適應數智化趨勢的工業互聯網現場工程師教育模式研究

摘要：數智化職業場景背景下，工業互聯網的快速發展對現場工程師的職業技能提出新的要求。本文旨在構建一種適應工業互聯網發展需求的現場工程師人才培養模式，以促進職業教育與工業實踐的深度融合。通過分析數智化轉型對現場工程師角色的影響，本文探索了校企合作、工學結合的教學模式和課程體系構建，并提出了一套切實可行的人才培養策略。研究結果旨在為職業教育機構提供實證支持，并為工業互聯網領域的人才培養提供新的思路和方法。

關鍵詞：數智化職業教育；工業互聯網；現場工程師；人才培養模式；校企合作

1. 數智化轉型對工業互聯網和現場工程師的影響

隨著工業界的數智化轉型，工業互聯網的面貌正在迅速變化，為工業企業帶來了顯著的生產效率提升。通過設備的互聯互通和實時數據分析，生產線變得更加高效和靈活。這種變革使得企業能夠更快地響應市場變化，同時實現資源的最優配置[1]。

數智化轉型還催生了新的數據驅動決策過程?，F代化的工廠依賴于海量數據的采集和智能分析來指導運營決策，這要求現場工程師具備較強的數據處理和分析能力。此外，通過對設備數據的深入分析，工業互聯網能夠實現預測性維護，從而減少設備故障和非計劃的停機時間。

數智化轉型也為個性化生產提供了可能性。工業互聯網支持靈活配置的生產線，能夠快速適應不同客戶的定制化需求。這種生產模式的轉變要求現場工程師不僅要了解傳統的生產流程，還需要能夠操作和維護更為復雜的智能制造系統[2]。

隨著這些變化，現場工程師的角色和技能需求也在發生轉變。他們需要升級技能，學習如何使用新的數字工具和技術，如編程、數據分析和網絡安全等。角色的轉變意味著他們更多地從事數據驅動的決策支持和生產優化工作，而不僅僅是設備的操作和維護。這一切都要求工程師持續學習，快速適應新技術，同時掌握跨學科知識，以便在數智化的工業環境中保持競爭力。

2. 探索與構建適應工業互聯網需求的現場工程師人才培養模式

隨著工業互聯網的興起，現場工程師的角色正在發生根本性變化，他們需要掌握數據分析、網絡安全和系統集成等跨領域技能。適應這一需求的人才培養模式要融合傳統工程技術教育和新興技術知識，強調實踐技能和理論知識的結合[3]。

具體來說，這一人才培養模式需要通過多元化課程設計，使學生掌握物聯網、自動化系統、大數據分析等技術技能，同時加強系統思維和網絡安全知識。除專業技能外，還應培養學生的軟技能，如團隊合作和項目管理。

為此，模式構建應包括工學結合的實踐環節，如實驗室模擬，或與企業緊密合作，提供實踐學習機會，并采用項目式學習和情景模擬等教學方法，增強學生的實際操作與問題解決能力。同時，持續教育和國際視野也是此模式的關鍵部分，鼓勵在職工程師持續學習，保持與國際技術同步。最終，這種人才培養方案將培育出既具備技術深度又具有國際視野的現場工程師。

3. 國內外職業教育模式的比較與啟示

國內外職業教育模式的比較揭示了我國職業教育改革的方向。相較于德國、瑞士等國家，我國職業教育在社會認可和產教融合方面尚有提升空間。德國雙元制教育模式的校企結合為中國校企合作提供了參考，指出了深入參與企業課程設計和學生實習的重要性。國際上職業教育注重全面素質和創新能力的培養也為中國課程設計提供了新思路[4]。

我國職業教育應采納國際上項目導向和問題解決的動態教學法，并構建全面的評價體系。此外，我國須提升對職業教育的政策支持和資源投入，以滿足工業互聯網時代的需求。為此，我國職業教育改革應致力于理論與實踐相結合、提高教育質量，并增強職業教育的社會認可度。同時，應培養學生的終身學習理念，借鑒國際經驗與本土創新，逐步構建適應工業互聯網的人才培養模式[5]。

4. 理論框架

4.1 職業能力發展理論

職業能力發展理論強調個體在職業生涯中技能的持續增長和適應性。在本文研究框架中，該理論指導我們理解和定義現場工程師在工業互聯網背景下所需的能力集合。這些能力不僅包括專業技術知識和實踐技能，還涉及創新能力、學習能力、跨文化交際能力等。此理論框架將為人才培養模式的設計提供基礎，確保人才培養目標與工業界的實際需求保持一致。

4.2 產教融合與校企合作理論

產教融合與校企合作理論探討了教育機構與產業界之間合作的最佳模式和實踐。這一理論強調教育內容與職業實踐之間的緊密聯系，主張通過合作培養學生的職業技能和工作習慣。在現場工程師的職業教育中，產教融合不僅可以提供實際工作環境中的學習機會，還可以確保課程內容及時更新，以反映最新的技術和行業發展。

4.3 數智化轉型與教育創新理論

數智化轉型與教育創新理論將聚焦于教育如何響應社會和技術變遷的挑戰。在工業互聯網背景下，這一理論特別強調了教育模式需要創新以培養學生的數字化能力，以及適應智能化生產和服務的能力。教育創新不僅是指引入新技術或教學方法，還包括教育理念、課程設計、評價方式等方面的根本性變革。

三個理論框架共同構成了本文研究的理論基礎，不僅為現場工程師的職業教育提供了指導，也為數智化轉型中的人才培養模式創新提供了理論支撐。通過這些理論的綜合應用，旨在構建一個符合工業互聯網發展趨勢的現場工程師人才培養體系，以促進職業教育與經濟社會發展的協調一致。

5. 人才培養模式構建

5.1 校企合作的實施機制與框架設計

校企合作模式是職業教育實現產教融合的關鍵途徑，需要一個精心設計的實施機制與框架。其一，合作目標應明確，旨在縮小教育成果與市場需求的差異，提高學生就業能力，解決行業技能缺口，并刷新課程和教學方法。

其二，策略構建是合作成功的基石，應涉及選擇合作模式、明確雙方角色、建立資源共享機制和規避風險。此外，制度化的合作框架是穩定性和可持續性的保證，需要雙方簽訂明確合作協議，細化教學資源共享、資金技術投入、知識產權等方面的條款。

其三，組織架構的建立對項目管理至關重要，負責監督合作項目的實施。同時，協同課程開發應由學校和企業共同參與，確保教學內容既有理論深度又符合行業實際。實踐教學的整合讓學生通過實習等方式獲得實際工作經驗，是職業教育的精髓。

其四，雙向評價體系保障了教學和實踐經驗的質量，通過企業對學生實習的評價和學校對企業實踐機會的反饋進行持續改進。同時，持續優化的過程中應考慮市場、技術和政策的變化，及時調整合作模式。

其五，合作成果應雙方共享，并通過適當方式推廣，以促進教育與產業的共同發展。這樣的校企合作模式不僅增強了職業教育的實用性和效果，也為企業培養了更多符合行業需求的技術人才。

5.2 “工學交替”課程體系的構建與實踐

“工學交替”模式是一種將學術學習與職業實踐相結合的教育方法，源自德國的“雙元制”教育體系。該模式旨在通過交替安排學生在學校學習和在企業實踐，培養他們的理論知識和實際技能。這種模式的理論基礎是社會建構主義學習理論，強調知識的社會實踐構建，使學生能夠在真實工作環境中將理論應用于實踐。

首先，構建“工學交替”課程體系時，應以行業需求和專業標準為導向，確保課程內容的實用性和及時性。課程設計應聚焦于核心職業能力，包括基礎理論教育和職業技能訓練，前者在學校完成，后者在企業的實際工作環境中進行。

其次，實踐環節是該模式的核心，需要企業提供實習崗位并與學校協作指導與評估。教學方法應注重學生中心和體驗學習，采用案例教學、模擬訓練和項目導向學習等策略，以幫助學生深化理解并將理論應用于實際情境。

再次，評價體系應綜合理論知識考核和實踐技能表現，由學校和企業共同參與。同時，面對實施“工學交替”模式的挑戰，如確保企業實訓質量、教學內容銜接和學生適應性，須建立明確的合作協議、專門的協調機構和有效的溝通渠道。

最后，“工學交替”模式的推廣對提升職業教育質量和效率具有重要意義，能幫助學生更快地適應職業角色，為產業輸送更多具備實踐經驗的專業人才。該模式的成功實施需要政府、教育機構和企業的緊密協作和資源投入，確保教育內容與產業需求高度匹配。

5.3 教學模式創新：情景化、過程化、模塊化教學的開發

在教學模式創新領域，情景化、過程化、模塊化教學的開發是響應當代教育需求的重要趨勢。這些方法旨在提高教育的參與度、實用性和靈活性，以適應多樣化的學習需求和快速變化的職業環境。

5.3.1 情景化教學

情景化教學基于建構主義學習理論，強調在真實或模擬的環境中學習，讓學生通過情境的體驗，建立知識與實際應用之間的聯系。這種教學模式通過提供接近真實工作場景的學習環境，促使學生主動探索、解決問題，并通過這一過程深化對知識的理解。情景化教學能夠強化學生的批判性思維和決策能力，為其將來的職業實踐打下堅實的基礎。

5.3.2 過程化教學

過程化教學側重于學習過程的體驗和反思，而非僅僅關注結果。這一模式鼓勵學生參與知識構建的每一步驟，包括規劃、執行、監測和評估。過程化教學支持學生對自己的學習路徑和節奏進行控制，促進自我調節學習能力的發展。此外，還強調教學反饋的即時性和連續性，使學生能夠及時調整學習策略和方法。

5.3.3 模塊化教學

模塊化教學是將課程內容分割成獨立的單元或模塊，每個模塊圍繞一個具體的主題或技能。這種教學模式的優勢在于其靈活性和可擴展性，允許學生根據自己的學習進度和興趣選擇模塊。模塊化教學促進了個性化學習路徑的創建，并有助于實現差異化教學，滿足不同學生的個體學習需求。

5.3.4 學術性論述與分析

從學術的角度分析，情景化、過程化、模塊化教學的開發與實施是對教育模式的深刻革新，反映了當代教育理論的最新發展。這些模式的共同點在于以學生為中心的教學理念，以及對學生主動學習和參與的重視。在職業教育領域，這些模式能夠提供更接近實際工作環境的學習體驗，從而使學生更好地面對未來職場的挑戰。

實施這些教學模式需要教師具備新的教學設計技能和對學生學習過程的深刻理解。此外，還需要有適當的教育技術支持，如虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、在線學習平臺等，這些技術可以豐富教學情境，增強學習過程的互動性，并提供模塊化學習的靈活途徑。

綜上所述，情景化、過程化、模塊化教學的開發要對傳統教學進行學術化的描述和分析，要求使用嚴謹的語言、詳細的文獻引用以及對教學方法進行深入探討。

6. 未來發展建議

在數智化職業場景中，工業互聯網人才培養須兼顧專業技術知識以及數據處理、系統分析、網絡安全等多方面技能。培養模式不僅要注重理論和專業技能，還要強調多學科結合能力、實踐和創新能力，以及持續學習和適應能力。

實施工業互聯網人才培養模式面臨的挑戰包括教育資源匹配、教育模式創新以及校企合作深度和廣度等。從理論角度看，模式創新需結合“技術決定論”和“社會建構主義”，既要預見技術趨勢和行業需求，又要在社會文化背景中構建知識。

為有效實施這一人才培養模式，教育者和企業家需共同推動跨學科教育方案，創新教學方法，并充分發揮校企合作的優勢，這樣可以培養出具有扎實理論基礎、強大實踐能力和持續創新意識的高素質人才。

未來研究方向應關注技術適應性、跨學科課程開發、校企合作模式優化、終身學習體系構建和教育評價體系創新，旨在不斷更新教育內容，以滿足工業互聯網時代的人才需求，并提升學生的操作能力和創新能力。

持續改進建議包括加強實踐環節、提升教師能力、更新課程內容、提供多元化學習路徑，并建立有效反饋機制。這些措施可確保教育內容與技術同步，提高學生職業技能和創新思維，使職業教育更加靈活、針對性更強，并能更好地適應未來變化。

結語

在數智化轉型的今天，工業互聯網人才培養模式亟須創新。這不僅要求教育者緊跟技術發展的步伐，構建跨學科、實踐密集的課程體系，還需要企業與教育機構緊密合作，共同打造真實的職業訓練場所。未來的教育模式必須靈活多變，以適應持續變化的職業需求，從而培育出既有深厚理論基礎、又具備實際應用能力的工業互聯網專業人才。為此，教育界與產業界的協同努力，將是推動職業教育發展、實現產教融合的關鍵。

參考文獻：

[1]張昂，郭碩.工業互聯網人才需求與職業院校專業設置匹配分析[J].中國職業技術教育，2023（23）：48-54.

[2]張瑩，賀婷，劉碩.數智化背景下職業教育專業適應性提升路徑研究與實踐[J].教育與職業，2023（5）：63-68.

[3]張婷婷，李沖.構建基于工業價值鏈的產學合作協同育人新模式——以“數智化人才”培養為例[J].高等工程教育研究，2022（6）：44-51.

[4]陳武，陳建安，李燕萍.工業互聯網平臺：內涵、演化與賦能[J].經濟管理，2022，44（5）：189-208.

[5]郭瑞兵，趙軍.工業互聯網發展對中國制造業升級影響的門檻效應檢驗[J].統計與決策，2022，38（4）：135-138.

作者簡介：黃杰，博士研究生，教授，研究方向：物聯網應用技術、工業互聯網技術、產業趨勢。

課題項目：2023年度北京市教育科學規劃項目——數智化職業場景下工業互聯網現場工程師人才培養模式構建研究（編號：CCDB23187）；2023年度中國職業技術教育學會重點課題——智能無人系統覆蓋路徑規劃與編隊控制研究（編號：ZJ2023A006）；中華職業教育社2024年度規劃課題——基于數字孿生技術的“雙閉環”工業互聯網專業創新人才培養模式研究與實踐（編號：ZJS2024YB03）。