复合创新人才培养模式研究

摘要：为了应对市场需求,培养大学生的创新意识和创新能力是现代大学教育的重要目标。从设计思维的本质出发,分析当下各类机构对设计思维创新流程的应用和实践,针对典型工科专业教学现存的问题,探究将设计思维与典型工科专业教学设计相结合,利用反转课堂、共创工作坊、头脑风暴等教学方法在课程中分组开展定题工作坊。激励大学生在自己专业基础上开展创新思维训练。该模式可为培养大学生掌握正确的设计思维方式和提升问题解决能力提供参考。

关键词：设计思维共创工作坊体验原型创新能力培养模式

引言

作为新世纪教育界公认的教育目标，创新人才培养已经上升到国家未来发展的高度，并成为世界教育业发展的总趋势[1]。我国从20世纪80年代至今都倡导培养创新人才，在2017年中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化教育体制机制改革的意见》中指出“立足我国国情，遵循教育规律，吸收世界先进办学治学经验”，强调高等教育“要创新人才培养机制”，进一步明确了要发展大学生创新思维的培养机制[2]。创新是通过设计将技术传递给用户的过程中的价值，实现这种创新过程的思维方式就是设计思维[3]。1987年，ReterRowe出版的《设计思维》中描述了建筑师和城市规划者使用设计方法论进行设计，首次提出了设计思维这个概念[4]。1991年DavidKelley创立了IDEO，他们致力于将设计思维应用到产品设计当中，始终把用户放在首位，深入理解他们的感受并探索他们的潜在需求并从中获得创新点[5]。2005年，斯坦福大学创建了D.school设计学院，该学院专注于将设计思维的方法传授给学生，而非任何特定的创新，成功地培养了一批创新人才[6]。之后国外其他知名大学也相继开展设计思维授课[7]。如今国内高校各个专业都正在积极传播和践行这一理念，聂森认为设计思维是当代设计教育的核心内容[8]。陈欣总结了我国在学科导航建设中存在的主要问题，论述了设计思维在学科导航建设中的优越性[9]。孙叶青将国外设计思维教学模式引入我国高校思想政治理论课教学改革中，实现创新人才培养的目的[10]。宋余庆认为，基于混合式学习的基本思路，在新工科背景下构建了与国际接轨的工程科学与技术人才培养模式，为地方高校培养工程创新人才探索了一条有效途径[11]。杨绪辉在设计思维方法所涵盖的多重价值基础上，构建了一种创客教育模式，研究表明这种教育模式在问题解决能力上有显著提高[12]。目前国内外学者对设计思维已经进行了深入的研究，但对设计思维没有统一的认识，论文将对国内外相关研究进行梳理，从设计思维的角度出发，针对高校创新人才的培养目标，致力于大学生的创造性思维的发挥，探究在高校专业课程教学中如何培养大学生的设计思维。以此推动大学生的创新意识的建立，提高创新能力和问题解决能力。

一、设计思维的概念

普遍认为设计思维作为一种思维的方式，具有综合处理和解决问题的能力。HERBERTA.Simon将设计思维定义为一种在当前所能及的能力和条件下探寻更佳解决方案的过程[13]。IDEO创新设计公司总裁兼首席执行官Brown将设计思维的解释为“用设计者的感知和方法去满足在技术和商业策略方面都可行的、能转换为顾客价值和市场机会的人类需求的规则。”[14]IDEO以用户为中心，设计作为思考一切问题的方法，它将最初在产品领域的创造能力引入到各个消费体验设计中，进而形成战略层面上的创新设计，成为全球设计创新的领袖。设计思维是一种问题解决的方法。

（一）设计思维的本质

哲学角度上，对设计思维的理解有一点是共同的，即以人为本，创建未来[3]。设计思维是综合了多种思维形式，并使其协调统一、高效运转和辨证发展的过程，它使视觉、知觉、心智等与情感、动机、个性达到和谐统一[15]。设计思维是一种以用户为中心的跨学科的问题解决方法，创新过程的开始阶段就要融入到其中，并在很多方面激发了创新思维[16]。JLiedtka认为设计思维帮助决策者降低他们的个体水平的认知偏差，改善创新的结果[17]。安娃认为将设计思维应用到服务体验设计中，通过以用户为中心改变行为流程以及场景交互元素，可以帮助人们形成良好的交互体验[18]。设计思维是一个能综合处理问题的过程，它是以用户为中心去理解问题产生的背景，催生创新的方法并能够理性的分析和解决问题的方法，它的核心和本质是设计者将创新始终都贯穿在整个设计思维过程中的思维状态。

（二）设计思维的特点

很多人将设计思维形容成一本菜谱，会告诉你做菜的步骤以及烹饪时间等方法，但每个人按照菜谱烧出的菜肴可以有不同的口味，不同的原料和配料，而按照菜谱仔细烹饪，做出的食物一般不会太难吃。设计思维并非起源于一种技术，而是试图为新的技术寻求可应用的环境。Simon认为设计思维包含三个具体方面：认知性、情感表达和人际活动[13]，同时设计思维强调设计过程中设计师应处于自身全情投入和自我激励的状态，并要有敢于承担风险的勇气和不惧失败的姿态[14]。设计思维的分析模式着重置于形式、关系、行为，以及人类实际的相互作用和感情之间[19]。它将设计工作置于现实问题中，从多维度将问题联系在一起，将发现问题、分析问题到解决问题的过程系统化，让设计者能反思设计行为并权衡设计利弊，从而形成一个从关注现实的角度高度综合化的复杂思维过程。设计思维具有普适性的特点，并能够与其他方法体系形成良好的衔接[12]。

二、设计思维的方法

目前世界共同追求的核心素养包括协作、交往、创造性和批判性思维[20]，核心素养是一个个台阶搭成的高点，要求学生借助台阶逐渐到达，设计思维的教育价值体现在就像台阶一样促进发展学生的核心素养。论文结合实际课堂内容结合当前设计方法进行综合分析和介绍。

（一）d.school的设计思维五个阶段

设计思维能调动人们在传统解决问题方式中都具备但未发觉的潜力。设计思维依赖于直觉、辨识模式、创意、情感共鸣、自我表达等多种自身能力。对于一个教育者，既不能只依靠感觉、直觉和灵感授课，也不能过分依赖理性的数据来设计课程内容，这样做都会对受教育者造成伤害。设计思维是兼顾二者的第三种方法，是整合思维的能力[21]。是斯坦福大学的D.school团队给出了设计思维的五个过程[22]：1.共情理解，在设计中需要发现用户最终想获得的满足或需求，而这些需求可能是询问、问卷、访谈都不能得到的。很多时候用户的行为是潜意识的，他在现实中所作的结果与他们自己预期的差异可能很大[23]。首先要观察用户的需求，最重要的是要有同理心，即换位思考，对用户无比关怀的寻找他的痛点，例如产品设计课程上要求做儿童3D打印机开发的例子，一方面和孩子生活在一起，了解儿童在表达自己的创造力的困惑和烦恼，以及对色彩、图形的感知能力，另一方面回忆自己儿时对于机器按键操作时的感受和体验，这样做出的结果与调查儿童日常生活习惯得到的结果时不同的。2.定义问题，将共情理解阶段收集到的各类用户意图集中分析和综合整理，进而转化成更称层次的用户需求，以用户为中心，构建要解决的核心问题的方案。我们不能将问题定义为自己的愿望或者市场的需要，例如我们需要将儿童3D打印机的产品普及到10%的儿童生活中，而如果我们将目标定为儿童需要使用儿童3D打印机能够提高的智力开发和创意表达，这样开发的产品能提升用户体验。3.生成概念，这个阶段常使用头脑风暴[24]，该方法旨在通过决策者之间交互研讨提出创造性的设想，遵循四项基本原则鼓励产生数量可观想法激发自由思维和扩大问题解决空间，当然还有其他方法例如德尔菲法[25]。4.原型制作，原型是一种快速表达想法的任何实质性物体，是制作保留产品特定功能的快速且灵活的缩减版本，可以降低制作成本以便检视前阶段确定问题的解决方案。这个过程中分析一个方案的复杂程度和涉及的范围，及时权衡问题并找出最佳解决方案。5.测试，该阶段经过严格测试，根据反馈对不成熟的原型与生活相结合，不断修改和迭代得到更好、更精炼的解决方案。理论上设计思维过程以富有逻辑、环环相扣的线性方式运行下去，实际过程中以更灵活的非线性方式运行。例如在一个课程中将学生不同小组同时进行多个阶段，负责人在整个项目中收集信息和原型，并将他们的问题解决方案在墙面上随时可视化，在测试阶段的结果可能会反馈一些用户的见解，反过来又可以成为另一个新想法或者新原型的开发。

（二）IDEO的设计思维五个阶段

Brown说：“设计思维是一种以人为本的创新方式，它提炼自设计师积累的方法和工具，将人的需求、技术可能性以及对商业成功的需求整合在一起。”（如图2）是IDEO的设计思维流程[26]，李彦给出了详细的解释[3]：1.发现一个挑战，首先要了解挑战的内容，建立团队，收集信息寻求灵感。2.解释自己观察到的事物。将自己观察和实地考察或者记录一段对话中有意义的部分转化成可行的设计机会。3.我们发现一个机会时构思需要创造什么，我们可以通过头脑风暴等多种方法促进思维的爆发，产生大量新想法。4.通过实验建立想法的原型，在建立的过程中与他人相互分析和学习这些想法，从中获得直接的反馈，进一步提升和改善想法。5.我们进化已尝试过的问题解决方案，这是一个想法或概念经过一段时间的发展，可以记录设计者与帮助他实现该想法的人交流的过程，不易察觉的进步不断累积就能产生变化。，设计过程真正的价值在于将有型的问题和抽象思维相结合，从第一阶段发现问题开始，思维逐渐抽象化，通过重复的分析、评估、再思考，然后进化，最终会具象成为可行的解决方案，这个过程需要时间并具有挑战性，并且没有捷径可走。隐藏的细节往往是解决复杂挑战的关键。

三、构建典型工科教育模式

工科主要专业内容是应用技术，工程应用是其主要服务对象[27]。典型工科专业是指应用性强，偏重于利用实践经验来解决问题的学科，培养目标在相应工程领域从事设计、规划、勘探、施工和管理等方面工作的高级工程技术人才。设计思维可以帮助我们避免与实际脱钩，也摆脱了对理论数据过于依赖。现代教育是践行教育思维的一个过程，在这个过程中将学生的创造力和个性进行整合，贯穿设计教育的整个过程[28]。目前基于设计思维教育模式的研究很多，都是从开设专门课程并不断扩散到与专业课融合的过程，例如美国K-12在线教育模式[29]，在时空拓展、资源整合等方面有很大优势。如设计思维的跨学科教育模式[11]，在混合式学习模式基础上[30]，融合了面对面学习和在线学习的优点，利于培养学生的自主学习、探究学习和写作学习的能力。论文以理工类工业设计产品设计课程为背景，结合设计思维和众多教育模式，构建典型工科教育模式。

（一）从模仿中发现挑战

大学生对于新的课程处于陌生被动状态，培养主动探究新事物的能力和学习入门知识基础是课程设计的第一要务。教师在课程设计前通过问卷调研、查看学生往日作品成果和访谈等方式建立学生群体的特征模型，这个模型可以包含学习能力、认知水平、兴趣爱好等多个维度，建立两个极端与正常学生模型，以三类学生模型为中心模仿和预测相应的学习状况，制定相应的教学方法。

（二）从反馈中解决问题

课程设计是一个可逆的循环过程，探究问题背后的知识可以发现解决问题的关键因素，它主要来源于学生想去解决问题的迫切态度。在课程中老师根据学生模型分析的结果提出相应的问题为中心，例如产品设计课程给出智能家电设计、家具设计、家居用品设计等以家庭生活为大环境下的分支题目，根据学生的意愿和感兴趣的问题筛选和细化范围，在课程教导学生设计的流程中通过询问、问卷等方式随时发现学生遇到的困惑和问题，并回到课程设计环节做出相应调整，从而引导学生在细化问题过程中产生新的兴趣。

（三）从合作中实现方案

引导学生细化主题发现设计点后，教师要创立相应的问题讨论合作机制，例如头脑风暴、创意工作坊等团队交流方法，让学生在互相分享和讨论中产生共情，促使挖掘问题产生的根源和刺激新产生的机会点。在这个过程中教师也融入其中成为一员，实时考察学生交流过程对问题关注点的走向，对一些新的关注点进行深化引导，从而解决一个问题的同时从侧面获得其他解决方案。这样做的意义在于不仅保证了课程教育的内在要求，也让学生带着兴趣获得问题解决的能力。

（四）从原型中产生创新

教师提供相关技术服务和完善的资源支持让学生积极参与原型的制作，并让其他学生以合理的分配来体验原型，教师负责对初步作品整体的评判和指导，根据学生的评价筛选新的机会点作为原型再设计的参考，引导学生产生新的问题解决方法，并激励学生正确的思维方式来增加自信感。在该阶段中对学生优势能力予以肯定，聚类建立榜样和完善引导机制，保证学习过程中高度的投入和兴趣。

（五）从实践中获得肯定

实践过程主要让学生体验开发的整个流程和获得创新能力，将原型进一步细化制作成品后可通过参加竞赛、展览、答辩等活动进行实践。对活动中的优秀者予以肯定并激励发现新的问题，对于未获得奖励者在优越的方面同样予以肯定，引导他们反思问题，寻找类似问题已解决的学生和优秀者共同探究问题根源，从而达到让学生之间产生互相包容、合作共赢、性格交融、思想碰撞的效果，从而建立一套从合作引导到自我发展的过程。

四、案例与效果

（一）实施案例

该模式在中国用户体验设计大赛为主题的产品开发的课程中进行实践。选取10名大三学生和40名大二学生作为参与者，要求50名学生以5人为一个团队，等分成10个小组，并且每个团队里有且只有一位大三学生。助学者包括任课老师和专家两个类型。首先，任课老师通过分析学生以往作业以及上课状况，通过面对面访谈发现每个团队学生基本具备独立思考的能力和开展探究的技术能力。圈定以新方式重新构建我们的生活为主题，通过任课老师引导和专家评判每个团队细化具体主题，得到了“智能家庭饮水设备”、“图书馆借阅新体验”、“重构理发体验”等十个方向。任课老师和学生团队初步梳理概念、设计方案和构建原型后，实现成初步的产品，经过专家组和任课老师综合筛选后，“重构理发体验”成为最终题目，进行产品迭代和优化。在方案再设计环节，落选团队将相关优势方案与当前方案融合，任课老师参与开发作品原型，通过多轮交叉实用对功能进行完善。在答辩推广环节，学生团队解答专家和其他观众的问题，并分享创作过程中的体验。对于落选方案团队，任课老师鼓励从旧产品上迭代以及创新，并引导学生完成新的方案参与其他方式的作品推广。

（二）效果分析

案例采用问卷调研和访谈两种形式评价教学效果，前者分析针对学生创新能力的培养效果,它包含了的流畅性、敏锐性、变通性、独创性和精密性物种创新能力的特质。后者调查学生在知识技能、认知水平、沟通合作、和责任感四个方面。调研问卷编制了15道测试题目，每3道评测一项特质，且每道题为三个选项，依次为无效、不显著和显著三个评价指标分别为1分、2分、3分，记录每一项特质的平均得分。在整个设计流程结束后对全员进行调研，分值越高表明教育模式对该项特质促进越明显，反之则无效。为创新能力得分表，五项得分较高基本保持一致该模式对五种特质的发展都有显著的促进效果，经过进一步分析发下，五项特质上都有提的大三学生有6人，大二学生有25人，部分能力有提升的大三学生有3人，大二学生有9人，发现提升效果不明显或无效果的大三学生有1人，大二学生有6人，该教育模式促进学生创新水平提升的比例达到86%。大二学生无效果比例占15%，相比于大三学生无效果比例占10%要高，这和学生所受教育程度有关。是在访谈学生过程中我们提取了主要三个关键词的出现频率。通过分析发现，在知识技能发展方面，课程的设计让学生能够学到针对性地解决问题的能力，并获得了经验积累，很多学生认为对技能的深入学习非常重要；认知水平方面，培养了学生在工作的各个环节中自我反思和与自己、与他人比较的能力，通过借鉴再到自主创新的方式提高了自己的相关能力；沟通合作方面，学生可以在小组团内充分表达自己的观点，在和其他团队交流过程中互相分享和吸收对方的思考方式，达到互相合作的双赢效果；在责任感方面，培养了学生愿意主动担当责任并能及时完成分配的任务的能力，学生们在合作中认为合群是最重要的，这样能提高团队工作的效率，当然在课程中出现个别不愿合群或者单干的现象是在所难免的，这与学生过去所生活的环境和学习习惯等都息息相关。通过教学效果评价，可以看出基于设计思维的典型工科教学模式在提高学生各项创新能力上有积极的影响。数据中有小部分人的创新能力提升效果不明显或未得到有效的发展，也侧面说明了教学方式因人而异，同一种教学模式在短时间内是不可能让所有人都能受益的，必须建立完善的教学反馈机制并长期融入实践教学，才能取得令人满意的结果。

参考文献

[1]张光辉.大学治理体系现代化:语境、诉求与路径[J].河南师范大学学报(哲学社会科学版),2015,42(02):171-174.

[2]中共中央办公厅、国务院办公厅.关于深化教育体制机制改革的意见

[3]李彦,刘红围,李梦蝶,袁萍.设计思维研究综述[J].机械工程学报,2017,53(15):1-20.

作者：叶根军 吴凡 王军锋 舒炎新 单位：西南科技大学 制造科学与工程学院 四川长虹电器股份有限公司创新设计中心