基于智能制造装备设计实践的工业设计创新人才培养探索

黄天杨，韩卫国，钟光明，邹颖

（广东海洋大学 机械工程学院，广东 湛江 524000）

0 引言

创新作为国际竞争的新场域，为国家新兴产业和技术的跨越式发展提供了新机遇、路径[1]。而智能制造等新兴技术与新兴产业的创新发展则要依靠高等教育创新人才的培养作为支撑。因此，为提升智能制造等新兴技术与新兴产业的国际竞争力，助力中国制造2025战略目标的实现，应该着力布局智能制造装备工业设计创新人才的系统培养。

1 中国制造迫切需要智能制造装备创新设计人才

国务院于2015年5月发布的《中国制造2025》，明确了以科技创新驱动为核心的智能制造发展计划，明确了我国迈向“制造强国”的发展战略规划[2]。智能制造是网络化、智能化和数字化的高度融合，尤其是在制造环节中以产品设备、技术和数据的高效融合，它是在产品生产与制造过程中，以用户为核心的智能化管理、控制和生产，达到生产效率提高和能源节约，实现可持续发展。为此，智能制造的实现至少涉及制造装备和控制产品的人两个对象，即产品和人。而面向中国制造，这个产品的智能化实现需要大量的创新人才的培养，尤其是智能制造装设计创新人才的培养。

“中国制造2025”指出大力发展新一代信息技术产业、高档数控机床与机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、农业装备等十大重点领域[3]。上述领域的装备智能化创新设计已然成为转型升级的重要途径之一，然而，面对智能制造时代，当前上述领域的智能制造产品设计人才尤为短缺，智能制造时代对于创新型人才培养的需求将日益加大[4]。为此，工业和信息化部、国家发展和改革委员会等部门联合印发了《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022）》，计划指出要推动制造业短板领域设计问题的改善，工业设计基础研究体系逐步完善，公共服务能力大幅提升，人才培养模式创新发展。与此同时，为了应对产业变革，支撑服务创新驱动发展和“中国制造2025”等国家战略，教育部近年来积极推进新工科建设。而在教育部等国家各级部门的重视与要求下，各高校逐渐开展了新工科的布局与建设，探索了相关新工科建设的发展路径与人才培养。因此，面对中国制造2025的国家战略目标，需要培养具有创新能力，拥有跨学科知识体系能力的智能制造装备复合型工业设计创新人才。

2 智能制造装备工业设计创新人才培养面临的挑战

2.1 产教融合对智能制造装备工业设计创新人才培养提出的新挑战

近年来，产教融合作为国家高等教育改革和决策的方向，其已然在我国的高等教育中得到了践行。作为高等教育与区域产业需求结合的产教融合[5]，能让学生在理论基础学习之外，以市场为试验场，以产业需求为实践对象，进一步验证理论学习的效果，增强实践创新能力。面对新一轮的产业变革，产教融合为产业的转型升级提供了方向，而深化产教融合作为教育综合改革的决策部署要求高校人才培养要与产业合作，要面向智能制造等高新技术产业和战略性新兴产业。

基于创新驱动的产业发展已然成为助推产业发展变革和经济增长的主要动力。而以创新能力培养为核心的应用型工业设计，其设计人才除了要具有基础的理论知识外，还应该拥有符合当前产业意识和产业发展的创新思维能力。工业设计人才的培养如若未能与产业融合，未开展产业需求相关的实践与训练，那么所培养出的工业设计人才无法满足企业和产业发展的人才需要[6]。然而，由于当前高校学生实践机会较为缺乏等因素，使得当前应用型工业设计的学生对产业需求与产业前沿的关注意识仍然较为薄弱。如何深化设计人才培养教育改革，强化学生的实践能力，培养学生对产业需求与产业前沿的关注意识，提升其对专业和相关产业的热爱与能力，为产业发展尤其是国家战略性产业发展提供创新设计人才支撑，是当前智能制造装备工业设计创新人才培养面临的新挑战。

2.2 制造强国对智能制造装备工业设计创新人才培养提出的新挑战

制造业作为国民经济的主体，是强国之基。而在新兴科技革命兴起的智能制造时代，推进制造业的智能化、现代化的可持续发展是我国提升综合国力、建设世界强国的必由之路，可以说，建设制造强国是应对新一轮科技革命和产业变革的战略选择，也只有如此，方能实现我国从“制造大国”转变为“制造强国”、从“中国制造”转变为“中国创造”。而在中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》中已将“创新驱动”和“人才为本”作为我国从“制造大国”转变为“制造强国”的基本方针。

装备制造业作为技术密集型产业，是为国民经济发展提供技术装备的战略性产业，是国家工业发展的脊梁。在制造强国的建设背景下，装备制造业的转型升级势在必行。而推动装备制造业的发展，迫切需要以创新作为驱动，以人才为根本，方能实现装备制造的产品、科技等全产业链的创新发展。人才是制造强国建设的根本，而人才的创新能力是装备产品工业设计创意人才的核心素养。然而，我国当前工业设计人才培养过程中的设计与训练实践大多以文化创意产品、日常生活用品主题为主，缺乏对智能制造装备等国家战略性主题的实践训练，其智能制造相关的实验、实训等环节不足，教学的内容、方法与评价相对单一且传统，此外，学生的创新能力、实践意识有待提升。为此，面对制造强国建设，工业设计人才的培养如何改革教学实践内容，培养具有创新意识、创新能力的智能制造装备工业设计人才，为智造强国提供有力的人才保障，是当前智能制造装备工业设计创新人才培养面临的新挑战。

3 智能制造装备工业设计创新设计人才培养探索

智能制造正在催生新的产业变革机制和衍生新的业态模式，这就要求在创新人才的培养上需要与之相适应。智能制造所具有的复合特质，要求创新人才的培养也将是复合型的、实践型的，而不仅仅是具有基本的理论素养。因此，构建以理论为基础，以创新实践能力为目标的工业设计人才培养模式是当下顺应智能制造战略背景下的产业发展的现实需要，更是现代复合型应用人才培养的迫切需要。复合型创新人才的培养要求工业设计新工科的人才培养将工程、艺术、商业，设计、科技、技术等各种创新要素进行融合，也就是说在新工科人才培养过程中要全方位考量人才的复合型要求，将工程教育与人才培养目标融会贯通，在其过程中纳入工程教育、艺术素养、商业模式、设计技能、科技知识、技术经验等知识体系，实现人才创新能力的提升，增强人才的核心竞争力。为此，开展如图1所示的智能制造装备工业设计人才培养探索模式不失为一种有益的尝试。

图1 智能制造装备工业设计创新人才培养模式

3.1 智能制造装备工业设计创新人才培养理论课程教学

因智能制造涉及程、机械、制造、计算机、材料、电子等各专业学科知识体系，且对于基础课程和专业课程内容的要求也涉及较高，故智能制造装备创新设计人才的培养有别于一般文化创意产品等设计人才的培养，因此，智能制造装备创新设计人才的培养首先应对理论课程进行梳理和讲授。首先应该在基础课程中以基础理论及基本工具为主要内容，展开基础知识的讲授，课程包括高等数学、工业设计机械基础、画法几何及机械制图，计算机辅助工业设计、产品实体建模及应用；然后，展开创新设计的相关核心专业课程，围绕智能工业产品的人因、材料、交互、设计方法等展开，课程可包括产品设计程序与方法、产品交互设计、机械与结构设计基础、人机工程学、造型材料与工艺、模型制作与工艺、产品系统开发设计等；最后，围绕智能制造装备产品设计与创新人才培养，搭建专业拓展课程模块，具体课程可包括快速成型与制造技术、智能控制系统、模具设计、智能制造技术等。建构“基础课+专业核心+专业拓展”的智能制造装备创新设计人才培养知识体系，从多层次的课程知识体系建构与后续的实践训练来培养符合当前国家战略需求的应用型创新设计人才。学生可通过必修、跨专业和跨学院选修等方式完成理论学习，该阶段主要是教师利用课程理论讲授产品设计相关理论，让工业设计学生掌握相关设计理论知识，为后续设计实践奠定扎实的理论基础。在具体课程的讲授中，教师可运用案例式、情景式、研讨式、启发式、参与式等不同的教学方法和手段进行授课，以提升学生的理论学习兴趣，强化学生对理论的掌握。

3.2 智能制造装备工业设计创新实践主题选定

创新训练课题的选择需要充分考虑当前或未来的社会与工业发展需求，并与之相互结合[7]。为此，智能制造装备工业设计创新设计人才培养中课程实践内容的设置，应该充分考虑新兴产业需求，结合课程教学要求及人才培养目标，在传统实践教学的基础上，融合前沿的产业技术和需求，丰富实践课程内容的创新性、应用性与综合性，提升学生的创新能力，以培养具有创新思维和能力的智能制造装备工业设计人才。因此，可在理论课程的实践教学环节设置智能制造装备相关主题的设计实践。例如，在产品系统开发设计等专业课程的实践训练环节中设置智能制造装备产品的创新设计训练。该阶段首先通过教师介绍主题产品概况及其设计实践要求，学生可根据自身实际需求和兴趣进行具体智能产品的选取，包括智能化农业机械、海洋工程装备、数控机床、智能仪器仪表、施工机械等。

3.3 智能制造装备工业设计创新实践训练与考核评价

智能制造装备工业设计创新实践训练与考核评价实施路径如图2所示。该实施路径主要包括主题设计实践与考核评价两个模块。主题设计实践模块包括设计调研构思和设计方案构思实践两大阶段。在设计调研构思阶段，学生运用文献分析、案例分析、实地调查、用户访谈等方法开展主题相关的市场、用户和产品分析，通过市场调研洞察行业及发展的设计问题与趋势，并凝练出可行的设计方向。市场包括行业政策、市场需求等分析；用户分析包括生理特征、心理特征、行为方式等分析；产品包括产品造型风格、功能、技术、色彩设计、加工工艺与表面处理技术、竞品分析等。在设计方案构思实践阶段，学生首先结合前期的调研结论和所提出的设计方向，明确设计定位，以进行前期设计方案构思发散。其次，结合设计定位开展草图方案的评估，并进行定案的优化与细化表现。再次，应用计算机辅助工业设计技术[8]对方案进行数字化表达。在整体的设计方案构思阶段，除了遵循设计定位外，还要尽可能考虑产品方案的各个细节，而在方案提出后，指导教师要在设计理论、方法、设计表达、方案细化、效果展示等方面给以具体的指导。整个设计实践训练的通过老师指导，学生参与实践的方式，完成智能制装备产品的课题训练。

考核评价模块主要是对学生前期的设计实践成果与后期汇报表现进行综合评定。通过成果汇报帮助学生系统梳理设计实践过程和成果，便于提升其设计语言的组织和表达能力，也有助于增进班级同学对不同产品领域的学习和了解。指导教师针对学生所汇报的智能制造装备产品方案情况和汇报过程中的表现进行整体评价，评价主要从日常表现、调研方案、设计实践方案的完整性、成果的创新性、人机性、美观性与功能、可行性、设计表现力、汇报过程的流利和回答问题的逻辑性、流畅性与合理性等方面进行全面考察，通过学生设计成果的一一汇报和教师的成果评价，让学生们进一步了解自身在设计方案设计、汇报等层面的优劣，以便在后续的学习中改进，进一步提升综合素养。

4 结语

在中国制造2025战略背景下，以智能制造产业发展的工业设计需求为依托，将其纳入到应用型工业设计人才培养的过程中，这种将产业发展与人才培养相结合的实践探索不失为行之有效的教学尝试，该探索拓宽了工业设计创新人才培养的路径和实践机会，极大地提升了学生的创新设计实践能力，增强了学生对产业的关注意识，助力智能制造装备工业设计创新人才的创新培养，助力中国制造2025战略目标的实现。