第四次工业革命背景下的职业教育改革

郝人缘 吴雪萍

摘 要 第四次工业革命以人工智能、无人驾驶和3D（三维）打印等技术为代表，正在引领世界各国生产方式和生活方式的变革。此轮工业革命驱动制造业向智能生产转型，由此带来对工业人才培养的全新需求。为顺应时代潮流，转变经济发展方式，我国制定了《中国制造2025》。新一轮科技革命和我国制造业发展战略的实施都需要复合型人才、创新型人才、智能型人才和生态型人才。为此，肩负人才培养重任的职业教育应该从调整培养目标、改革培养模式、创新教学方式、重构专业体系和重组课程内容等方面满足经济发展新需求。

关键词 第四次工业革命；制造业转型；职业教育；人才培养

中图分类号 G719.2 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2018）28-0012-05

一、第四次工业革命对职业教育的挑战

2011年德国政府在汉诺威工业博览会上正式提出“工业4.0战略”，2013年发布“工业4.0的实施建议”（Recommendations for Implementing the Strategic Initiative Industry 4.0）。该建议旨在通过信息物理生产系统（Cyber-Physical System， CPPS）和物联网技术（Internet of Things， IOT）提高制造业效率。其中，前者“由数字化的智能机器、仓储系统以及生产设施构成，能够实现基于ICT的端到端一体化——从入场物流到生产、营销、出货物流和服务”[1]；后者是传感器、存储技术、云计算等互联技术连接人、物与网络，实现万物互联。此后，“工业4.0”概念席卷全球并逐渐拉开了“第四次工业革命”的序幕，世界各国先后发布了迎接新一轮工业革命的“再工业化”战略，如《英国工业2050战略》《新工业法国战略》《日本制造业再兴战略》等。

科技革命主要通过生产技术的不断进步、劳动者素质和技能的不断提高，劳动手段的不断改进，来提高劳动生产率[2]。第一次工业革命改进了轻工业的传统生产方式，第二次工业革命带来了重工业领域组织形态的变化，第三次科技革命则借助信息技术推动了人类生产方式和生活方式的彻底性改变。在2016年世界经济论坛上，与会专家将第四次工业革命定义为“集合物联网、3D打印、机器人、人工智能、大数据等融合技术（纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学）发展的智能型信息物理系统所主导生产的社会结构性变革”[3]。“智能化”是第四次工业革命对中国工业最重要的影响和最本质的要求。在工业4.0的蓝图中，制造业将完全实现智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务，即从设备、生产、运输到服务的全面智能化。智能工厂利用现代数字制造技术、计算机仿真技术和物联网技术等实现工厂设备的网络化、“自省化”（根据产品生产过程的变化自动调整）；智能生产借助3D打印和工业机器人等技术设备实现产品生产的个性化、定制化和自主化，满足消费者多样化的需求；智能物流通过物联网和互联网等网络信息平台以及自动识别技术、人工智能技术和全球定位系统等信息传感设备实现货物运输的自动化和高效率管理；智能服务以顾客价值为导向，借由工业互联网提高产品使用效率，实现产品自动改善，进一步提升顾客满意度。

为应对第四次工业革命的挑战，我国须建立中国工业互联网体系，发展数字网络技术，研发智能机器设备，优化生产管理过程。智能设施的研发和智能制造的实施需要掌握智能科学技术的人才，实现中国制造向“中国智造”转变、制造大国向制造强国转变的关键在于新型技术技能人才的培养。在这一背景下，教育尤其是直接承担技能型人才培养重任的职业教育面临新科技革命带来的人才培养新挑战。

二、第四次工业革命对职业教育人才培养的新要求

技术对就业既有破坏效应又有资本化效应。由于科技发展，新技术代替工人创造财富，造成工人失业。同时，随着新技术的出现，对新商品和新服务的需求也在增加，从而催生新职业、新行业[4]。毋庸置疑，第四次工业革命势必改变现有劳动力市场格局，提出全新人才培养要求。根据世界经济论坛于2016年1月发布的《未来就业报告：第四次工业革命的就业、技能和劳动力战略》，2015-2020年间，15个主要发达和新兴经济体将净减少500万个就业岗位，但计算机、数学、建筑和工程等“职业群”（job family）的就业机会增长将弥补工作流失[5]。就业岗位的变化体现了技能需求的改变，反映了第四次工业革命对劳动力素质的新要求，其中包括智能化制造对职业技术人才培养的新要求。

（一）具備多种知识和技能的复合型人才

技术突破需要掌握多元知识技能的复合型人才。前三次工业革命主要以某一技术的发明创造带动整个工业领域的进步，第四次工业革命则在多个领域实现技术突破。以3D打印、智能机器人、新材料、无人驾驶设备为代表的物理类技术突破，以物联网、信息物理系统为主体的数字类技术突破，以可再生能源、太阳能发电为标志的能源类技术突破和以生物基因工程为核心的生物类技术突破共同组成新工业革命的科技创新群。不同技术之间既并行发展，又交织融合，从而对技术的研发使用者提出了更严峻的挑战。如3D打印、新材料与基因工程结合并利用钛粉等材料制造人体器官，实现人体组织的修复和再生。未来的制造业受物理、数字、能源和生物等类技术创新的影响，也将呈现多学科融合、多领域交织、多技术渗透的特点。以美国通用电气公司（General Electric Company，GE）旗下的飞机发动机公司为例，该公司于2005年改名为GE航空（GE Aviation）。原公司只生产销售发动机，而新公司则提供运营优化、运维管理、排程优化和飞行信息预测等服务。掌握单一专业知识的工人由于无法满足制造业对多元知识和技能要求，进而难以立足于已升级换代的劳动力市场。因此，为增加就业机会、推动生产发展，各人才培养机构必须培养具备多种知识和技能的复合型人才，这一类人才既要掌握智能生产理论，又要具备数据分析思维；既要熟悉信息网络技术，又要了解物流管理方法。

（二）具有创新思维能力的创新型人才

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是推动制造业发展的强有力支撑。而人才则是创新的根基，是创新的核心要素。回溯历史，前三次工业革命的标志——蒸汽机、电动机和计算机分别是瓦特、西门子和冯·诺伊曼等人的创新产物。在第四次工业革命的进程中，具有创新精神、创新态度和创新能力的创新型人才同样必不可少。工业革命兴起的根源在于相对落后的生产方式与不断提升的消费需求之间的矛盾。当前机械化、规模化、标准化的生产方式日臻完善，但消费需求却趋向智能化、个性化和定制化。现有的生产方式建立在刚性逻辑基础上，无法实现定制化的柔性生产和灵活应对外部需求变化的自省性生产。鉴于此，技术创新、设备创新和生产流程创新势在必行。以3D打印技术为例，该技术可被应用于制造业，从而以更低成本、更快速度、更加便捷的方式生产出满足消费者个性化需求的汽车、家电等消费品。3D制造的广泛应用有赖于产品设计创新、打印技术创新和打印设备研发，而任何一项生产创新的实现都是创新型人才智慧的结晶。在创新驱动制造业发展的时代，具备创新胆识和能力的人才最可能为国家经济发展做出卓越贡献[6]。

（三）适应智能生产制造的智能型人才

《中国制造2025》指出，“智能制造”是信息技术与制造业融合的主攻方向，应大力发展智能装备和产品，推进生产过程智能化，提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。制造业的智能化转型不仅是设备装置、生产加工、经营管理和销售服务的智能化，更是研发者、生产者、管理者和服务者的智能化。这种智能型人才也是实现第四次工业革命中智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务的主力军。智能型人才掌握智能生产的逻辑基础、智能设备的运作原理、智能物流的支撑体系和智能服务的核心要义，并且能够熟练使用物联网和工业互联网等平台以及3D打印、工业机器人和人工智能等技术开展智能产品的研发生产、销售经营和维护管理工作。智能型人才的主要特征有：前瞻性——准确预测未来生产需求、敏感性——及时发现生产服务漏洞、自省性——快速纠错自动调整战略、冒险性——突破传统束缚探索未知。智能型人才立足现在，却能反思过去、放眼未来，基于过去经验总结和未来趋势预测，结合当前实际需要作出最精准的决策，采取最适宜的行动。麦克斯全球研究院（McKinsey Global Institute）预测，截至2020年中国高新技术企业大约需要2200万技术人才[7]。智能型人才的培养将有利于满足企业对高技术技能人才的需要。

（四）秉持绿色环保意识的生态型人才

当前我国已建成门类齐全、独立完整的制造业产业体系，但高能耗、高污染带来的环境问题日益严峻。第四次工业革命和《中国制造2025》为制造业转型升级提供了契机和方向。诞生于地球生态环境危机之时的第四次工业革命是一场用新思维、新技术和新能源支撑经济社会可持续发展的绿色产业革命。《中国制造2025》也提出把可持续发展作为建设制造强国的重要著力点，加快制造业绿色改造升级，强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系，走生态文明的发展道路[8]。增强生态环保意识、研发环保技艺装备是传统制造业绿色改造升级的必经之路。换言之，制造业从业人员必须具备环保意识，对环境保护的迫切性、重要性和必要性有深刻认识，在生产管理服务中自觉进行低能耗、低污染操作。同时，从业人员还需具备节能环保技术和装备研发能力，基于实践经验，改造现有设备工艺或研究全新绿色生产模式。

三、职业教育应对第四次工业革命的策略和改革措施

世界经济论坛创始人克劳斯·施瓦布表示，“如果现在我们不及时采取有针对性的措施来应对近期的劳动力市场转型并使劳动者掌握保证其未来发展的工作技能，那么各国政府在未来将不得不疲于应对持续发酵的失业、社会不平等以及消费群体萎缩等一系列问题”[9]。在众多可能的针对性措施中，改革职业教育、培养新型人才是最迫切且最有效的途径之一。国家统计局2015年的年度数据显示，中国现有8亿经济活动人口[10]，这些人口是第四次工业革命和“中国制造2025”战略的主要承担者、推进者、享受者和消费者。只有借助包括职业教育在内的各类教育和培训，用当前和未来所需的知识、技能和能力武装劳动力人口，方能确保我国抓住第四次工业革命的机遇。具体而言，结合智能化制造对职业技术人才培养的新要求，职业教育可从五个方面开展改革。

（一）调整培养目标

人才培养目标是开展人才培养实践的重要依据，也是检验人才培养质量的主要参考。人才培养目标的确立基于经济社会发展诉求和人的可持续发展需要。新形势下的职业教育有必要根据《中国制造2025》战略提出的应用型人才和第四次工业革命催生的新型人才所需具备的知识结构、技能种类和能力要求，调整人才培养目标。未来制造业中人才的角色将由服务者、操作者转变为规划者、协调者、评估者、决策者、高智能设备和系统的维护者[11]。因此，工作流程和传统技术的执行者、使用者不再是职业院校的培养目标，工作过程和智能技术的监控者、研发者将成为职业院校致力培养的人才。与此同时，绿色生产、智能制造、创新发展和多领域技术突破渴求职业教育培养生态型人才、智能型人才、创新型人才和复合型人才。上述内容构成职业院校的智育目标，而精益求精的工匠精神则是德育目标中不可或缺的一部分。《中国制造2025》提出的“推进制造业品牌建设”“打造中国品牌”离不开恪尽职业操守、崇尚精益求精的工匠的努力。工匠精神与技术技能共同支撑新型人才，前者是后者的思想保障，后者是前者的具体表现。徒有专业技术而缺乏职业精神的劳动人口无法创造出满足消费者需要的高质量产品，也不能被称为高素质人才。

在第四次工业革命的浪潮下，职业教育要赋予原有技术技能型人才培养目标以新的内涵：培养以多元知识为基础，具有工匠精神、环保意识和创新思维，掌握信息技术、智能技术和绿色技术的复合型、创新型技术技能人才。

（二）改革培养模式

传统的职业教育培养模式以理论课和实践课为基础，包含就业导向型的学校主体办学、资源共享型的校企合作育人和市场导向型的政府购买职业培训等类型。面对经济社会发展新形势，学徒制、订单培养和顶岗实习等模式纷纷出现，但尚不足以满足科技进步和产业升级对人才培养提出的新要求。改革人才培养模式，为职业院校师生提供更多的专业能力提升和科技研发创新机会是应对人才培养新需求的有效途径。首先，从平台建设入手，为人才培养提供坚实的物质基础。职业院校可联合企业共同搭建工业技术研究基地、创客空间和智能虚拟工厂等开放平台，方便在校师生进行技术研发、技能训练和创新尝试。其次，开展校际合作，实现资源共享和优势互补。高职高专和本科高校在教学育人上各有优势，前者侧重技术技能的培养，后者侧重理论知识的传授，共同致力于培养兼具理论功底和实践能力的高素质人才。再次，深入推进学徒制，提升学生核心技术技能水平。鉴于《中国制造2025》期望实现十大领域的重点突破，职业院校可加强与生物医药、信息技术、航空航天等领域企业的合作，借助现代学徒制提高学生进入高端企业顶岗实习的课时比例。最后，改革考评机制，以个体学生的纵向成长而非群体学生的横向比较为依据评估学生的学习表现。一方面，设置入学基准测试，评估学生在入学时所具备的创新能力、信息素养和文化底蕴，并以此为基础开展针对性、个性化教学和培训；另一方面，在期末考评中根据学生的实际生产作品和操作结果再次评价学生的综合水平。前后两次测评差值即为学生的学习结果值。

职业院校是人才培养的主力军，但社会、政府和企业是人才培养的直接利益相关者。为应对现实挑战，借鉴“产业公地”理念（“植根于企业、大学和其他组织之中的研发与制造的基础设施、专业知识、工业开发能力、工程制造能力等，这些能力共同为产业成长和技术创新提供基础”[12]）构建共生共荣的新型政产学研一体化人才培养模式不失为明智之举。

（三）调整专业布局

职业教育的专业体系是对劳动力市场现存或将存的职业岗位群所需知识、技能和能力的科學分类和系统整合。随着社会分工日趋精细化和专业化，构建科学合理的专业体系有利于“缓解乃至消解人为性的知识壁垒所造成的人力资本结构性矛盾”[13]。面对新一轮科技浪潮中新产业、新行业、新职业纷至沓来的局面，职业院校应紧随市场需求变动，构建与经济发展相适应的专业体系。具体而言，根据《中国制造2025》中重点关注的行业领域和第四次工业革命中飞速发展的科技领域，结合培养创新型、智能型、生态型和复合型人才的相关需求，职业院校需开设新专业并淘汰改造过时专业。一方面，《中国制造2025》提出实现“新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械”[14]十大领域的重点突破。与十大领域息息相关的专业理应在职业院校的专业体系中占有重要席位。另一方面，考虑到人工智能、无人控制技术、虚拟现实技术和量子信息技术等第四次工业革命的标志性技术即将引领生产方式和生活方式变革，职业院校须开设与新兴技术相关的专业以满足生产发展需要和学生就业需求。

科学技术进步和学生就业需求分别构成专业体系建设的外部拉力和内部推力。新技术的出现带来生产方式和产业格局的变化，导致人力资本结构的重组和职业岗位种类的增减。为确保学生就业，同时提供经济发展所需的紧缺型人才，基于现实需求重构专业体系是职业院校改革的必经之路。

（四）重构课程体系

在职业教育供给侧改革中，人才培养目标和专业布局的调整直指课程体系重构。为应对新技术和新知识在第四次工业革命中呈现几何级数增长的局面，职业院校的课堂教学应引入新知识、新技术。第一就新知识而言，数字类、物理类和生物类知识交叉融合，构成新一轮工业革命的多元知识体系，而我国当前的职业课程大多以单一学科划分，无法满足掌握多学科知识的复合型人才培养需求。开设通识课程和跨学科课程可在一定程度上丰富学生的通识性知识，提高职业教育学生的综合素质。第二就新技术而言，促进未来经济增长的新技术包括人工智能、物联网、新材料和新能源等，因此职业教育的课程体系中也应增加与智能制造和绿色生产等相关的技术技能课程。最后，职业院校在提供理论课和实践课的同时，还可借鉴德国经验，设计兼具知识传授和技能培训功能的课程。德国的应用科技大学设有双学位课程（dual degree courses），借助学术课程和学徒制或企业实习，培养学生的学科专业能力和动手操作能力。学生毕业时既获得该学科的本科学位证书和职业资格证书，又取得工匠师傅头衔或高级培训资格[15]。我国职业院校则可借鉴此做法培养制造业急需的创新型、智能型和生态型人才。

课堂教学是人才培养的关键环节，课程设计及其内容选择直接影响到人才培养的质量。由通识课程、跨学科课程和双学位课程等构成的多元课程体系是对传统课程体系的创新，是职业院校应对新工业革命挑战的必然选择。

（五）创新教学方式

第四次工业革命中的技术变革必将对教育教学方式产生影响。有专家预测，未来教育主要采取混合学习法、“STEAM”（Science，Technology，Engineering，Arts and Math）学习法和合作学习法。与此同时，“自带设备”（Bring Your Own Device，BYOD）、创客空间、3D打印、自适应学习技术、数字徽章和可穿戴技术将走进课堂教学[16]。教学方式的变化不仅是技术进步的体现，更是新型人才培养的必要条件。因此，职业院校应充分利用各种新技术创新教学方式。以高尖端技术为载体的教学方式能够为学生提供全新的学习体验：3D打印使得学生自主研发产品成为可能，从而充分挖掘学生的创造潜能；虚拟现实技术突破时空限制，为学生提供机床操作和轮船驾驶等特殊行业的技能训练场所以及绿色生产和智能制造等新型生产方式的体验空间；可穿戴技术中的可穿戴头盔通过跟踪学生大脑活动发现学生的兴趣点，进而为教学改进提供依据；数字徽章为正式和非正式学习结果提供评估和认证，有利于自主学习和终身学习的开展。

教学方式直接影响教学效率，是人才培养中的要素之一。借助人工智能、虚拟现实、大数据、云计算、3D打印等高尖端技术进行课堂教学，有利于增强教学的趣味性和灵活性，激发学生学习的积极性和主动性，进而提高教学效率，改进教学质量。

参 考 文 献

[1]人民教育出版社历史室. 世界近代现代史 [M].郑州：人民教育出版社，2006：109.

[2]人大经济论坛. 确保德国制造业的未来：对实施“工业4.0”战略计划的建议[EB/OL].http：//bbs.pinggu.org/a-1574313.html.

[3][16]未来社会/全球教育的发展趋势与六大技术[J].远程教育杂志，2016（4）：16.

[4]克劳斯·施瓦布.第四次工业革命：转型的力量[M].北京：中信出版集团，2016：38.

[5]World Economic Forum. The Future of Jobs： Employment， Skills and Workforce Strategy for the Fourth Industrial Revolution[EB/OL]. 2016.[2018-08-11]. http：//www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs.pdf.

[8][14]国务院.国务院关于印发《中国制造2025》的通知[Z].国发[2015]28号，2015-05-08.

[6]人民日报.习近平在欧美同学会成立一百周年庆祝大会上的讲话[N/OL].（2013-10-22）[2018-08-11].http：//politics.people.com.cn/n/2013/1022/c1024-23279205.html.

[7]McKinsey Global Institute. Manufacturing the Future： The Next Era of Global Growth and Innovation[EB/OL].[2018-08-13].http：//www.mckinsey.com/business-functions/operations/our-insights/the-future-of-manufacturing.

[9]World Economic Forum. 2020年失去500万就业岗位：第四次工业革命将要应对的真正挑战[EB/OL].[2018-08-15].https：//cn.weforum.org/agenda/2016/01/159.

[10]國家统计局.2015年度数据：就业人员和工资[DB/OL]. http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.

[11]周如俊.中等职业教育人才培养存在的问题与“转轨”策略——基于“中国制造2025”视域[J].职教论坛，2016（10）：26-32.

[12]Gary P. Pisano， Willy C. Shih. 制造繁荣：美国为什么需要制造业复兴[M].北京：机械工业出版社，2014：12.

[13]李政.“中国制造2025”与职业教育发展观念的转轨[J].中国职业技术教育，2015（33）：40-41.

[15]German Federal Institute for Vocational Education and Training. Dual Degree Courses： Plenty of Dynamics[EB/OL].[2018-08-20].https：//www.bibb.de/en/pressemitteilung_25832.php.