工业4.0时代的产品设计专业实践教学研究

袁琛+杨清延

摘要：实践教学是人才培养中将知识转化为能力的关键环节，本文论述了工业4.0背景下的产品设计专业实践教学的能力培养目标，对产品设计实践教学的必要性、实践形式进行了阐述，探讨了构建实践教学体系及改革实践教学中存在的若干问题，并提出相应的解决的办法。

关键词：工业4.0；实践教学；校企合作；创新

引言

产品设计是一门实践性和创新性很强的应用学科，该专业毕业生能否很快适应设计工作岗位，关键在于学校是否对其实施了有效的创新与设计实践能力的培养。创新与设计实践能力的培养源于实践教学，早在德国包豪斯时期的设计教育，就曾明确提出了在“干中学”的教学思想。但是，由于我国的工业设计教育起步较晚，又脱胎于传统工艺美术教育，多数院校的实践教学还缺乏足够的系统性与科学性，实践教学与理论教学脱节，与实际设计工作岗位脱节的问题还很严重，致使大批毕业生走上社会后因无法适应设计行业的工作能力要求被迫改行，造成了国家教育投资的巨大浪费。因此，系统合理地构建产品设计人才培养的实践教学体系，对于改变当前工业设计教育现状至关重要。借助工业4.0时代来临的契机，在产品设计专业实践教学改革中参考工业4.0的指导思想，不失为一个值得尝试的举措。

1工业4.0概述

工业4.0是德国首先提出，美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”。三者其实本质都是一样的，核心都是智能制造。在“互联网+”这个概念已经家户喻晓的背景下，“大众创业，万众创新”上升到国家战略，此时又恰逢工业4.0来袭，国内开启了“智能制造”思潮，第四次工业革命已经到来。

1.1工业4.0的特点

互联：把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。数据：使产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据共享互连。集成：利用相关技术集成通过CPS形成物联网，使人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间互联，实现高度集成。创新：从技术创新到产品创新，到模式创新，再到业态创新，最后到组织创新。转型：生产更加柔性化、个性化、定制化。

1.2产能过剩与互联网结合的必然结果

全球性的产能过剩，导致企业的竞争越来越激烈，以往一款产品卖三十年的做法已经不行了，产品的升级换代必须加快步伐，产品的生命周期大大缩短了。

互联网时代的到来，撼动了工业时代的一大基础——信息不对称。工业时代里，因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求，所以往往采用一刀切的方法，就是把需求做多的性能组合到一起，成为一款产品。

而互联网改变了这个局面，人与人，人与厂商，可以低成本的实现连接，从而让每个人的个性需求被放大，人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大，这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。

1.3教学本身就是一款产品

课程和教学方法，在很多方面，也能看作是一款产品。如果课程的内容和教学的方法陈旧，就会跟不上时代的步伐，最终被市场所淘汰。

2产品设计专业创新实践教学的必要性与实际意义

通过实践性教学的有机安排，加上教师对实践设计课题的分析、讲解和要求，增强学生对设计由课堂的理性认识向实践项目过渡的感性认识，并在设计全过程中，巩固课堂教学知识，获取实践经验和新的知识。学生在教师的引导下，在实践项目多重压力下，多看、多想、多问，扩大知识面，使理论与实践进一步更好地结合，培养分析问题、解决问题的能力。实际上设计实践不仅仅完成设计任务和获得经济效益，从教学角度来讲，它是课程设计的补充与延伸，是理论与实践相结合的进一步完善。

2.1必要性

2.1.1开展实践性教学，把专业课程与实践性设计工程二者相结合是产品设计专业学科自身发展与完善的内在要求。专业设计课程的课堂教学与设计实践都有其合理的内涵与现实的价值，课堂设计课题是培养学生创造思维、创新观念的好方法。课堂设计课程往往由任课教师出一个题目，或者画一个范围，而学生就这一题目或范围进行构思、设计、制作。而实践性教学则是在课堂教学的基础上，突出了两点：一是加强专业技能实际训练，把课程学习环节与校外实践结合起来；二是加强课程中的实践性教学环节，增加学生在实践中运用所学知识解决实际问题的能力。二者相互结合，既使學生在专业课堂中获取知识，又在动手实践训练中积累了解决实际问题的能力。实践性产品设计教学实际上是课堂教学的延伸、发展与完善。

在国内经济发展较快的珠江三角洲地区，各高校培养的工业设计专业人才促进了该地区的发展，而且极大地提高了“广货”的设计品质与产品设计开展的中心地位。通过教学与实践设计相结合，改变传统教学体系，加强案例教育，借鉴了先进企业的管理经验，开阔了师生的知识视野，并增加了经济收入，以充实教学实力，迅速提高了教学水平。

2.1.2随着社会主义市场经济体制的建立，产品设计在社会中的地位日益重要。迫切需要造就一大批具有系统的工业设计基础理论知识和专业知识技能的专门人才，以更好地服务于现代化建设。产品设计专业人才应按什么模式培养已成为摆在人们面前的重要课题。而产品设计专业教育是一种应用型创新教育。这种教育的目的，主要的不是培养理论研究型人才，而是着眼于培养从事能解决实际问题的人才，这就要求在专业教育过程中必须重视实践环节。开展与企业实践设计工程的合作项目是地方经济建设和社会发展的迫切需要。全国各地的工业设计公司多达百余家，但在各地方经济发展极快的形式下，仅靠专业公司已远远不够，而各高校工业设计学科拥有较多的教师与专业学生，是一股不容忽视的设计力量。高校教学与企业相结合，企业得到来自高校的技术力量，注入新鲜血液，无疑将大大提高产品竞争力与企业的知名度。这一态势创造了一个发展的、成熟的产品设计实践性教学的条件与环境。

2.2实际意义

从设计艺术的学科属性来讲，产品设计专业需要掌握广泛的知识，探究性实验以及一定的艺术性，是一门集艺术与科学的专业学科，设计艺术的应用型学科属性，决定了专业教学必须具有很强的实践性。通过确立以培养“创新型应用设计人才”为目标。其中，“应用”强调与生产实际的对接、融合，“创新”要求全面的素养和能力。创新型应用设计人才不仅要有以设计服务生活的能力，更要有以设计引领生活的潜力。

过去实践教学在工科模式对设计艺术类的限制太大，纯艺术模式过于松散自由的，这都不容易适应多变的社会发展形势需要。努力探索出既符合于工科院校管理的特点，又与艺术设计专业相适应的，并利于学生创新能力发展的实践教学体系。通过产品设计专业创新实践教学内容体系的研究与实践，加强本专业实践环节和学生设计动手能力的系统化训练，对培养学生基础实践能力、综合实践能力、创新实践能力，适应社会对工业设计专业人才水平能力要求，提高毕业生的就业率等都有一定的现实意义。

3产品设计专业实践教学的能力培养目标

实践教学是将知识转化为能力的关键教学环节，构建实践教学体系首先要明确专业能力培养目标及其能力构成，以便有的放矢地设置实践教学环节。产品设计是以工业产品创新设计为核心的一个专业，因此产品设计实践教学的能力培养目标总体上可概括为：培养学生的产品设计实践能力和创新能力。即通过系统的实践教学训练，强化设计理论教学内容，训练基本专业技能，提高知识与技能的综合运用能力，加深对专业、行业、社会的认识，为学生在校学习期间建立起产品设计师必备的、完整系统的能力结构，并在实践中，逐渐将所学专业知识和掌握的能力内化为个人良好的职业素质，为学生毕业后能快速适应岗位，胜任专业设计工作打下坚实的能力和素质基础。

总体目标又可分解成四个子目标：即通过实践教学培养学生的公共基础能力、专业基础能力、专业设计能力和创新能力。

公共基础能力主要包括：计算机及信息技术的应用能力、外语应用能力、汉语应用能力、自学能力等。

专业基础能力主要包括：设计调研能力、设计思维能力、审美能力、设计思想及成果的表达能力（其中包括：徒手草图绘制能力、方案效果图表达能力、工程制图能力、模型或样机制作能力）、计算机辅助设计专业软件应用能力、产品单项设计问题研究与设计能力（其中包括：产品功能结构设计、外观造型设计、人机界面设计、造型材料设计、造型色彩设计等），以及产品设计项目策划与管理能力。

专业设计能力包括：产品改良及新产品开发的综合设计能力，以及与产品相关的其他专业能力。如产品包装设计、产品展示设计、产品广告设计等。

创新能力即具备创造意识、创造性思维能力和创造技法的应用能力。

上述各种能力共同构成了工业设计专业学生所应具备的能力结构。

4工业设计专业教育发展状况与趋势

国外的工业设计专业在两次工业革命中成长起来，形成独特的工业设计教学模式，而我国的工业设计专业起步晚，虽然发展迅速，但总体差距还很明显。

4.1状况

产品设计专业一般存在于工科院校与艺术院校。对于艺术院校长期以来，在“重道轻技”、“坐而论道”的传统影响下，我国设计艺术教育中普遍存在着“重艺轻技”的问题。重视艺术表现，重在造型教育，画图案，“画设计”，对所设计产品的工艺流程、材料、与客户应对的经验、技术统筹管理等知识的缺乏，造成设计人员更多停留在艺术感觉的审美层面，设计出的产品实用性不大或存在功能与工艺上的障碍。相比较而言，工科院校发展工业设计专业更具有优势条件，它的多专业化有利于全面提高学生素质，培养复合型人才。但是工科院校的严谨陛使得工业设计专业存在着“轻艺重工”的现象，过于工科的教学模式，限制了艺术学科一定的自由性。工科院校的工业设计专业大多尚不成熟，并且带有艺术性的产品设计专业较难成为发展的重点对象。这些都是实践教学环节没有帮助学生解决的问题。

目前，在全国范围内的各大院校，都在尝试着走设计教学与实践相结合的道路，但是由于设计类专业起步相对较晚，学科建设相对滞后，课程体系很多借鉴于西方的传统教育模式，加上师资队伍、办学条件等客观原因，都还是比较偏重课堂教学环节，但在实际的实践教学环节中，并没有形成合理与完整的教学体系，特别是没有教学层次之分，没有系统模块的区别，直接影响学生的设计综合能力的提升。

适合中国国情、特色、文化的实践教学模式尚未完善。一直以来，我国的产品设计专业实践教学模式都是照搬国外的模式应用的，這种存在地域、文化、思想方面不同的实践教学模式对于我们来讲不能全部适用。我国的产品设计在地域上发展不均衡，自身发展并不完善，且理论教育与社会需求有偏差，针对种种问题，建立具有创造性、实践性、符合中国特色文化特点的产品设计专业实践教学体系一直是教育改革的重点。

4.2发展趋势

设计实践与专业课程的教学是相辅相成的，一方面，通过实践环节可以巩固学生所学的学科基本理论知识，使得基本技能得以发挥和扩展；另一方面，设计实践结果的反馈能够帮助我们去完善专业课程的教学体系，使其与社会发展的趋势相结合，也使得教师在教学的过程中，不断吸纳新观点、新方法，以发展的眼光去实施教学，这样也有利于学生在就业后更快地融入到社会中。

设计教育问题的解决之道在于，以设计人才培养和社会需求“对接”为根本切入点，全面构建设计教育的“实践教学体系”，以“实践教学”为核心，融合学科属性和现实需求，统合设计教育要素，整合设计教育资源，从而切实提高设计人才的培养质量。

全方位打造“实践教学体系”。在实践教学基础设施建设方面，加强实验中心、实验室建设，为实践教学提供硬件保障；在学科建设方面，积极打造以设计艺术学科为主体，文学、工学相关专业为两翼的学科布局。在具体的教学形式上，广泛开展涵盖课程实践、社会实践、项目实践、专业创新、素质拓展等不同层面的实践教学。在教学视野和空间方面，重视开展国内外交流与合作，拓宽办学视野与交流合作空间；同时重视开展社会服务，拓展服务面向，增强与实际的结合度。

5产品设计专业实践教学的形式

5.1产品企划及概念设计

学生主要参与企业产品前期的调研或概念设计。驻厂设计师思考模式容易受到惯性思维的局限，学生提供给企业的不一定是能直接生产的产品，但是却能为企业提供大量富有创造力的新思维、新概念，企业可以从这些21世纪主人们的所思所想中发现未来工业产品的潮流趋向。一些注重产品长线开发，要求领先市场，并且在产品前期愿意大力投入的企业会采用这种产学研形式，比如日本百利达公司、广东TCL等就和国内一些高校建立了这样的合作关系。

5.2产品开发、设计研究

与主要由学生参与的概念设计不同，产品开发及设计研究是以教师为主体带领学生与企业进行横向项目合作，其成果直接应用于实际生产。近年兴起的“工作室”就是其中一种比较典型的形式，成为产品设计实践教学的重要途径。由于课题来源自企业，学生可以深入了解与设计相关的生产各环节。很多学生通过这种开放式的实践训练，大大提高了解决问题的能力，并成为用人单位优先考虑的对象。

5.3设计竞赛

近年来各企业对产品设计的重视意识大大增强，企业举办的面向高校为主的设计竞赛活动此起彼伏。2007年社会各企业举办的产品设计大赛就有恒通汽车设计竞赛、大显通信手机设计赛、华帝设计竞赛等。各高校学生参赛面广，提交作品质量高，很多企业还从中选拔获奖者优先进入企业工作，这些都反映出工业设计专业教育实践性强、社会文化特征突出的特点。此外，产品设计实践教学形式还有：学生到企业进行设计实习；企业聘请工业设计知名学者担任设计顾问，为企业产品开发决策和设计风格的确立提供咨询和建议等。

6产品设计专业实践教学的改革措施

6.1对学生做好正确引导，理论与实践并重

如何把“课题”与产品设计实践教学结合好，是一个需要反复探讨的命题，尤其是面对很多学生急迫希望直接面向市场的心理，以“课题”为中心的同时教师要特别注意做好引导，避免学生可能出现的重实践、轻理论、专业素质和修养不够扎实从而走不远的现象。把实际课题作为实践教学内容时，首先是观念上的引导，要让学生明确实题虚题、理论实践都是专业学习过程中必不可少的环节。其次是实践课程内容上的引导，例如在让学生做手机面板的课题时，可以把认知理论、符号学、色彩与心理、不同行业产品的风格特点等一系列设计学中较为抽象而又重要的理论结合起来，课程完成后还要进行系统总结。这样的话，以课程为纲领、课题为内容，使学生体会到理论对设计的重要指导作用，从而促进他们自觉地加强文化理论的学习。

6.2合理安排产品设计实践教学的不同形式与教学的结合

对工业设计学科而言，一系列螺旋式上升的产品设计课程是重点。实践教学要安排好时间先后、与不同阶段的课程切入、不同形式的结合。例如：产品企划及概念设计中，学生在课程（课题）中完成的是市场调研、分析、概念设计这一部分，很多时候提交的成果是调研报告和一批表现概念的方案图，那么该类型的课题可安排在二年级下学期开始。并且，可以把产品设计竞赛列进中高年级的产品设计课程中，把竞赛课题作为设计课题。因为竞赛命题贴合企业需要，能够反映出某行业特点，并且很多竞赛并不只是要一纸效果图，而是包括从方案到模型的完成整个过程，这也是符合产品设计规律的，对学生是一种很好的锻炼。企业横向课题、学生进入工作室形式的产学研活动可以和产品设计改良、产品设计开发、系统设计这些课程紧密结合起来，同时也为毕业设计提供了很好的课题。

6.3围绕实践课题实现学科知识体系化

工业设计学科中设计类课程和工程技术类课程是两大块专业内容。很多高校工程类课程由工程类教师上，教材也使用一般工程类教材，学生很难找到技术与设计的结合点，因此，普遍对工程类课程兴趣不高，那么可以把实践课题作为一个支撑点，把这两大块内容统一到实践课题中来，使其取得延续性，这样学生知识结构的体系性和完整性便得以加强。广州美术学院在实践教学方面颇具特色，它与广州体育学院合作“2008年北京奥运运动鞋创意设计”活动，大胆地按照课题内容跨行业、跨校际选择课程指导教师，如体育学院的运动生理学教授、综合大学材料学的材料专业学者、医学院的专家等。学生对产品设计的复杂性、深刻性的理解是以往单纯课堂教学所不能达到的。这种围绕实践课题所做的尝试不仅实现了工程技术类与设计类课程之间的交叉，而且实现了跨校际、跨学科、优势互補，对工业设计实践教学改革富有启迪意义。

7产品设计专业实践教学改革阶新尝试——以广州大学华人软件学院产品设计专业一广州鸿进实业有限公司的校企合作模式为例

长期以来，校企合作一直是高校实践教学实施的一个重要手段。在全国众多高校的校企合作项目中，涌现出大批颇有建树的成果，但也不排除部分高校的校企合作项目流于形式，没有实际意义，浪费了教育资源和企业资源。造成这种现象的原因，一方面来自高校和企业自身的发展因素制约，另一方面则来自于校企合作本身不是一件简单的工作。它需要相关工作人员努力寻找到一条既适应某个特定高校，又适应与之合作的企业的校企合作道路，不能千遍一律。

基于工业4.0思维的指引，广州大学华软软件学院产品设计专业与广州鸿进实业发展有限公司尝试了一种较为先进的校企合作模式，并取得良好的效果，为该高校的实践教学改革提供了更多的思路，也为该企业的生产运营模式的升级提供了条件。

广州大学华软软件学院一直以来非常重视实践教学的实施，在校企合作方面已经取得了众多的成果。产品设计专业作为该校的新设专业，在学院原有基础的支持下，大胆寻求实践教学改革的突破点，多方调研并与合作企业开展实质性的生产研究，慢慢形成了此项目的创新优势。

广州鸿进实业发展有限公司的业务以家具、灯饰设计制作为主，该公司既有产品外形设计，产品结构设计，生产工艺设计等服务，又有新产品开发研发，家具制造技术创新，家具制造业培训等业务。

该校企合作项目的创新点在于以下几点：

7.1用市场考核学生的专业能力

学生在校内完成专业基础知识后直接参与企业真实项目实践生产活动，用市场考核学生的专业能力。企业对学生在实训实习时完成的合格作品，都给予客观的金钱回报，在实训期间，根据业绩，部分学生能取得千元以上的周薪。这种按件计酬的激励机制，激发了学生对生产实训的热情和兴趣，大大提高了学生的学习积极性。而学生的报酬，取决于他们的设计作品是否能吸引到订单。学生们同时参与生产实训，收入丰厚的同学也激发了收入低或没收入的同学认真学习，改进技艺的动力。

7.2“听话”的学生。少走“弯路”

企业设有专业人员及时调查和收录世界各地家具设计新潮流和市场新趋势，提炼和预测市场走势，直接将提炼和预测的结果转达参与实践生产实习实训的学生，并要求他们根据预测结果进行有方向性的设计生产，让学生在“听话”的设计生产中，体会企业人员捕捉市场的经验，从而达到少走“弯路”的目的。这一举措虽然限制了学生的设计创意，但能让他们的设计更贴近市场，更符合实际，从而能提高学生的自信心和工作效率。最重要的，是学生能从“听话”的设计生产中，悟到捕捉市场的方法，避免学生为了创意而创意，忽视了市场的需求，少做无用功，少走“弯路”，这也是工业4.0思维的一个体现。

7.3海量产品样板，有订单再生产，规避生产风险，降低生产成本

企业每年接收的实训学生高达80人次，人均实训时长累计超过160小时。学生们平均20小时出一份作品，设计作品合格率约65%，初步投产率约10%，最终投产率约25%。也就是说，学生的实训作品，有四分之一最终能在市场上买到，这对于未毕业的学生是难能可贵的经历，而这个结果，归功于学生海量的产品设计样板。但如此海量的产品样本，怎能保证企业的营收呢？原来，企业将学生的合格作品通通摆上国际互联网，在吸引到客户下单前，先不投入生产。再有客户有购买意向后，再制作樣板，沟通改进后得出最终设计图，客户下单，车间再按单生产，有效规避了生产风险，大大降低了生产成本。这种生产销售模式，也是受到工业4.0思维影响的结果。

7.4规范统一的生产工艺，避免学生设计“纸上谈兵”

学生海量的设计图样，能在客户需要时，及时生成样板，方便修改，并最终能顺利投产，归公于企业有统一规范的生产工艺，每个构件、板材、和油漆的色泽，都有标准要求。学生在设计的过程中，每个细节都必须按照企业现有的工艺标准进行设计，从而便于实际生产。这让学生在设计产品外观和使用功能的同时，能充分了解到生产技术和工艺，为将来进一步的技术研发和工艺改良打下坚实基础，避免学生的设计“纸上谈兵”空有其表。

8结语

在工业4.0理念的指导下，产品设计专业实践教学的特点和形式需要不断求新突破，在实践过程和改革探索中发现问题、解决问题。面对学生工程知识不足，缺乏技术开发的拓展能力，我们应当大力借助互联网的优势，秉持工业4.0的理念，来改进我们的教学模式。只有真正与当下的市场接轨，才能使我们的实践教学符合企业厂家对产品设计的研发和生产需求。工业4.0时代需要大量与时俱进并具有实践能力的工业设计人才，而这一类人才的培养在于迎合时代潮流教育，尤其需要能启迪智慧又结合实践动手的教育模式。只有这样，我们的实践教学才能与工业4.0时代发展相适应。