工业4.0背景下基于链接主义理论的产品设计专业教学研究与思考

摘要：工业4.0战略的提出给产品设计人才的教学培养带来了新的挑战和要求，高校作为向社会和企业输出设计类人才的重要场所之一，需要结合我国产品设计领域发展和企业要求并对此做出相应的转变或调整。西方链接主义学习理论可以响应并适应知识生态系统和用户的需求以达到动态平衡，已使多个领域专业的教学体系更加合理，非常值得我国高校借鉴和推广。本文结合工业4.0战略和我国设计教育发展国情，通过分析目前教学体系的弊端，提出了借鉴其他学科领域成熟的链接主义学习方法引入到产品设计教育改革中，并基于链接主义理论对工业4.0产品设计专业在课程体系和教学内容、教学模式、教学方式、教师团队等方面的探讨，旨在培养出适应工业4.0新时代要求的产品设计专业人才。

关键词：工业4.0；链接主义；产品设计；教学研究

教研项目：齐鲁工业大学校级教研项目：链接主义教学模式下产品设计专业课程体系建设与实践（2021yb66）

1 引言

2013年德国在汉诺威工业博览会推出“工业4.0”战略，揭开了工业4.0时代的帷幕[1]。工业4.0革命以智慧化、物联网、虚拟现实等为引领，带动了高等教育走向新的局面，实现工业发展与教育的相互促进融合[2]。与此同时，“工业4.0”的来临也对产品设计专业教学带来了一定的冲击，传统教学思维模式已经无法满足当下时代发展的需求。目前国际竞争日益激烈，工业4.0革命的到来推动设计领域进一步发展，且要求相关产业进行升级变革，这也意味着企业将提高对专业设计人才的要求，只有掌握大量工业4.0时代下的设计人才，才能在工设计产业升级中奋勇争先。为了向社会企业输出工业4.0设计专业人才，各高校对产品设计专业学生的培养方针必须与时代发展要求和我国教育发展国情相吻合，因此需要对产品设计专业教学进行革新。

2 “工业4.0”背景下借鉴链接主义理论推动产品设计专业教学发展

基于工业4.0时代下产品设计在全球大环境中竞争要求越来越高的现状，链接主义作为国际工程教育研究与实践中的一种相对较新的学习理论，在电子学习和分布式学习网络领域最新出现，可应用于产品设计领域中来。通过链接四大基本构成要素——"人"、"资源"、"工具"、"服务"及其具体构建要求来强化理论知识与实践教学的结合。其中包括了：学生要懂得创建、集成和维系链接，教师要利用好其知识节点的筛选和推荐功能；强调资源内容建设，将其预设性与生成性相结合，了解并把握好它们之间的语义关联；实现工具和软件多样化，以便于学生混合搭配运用；结合好"推"与"拉"的服务。链接主义教学内容分布于网络和现实各处，每一门课程是由众多链接组成的，这些链接相当于把内容串通起来形成一个巨大的有规律的网络。鼓励课程学习者增强自己的在线临场，以进一步理解和学习分布式链接资源网络。利用一种内容集合工具把所有内容集中在一个地方，打通理论课程和实践之间的壁垒，建立一体化的课程模式，强化课程间的延续性和支撑性联系。培养学生主动了解和进行实验的最新技术，确保物理工具和空间对其学习和发展产品市场和生态系统的结果影响，紧跟形势。通过引入链接主义“节点”分布式学习网络到产品设计教学中可加速集成专业知识，使这种集成的节点分布式专业知识具有多样性和本地化等特性，从而进一步推动现有产品设计知识的利用能力，从多个方面影响学生在产品设计领域的学习和发展，提高学生的项目开发、设计和创新能力同时也大大提高学生的团队协作能力和沟通能力，从而更好更快地响应并适应知识生态系统、学生和大环境的需求，因此，在工业4.0时代背景下，链接主义理论在我国高校产品设计专业教学体系建设中具有积极的推广价值。

3 工业4.0时代背景下产品设计专业教学面临的困境

产品设计专业是一门新兴的交叉学科，在我国发展起步较晚，产品设计相关的教育相对滞后，目前我国产品设计教育水平以及设计师的素质还远远不能满足工业4.0革命的需求。通过研究分析目前产品设计教学面临的困境，为产品设计专业教学改革提供参考，以优化完善教学体系。

3.1 理论教学与实际社会发展脱节

我国制造业长期以原始设备制造商（OEM）为主，产品设计无法与之形成完整的产业链，造成产品设计与制造业的不对接，而且在教学过程中，大部分高校并未认识到工业发展局面的转变，所以在教学体系中缺乏创新教育、信息教育等内容的融合，导致教学模式过于传统、缺乏创新。使现用教材上的理论内容跟社会实际发展情况不同步，教材内容不够与时俱进，例如新兴的设计方法，先进的数字化设计软件等。面对这种教育环境，大量企业招不到需要的产品设计人才，学生也无法发挥专业潜力，步入社会就业后，难以适应企业的要求，这既不利于学生的就业发展，也不利于工业企业向智慧化的转型。

3.2 实践能力与实际能力缺乏

“工业4.0”是一项工业发展的革命，需要大量具有专业知识、技能、实践能力的设计类人才。为了培养更多面向社会和企业发展的工业4.0时代人才，不仅需要基础知识扎实，还应具备智能设计辅助软件应用技能，通过足够的理论联系实际经验来获得的，这样也能尽快适应工业4.0时代下的社会就业环境，目前高校实践课讲解过程简单，教学内容枯燥乏味，缺乏实践的支撑和引导，教学重点偏概念性，容易造成学生沟通协作能力，创新思维和实践能力较弱。阻碍了学生专业能力和实践能力的提高。此外，教师大多注重专业知识的教授，而对学生实际能力的培养并没有重视，教学任务多年机械化循环，并没有进行深入的研究和思考。

3.3 教学要求提高

工业4.0正在从根本上改变全球各地的工业‘就业状况，工业发展越来越计算机化和自动化，应越来越重视软性、通用性和可转移性的技能，企业对员工的要求不断提升，在企业岗位的影响下，产品设计专业教学应追随符合“工业4.0”发展趋势，更要将满足企业岗位需求作为教学的重要任务。但目前来看，高等教育面临的挑战是非常大的。当前传统化的教学方式，非但不能帮助学生实现专业水平的提升、锻炼实践技能等，还可能会影响学生未来的发展。

4 工业4.0背景下基于链接主义理论的产品设计专业教学改革探讨

《中国制造2025》对我国高等教育提出了新的要求，传统的教学理念和教育方法无法满足工业4.0时代下的新型人才培养标准，如何帮助产品设计专业学生搭建从校园顺利走进社会的桥梁，找到一份双向选择的设计类工作，是目前高校产品设计专业面临的一个重要实际问题。确立工业4.0时代下的教育培养方针，加强课程的针对性，进行科学合理的、且满足4.0时代企业需求和教育需求的产品设计专业教学改革是解决这个问题的关键点。因此为了响应工业4.0时代下的国家发展战略，基于链接主义理论对课程体系、教学模式、教学方式及教师团队角度对产品设计专业教学改革进行了如下探讨：

4.1 推动课程体系及教学内容的变革

智慧化、信息化与工业化融合下的“工业4.0”要求设计教育要充分革新产品设计课程体系和教学内容。工业4.0背景下的智能化产物意味着在产品设计教学中，除教授传统设计学、美学及心理学的知识外，课程体系和教学内容还要求融合智慧化、物联网、虚拟现实等知识，再通过链接主义打通这些概念课程、理论课程、设计课程、实践、应用技术之间的壁垒，建立一体化的课程体系，让学生及时掌握最新的专业技术知识，以确保我们的学生在日益激烈的竞争和紧张的市场中占有优势。

随着工业4.0时代的到来，产品设计的定义不能再停留于传统产品开发观念中，而是要体现在产品研发、产品生产、产品营销和售后服务等环节中，实现与企业发展战略、运营管理等商业模式的深度融合。在教学中，产品设计专业教学要充分根据智能制造的要求，基于链接主义理论调整课程体系和教学内容，结合当下5G+、大数据等手段来创造新的教学手段，从而适应智能制造的需求，培养出工业4.0时代下的复合型人才。

4.2 加速构建双向教学模式

目前我国产品设计发展历史和经验都极其有限，而西方的产品设计教育发展较完善成熟，在教育模式方面也都形成了自己的特色和风格，可以通过借鉴西方的学习其教育亮点如“德国的双元制”来促进我国产品设计教育发展。以学校和企业共同参与学生的培养为目标的“双元制”教学模式的开展在西方教育领域发挥了极为重要的作用，校企合作是提升产品设计教育效果的重要手段，可积极借鉴双元制和链接主义学习方法，链接"人"、"资源"、"工具"、"服务"等基本构成要素，结合我国产品设计教育与发展国情，鼓励学生参与校企合作项目或竞赛，实行线上仿真教学结合线下实践教学，充分利用数字化资源和数字化仿真手段，合作共建工业4.0双向教学模式，提升学生的理论与实践知识结合应用能力，使得学生在理论与实践应用方面都得到提升。

4.3 增强设计交流，培养学生设计思维，重构认知体系建设

近几年国内外产品设计教育越来越鼓励师生、生生之间就设计作品进行交流和研讨，如杜伊斯堡一埃森大学和俄亥俄州立等国外大学相继开设了产品设计交流研讨类课程，可以使学生们全方位、多角度的审视和探讨设计，从而提高学生的表达、鉴赏和设计能力。现如今互联网高度发达，高校应充分利用网络资源库并且建立为学习者提供教学和专业其他相关资源的网络云平台。借助网络云平台扩大学生的专业知识视野，云课堂凭借突破时间地点这一局限的优势，在当下疫情期间起到了不可替代的作用。随着工业4.0时代的到来，教学方式应借助云课堂的形式逐渐转变为互动探讨模式，鼓励学生发挥想象，大胆创新并分享，利用“翻转云课堂”的形式促进师生互动和生生互动，突显学生在教学中的主体地位。

其次，学生要发展成为设计专业人才，树立主体意识观念是第一步，必须掌握科技的发展，找到科技和设计融合的中间节点，思维由设计服务业转为设计产业；清晰"好设计"的定义，可以充分认识到设计标准的不确定性与多样性、在变与不变之间找到正确的方法输出成果；清晰商业法则，真实的优秀的产品设计离不开市场表现，必须遵循商业法则，所以好设计也是形成企业实力的关键方法之一；注重实验性，真正的接触产品，感受产品，靠先进的技术和高效的程序与方法推进产品开发进程。通过对企业的调查确定产品设计专业所需具备的实践技能，学校应结合相关课程选择符合学生设计能力培养和对接社会需求的实习项目，高效合理化实验、实践及校企实习的关系。

4.4 培养工业4.0交叉学科教师团队

在“工业4.0”背景下，随着工业发展趋势的智能化，企业在提高对产品设计类人才要求的同时，高校也对教师团队提出了新的要求。教师应充分掌握学科知识交叉的教学方法，联合多个学科的知识储备量大的学科背景教师团队共同完成产品设计教学的任务；充分熟练并掌握计算机信息化知识和前沿理论知识，才能有效构建合理的知识结构并加强合作，为产品设计教学提供充分的教师团队力量，开展跨学科的学术性研究和实践性探索，注重培养学生实际能力，增加培养精准度和效能，开发新时代课程，指导学生利用交叉学科专业教师团队的优势学以致用，从而成为工业4.0时代高技能、高效率、高智慧的新型人才。

5 结语

为培养工业4.0人才，积极响应国家发展战略，本文结合我国产品设计专业教育现状，提出基于链接主义理论推动我国高校产品设计教育发展的建议，旨为当下4.0时代产品设计教学研究提供前进方向，以顺应时代发展趋势，促进产品设计教育创新，从而达到培养基础深厚、实际能力强的高设计能力人才的目标。

参考文献

[1]Grischa Beier， Marcel Matthess， Luke Shuttleworth， Ting Guan， David Iubel de Oliveira Pereira Grudzien， Bing Xue， Edson Pinheiro de Lima， Ling Chen. Implications of Industry 4.0 on industrial employment： A comparative survey from Brazilian， Chinese， and German practitioners. Technology in Society. 2022. https：//doi.org/10.1016/j.techsoc.2022.102028

[2]Corina Pacher， Manuel Woschank， Erwin Rauch， Bernd M. Zunk. Systematic Development of a Competence Profile for Industrial Logistics Engineering Education. Procedia Computer Science. 200 （2022） 758–767.