面向工業4.0的研究生培養模式創新

聶珍

摘要：工業4.0是以智能制造為主導的第四次工業革命，既是一場“技術革命”，也是一場“人”的革命，對人才培養提出了新要求。本文分析了工業4.0對人才培養的新要求，提出研究生培養模式創新轉型的四個方向，給出了引入智慧教育、加強網絡素養教育、優化體驗教育、強化創客教育和注重終身教育等研究生培養模式創新的對策。

Abstract： Industry 4.0 is the fourth industrial revolution dominated by intelligent manufacturing， which is not only the revolution basis on "technological"， but also the "people"， which puts forward new requirements for individualized cultivation are proposed.In this paper， the new requirements of industry 4.0 for individualized cultivation are analyzed. Besides， the four directions of innovative transformation for postgraduate cultivation mode are proposed. Then， the countermeasures of cultivation mode for postgraduates combining with the smart learning introducing， the network literacy education strengthening， the experience education optimizing， the maker education strengthening and lifelong education are presented.

關鍵詞：工業4.0；研究生培養；網絡素養；智慧教育；創客教育

Key words： industry 4.0；postgraduates cultivation；network literacy；smart learning；maker education

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0183-03

0 引言

德國在2013年漢諾威工業博覽會上最先提出要實施工業4.0戰略。工業4.0戰略被認為是繼蒸汽機應用、規模化生產和電子信息技術等三次工業革命后的第四次工業革命，標志就是以信息物理融合系統（CPS）為基礎，以生產高度數字化、網絡化和機器自組織[1]。工業4.0戰略描繪了制造業的未來圖景，表面上看是一場技術革命或產業革命，本質上是一場“人”的革命，更是一場高等教育革命[2]。在工業4.0 時代，傳統的行業界限不復存在，產業鏈分工被重組，將直接導致社會生產方式的變革，深刻影響人們的工作生活模式，進而推進人類思維方式的變革和創新[3]，這也必將對高層次人才培養提出了新要求。本文基于研究生教育改革的視角，深入分析工業4.0對高層次人才需求的新變化，從而探討我國研究生培養工作如何面向工業4.0時代進行轉型創新，旨在引發大家對我國研究生教育的進一步關注與思考，以促進新時代高層次人才的前瞻性發展。

1 工業4.0對高層次人才培養的影響

人才是啟動工業4.0的鑰匙。工業4.0時代是基于互聯網的創新時代，特別是制造業領域的新技術、新模式、新業態的不斷出現，對高層次人才的規模需求和素質要求也將發生改變。

1.1 知識結構復合化

在傳統生產模式下，技術工作一般都有固定的技術參數可以作為參考，對從業人員的知識要求相對簡單、知識結構比較固定。工業4.0時代，工作方式團隊化、工作對象智能化、工作流程數字化以及個性化定制和柔性化生產模式，對知識的廣度、跨度提出更高要求，知識結構將更加“彈性”。對從業人員的要求，除了必須熟練掌握專業制造技術外，還要懂得網絡編程、網絡維護等與互聯網相關的知識技能，能夠正確解讀和使用復雜數據，并運用多種技術在多種技術模式下開展工作，還必須具備一定的藝術設計和創新能力。例如，工業4.0時代的優秀機械工程師，知識結構更加復雜，知識的廣度和深度必須橫跨機械工程、網絡工程以及數據科學等相關領域基礎，具有融合機械、電子和計算機等相關能力，才能完成工業設計與制造、仿真程序運轉和替代方案評估、新型網絡化維護優化以及基于信息與物理融合的系統安裝、改裝、保養等復雜工作。

1.2 日常工作創新化

工業4.0改變了優秀員工的標準，員工的角色職責、工作內容、工作情景將發生巨大轉變[4]。在智能化工廠環境下，工業系統是按照預先設計好的優化準則和數字化方案生產產品，生產制造過程不需要人工參與。因此，傳統模式下的重復性體力勞動和部分常規性腦力勞動被智能機器所取代，大部分員工從事的是更加靈巧、更加復雜、需要能動性的工序，比如通過數字設計、產品形態創造、控制編程、技術規劃等創新性工作來決定生產規則和參數，從而指揮和控制整個智能制造系統。這對人的創新精神、合作意識和學習能力及靈活性要求越來越突顯。

1.3 制造過程服務化

工業4.0大規模使用智能制造技術，將徹底改變產品的設計、制造、運營和服務等整個生產系統的人工需求[5]。一方面，部分附加值低、技術含量低、重復率高的生產、組裝環節會大量滲入自動化技術，替代傳統的人工勞動，形成機器對人的替代擠出效應；另一方面，由于生產制造環節的智能化、生產效率大幅度提高，導致企業在附加值較高的研究設計和售后服務等環節需要安排大量高端從業人員，來完成智能制造的相關配套工作，倒逼生產型制造逐步向服務型制造轉變。

1.4 人才層次高端化

從技術水平與人才需求層次的關系看，技術水平決定了人才層次需求。工業4.0背景下，技術發展的尖端化和集成化程度更高，技術更新和迭代的速度更快，對人才的層次需求隨之提高，特別需要既懂專業技術又懂營銷、管理的高端復合型人才。

2 面向工業4.0的研究生培養創新方向

縱覽工業發展史，從手工作坊生產到大規模標準化制造、再到個性化的智能制造，每一次工業技術的創新升級都會催生工業生產模式的重大變革，也會引發人才培養模式的轉型與突破[6]。工業4.0就是數字化、網絡化、智能化新技術及其應用催生出的新生產模式，也需要人才培養模式因時而變，能夠培養出大批適應工業4.0時代要求的創新型、應用型、復合型高端人才。研究生教育作為人才培養的最高層次，必須積極適應工業4.0所帶來的新機遇新挑戰，主動創新培養模式，搶占研究生教育發展之先機與制高點。

2.1 由知識型培養向創造型培養轉變

一直以來，教育被作為人類傳遞知識的最主要途徑，逐漸形成了知識本位的教育理念。知識本位及其主導下的教學模式在教學內容上強調理論知識的傳授，在課程設計上強調學科知識框架的完善和標準統一，在教與學的關系上呈現了教的主動性高于學的特征，在創新精神、批判性思維、實踐能力培養上重視不夠[7]。顯然，這種知識本位的教育理念和人才培養模式很難適應工業4.0時代對人才創新性、靈活性和綜合素質的要求。在工業4.0時代，互聯網無處不在、無時不在，知識獲取更為方便、快捷、多元，所以，知識獲取相對于創造能力培養的重要性下降，這就要求研究生培養必須從知識本位向創造本位轉型。要樹立多元化、個性化、差異化的人才培養理念，更加注重良好學習心態的塑造，調動學生的主動性，激發學生的創新意識，培養訓練研究生的創造能力、思考能力、人機交互能力和在互聯網環境下的終身學習技能。要幫助研究生學會在網絡環境下訪問、探究、評價和深度思考信息，在海量數據中分析并解決問題，在模擬情境中學習解決真實世界問題的能力。

2.2 由單學科“專精尖”培養向跨學科復合型培養轉變

大規模生產時代，產業領域對“螺絲釘”式專業性人才需求旺盛，導致高等教育按照學科分門別類地培養“專精尖”人才。在工業4.0時代，通過互聯網和物聯網的“捏合”，不同行業領域的聯系更加緊密，由此帶來的非線性、非常規、系統性的復雜問題也會成倍增加。例如，機械系統中的軟件嵌入越來越多、作用不斷增加，特別是軟件的動態性、互動性、前瞻性等特點，導致系統越來越復雜。這就要從業人員掌握諸如機械制造、電子工程、組織運籌等跨學科知識，并具備將跨學科知識融會貫通到工作的能力。因此，以完整的知識體系、清晰的概念與理論框架為基礎的分科教學制度，擅長培養“專精尖”技術人才的模式，將難以適應學科交叉、知識融合、技術集成的工業4.0要求，只有打破學科壁壘，通過跨學科、跨領域和跨專業“混搭式”復合教學模式，才能培養出具備應對復雜問題能力的復合型和全能型人才，更適應時代發展需求。

2.3 由學術性培養向實踐化培養轉變

由于長期以來重“學”輕“術”，實踐教育得不到重視，淪為理論教學的附屬品，實踐性培養一直是研究生教育的短板。面對工業4.0的高層次人才的需求，研究生教育應擺脫傳統教育思想的束縛，在夯實研究生學術素養的基礎上，更加注重發現問題、解決問題能力的培養。通過增加實踐性質的課程，提高教學過程的實踐性，培養研究生運用科學知識創造性地工作的能力和在某個領域里的適應性品質，避免傳授單一的專業知識。

2.4 由階段性學習向終身制學習轉變

工業4.0時代，由數據挖掘、智慧系統和機器人共同組成的智能制造系統既把人們從程序化的工作中解放出來，也催生出更加便捷、高效、智慧的生活方式，同時對人的創新能力、溝通能力、合作意識、綜合能力提出了更高要求。新問題、新知識、新技術必然大量涌現，知識廣度和深度不斷增加，知識迭代周期縮短，傳統教育的知識供給量和教學內容新鮮度跟不上知識迭代速度，使得每個人不斷接受終身教育、開展終身學習已經成為一種必然。這就要求學習活動由階段性鍛煉向常態化、動態化轉變，要樹立終身化教育理念、建設學習型社會，為隨時學習、終身學習提供教育體系保障，才能加快知識更新速率、擴展知識寬廣度，不斷吸收新知識、新技能，提升處理復雜問題的能力。

3 構建面向工業4.0的研究生培養模式的對策

工業 4.0的演進，對人的能力特別是高層次人才的知識結構、綜合能力、創新精神和網絡素養等方面提出了更高的要求。這就要求研究生培養模式要面對第四次工業革命的趨勢，針對工業4.0趨向智能化、自動化、網絡化的特征，打破高度專業化的研究生培養模式和不同學科、不同專業之間的壁壘，引入智慧教育、網絡素養教育、創客教育、終身教育等新的教育理念和方向，構建面向工業4.0的研究生培養模式。

3.1 引入智慧教育

智慧研究生教育是將智能化的科學技術運用于研究生的教學和培養過程[8]。智慧教育是教育信息化發展的新境界，以信息通訊技術為基礎、以海量數據的分析和挖掘為核心，通過互聯網、物聯網的連接，把數字化的教育資源融合到教育的各個環節[9]。通過創建具有一定智慧的學習時空環境，建立起科學、便捷、高效、智慧的培養方式，就是利用智慧教育信息系統分擔大量簡單重復的學習任務，引導學習者將更多心理資源投入到更為復雜、更有價值、更需智慧的學習任務中，從而發展學生的思維力、創造力以及解決問題的能力。

3.2 強化網絡素養教育

在工業4.0時代下，大數據、物聯網、云計算、智能機器等新技術成為主導技術，智能化的機器及操作系統成為人們的工作環境和對象，因此革新傳統技能教育、強化網絡素養教育十分必要。要建立跨學科課程體系，注重學生自適應能力和創新能力培養，提升學生應對網絡技術更新、網絡組織變革的綜合能力，從而主動適應信息通信技術、制造業和自動化技術相融合所引發的跨領域、跨專業的任務境況。

3.3 強化體驗教育

體驗教育主要是通過親身體驗，然后有目的地反思檢驗、抽象和轉換的自我體悟式教育[10]。體驗式教育最重要的基礎就是必須提供高相似度的情景，體驗的情景相似度越高，體驗感越真實，學習者的反思就會越深入，體悟收獲就會越大，教育效果就會越好。信息技術和互聯網的發展為虛擬實驗、虛擬教學環境的建立提綱技術支撐。通過AR、VR等新技術可以搭建出更加逼真的虛擬環境，特別是為在一些具有危險性的、不可逆的或不便置身于其中的虛擬環境中實施探索性實驗提供了便利。

3.4 加強創客教育

創客教育以創客精神為理念，強調創意、協作、行動。創客教育正在成為一種新的人才培養模式，的最大特征是“創新”[11]，要注重創新思維教育，改革教學方法和考核方式，調動創新創業激情和信心。研究生教育中導入創客教育具有天然優勢，可以充分利用專業實驗室、實驗教學示范中心、工程實踐教育中心和大學科技園等資源建設創客空間，引導研究生在日常學習研究中開展創客活動，積極組織互聯網+創業大賽、創業沙龍等平臺，推動創客交流和成果轉化，形成創客教育氛圍。

3.5 倡導終身教育

終身教育對應的是終身學習。倡導終身教育的核心是為人們終身學習提供適當的教育環境和機會，從而最大限度地提升人們的素質、發揮人們的潛能。要提倡“時時要學習”、“處處皆教育”“人人受教育”的理念，建立彈性教育機制，摒棄刻板單調的教學模式，豐富教育內容，靈活教育方式，培養個人學習的自主性和能動性，提升其獨立解決問題的能力。通過整合各種層次與內容的教育資源，打通學校教育、家庭教育、社會教育的轉換通道，不斷拓寬人們受教育的渠道和途徑，構建互促互補的終身教育體系，形成終身學習的良好社會氛圍。

參考文獻：

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