工業設計創新人才的實踐能力培養
——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，通過工業設計滿足人們生活需求、解決社會問題的創新浪潮滾滾而來，更多具有獨創性的產品與服務系統將孕育而生，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，并對工業設計的創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計劃”，為工程類創新人才培養方向起到引領作用，主要提出了工程類教育的國家發展戰略、更為關注工業界的緊密合作、工程類人才綜合素質及社會責任觀的培養以及工程類人才的國際聯合培養。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計劃”（2.0版），全國各地相繼增設“新工科”專業點，產學研相互滲透，為產業發展和社會經濟發展奠定了基礎。同時期，教育部、財政部和國家發展與改革委員會聯合發布了“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、協同培育創新設計人才的潮流。

一、研究背景

2018年8月，三部委聯合發布了加快“雙一流”建設的指導意見，進一步要求促進優質資源共享，為高校創新驅動發展營造良好的環境。高校創新教育質量發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揮和完善自己的能力，各類高校展開了協同培養模式探索。例如與政府、企業、組織建立協同創新中心為核心的聯合培養創新人才機制、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，全方位提升創新人才的培養品質。

2009年，美國杜克大學、歐林工學院等提出了 “重大挑戰學者計劃”（GCSP，the Grand Challenges Scholars Program），為培育具有創新性的工程師、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展，包括研究和項目學習、跨學科、創新創業、文化理解、社會意識5個方面。該培養計劃鼓勵創新人才參與重大挑戰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、法律、倫理、人類行為、風險、醫學和工程學相結合的工作模式；培養創新人才將發明轉化為創新，改善市場風險，為公眾利益提供全球解決方案；培養創新人才文化認同意識，并在全球經濟中引領創新；培養創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，使日本經濟可持續發展，在森田教授的指導下成立設計戰略方向。設計戰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新人才培養。

隨著科學技術指數級的進步和產業精細化的發展，全球工程背景下的工業設計專業，愈來愈認識到創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思路為本研究提供了一定的參考價值和借鑒意義。

二、工業設計創新人才協同培育

2.1 工業設計與創新的關系

工程背景下的工業設計是通過觀察和發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出產品，投入市場后的產品分別為企業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設計良性循環，得到可持續發展。

傳統工業設計中的創新往往聚焦于產品和服務系統上的原創性設計，更注重用戶體驗的微觀視角，Verganti（2008）基于此反思了工業設計創新的本質，指出工業設計的創新不僅僅是產品和服務在技術層面上的創造，還包括用戶感受層面上的獲得感[4]，這種質的提升才是創新的本質，這與歐林工學院對于創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，而廣義的工業設計活動不僅包括機械、裝備、過程和系統等要素，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落地的全過程、產品及其服務系統的經濟效益和社會效益等的商業背景認知和實踐[5]。廣義的工業設計活動是一個系統化的創新活動，不僅包括原創性的設計思維和原創性的洞察，還將產品研發技術可行性、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造、發明和創業融為一體[6，7]。

2.2 創新人才協同培育目標

歐林工學院主張在寬廣的社會環境中培養創新人才，其創新人才培養模式的主要特色是融合工程教育與創業教育，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）和創業教育（商業知識）3個部分為核心模塊，其創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生涯規劃等；（6）理解環境能力，能從各角度理解工程的背景，清楚自身的職業規范和社會責任；（7）設計能力，能展現合理的、有創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設計專業為數不多，東華大學是其中之一，機械工程學院工業設計專業面向近年來國家發展戰略和經濟建設的長遠需要，以國家對高層次創新人才的需求為導向，依托學校的綜合實力和學科優勢，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，培養具備扎實理論基礎、較強工程實踐能力、開闊的專業視野及兼備勇于開拓創新精神的工業設計專業技術人才。該專業加入新工科建設隊伍之后，對工業設計創新人才培養提出了新要求，具體包括：（1）知識應用能力，能將數學、工程基礎、專業知識及人文、藝術、經濟等知識用于解決工業設計問題；（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）可持續發展意識，能評估設計實踐及解決方案對生態環境、社會可持續發展的長遠影響；（8）職業道德規范，具有科學素養和社會責任感，遵守設計師的職業道德和規范，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原理與經濟決策方法，能在多學科環境中應用；（12）終身意識與發展適應能力，具有自主學習和終身學習的意識、及適應發展的能力。

東華大學與歐林工學院在創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設計創新人才的綜合素質培養，并具有前瞻性地提出了可持續發展意識的培養要求。相對而言，歐林工學院從微觀的視角提出創新人才的培育目標，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展能力，要求創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，這個培養目標有助于創新創業發展，為產業經濟發展做好鋪墊和橋梁作用。

2.3 創新人才協同培育路徑

在前期研究中[8]，根據多年來的工業設計專業的教學經驗、產學研實踐項目、國內外高校協同培育經驗，本團隊初探了創新人，才協同培育路徑，并圍繞協同創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，分別提出了創新設計人才的能力。創新設計項目的過程主要分為以下階段：（1）項目規劃；（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；（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，需要創新人才各種類型能力的嵌入，例如在項目規劃及運營階段中，需要創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新人才所需培養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、合作企業等的經驗討論和總結后，提出工業設計創新人才協同培育路徑如表1所示。

表1 工業設計創新人才的實踐能力培養

在多年來的實踐課程及產學研合作項目中，創新設計人才在實現自我愿景的工作中，持續性較弱，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。表1的創新人才協同培育路徑都指向工業設計畢業生的培養愿景，創新人才應具備預測、創造和管理未來的專業技術，而不是簡單地響應今天的技術，這要求創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身健身知識，社區及家庭范圍內的健康飲食也需要進一步規范。

3.1 項目背景及組織方式

2022年上海長寧區新涇鎮針對社區居民的健康問題，意識到建構社區“大健康工程”迫在眉睫，本團隊提出了在新涇鎮同XIN會客廳踐行“大健康背景下的社區健康管理服務系統設計”，旨在實現“未病先治，預防為主”。其中，“健康餐盤” 設計實踐是社區健康管理服務系統的研究內容之一，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，同時使工業設計創新人才的知識應用能力、復雜問題分析能力、設計開發能力、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，創新設計人才在新涇鎮組織了“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，并均得到同仁醫院營養科主任的確認。

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”而發愁的居民很多，并且多數年輕人因為高強度的工作節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、交互系統、輔助系統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，并對操作的穩定性進行優化，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 創新設計人才的能力分布狀況

在3位創新設計人才中，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。

面向社區大健康的新涇鎮同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揮不夠充分。但是經歷了整個項目的開發過程后，各位發現問題、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，工業設計創新人才的協同培育路徑的研究也愈發重要，正如“二十大”報告指出，“要著力造就拔尖創新人才”。通過本課題中基于勸導式服務理論的智能餐墊設計實踐，發現創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，需要從教學生態的創新入手，教學資源與企業資源掛鉤，做到真正放手，讓創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節中，延展其各種能力。

自2019年展開新工科創新設計人才培養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種工業設計創新設計人才實踐能力培養的路徑。（1）工業設計創新聯盟方式：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，依循產業縱向和橫向關聯的企業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?？h成立了中國聯合畢業設計組委會，提出了“論文寫在大地，設計做在城鄉”，本團隊帶領創新設計人才兩次深入地方企業進行實地調研展開畢業設計活動。沉浸式的調研使創新設計人才更為直觀地了解產品市場、研發技術、生產工藝、價值定位，激發了對畢業設計的極大興趣，與企業方的交流溝通能力、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節，協同培育創新設計人才[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性強的項目，更需要從專業度提升創新人才的認知，打開求知的海洋。

以上3種創新設計人才實踐能力培養的路徑與《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，為創新設計人才培養攻堅戰提供強有力的保障。