面向工业4.0的研究生培养模式创新

聂珍

摘要：工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命，既是一场“技术革命”，也是一场“人”的革命，对人才培养提出了新要求。本文分析了工业4.0对人才培养的新要求，提出研究生培养模式创新转型的四个方向，给出了引入智慧教育、加强网络素养教育、优化体验教育、强化创客教育和注重终身教育等研究生培养模式创新的对策。

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.

關键词：工业4.0；研究生培养；网络素养；智慧教育；创客教育

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

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0183-03

0 引言

德国在2013年汉诺威工业博览会上最先提出要实施工业4.0战略。工业4.0战略被认为是继蒸汽机应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后的第四次工业革命，标志就是以信息物理融合系统（CPS）为基础，以生产高度数字化、网络化和机器自组织[1]。工业4.0战略描绘了制造业的未来图景，表面上看是一场技术革命或产业革命，本质上是一场“人”的革命，更是一场高等教育革命[2]。在工业4.0 时代，传统的行业界限不复存在，产业链分工被重组，将直接导致社会生产方式的变革，深刻影响人们的工作生活模式，进而推进人类思维方式的变革和创新[3]，这也必将对高层次人才培养提出了新要求。本文基于研究生教育改革的视角，深入分析工业4.0对高层次人才需求的新变化，从而探讨我国研究生培养工作如何面向工业4.0时代进行转型创新，旨在引发大家对我国研究生教育的进一步关注与思考，以促进新时代高层次人才的前瞻性发展。

1 工业4.0对高层次人才培养的影响

人才是启动工业4.0的钥匙。工业4.0时代是基于互联网的创新时代，特别是制造业领域的新技术、新模式、新业态的不断出现，对高层次人才的规模需求和素质要求也将发生改变。

1.1 知识结构复合化

在传统生产模式下，技术工作一般都有固定的技术参数可以作为参考，对从业人员的知识要求相对简单、知识结构比较固定。工业4.0时代，工作方式团队化、工作对象智能化、工作流程数字化以及个性化定制和柔性化生产模式，对知识的广度、跨度提出更高要求，知识结构将更加“弹性”。对从业人员的要求，除了必须熟练掌握专业制造技术外，还要懂得网络编程、网络维护等与互联网相关的知识技能，能够正确解读和使用复杂数据，并运用多种技术在多种技术模式下开展工作，还必须具备一定的艺术设计和创新能力。例如，工业4.0时代的优秀机械工程师，知识结构更加复杂，知识的广度和深度必须横跨机械工程、网络工程以及数据科学等相关领域基础，具有融合机械、电子和计算机等相关能力，才能完成工业设计与制造、仿真程序运转和替代方案评估、新型网络化维护优化以及基于信息与物理融合的系统安装、改装、保养等复杂工作。

1.2 日常工作创新化

工业4.0改变了优秀员工的标准，员工的角色职责、工作内容、工作情景将发生巨大转变[4]。在智能化工厂环境下，工业系统是按照预先设计好的优化准则和数字化方案生产产品，生产制造过程不需要人工参与。因此，传统模式下的重复性体力劳动和部分常规性脑力劳动被智能机器所取代，大部分员工从事的是更加灵巧、更加复杂、需要能动性的工序，比如通过数字设计、产品形态创造、控制编程、技术规划等创新性工作来决定生产规则和参数，从而指挥和控制整个智能制造系统。这对人的创新精神、合作意识和学习能力及灵活性要求越来越突显。

1.3 制造过程服务化

工业4.0大规模使用智能制造技术，将彻底改变产品的设计、制造、运营和服务等整个生产系统的人工需求[5]。一方面，部分附加值低、技术含量低、重复率高的生产、组装环节会大量渗入自动化技术，替代传统的人工劳动，形成机器对人的替代挤出效应；另一方面，由于生产制造环节的智能化、生产效率大幅度提高，导致企业在附加值较高的研究设计和售后服务等环节需要安排大量高端从业人员，来完成智能制造的相关配套工作，倒逼生产型制造逐步向服务型制造转变。

1.4 人才层次高端化

从技术水平与人才需求层次的关系看，技术水平决定了人才层次需求。工业4.0背景下，技术发展的尖端化和集成化程度更高，技术更新和迭代的速度更快，对人才的层次需求随之提高，特别需要既懂专业技术又懂营销、管理的高端复合型人才。

2 面向工业4.0的研究生培养创新方向

纵览工业发展史，从手工作坊生产到大规模标准化制造、再到个性化的智能制造，每一次工业技术的创新升级都会催生工业生产模式的重大变革，也会引发人才培养模式的转型与突破[6]。工业4.0就是数字化、网络化、智能化新技术及其应用催生出的新生产模式，也需要人才培养模式因时而变，能够培养出大批适应工业4.0时代要求的创新型、应用型、复合型高端人才。研究生教育作为人才培养的最高层次，必须积极适应工业4.0所带来的新机遇新挑战，主动创新培养模式，抢占研究生教育发展之先机与制高点。

2.1 由知识型培养向创造型培养转变

一直以来，教育被作为人类传递知识的最主要途径，逐渐形成了知识本位的教育理念。知识本位及其主导下的教学模式在教学内容上强调理论知识的传授，在课程设计上强调学科知识框架的完善和标准统一，在教与学的关系上呈现了教的主动性高于学的特征，在创新精神、批判性思维、实践能力培养上重视不够[7]。显然，这种知识本位的教育理念和人才培养模式很难适应工业4.0时代对人才创新性、灵活性和综合素质的要求。在工业4.0时代，互联网无处不在、无时不在，知识获取更为方便、快捷、多元，所以，知识获取相对于创造能力培养的重要性下降，这就要求研究生培养必须从知识本位向创造本位转型。要树立多元化、个性化、差异化的人才培养理念，更加注重良好学习心态的塑造，调动学生的主动性，激发学生的创新意识，培养训练研究生的创造能力、思考能力、人机交互能力和在互联网环境下的终身学习技能。要帮助研究生学会在网络环境下访问、探究、评价和深度思考信息，在海量数据中分析并解决问题，在模拟情境中学习解决真实世界问题的能力。

2.2 由单学科“专精尖”培养向跨学科复合型培养转变

大规模生产时代，产业领域对“螺丝钉”式专业性人才需求旺盛，导致高等教育按照学科分门别类地培养“专精尖”人才。在工业4.0时代，通过互联网和物联网的“捏合”，不同行业领域的联系更加紧密，由此带来的非线性、非常规、系统性的复杂问题也会成倍增加。例如，机械系统中的软件嵌入越来越多、作用不断增加，特别是软件的动态性、互动性、前瞻性等特点，导致系统越来越复杂。这就要从业人员掌握诸如机械制造、电子工程、组织运筹等跨学科知识，并具备将跨学科知识融会贯通到工作的能力。因此，以完整的知识体系、清晰的概念与理论框架为基础的分科教学制度，擅长培养“专精尖”技术人才的模式，将难以适应学科交叉、知识融合、技术集成的工业4.0要求，只有打破学科壁垒，通过跨学科、跨领域和跨专业“混搭式”复合教学模式，才能培养出具备应对复杂问题能力的复合型和全能型人才，更适应时代发展需求。

2.3 由学术性培养向实践化培养转变

由于长期以来重“学”轻“术”，实践教育得不到重视，沦为理论教学的附属品，实践性培养一直是研究生教育的短板。面对工业4.0的高层次人才的需求，研究生教育应摆脱传统教育思想的束缚，在夯实研究生学术素养的基础上，更加注重发现问题、解决问题能力的培养。通过增加实践性质的课程，提高教学过程的实践性，培养研究生运用科学知识创造性地工作的能力和在某个领域里的适应性品质，避免传授单一的专业知识。

2.4 由阶段性学习向终身制学习转变

工业4.0时代，由数据挖掘、智慧系统和机器人共同组成的智能制造系统既把人们从程序化的工作中解放出来，也催生出更加便捷、高效、智慧的生活方式，同时对人的创新能力、沟通能力、合作意识、综合能力提出了更高要求。新问题、新知识、新技术必然大量涌现，知识广度和深度不断增加，知识迭代周期缩短，传统教育的知识供给量和教学内容新鲜度跟不上知识迭代速度，使得每个人不断接受终身教育、开展终身学习已经成为一种必然。这就要求学习活动由阶段性锻炼向常态化、动态化转变，要树立终身化教育理念、建设学习型社会，为随时学习、终身学习提供教育体系保障，才能加快知识更新速率、扩展知识宽广度，不断吸收新知识、新技能，提升处理复杂问题的能力。

3 构建面向工业4.0的研究生培养模式的对策

工业 4.0的演进，对人的能力特别是高層次人才的知识结构、综合能力、创新精神和网络素养等方面提出了更高的要求。这就要求研究生培养模式要面对第四次工业革命的趋势，针对工业4.0趋向智能化、自动化、网络化的特征，打破高度专业化的研究生培养模式和不同学科、不同专业之间的壁垒，引入智慧教育、网络素养教育、创客教育、终身教育等新的教育理念和方向，构建面向工业4.0的研究生培养模式。

3.1 引入智慧教育

智慧研究生教育是将智能化的科学技术运用于研究生的教学和培养过程[8]。智慧教育是教育信息化发展的新境界，以信息通讯技术为基础、以海量数据的分析和挖掘为核心，通过互联网、物联网的连接，把数字化的教育资源融合到教育的各个环节[9]。通过创建具有一定智慧的学习时空环境，建立起科学、便捷、高效、智慧的培养方式，就是利用智慧教育信息系统分担大量简单重复的学习任务，引导学习者将更多心理资源投入到更为复杂、更有价值、更需智慧的学习任务中，从而发展学生的思维力、创造力以及解决问题的能力。

3.2 强化网络素养教育

在工业4.0时代下，大数据、物联网、云计算、智能机器等新技术成为主导技术，智能化的机器及操作系统成为人们的工作环境和对象，因此革新传统技能教育、强化网络素养教育十分必要。要建立跨学科课程体系，注重学生自适应能力和创新能力培养，提升学生应对网络技术更新、网络组织变革的综合能力，从而主动适应信息通信技术、制造业和自动化技术相融合所引发的跨领域、跨专业的任务境况。

3.3 强化体验教育

体验教育主要是通过亲身体验，然后有目的地反思检验、抽象和转换的自我体悟式教育[10]。体验式教育最重要的基础就是必须提供高相似度的情景，体验的情景相似度越高，体验感越真实，学习者的反思就会越深入，体悟收获就会越大，教育效果就会越好。信息技术和互联网的发展为虚拟实验、虚拟教学环境的建立提纲技术支撑。通过AR、VR等新技术可以搭建出更加逼真的虚拟环境，特别是为在一些具有危险性的、不可逆的或不便置身于其中的虚拟环境中实施探索性实验提供了便利。

3.4 加强创客教育

创客教育以创客精神为理念，强调创意、协作、行动。创客教育正在成为一种新的人才培养模式，的最大特征是“创新”[11]，要注重创新思维教育，改革教学方法和考核方式，调动创新创业激情和信心。研究生教育中导入创客教育具有天然优势，可以充分利用专业实验室、实验教学示范中心、工程实践教育中心和大学科技园等资源建设创客空间，引导研究生在日常学习研究中开展创客活动，积极组织互联网+创业大赛、创业沙龙等平台，推动创客交流和成果转化，形成创客教育氛围。

3.5 倡导终身教育

终身教育对应的是终身学习。倡导终身教育的核心是为人们终身学习提供适当的教育环境和机会，从而最大限度地提升人们的素质、发挥人们的潜能。要提倡“时时要学习”、“处处皆教育”“人人受教育”的理念，建立弹性教育机制，摒弃刻板单调的教学模式，丰富教育内容，灵活教育方式，培养个人学习的自主性和能动性，提升其独立解决问题的能力。通过整合各种层次与内容的教育资源，打通学校教育、家庭教育、社会教育的转换通道，不断拓宽人们受教育的渠道和途径，构建互促互补的终身教育体系，形成终身学习的良好社会氛围。

参考文献：

[1]易观国际汽车工业4.0专题研究报告2015[EB/OL].（2016-08-08）.http：//finance.qq.com/a/20160808/007304.htm.

[2][4]胡国义.面向工业4.0时代高等教育供给侧结构性改革的思考[J].浙江社会科学，2017（6）：78-83.

[3]（德）乌尔里希·桑德勒.工业4.0：即将来袭的第四次工业革命[M].邓敏，李现民，译.北京：机械工业出版社，2014：24.

[5]阮小雪.智能制造对我国劳动力需求的影响[J].郑州轻工业学院学报（社会科学版），2017，18（4）：63-69.

[6]李立國.工业4.0时代的高等教育人才培养模式[J].清华大学教育研究，2016，37（1）：6-15.

[7]翁伟斌.论工业4.0时代高职教育教学改革[J].江苏高教，2017（5）：90-94.

[8]陈谭，刘成.迈向工业4.0时代的教育变革[J].南京社会科学，2016（9）：131-136.

[9]杨现民，余胜泉.智慧教育体系架构与关键支撑技术[J].中国电化教育，2015（1）：12-18.

[10]宋华明，等.美国高校推进学科交叉融合的范例探析及启示[J].学位与研究生教育，2014（9）：73-77.

[11]林晓玲.创新创业视角下高校跨学科创新课程体系的构建探析[J].大学教育，2017（1）：1-5.