“工業4.0”浪潮下高等教育新場景、新要求與新合作

阿利·馬哈沙克 金恩喜 田小勇

摘? ?要：在第四次工業革命的浪潮下，以色列布勞德工程學院緊抓數字化轉型機遇，實現了教研新場景的構建，傳統教學范式得到創新，科研成果產出得以加速。在前沿科技悄然改變高等教育傳統場景的同時，“工業4.0”也對高等教育的人才培養目標與模式提出新要求，驅動高校以產學研深度融合的方式培養學生的交叉學科能力。當前，“一帶一路”的數字化內涵不斷深入發展，有待高校在規劃布局、人才培養、產教融合等方面轉型發展。在此背景下，中國和以色列可以在師生交流、產業園建設、學分互換，以及遠程培訓四個方面開展合作，助力“數字絲路”建設提質增速。

關鍵詞：以色列；工程教育；高等教育；工業4.0；數字化轉型；數字絲路

中圖分類號：G53? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2023.05.03

作者簡介：阿利·馬哈沙克，以色列布勞德工程學院校長（卡梅爾 21982）；金恩喜，上海外國語大學上海全球治理與區域國別研究院碩士研究生（上海 201620）；田小勇（通訊作者），上海外國語大學國際教育學院副院長（上海 201620）

基金項目：中國職業技術教育學會—新時代中國職業教育研究院2022 年委托課題“國際比較視野下現代職業教育體系的形成與發展研究”（編號：SZ22C04）

以色列布勞德工程學院（Braude College of Engineering）成立于1987年，是以色列北部領先的工程技術學院，也是該地區高科技產業發展和進步的重要推動力量。學院通過教育彌合社會經濟差距，并通過落實“工業4.0”的理念提高以色列工業的生產力。阿利·馬哈沙克（Arie Maharshak）教授自2012年起擔任布勞德工程學院校長，他曾就職于以色列拉斐爾先進防御系統公司與斯坦福大學航空航天高級機器人實驗室，后成為一名高科技企業家，開發電子、機械和塑料領域專利十余項。馬哈沙克校長豐富的職業經歷使其對于“工業4.0”與數字化轉型下的高等教育有著獨到且深刻的見解。

“工業4.0”背景下，高校的教學與科研場景發生了何種轉變？第四次工業革命如何影響高校的人才培養目標與培養模式？“數字絲路”上高等教育有何使命？未來中以高等教育可以在哪些領域開展合作？就上述問題，我刊委托上海外國語大學師生團隊對馬哈沙克校長進行了專訪，聚焦教育場景、人才培養、絲路合作等，探尋布勞德工程學院的數字化轉型經驗與高等教育發展新方向。

一、“工業4.0”為高等教育創設新場景

“工業4.0”又稱為第四次工業革命，指利用信息技術促進產業變革的時代，即智能化時代。這一概念最早于2013年在德國漢諾威工業博覽會上發布的《把握德國制造業的未來——實施“工業4.0”戰略的建議》中正式提出。該報告建議，在“標準化和參考架構”“復雜系統的管理”“一套綜合的工業寬帶基礎設施”“安全和安保”“工作的組織和設計”“培訓和持續的職業發展”“監督框架”“資源效率”8個關鍵領域采取行動以確保“工業4.0”順利實施。第四次工業革命的到來，前所未有地推動信息技術的發展，顛覆傳統生產模式并大大提升社會生產效率。此次工業革命及其必要環節——數字化轉型——對高校教學與科研產生深刻的影響，既將其置于大數據、人工智能和算法等新技術的沖擊中，又促使其在此數字洪流中抓住機遇，創設教育和科研新場景。

（一）教學方面：顛覆傳統范式，強化大學社會服務功能

在教學方面，“工業4.0”帶來的技術與裝備革新能夠明顯提高大學教學效率、改善授課效果。將先進設備與設施應用于課堂，就如同將教室轉變為產業現場。此時，理論知識不再停留于書面形式，而是被賦予生命的活力，與作為實踐者的學生進行實時交互。馬哈沙克校長提及，在布勞德工程學院，增強現實（AR）、3D打印和機器學習在課堂中的應用，顛覆了傳統教學場景，推動課堂教學范式的數字化創新。

AR是一種結合現實世界和計算機生成內容的交互式體驗，內容涵蓋多種感官形式。在教育領域，AR技術能夠將學習場景同虛擬世界有機結合，推動學習者打破時空限制進入場景體驗理論在實踐中的應用。在布勞德工程學院，AR最常用于課堂展示環節，教師通過AR為學生鋪設特定場景，并添加層層附加信息，以循序漸進的方式展示生產流程、設備結構，以及技術操作等方面的內容。3D打印又稱增材制造，是以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印尤其適用于與基于問題的學習項目（PBL）相關的教學內容，如在醫學領域，傳統醫學課堂通常以動物器官作為案例進行講解和實踐，而3D打印機則能夠在短時間內用特定材料制造出人體器官模型，不僅節省了實驗資源和成本，還能夠更緊密地貼合實際應用情況。機器學習是人工智能的子領域，專門研究計算機如何模擬或實現人類的學習行為，以獲取新的知識或技能。布勞德工程學院在機械工程、電子工程和軟件工程三個部門開設機器學習課程。在機器學習課程中，教師不僅鼓勵學生了解機器如何基于大數據進行現象理解和學習，同時還引導學生借鑒與機器學習相關的大數據、人工智能和算法的操作理念和數字化轉型思想。

除了先進技術設備在課堂中的運用，第四次工業革命還在很大程度上增強了大學的社會服務功能。新冠病毒感染疫情暴發后，高校普遍采用騰訊會議、ZOOM等云端音視頻會議平臺來提供遠程教學服務。這一教學模式在疫情后也得到持續應用，特別是服務于特殊學生和處于偏遠地區的學生，推動著全球融合教育乃至教育公平的實現。

（二）科研方面：強化數據利用，優化研發流程

在科研方面，大數據、人工智能和算法等技術的高速發展加速了研究成果的產出。論及個中機制，馬哈沙克校長認為這離不開數據利用率與流程清晰度的飛躍式提升。

其一，技術發展能夠幫助我們識別和理解數據中的現象和規律，由此實現對數據的高度利用。隨著數字化轉型與新技術的涌現，人們得以通過人工智能等先進技術識別數據中的特定規律，再將此類規律應用于研究和生產中，這對于促進科技發展具有重要意義。

其二，技術創新使開發和生產流程的觀測和追蹤更為透明和便利。一方面，大數據和人工智能的有機結合使研發流程能夠智能化地推進數據采集、分析、執行、決策的數據驅動閉環。科研人員僅需通過顯示器對各類科研成果的開發和生產過程進行實時遠程監測和操控。這不僅使科研人員對于流程的把控更加及時和準確，還能夠幫助其減少失誤、提高效率。另一方面，虛擬技術的出現使設計和開發流程仿真成為可能。以“工業4.0”的衍生品數字孿生（Digital Twin）技術為例，充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，數字孿生集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程。這一技術能夠在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期。在此類技術出現之前，人們必須花費大量時間和資金購買實體組件并加以組裝，以對產品進行實驗和檢測。然而，通過數字孿生技術，科研人員僅需構建一個虛擬模型或稱孿生體，就可以對其想法進行模擬、修改和檢驗，這大大縮短了從設計到實際產出的時間。

二、“工業4.0”對高等教育培養目標與模式提出新要求

（一）培養目標：面向未來的人才應具備交叉學科的能力

在2022年12月舉辦的“一帶一路”職業教育國際研討會上，馬哈沙克校長提出未來人才需要具備交叉學科的能力。他認為，“在‘工業4.0時代，對技術人員的需求會大大減少。與此同時，我們將需要更多的高技能人才。這要求我們融合大數據、人工智能和算法等技術，按照‘工業4.0的要求去培養高技能人才。”他進一步解釋道，“工業4.0”的學科知識結構類似于軟件架構，涉及眾多系統與子系統、模塊與組件的復雜關系。因此，面向未來的人才必須同時涉足多個領域，增進對多個學科的認識和理解，提升交叉學科的能力。交叉學科是多個學科相互滲透、融合形成的新學科，具有不同于現有學科范疇的概念、理論和方法體系，已成為學科、知識發展的新領域。布勞德工程學院堅持交叉學科的理念，允許電子專業的學生學習機械、軟件，甚至生物技術，為學生了解其他感興趣的領域提供了靈活的支持和幫助。除了專業學科的交叉，布勞德工程學院還為學生提供多種軟學科課程，如經濟學、法學、文化等，以拓寬學生的視野，提升學生的綜合能力。

鑒于交叉學科對專業學科知識和跨學科知識的共同追求，馬哈沙克校長將交叉學科的能力表述為一種“T能力”（T competency）。“T能力”一詞最初由斯坦福大學教授理查德·M.雷斯（Richard M. Reis）提出。他將一個人所掌握的專業學科知識的深度比作“T”中的垂直軸。對應地，對于跨學科知識的熟練程度則被類比為“T”中的水平軸。“T”時刻處于動態變化中，當一個人廣泛地接觸跨學科，致力于提升其交叉能力時，“T”的水平軸就會橫向延伸；而當其沉浸于專業知識的攝取時，“T”的垂直軸則會縱向延展。無論前者或是后者，若不對專業學科知識和跨學科知識加以平衡，最終得到的都會是變形和不規則的“T”。當一軸變化時，另一軸必然會發生相對變化。這從側面反映了學習者投入的局限性，也提醒教育者在推行交叉學科的同時，引導學生有效分配有限的時間、精力和資源。

在“工業4.0”背景下，對交叉學科的追求成為全球高等教育發展的必然趨勢。2020年12月，國務院學位委員會、教育部發布《關于設置“交叉學科”門類、“集成電路科學與工程”和“國家安全學”一級學科的通知》，“交叉學科”成為我國第14個學科門類。高校紛紛設立交叉學科相關專業，力爭行走于時代前沿。馬哈沙克校長關于“T能力”的觀點為我們提供啟示：在強調學科之廣度的同時，決不能因此忽視學科之深度。學科交叉并不等于交叉學科，每個學科的建立都有其自身規律可循。交叉學科應對知識進行有機分化融合，并形成相對獨立的人才培養體系。在豐富學科知識的同時，不能忽視對學科內涵的追尋和構建。

（二）培養模式：借鑒產學研深度融合的布勞德經驗

2022年“一帶一路”職業教育國際研討會上，馬哈沙克校長強調，“職業教育需要預見新技術的變革，與政府和企業開展官方合作，建設系統的、自上而下的架構體系”。目前，以色列職業教育主要由以色列教育部、勞工部和社會事務與社會服務部集中管理。其中，教育部管理大約90%的職業教育學生，同時負責為十三年級和十四年級的學生提供技術教育。勞工部及其運營的職業培訓部、技術與科學培訓學院（MAHAT），以及特殊人群就業管理局，主要負責為以勞工為重點的全國人口提供職業學習。勞工部和社會事務與社會服務部則與以色列制造商協會（MAI）合作，通過MAI頻繁參與以色列職業教育的政策活動。因此，在職業教育和培訓相關決策中，雇主擁有較大發言權。在此統領機制下，2010年，以色列設立國家技術和職業教育與培訓委員會，旨在改善以色列職業教育和培訓的管理，為所有職業教育利益相關者，如政策制定者、職業教育與培訓提供者，以及社會伙伴提供一個廣闊的交流平臺。此外，以色列還設立了專門委員會，每個委員會由一名學者、一名教育部官員，以及來自以色列國防軍、MAI、相關行業專業機構、學校的代表組成，以此作為以色列職業教育利益相關者之間的關鍵協調機制。

在實踐層面，布勞德工程學院的發展也十分注重各界參與，學院牽頭建立的加利利生態系統的建設能夠最直觀展現其對于產學研的有機融合，以及自下而上、致力于解決問題的發展導向。在加利利生態系統中，布勞德工程學院積極與其他學術機構、當地產業、青年組織和企業家開展合作，以提高加利利地區乃至以色列的工業能力，并促進當地社區的發展。其中兩家代表性機構是以色列加利利創新與先進制造中心有限公司（Galilee Center for Innovation and Advanced Manufacture in Israel Ltd.，以下簡稱加利利中心）和加利利加速器（Galilee Accelerator）。

加利利中心是一家歸布勞德工程學院及其商業伙伴所有的企業，致力于提高以色列工業，尤其是傳統產業的生產力和競爭力。該中心為各行各業提供機器人、3D打印、大數據、算法、物聯網、工作流程數字化等領域的診斷和咨詢服務，從以色列與世界各地匯集了“工業4.0”相關的豐富知識。加利利中心與國內外研究所和組織廣泛合作，通過各類研究、課程和講習班，為制造商提供信息服務。該中心召集了行業專家、學者、企業家、投資者、教育機構和政府機構，并建成了一個創新社區，以提高社會對于通過先進生產方法提高生產力的重要性的認識。

創新實驗室是加利利中心最重要的部門之一，實驗室配備協作機器人、3D 打印機、模擬軟件等先進設施，旨在吸引有興趣發現和體驗最新生產技術的初創公司、學生，以及行業專業人士。創新實驗室還負責主持一項特色活動“黑客馬拉松”（Hackathon）。“黑客”（Hack）意味著解決問題，在這項活動中指為某一問題設計出解決方案。“馬拉松”則代表著這項活動是在緊湊的時間內持續進行的過程，同時也是一場比賽。布勞德工程學院每年舉辦三次“黑客馬拉松”，參與者除了學生和指導教師，還包括來自社區的技術人員。首先，學院將邀請行業專家授課，并為比賽提出一個前沿問題。接著，參與者將會分為多個小組，圍繞該問題各自設計解決方案。最后，將由評委團隊從中選擇最佳解決方案，該團隊將獲得私有部門的財務援助，以及一些具有重要意義的獎項。正如馬哈沙克校長所強調的，“黑客馬拉松的全過程都是由創新和創業意識主導的”。他以布勞德工程學院2019年11月舉辦的一次“黑客馬拉松”為例，向我們生動地展現了該活動如何激發參與者的想象力與創造力。

活動起初，五所醫院的相關人員向參賽者介紹了他們想要做出改進的五大方面：一是以安全、無錯誤的方式識別患者；二是通過測量手術后患者的腿部重量，幫助醫院提供更好的康復服務；三是在患者住院期間持續監測其位置，并為患者及其家人進行實時信息播報；四是在無連接電線或侵入性設備的前提下，不間斷地監測患者；五是開發一種可以根據患者處方自動分配藥物的機器人。接著，來自軟件工程、信息系統、工業工程與管理、電氣和電子工程等專業的學生，與各領域專家以及學院教師組成了七支隊伍。經過為期兩天一夜的頭腦風暴，每支隊伍都形成了獨特的解決方案，如通過指紋和智能手鐲識別患者，通過裝有傳感器的硅膠鞋底測量患者在腿上施加的重量，通過佩戴特殊的衣袖來連續測量患者的生命體征等。最重要的是，這些方案并沒有停留于書面形式，而是得以在加利利醫療中心進行實際測試以確定其可行性。

加利利加速器致力于通過先進技術在制造、維護、工廠管理和節能、供應鏈和物流、安全、質量等方面的創新，助力以制造商為客戶的初創企業開發能夠改變以色列制造業的解決方案和商業模式。該機構由布勞德工程學院智能工業孵化器i4valley、米斯加夫地區委員會和卡米爾市政府共同管理，是一項基于以色列政府支持的國家級建設項目。加利利加速器為初創企業提供了導師、客戶、資金、實物服務、專利、教育六個方面的服務，不僅為每個企業配備具有針對性的專業導師并幫助其與制造商建立聯系，還為企業提供專利檢索和注冊的專業服務，以及實踐講座和研討會等教育資源。同時，加利利加速器還能夠為企業爭取政府資金，并幫助其征求專家以及注冊會計師和法律顧問等合作伙伴的建議。

除了上述機構外，布勞德工程學院還擁有一家全資子公司奧菲克·埃斯科洛特研究開發有限公司（Ofek Eshkolot Research Development Ltd.），負責促進實用研發并將布勞德工程學院相關人員開發的知識產權進行商業化。該公司通過為學術、科學和技術與投資者和企業家搭建橋梁，在學校和企業之間建立起雙贏商業伙伴關系。布勞德工程學院承擔專利開發的全部資金，因此知識產權的70%～80%仍歸學院所有，學生、教師及其他人員占20%～30%。除了該研發公司，布勞德工程學院還設立了另一個特色產學研融合平臺——創新創業中心，該中心為學生提供可以進行學分轉換的創新型課程和項目，支持鼓勵學生開展創新創業實踐。該中心不僅會邀請有經驗的工程師向學生教授相關工程概念以及如何開展市場實踐，而且為激勵學生的創造性實踐，學生實現產品轉化將獲得4～6個學分，約等于每學期計劃學分的1/4。在服務于學生創新創業的同時，創新創業中心還同社區保持著密切聯系，為社區成員，尤其是兒童和老年群體提供其所需的幫助。對此，中心設有專門部門負責研究社區面臨的困難，其提供針對性、個性化、量身定制的解決方案。

三、“數字絲路”建設中的中以高等教育亟待新合作

（一）“數字絲路”賦予高等教育重要使命

當前，數字經濟正成為全球經濟復蘇與增長的新引擎。近年來，中國與“一帶一路”沿線國家在建設寬帶網絡基礎設施、移動互聯網和物聯網等方面的合作不斷拓寬、提速。習近平主席在“一帶一路”國際合作高峰論壇開幕式上的演講中指出，“我們要堅持創新驅動發展，加強在數字經濟、人工智能、納米技術、量子計算機等前沿領域合作，推動大數據、云計算、智慧城市建設，連接成21世紀的‘數字絲路。”截至目前，中國已與17個國家簽署“數字絲綢之路”合作諒解備忘錄，與23個國家建立“絲路電商”雙邊合作機制，與周邊國家累計建設34條跨境陸纜和多條國際海纜，中國與“一帶一路”沿線國家的數字經濟合作不斷深化。在“數字絲路”的合作建設中，高等教育扮演著極為重要的角色。2019年，聯合國教科文組織、聯合國南南合作辦公室等國際組織共同支持的發展中國家工程科技院，與數據中國“百校工程”共同發起數字絲路“百校工程”，旨在發展數字技術人才資源，推動實現“一帶一路”的可持續發展。

對于“數字絲路”中的高等教育，馬哈沙克校長認為高校需要從以下四個方面著手，滿足絲路沿線國家對數字技術人才的龐大需求。第一，規劃布局。“數字絲路”連接的不僅是眾多國家和地區，更是不同文化背景的民眾，絲路之長與人口之多要求我們必須將具體且細致的規劃布局置于首位。第二，運營維護。高等教育應為“數字絲路”下的人才培養提供技術研發、系統建設、實驗設備設施等多方面的支持和維護，全力助推數字人才發展。第三，體系建設。馬哈沙克校長談到，我們必須掌握“系統體系”（System of Systems）的概念。“系統體系”是面向任務或專用系統的集合，這些系統將其資源和功能集中在一起，以創建一個新的、更復雜的體系。需要注意的是，該體系提供的功能和性能不僅是子系統的總和，其集成功能大于子系統功能之總和。“數字絲路”既是一個大體系，也是由許多不同的復雜系統組成的。這要求我們以整體分析（Holistic Approach）的方式把握各國文化、基礎設施、法律等子系統的多樣性，建設一個“總控”來操作和協調不同的系統，從而建成一個有機運作的“系統體系”。第四，人才培養。馬哈沙克校長認為，“數字絲路”的構建離不開對系統工程師的培養。以布勞德工程學院為例，高校可以為行業專家提供系統工程的碩士學位，為其提供有關“系統體系”的教育，幫助其更好地理解絲路結構。

（二）共話中以高等教育合作廣闊前景

自1992年建交以來，中以教育交流與合作得到迅速發展。2000年，《中華人民共和國教育部與以色列國教育部教育合作協議》的簽署為兩國教育合作奠定重要基礎。近年來，中國和以色列持續在高等教育領域開展合作，推動知識和資源在兩國的共享。我國北京大學、清華大學、上海交通大學、中國人民大學等高校，已同以色列的耶路撒冷希伯來大學、特拉維夫大學、以色列理工學院等大學開展多年合作。在此基礎上，2013年，在李嘉誠基金會的資助下，汕頭大學與以色列理工學院合作成立廣東以色列理工學院。2015年，華東師范大學和以色列海法大學合作共建的“上海—海法國際研究中心”成立，在大數據、生物制藥等領域開展聯合研究和技術轉讓。

基于“數字絲路”的建構與中以高等教育堅實的合作基礎，馬哈沙克校長針對未來中以高等教育合作的領域和方向做出展望。其一，密切師生交流。疫情前布勞德工程學院曾與江蘇理工學院在師生交流方面有著密切的往來和聯系。馬哈沙克校長也曾前往江蘇理工學院進行了為期兩周的交流，并開設了一門與全球競爭相關的微課程。他認為，師生之間的交流是培養兩國關系的有效工具。其二，中以高校可以共同準備用地、投資等方面的資源條件，在兩地合作建設產業園。其三，在中以高校間進行學分互換。以布勞德工程學院為例，在該校取得學士學位必須獲得160個學分。但馬哈沙克校長認為，可以通過與中國高校之間的微學位聯合項目的合作，允許布勞德工程學院的學生在中國大學學習10～30個學分。中國高校也可以派出學生到布勞德工程學院進行為期3個月左右的學習并獲得相應的一些學分。其四，開展遠程教育服務。明確合作培訓領域的前提下開展遠程專業培訓合作，培養特定領域，如系統工程方面的人才。總而言之，中以高等教育應深化交流協作、拓展合作空間、實現共贏發展，以更多樣的合作形式、更鮮明的時代特色、更密切的數字聯結，攜手共同迎接“工業4.0”與數字化轉型時代的到來。

Abstract： In the wave of the fourth industrial revolution， the Braude College of Engineering in Israel has seized the opportunity of digital transformation， realizing the construction of new teaching and research scenes， innovating the traditional teaching paradigm， and accelerating the output of scientific research achievements. While cutting-edge technologies quietly changing the traditional scenes of higher education， “Industry 4.0” is also setting new requirements for the goals in talent cultivation and models of higher education. This drives colleges and universities to cultivate students interdisciplinary abilities through the deep integration of industry， academia， and research. At present， the digital connotation of the Belt and Road is constantly developing， which requires colleges and universities to transform and develop in strategic plannings， talent cultivation， and integration of industry and education. In this context， China and Israel can cooperate in faculty and student exchanges， industrial park construction， credit exchanges， and remote training to improve the quality and speed of the Digital Silk Road construction.

Keywords： Israel; Engineering education; Higher education; Industry 4.0; Digital transformation; Digital Silk Road

編輯 呂伊雯? ?校對 王亭亭