工业4.0背景下顺德创新型数学人才培养途径研究

梁抒曦，邱仰聪

（顺德职业技术学院 人文社科学院，广东 佛山 528333）

在2011年的德国汉诺威工业博览会上，“工业4.0”的概念被首次提出，它是在前三次工业革命基础上进一步技术革新的表现，主要通过利用创新交互式生产技术的联网，即物理信息融合系统，实现制造业向智能化转型［1］。习近平总书记指出：“即将出现的新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，为我们实施创新驱动发展战略提供了难得的重大机遇。”［2］众所周知，制造业是顺德经济的立命之本，新产业是顺德未来发展的新引擎。顺德区政府在2016年政府工作报告中提到，顺德将坚定“开放引领、创新驱动”发展战略，坚守实体经济发展道路，将创新驱动与产业转型紧密结合，大力建设珠西产业带，引导企业发扬“工匠精神”、依托“互联网+”开展技术改造和模式创新，主动向产业链和价值链高端延伸，聚焦知识经济，大力发展现代会展、智能制造、生物医药等新兴产业，鼓励节能环保、跨境电商、工业设计等新业态发展，加快形成新的经济增长极［3］。虽然报告中没有提及“数学”一词，但数学作为一切自然科学的基石，同时也是理、工、农、商、医等学科的最大公约数，在工业4.0时代不但作为知识经济的关键基础，同时也肩负起培养智慧型、创新型人才的重要任务。

2016年4月，李克强总理在北京大学数学科学学院考察时指出，数学是自然科学皇冠上的明珠。中国与世界发达国家在科学技术上存在差距，很大程度上是基础研究特别是基础数学存在“短板”。希望把基础数学研究放在重要位置，有一批人能够静下心来甘于坐“冷板凳”，把板凳坐热［4］。这一观点深刻地指出了过去我国在经济发展和人才培养的过程中，长期存在轻视和忽略基础科学尤其是基础数学研究的现象和倾向。在工业4.0背景下，数学将不可避免地在顺德各项产业，尤其是新兴产业的发展中占据越来越重要的地位，但目前社会上对这一趋势明显缺乏足够的认识。究其原因，在于全社会未能足够了解数学对培养人们创造性思维、实践意识和分析、解决实际问题的能力的巨大促进作用。另外，数学作为基础学科，从分析问题、建立模型、解决问题到推广应用，还需要一段必要的研究和改进的过程，不像一般专业有立竿见影的效果。因此，数学的社会认知度和影响力还有待提高。

1 顺德新兴产业的数学元素

数学跟顺德新兴产业的发展密不可分，应该引起顺德本地政府、高校、企业以及全社会的足够重视。以下仅列举顺德部分新兴产业作为例子，说明数学在产业发展过程中的作用和地位。

1）智能制造业。

智能化是今后高新科学技术，尤其是制造业信息化的发展方向，这已经成为社会的共识。传统制造系统的建模主要是依靠微积分等工具，而对智能制造系统建模来说，则需要智能数学方法和技术。目前，后者还没有完整、系统地建立起来，但所使用到的数学方法已经不断得到发展，比如数据挖掘、混沌理论、灰色系统理论、运筹学、人工智能、控制论、博弈论、模式识别、启发搜索、图像处理等经典数学理论和技术，还有利用以上方法加以组合而成的新型算法等［5］。随着智能数学技术的不断深入发展，今后智能制造业的发展潜力将相当巨大。

2）大数据产业。

大数据所研究的是不能用当前技术在决策希望的时间内处理分析的数据资源开发利用问题，大数据问题的关键在于如何能够在期望的时间内找到低价值密度数据资源中所隐含的信息。要成功挖掘所需要的大数据信息，需要运用新型算法，并结合有关领域的业务知识和数据技术进行处理；要在指定时间内完成分析工作，则需要对计算机集群体系、存储体系和数据管理方法等方面进行创新设计［6］。在大数据挖掘和分析过程中所体现出来的抽象数学理论，是大数据产业的灵魂和精髓。

3）生物医药产业。

上世纪60年代以来，随着计算机技术的快速发展和广泛应用，生物医药科学不断地往数学化的方向发展，一些交叉学科如生物医学工程学、计量诊断学等应运而生。同时，数理医药学也逐步形成和发展。该学科通过利用数学模型研究和解决生物医学问题，从而探索其数量规律，其中最引人注意的包括对流行病学、病理与免疫等过程进行数学模拟，对药物作用的分析以及进行科学的医学决策等内容［7］。目前，生物医药科学与数学、统计学、信息学等学科已经逐步融合，不断发展成熟壮大，推动生物医药科学朝着精确、定量、可控、可测的方向发展。

4）现代会展产业。

在经济学和管理学上引入数学模型，寻求最佳方案，从而实现科学决策，这种做法早已被学术界所认同，可是现代会展与数学的联系却往往被企业以及社会人士所忽视。实际上，现代会展产业依然可以窥见数学的身影。比如会展主办方选择合适的物流服务商，可以先确定综合评价指标体系以及各项指标的权值，利用模糊综合评价法，最终计算出每位物流服务商的总得分，从而作出最优选择［8］。另外，选择会展服务公司，也可以采用层次分析法，对其服务水平、策划能力和费用高低等项目进行综合评价，定性定量地分析和解决问题［9］。

2 高职院校在创新型人才培养上的作用

与北京、上海、广州、深圳等国内大城市不同，大城市的教育水平高，人才吸引力强，成为人才聚集的天然高地，顺德在人才培养和引进方面的工作则具有其作为县域城市的特殊性。近年来，顺德通过举办“百所高校创新人才看顺德”等系列活动和出台“人才新政30条”等政策，努力引进、聚集适应工业4.0时代所需的高层次、高技能和创新型人才。目前，顺德加快北部片区一体化发展，启动广州大学城卫星城规划建设，与北京外国语大学南方研究院等11所高校签订合作框架协议，打造高端人才聚集区，但要达到工业4.0时代的人才需求，顺德还需要大量高素质和高技术水平的创新型人才，这就需要职业教育与时俱进地进行变革。

在积极引进国内外优秀人才的同时，顺德还应该立足于本地高职院校，努力培养适应顺德经济社会发展的本土创新型人才。一直以来，顺德职业技术学院为顺德的社会和区域经济发展培养了大量“踏实做事、诚信做人、人格健全”的技术技能人才，今后还应该着眼于让学生具备能够创造性地分析和解决问题的能力，为顺德本地培养生产第一线的实用型技能人才。要做到这一点，关键在于从整体上提高高职学生的创新思维和能力。

与本科院校和科研单位不同，高职院校培养的创新型人才应该主要体现在思维模式和专业技术水平层面上的结合，以及在工作中表现出来的非智力因素，包括组织管理能力、言谈沟通能力、创新创业精神和社会责任感等。与顺德引进的“高端”人才相比，高职院校所培养的本土人才虽然科学理论水平相对较弱，但专业技术过硬，其人才质量多年来得到顺德企业的充分肯定。而且顺德的本土人才为数众多，培养成本相对较低，与引进顺德的外来人才队伍相得益彰，都能够为顺德未来成为粤港澳大湾区高端制造业创新龙头城市做出巨大的贡献。

3 构建培养创新型数学人才的高职教学体系

1）发展数学通识教育基础上的专业教育。

李立国［10］认为，为适应以智能化、数字化、网络化为标志的工业4.0时代的人才需求，高校应该逐步形成科系开放、跨学科、以通识教育为基础的专业教育人才培养模式。但是，目前国内高职院校的专业设置界限分明，高职数学等公共课程普遍处于被忽视、被边缘化的尴尬状态，严重阻碍了创新型数学人才的培养。因此，破除高度专业化的培养方式，努力构建以通识教育为基础的专业教育人才培养新模式，是目前高职院校培养创新型人才的关键。

2）建立高职数学“三位一体”教学体系。

在2015年举行的首届中国“互联网+”大学生创新创业大赛上，李克强总理作出了重要批示：“教育部门和广大教育工作者要认真贯彻国家决策部署，积极开展教学改革探索，把创新创业教育融入人才培养，切实增强学生的创业意识、创新精神和创造能力，厚植大众创业、万众创新土壤，为建设创新型国家提供源源不断的人才智力支撑。”［11］目前，在全国高校范围内推行的创新创业教育正方兴未艾，高职数学课程不应该成为旁观者。高职数学，包括应用数学、经济数学等方面的内容，是我国高职院校重要的公共通识基础课程，为培养学生分析和解决问题的能力，提高逻辑思维水平提供了良好的平台。高职数学课程的设计遵循着“以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，引入数学建模的教学内容恰好可以弥补传统高职数学教学在技术应用层面的不足之处。在数学建模的过程中，学生首先需要把实际问题用数学的符号、公式和语言加以描述，即建立数学模型，然后利用数学软件等工具加以计算，最后对结果与实际情况进行比较和检验。学生需要充分发挥自己的想象力，打破固有的思维定势，努力寻找解决问题的突破口，这正是培养创新思维能力的关键所在。因此，数学建模实质上是一种科学研究和创新实践，学生的团队协作能力和意志力也在实践中得到了充足的锻炼。

在工业4.0时代，培养全面发展的人已经是当前教育的总要求，高职数学的教学活动也应该以此为导向，其中“文化育人”是高职数学实现教学创新的有效途径。数学对教育的影响，应该主要通过对学生的价值观和行为方式的影响来实现。数学文化不但是一种科学素养和思维模式，更是一种文化素养，具有显著的科学价值和社会价值。通过数学文化教育，学生可以从中树立正确的数学观，提高数学素养，从而提高高职院校在文化育人层面的教学成果。

今后，高职院校应该以培养创新型人才为导向，加强数学建模（应用技术层面）和数学文化（思想价值层面）在常规教学（基础知识层面）上的协同作用，努力构建高职数学“三位一体”教学体系（见图1），把数学建模、数学文化的内容和思想融入到高职数学的常规教学之中，从而扩大高职数学教学的受益面，从整体上提高高职学生的创新思维和能力，为今后建设创新型国家提供坚实的人才智力支撑。

图1 高职数学“三位一体”教学体系

3）挖掘工匠精神和墨子文化的数学元素。

2016年3月，李克强总理在全国人大会议上的政府工作报告中明确提出：“鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神，增品种、提品质、创品牌。”另外，《十三五规划纲要》也提到：“营造崇尚专业的社会氛围，大力弘扬新时期的工匠精神。”［12］作为顺德本土唯一的高职院校，顺德职业技术学院致力于培养适应工业4.0时代要求的现代工匠人才，把墨子思想作为培育工匠精神的重要切入点，这种创新培育人才的模式就值得充分肯定和借鉴。

目前国内关于“工匠精神”涵义的解读，基本上还停留在工业、制造业等领域；社会上对墨子文化的研究，哪怕是在科学技术领域，暂时还鲜有数学方面的内容。但是，数学建模、数学文化等课程所传递的数学精神以及教学目标，与工匠精神和墨子文化的思想高度契合，应该得到学术界乃至全社会的正视。今后，在探讨工匠精神和墨子文化的过程中，挖掘其中蕴含的数学思想和文化，探索高职院校文化育人的新路径，进而培养适应工业4.0时代要求的创新型人才，应该成为学术界研究的重要方向之一，值得有关的专家、学者进一步的探讨和研究。

4 顺德在创新型数学人才培养方面的建议

目前，顺德在发展先进制造业上存在一定的劣势，比如顺德的传统制造业主要为加工生产和劳动密集型为主，核心研发技术和营销渠道偏弱；自主创新能力有待提高，除家电行业以外，大部分行业的研发投入比例偏低，高层次的自主创新较少［13］。面对当前国内外错综复杂的经济发展形势，供给侧改革推动产业结构的转型和升级，工业4.0时代的来临对创新型人才的需求，顺德必须具备前瞻性眼光的中长期人力资源发展战略和规划，增加对教育资源的投入，一方面要加大创新型人才和高层次人才的引进力度，另一方面也要着力增强本土创新型人才的培养基地建设和投入力度。数学作为自然科学的基础，培养创新型数学人才是当前顺德解决本土创新型人才不足的重要突破口。

1）着眼未来，提前布局。

当前，作为顺德先进制造业核心的新兴产业仍然处于布局阶段，竞争优势在全国不明显，尚未成为先进制造业的有力支撑［13］。着力培养适应工业4.0时代要求的创新型数学人才，为顺德新兴产业的发展提供源源不断的综合型人才，应该成为顺德在今后人才培养模式和路径上的特色和创新之处。因此，顺德要在思想上重视数学人才的培养工作，尤其是关系到跟顺德未来新兴产业发展相关的数学领域人才。数学人才的培养要注意围绕顺德支柱产业的发展需求，根据工业4.0时代的要求，积极预判人才需求状况，提前进行人才布局，加强战略谋划和前瞻性部署。按照不同镇街、不同行业的功能定位，有针对性地实施人才战略，进一步细化数学人才的布局工作，积极构建数学人才队伍，例如制定和出台相关的人才培养、产业、资金、投资和创新创业等政策，增强数学对产业的促进作用；积极介入数学知识和技术融入产业发展的过程，如引导设立具有鲜明数学特色的创业投资基金和人才发展基金等，同时与国内外知名高校和研究所合作，共同探索适应工业4.0时代的创新型数学人才培养模式。通过以上政策措施和制度保障，努力促进顺德创新型数学人才的引进和自主培养，力争在工业4.0时代的竞争中始终占据发展的制高点。

2）人才引进和自主培养并重。

构建顺德产业发展需求的数学人才体系，必须坚持数学人才引进和自主培养相结合的方式。一方面，对于关键理论和技术的高端数学人才，要重点加强外部引进；另一方面，要加快创新型数学人才的自主培养，积极发挥顺德职业技术学院在教学资源上的优势，在数学通识教育的基础上发展专业教育，培养严谨细致、敬业奉献，既有分析和解决问题的数学知识和能力，同时具备专业技术技能，能够服务于生产第一线的实用型和创新型人才。

目前，数学建模在中学正逐渐受到师生的高度重视，不少中学正筹备开办关于数学建模的校本课程。2016年，首届“登峰杯”全国中学生数学建模竞赛成功举办。这些举措不但提高了中学生应用数学知识和技术的能力，而且在培养中学生独立思考、开拓创新、团队协作等综合素质方面有极大的推动作用。顺德应该以此为契机，鼓励顺德一中高中部、李兆基中学、广东顺德德胜学校等本土优质学校与顺德职业技术学院合作，积极在中学宣传、开展和推广数学建模课程和竞赛活动，充分提高顺德学子在数学等自然科学学科的核心竞争力。

3）弘扬墨子文化，大力提倡“工匠精神”。

顺德产业在工业4.0时代的进一步发展，一方面要创新模式、发展新兴产业，另一方面也要立足传统产业，加快转型升级，树立优质理念和精品意识，弘扬工匠的精神气质。因此，顺德应该在全社会大力宣传墨子文化和倡导工匠精神，致力培养知识体系完善、富有创新精神的现代工匠，学习德国、日本等国家一丝不苟的工业精神，注重细节、追求完美，力求做到零缺陷，奠定顺德产业的创新型基础。顺德职业技术学院要发展和完善好数学通识教育，与工匠精神、墨子文化教育一起发挥好协同育人的作用。

4）营造社会重视数学的良好氛围。

目前，高职院校以及社会人士对数学文化育人的重要功能认识不足，也是创新型数学人才培养出现瓶颈的重要原因之一。社会上对数学长期存在误解和偏见，不少人认为数学是一门曲高和寡、晦涩难懂的理论学科，其“存在价值”只是用来应付升学考试。数学理论和技术的重要性长期为政府、企业和社会所忽视，导致“数学无用论”大行其道。近年来，高职院校的数学基础课程也普遍被压缩甚至完全取消。以上这些思想和做法，与工业4.0时代对综合型人才的要求格格不入，也与当今倡导工匠精神、培养创新型工匠人才的精神背道而驰。

因此，顺德应该努力营造重视数学知识和技能、尊重数学人才的良好社会氛围。政府要积极引导中小学和中等职业院校摈弃数学固有的教学模式，淡化数学的应试色彩，发挥数学文化的育人功能。顺德职业技术学院要发挥高职院校数学教学的优势作用，坚持以培养创新型人才为导向，加强数学建模、数学文化和高职数学常规教学的协同作用，打造数学通识教育基础上的专业教育，从整体上努力提高高职学生的创新思维和能力，扩大高职数学教学的受益面，创建浓厚的校园数学学习氛围。企业也要重视数学知识和技术在顺德新兴行业所起到的基础性作用，加大对智慧型、创新型项目的投入研发力度，同时加强与区域内高校之间的联系和合作，共同培养适应工业4.0时代要求的创新型数学人才，增强顺德制造业在国内外市场的核心竞争力。

5 结语

在2016年10月召开的中共佛山市顺德区第十三次代表大会中，顺德区委订下了“致力建设屹立珠三角、面向全世界的创新顺德”的战略目标。面对工业4.0时代所带来的新挑战、新机遇，重温顺德改革开放历史，重振顺德人“敢为天下先”的改革精神，顺德今后的发展必须切实加强创新型数学人才的培养，构建适应工业4.0时代发展需要的人才培养体系，不断为社会培养善于思考问题、善于解决问题、有创新思维的复合型人才，进而塑造开放创新的顺德力量，开辟顺德率先发展的新路径。