16 多学科整合创新设计实践教学模式探索*

张祥泉 ZHANG Xiangquan 过山GUO Shan杭州电子科技大学，杭州 310018（Hangzhou Dianzi University，310018 Hangzhou）

16多学科整合创新设计实践教学模式探索*

张祥泉 ZHANG Xiangquan 过山GUO Shan
杭州电子科技大学，杭州 310018（Hangzhou Dianzi University，310018 Hangzhou）

创新型人才培养是高校教学改革的目标之一，但各学科之间教学上缺乏融合。以设计学科作为纽带，运用设计思维融合各学科，进行跨学科整合创新实践教学，可以促进各学科之间教学上的交叉融合。以设计专业为主导，多个专业学生组成跨学科整合创新设计团队，模拟企业研发环境，围绕企业项目课题展开自主式实践训练，通过并行式创新设计流程展开整合创新设计，有助于培养学生多学科视角和立体化创新思维，塑造完善的知识结构，实现创新型设计人才的培养目标。

跨学科交叉；整合创新设计；设计思维；实践教学

一、引言

《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》提出，高等教育要突出培养创新型人才。因此，高校如何落实创新教育与创业教育已成为教学改革的重要内容之一。而随着知识经济的到来，各领域也越来越强调相互跨界融合、整合创新，正如中国工程院院士潘云鹤所言，整合创新是未来创新设计的重要方向。

以IDEO设计咨询公司为代表的许多创新型企业，以设计及设计思维作为一种创新方法论应用于众多领域，如服务机构、公司组织、医疗界和政府等。由此可见，设计及设计思维可以作为方法和手段，与其他学科合作展开整合创新［1］。

在工科院校，由于传统教学模式的局限，各专业之间在教学上各自为阵的现象较为普遍。以设计作为纽带，融合各学科进行跨学科整合创新实践教学，可以促进各学科之间实践教学上的跨界与融合，落实创新与创业的实践教育。

二、跨学科整合创新设计实践教学的意义

1.国内外创新设计教育现状

为了适应现代创新型人才培养的要求，国内部分高校如清华大学、北京理工大学等，均设置了“创新理论”、“创新设计”、“创新思维”等方面的课程；江南大学设计学院则通过开设整合创新设计实验班的方式，来落实创新教育。

而国外诸多顶尖级高校在这方面的做法，也值得我们学习。

德国大学的教育科学学院，已经把跨学科教学的设计专题列入教学计划，把跨学科教学称为“全面的教学”［2］。

美国的斯坦福大学（Stanford University）专门设立创新设计学院——哈索·普拉特纳设计学院（Hasso Plattner Institute of Design），建构创新设计课程体系。在这个体系里，就包括跨专业创新实践项目类课程。该校创新设计课程强调理论与实践相结合，学院与业界良性互动。例如，“技术创新”课由3个有丰富创业经验的外聘教师共同开设。此外，其大部分课程都鼓励各学院学生跨专业选课［3］。

美国的辛辛那提大学（University of Cincinnati）是有着专门的合作学院的大学之一。这个学院使学生通过和其他专业学生合作学习或修读相应课程，以此来获得跨专业合作的经验。该学院各专业之间相互交叉，设计专业的学生也学习商业类课程，辅修创业学，参与生物医疗项目、环境项目或者进入跨学科创新中心学习。

美国的萨凡纳艺术与设计学院（Savannah College of Art and Design）做得更好，该学院在和不同专业的60个公司一起合作项目，有的课题就需要8个不同的专业人员一起参与。该学院学生能从世界顶级公司以及专业人士、同学身上学到宝贵经验［4］。据此我们可以发现，突出跨学科教学合作，是国外诸多院校培养学生创新设计能力和实践经验的重要方式。

目前，国内高校各学科之间教学上缺乏交叉与融合，导致培养的学生普遍存在知识结构不完善、思维方式单一、团队意识和创新实践能力偏弱等问题。跨学科教学强调以课题为中心的各学科功能的整合，其目的就在于为学生提供多学科视角和立体思维的解决问题的方式与方法［2］。

因此，跨学科教学有利于培养具备视野开阔、思维活跃和务实创新能力的学生。

2.跨学科整合创新设计实践教学模式的重要性和必要性

正如辛辛那提大学（University of Cincinnati）建筑设计艺术与规划学院（DAAP）副院长克雷格·沃格尔（Craig Vogel）教授所说，今天很多学生到学校来不是为了找一份工作，而是为了寻找成立自己公司的机会。学生除了学习专业知识和技能以外，还要考虑学习其他的重要技能，如设计、管理、心理学、人类学、工程和制造等知识，成为多面手，从而具备应对变化和各种挑战的能力［4］。而通过整合创新设计实践训练，将赋予学生这方面的能力，它符合目前各学科领域强调跨学科整合创新的大趋势，其意义体现在以下两个方面。

（1）设计专业具备整合创新的先天优势。从其定义可见，设计是旨在引导创新、促发商业成功及提供更好的生活品质为目的，是一种将策略性解决问题的过程应用于产品、系统、服务及体验的设计活动。

它是一种多学科交叉的专业，将创新、商业、技术、研究及用户紧紧地连接在一起，共同展开创造性活动。同时，它将需要解决的问题，以及提出的解决方案进行可视化处理，重新解构问题，并将其作为建立更好的产品、系统、服务、体验或商业网络的机会，提供新的价值以及竞争优势［5］。

由此可见，设计学科具有重要的跨学科整合创新功能。

（2）设计专业与其他专业进行跨学科合作，可以实现学科优势互补的目标。因为设计专业本身的知识结构限制，不足以支撑一个创新项目的完成，因此必须整合其他学科，如机械、电子、通信、计算机、管理、营销、社会学、心理学等，以确保创新设计的深入实施。

同样，其他学科尤其是理工科虽具有技术优势，但对用户、市场、创意、设计等方面的理解较为欠缺，因此需要通过设计作为纽带，与其他学科进行整合。

三、跨学科整合创新设计实践教学模式基本框架

跨学科整合创新设计实践教学模式的主要做法，是通过企业真实的创新设计项目，以设计专业为主导和纽带，运用设计思维，将机械、电子、通信、计算机等工科专业，以及人文社科和经管类专业的实践教学，都有机整合到创新设计实践体系之中。通过并行式的创新流程，使不同专业的学生分工合作，实现整合创新设计目标。

1.教学目标与意义

该教学模式的目标，旨在培养学生创新实践能力、团队协作能力等，尤其是要让设计专业的学生懂得如何与其他专业的技术人员进行团队合作。通过跨学科实践教学，拓展学生的知识面，完善其知识结构，塑造其立体化的思维方式。更重要的是通过实践项目，培养学生的独立思考能力、创新思维能力和动手能力。

另外，通过跨学科整合创新设计实践教学模式，旨在实现设计学科与其他学科的融合与优势互补，达到协同创新的目的。

同时，以此为桥梁，连接高校与企业，整合学校资源和社会资源，融合学校各学科协同展开整合创新，使其成为大学生开展创新与创业训练的平台。一方面，高校可以充分利用自身丰富的学科门类资源优势，进行跨学科创新设计实践教学，激发学生创新与创业的意识和热情，促进创新与创业的实践教育。另一方面，高校也要利用社会资源尤其是企业，为培养创新型人才进行产学研合作。

2.教学模式的基本框架

以杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院的现行模式为例，通过跨学科整合创新设计实践教学（见图1），以设计专业为核心和纽带，通过创新设计项目，整合其他工科专业如机械设计、计算机、电子科学技术、通信工程、材料科学，以及管理学、市场营销、社会学、心理学等经管和人文社科专业，使各专业相互交叉融合，优势互补。

图1　跨学科整合创新设计框架①

由各专业学生组成跨学科交叉的创新设计项目团队，模拟企业研发环境，围绕共同的创新设计课题展开实践训练。

创新设计团队各专业学生各施所长，通过并行式创新设计流程展开项目合作，其设计流程包括：设计调研、创意构思、方案设计、技术验证与原型制作、测试评估与优化等几个主要步骤（见图2）。

图2　并行式整合创新设计流程①

设计流程前期根据企业需求制订创新设计目标和各项技术指标，并对各环节具有技术约束、评估反馈和递进优化的作用。跨学科学生团队根据学生专业特点进行任务分工，教师团队进行技术指导和方向把控，企业提供技术支持，校内网络教学资源库提供学生自主式学习资源，各学科实验室提供实验支撑，运用创意设计方法提出设计方案。

以此为基础进行技术方案设计和技术论证，制作设计原型样机，展开技术评估和功能测试，最后调整优化和方案定型。

项目完成后交由企业市场化运作，部分项目通过网络众筹类方式进行市场化验证。目前开展的整合创新设计课程，主要有设计专业实践教学类课程，包括：电子产品创新设计、机电产品开发、创意商品设计、小商品设计、整合创新设计和创新设计工作坊，部分设计专业的毕业设计也是以跨学科合作的方式展开。

为了消除跨学科合作的障碍，目前各学院之间实践教学互认学分，学生可以进行跨专业自主选课获取创新学分。

四、跨学科整合创新设计实践教学模式基本特点

1.教学组织与规划

跨学科整合创新设计教学组织的基本流程为：企业提出创新设计需求→成立跨专业教师团队→拟定教学计划→发布创新设计课题→跨学科学生创新设计团队→创新设计展开→项目评审与优化→项目实施与商业化。

其中，企业提出创新需求和项目技术指标，根据企业发布的创新设计项目特点，教师明确设计任务和目标，制订教学计划。

根据实践课题特点，明确教师和学生团队的专业构成比例。教师团队由不同专业教师共同组成，并从企业临时聘请企业技术人员作为项目专业技术顾问加入，构成跨学科执教团队。

学生团队也由不同专业学生交叉组成，分成项目小组和专业技术小组两类。项目小组负责具体项目设计开发，专业技术小组由同一专业学生组成，负责各创新项目技术方案的协作与评估。

2.教学内容与教学方法

（1）教学内容。教学内容安排围绕设计实践来展开，根据设计实践需要设置教学内容，包括理论教学内容和创新设计实践两个部分。

其中，理论教学内容包括专业理论知识、创新设计方法和专业技能等，穿插到创新设计实践各个环节中展开。

而创新设计实践是学生围绕设计课题展开创新设计活动，使学生积极发挥专业知识和技能专长进行创新训练。值得注意的是，设计课题的设置，需考虑学校专业分布、师资力量和实验室条件等诸多因素，做到既能保证各专业学生充分参与，又使各项教学资源可以力所能及，保障学生在学习中所需的各项教学资源均配备到位。

（2）教学方法。该教学模式强调以学生自主式学习为主，教师教学为辅。不预设问题和结果，学生通过自主式探索发现问题和解决问题，学生必须根据现有技术、生产和市场条件，找到合理的设计方案，设计方案以技术可实现性为前提。

为满足学生自主式学习要求，学校正在建设校内网络教学资源库，并鼓励教师运用慕课（IMOOC）等方式开展在线课程教学，使学生通过网络平台可以进行快速自主学习，适应跨学科教学的要求。

（3）教学评价与考核方式。该教学模式的宗旨是培养学生创新与创业的能力，其考核标准是过程与结果并重。为体现不同专业学生考核内容的差异性，考核指标分为综合考核和专业考核两部分。

其中，专业考核是考核学生在项目中专业技术的价值体现，综合考核是考核创新设计团队。部分创新项目将市场反馈纳入评价指标，如采用网络众筹的方式直接获取市场和用户反馈，并将反馈数据也纳入评价指标体系之中（见表1）。

表1　整合创新设计实践教学考核指标

五、教学实践探索

下面为跨学科整合创新设计实践操作实例，该实践课程是电子产品创新设计课程之一，是杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院与杭州鸿雁电器联合开展的照明灯具创新设计项目。

该项目以新型照明方式的探索与研究为设计课题，成立跨学科教师团队，制订教学计划，面向全校招募包括工业设计、电子科学与技术、机械工程、材料科学、市场营销和社会学等专业的学生，组成4个创新设计项目小组。同时，各专业学生分别组成工业设计、电子技术、机械与材料及设计研究专业技术小组，负责各项目组技术方案的论证和评估。教师团队由工业设计、电子科学与技术、机械工程专业教师和企业工程师联合组成。

该实践教学历时两周，其过程包括设计调研、创意构思与方案设计、技术验证与原型制作、测试评估与优化等几个步骤。

（1）设计调研。根据课题要求，各创新小组制定调研方案，前往企业和市场展开产品调研、技术调研和市场调研（见图3）。以设计学和社会学专业学生为主进行用户研究和市场调研，明确设计目标，由电子专业和机械专业的学生负责制订相关技术指标。

（2）创意构思与方案设计。各创新小组运用头脑风暴法、情境故事法等方法展开创意设计，探索各种创意方向和可能（见图3）。在此过程中，不同专业的学生充分发挥其专业优势，从照明技术、机械结构、材料和智能控制等角度展开创新探索，提出若干创意设计方案。

之后，各创新小组通过评审选择最优的设计方案，进行深入设计，细化技术方案，不同专业的学生根据各自的专业分工，分别进行产品外观设计、功能结构设计、材料选择与测试、电路设计等。期间，各专业技术小组对技术方案进行评估和优化，教师团队进行技术指导和整体把控。

图3　创新小组进行设计调研与创意构思组图②

（3）技术验证与原型制作。根据技术方案，展开技术论证和实验测试。之后，各创新小组进行产品零部件选型，并从市场上选购元器件，进行样机制作和组装。如学生自行编程、制作电路板，并在市场上购置零部件和电子元器件，组装智能灯具样机（见图4）。

（4）测试评估与优化。原型样机制作完成后，根据技术指标展开测试。其中，包括技术原理测试和使用测试。根据测试结果，各创新小组调整优化设计方案，直至设计定案。比如，学生对智能灯具原型样机进行测试（见图4）。

项目完成后，由教师团队和企业专家对创新设计成果进行评审答辩，对各小组创新成果进行评比，评估其创新性、可行性和市场前景，根据设计作品及其过程对各小组及成员进行考核评分（见图5）。

最后，企业以部分智能灯具原型样机方案为基础进行工程开发，投入小批量生产试销。上述学生设计制作的智能灯具投入市场后，反响良好。

六、结语

通过跨学科整合创新设计实践教学，不仅可以提升高校的设计专业整合创新设计能力，而且可以在教学上有效地融合工科院校的各个学科，培养各专业学生的创新能力和动手能力，顺应目前社会对创新型人才培养的趋势，提升学生就业竞争力。

同时，跨学科整合创新设计实践教学更为贴近社会实际，可以让学生提前了解行业前沿信息，适应社会岗位需求。

学校还可以充分发挥自身的智力资源优势，借助社会资源为学校设计实践教学服务，适当地利用校外资金、技术、市场和生产等条件，将优

图4　创新小组进行原型样机制作及测试评估组图②

图5　教师团队和企业专家对创新设计成果进行评审答辩组图②

［］［］

秀的整合创新设计项目孵化成功，更好地培养学生的创新意识和创业热情。

注释

① 图1、图2来源：作者自作.

② 图3、图4、图5来源：作者自摄.

［1］蒂姆•布朗.IDEO，设计改变一切［M］.侯婷，译.沈阳：万卷出版社，2011：19-91.

［2］杜惠洁.德国教学设计的理论与实践研究［D］.上海：华东师范大学，2006：93-98.

［3］蒂娜•齐莉格.斯坦福大学最受欢迎的创意课［M］.秦许可，译.长春：吉林出版集团有限责任公司，2013：35-38.

［4］MASON CURREY.Interview Series on the Evolution of Industrial Design Education［EB/OL］.（2014-02-14）［2016-01-03］. http：//www.core77.com/posts/27556/.

［5］邹韬.工业设计新概念的解读［J］.智能制造，2015（11）：23-24.

（责任编辑 孙玉萍）

Exploration of the Teaching Mode of Multidisciplinary Integration for Innovative Design Practice

Currently innovative talent training is one of the important goals of college teaching reform， but it lacks integration in the teaching among various disciplines. This paper takes design disciplines as a link， using design thinking to integrate different disciplines to interdisciplinary integration of innovative practice teaching that can promote fusion among various disciplines teaching. Dominated by design majors， innovative design teams are made up of students from various majors. They perform an autonomous exploration design practice training around the enterprise project in the imitated enterprise research environment. Through the parallel type design process to carry out the innovative design， to cultivate students’ multidisciplinary perspectives and three-dimensional creative thinking， mould perfect knowledge structure， and realize the goal of the cultivation of the innovative design talents.

interdisciplinary crossing；integration of innovative design；design thinking；practical teaching

J0-05

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2016.01.016（0080-07）

2016-01-12

教育部-2013欧特克专业综合改革工业设计项目（2013065）；2013年度杭州电子科技大学教学实验专项重点项目（SYZD1302）。

张祥泉，杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院讲师；过山，杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院教授。