完成十分有幫助。

面向社區(qū)大健康的新涇鎮(zhèn)同XIN會客廳項目內容十分復雜，因此由東華大學、北京服裝學院兩個院校師生、自由策劃者、研究者及大魚營造理事共同聯手推進，談判、決策、資源整合等工作均有大魚營造理事來承擔，故學生們在這方面的能力發(fā)揮不夠充分。但是經歷了整個項目的開發(fā)過程后，各位發(fā)現問題、獨立決策能力方面都有了明顯的提升。

四、結語

隨著人工智能和數字經濟時代的到來，創(chuàng)新設計人才的能力決定著各國的科技、文化、經濟的命脈，工業(yè)設計創(chuàng)新人才的協同培育路徑的研究也愈發(fā)重要，正如“二十大”報告指出，“要著力造就拔尖創(chuàng)新人才”。通過本課題中基于勸導式服務理論的智能餐墊設計實踐，發(fā)現創(chuàng)新設計人才具有較強的道德感與誠信度、責任感和一定的跨學科交叉能力，但在機會評估、風險預測、資源整合和交流溝通方面的能力較為欠缺。為解決這些問題，需要從教學生態(tài)的創(chuàng)新入手，教學資源與企業(yè)資源掛鉤，做到真正放手，讓創(chuàng)新設計人才全身心地投入到項目中，擔當各自的角色，長時間地浸潤在項目環(huán)節(jié)中，延展其各種能力。

自2019年展開新工科創(chuàng)新設計人才培養(yǎng)模式的系列研究以來，本團隊通過產、官、學、研眾多設計實踐項目，梳理了以下3種工業(yè)設計創(chuàng)新設計人才實踐能力培養(yǎng)的路徑。（1）工業(yè)設計創(chuàng)新聯盟方式：根據項目的不同屬性，以共同的設計目標和現實共贏的經濟利益為基礎，依循產業(yè)縱向和橫向關聯的企業(yè)作為建立聯盟的基礎，以匹配或相適應的實力水平為加盟標準，而開展運作。例如2023年2月，東華大學陳慶軍教授在浙江省寧波市寧海縣成立了中國聯合畢業(yè)設計組委會，提出了“論文寫在大地，設計做在城鄉(xiāng)”，本團隊帶領創(chuàng)新設計人才兩次深入地方企業(yè)進行實地調研展開畢業(yè)設計活動。沉浸式的調研使創(chuàng)新設計人才更為直觀地了解產品市場、研發(fā)技術、生產工藝、價值定位，激發(fā)了對畢業(yè)設計的極大興趣，與企業(yè)方的交流溝通能力、項目的資源整合能力有了明顯的提升。（2）國際協同合作組織方式：與日本九州大學、荷蘭代爾夫特理工大學等展開國際協同合作方式，通過項目交流和推進的環(huán)節(jié)，協同培育創(chuàng)新設計人才[9]，并于2023年4月簽訂與九州大學的國際交流協定（MOU，Memorandum of Understanding）。（3）校內外專家交叉培育方式：除了帶領創(chuàng)新設計人才主動走出去之外，還邀請各學科專家走進課堂，分享專業(yè)知識，熏陶與浸潤的教育方式共同展開。尤其是對于自由探索性和系統(tǒng)性強的項目，更需要從專業(yè)度提升創(chuàng)新人才的認知，打開求知的海洋。

以上3種創(chuàng)新設計人才實踐能力培養(yǎng)的路徑與《中國制造2025》中“人才為本"的基本方針相契合，產、官、學、研深度融合的協同培育方式，為創(chuàng)新設計人才培養(yǎng)攻堅戰(zhàn)提供強有力的保障。