“工业4.0”浪潮下高等教育新场景、新要求与新合作

阿利·马哈沙克 金恩喜 田小勇

摘   要：在第四次工业革命的浪潮下，以色列布劳德工程学院紧抓数字化转型机遇，实现了教研新场景的构建，传统教学范式得到创新，科研成果产出得以加速。在前沿科技悄然改变高等教育传统场景的同时，“工业4.0”也对高等教育的人才培养目标与模式提出新要求，驱动高校以产学研深度融合的方式培养学生的交叉学科能力。当前，“一带一路”的数字化内涵不断深入发展，有待高校在规划布局、人才培养、产教融合等方面转型发展。在此背景下，中国和以色列可以在师生交流、产业园建设、学分互换，以及远程培训四个方面开展合作，助力“数字丝路”建设提质增速。

关键词：以色列；工程教育；高等教育；工业4.0；数字化转型；数字丝路

中图分类号：G53         文献标志码：A         DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2023.05.03

作者简介：阿利·马哈沙克，以色列布劳德工程学院校长（卡梅尔 21982）；金恩喜，上海外国语大学上海全球治理与区域国别研究院硕士研究生（上海 201620）；田小勇（通讯作者），上海外国语大学国际教育学院副院长（上海 201620）

基金项目：中国职业技术教育学会—新时代中国职业教育研究院2022 年委托课题“国际比较视野下现代职业教育体系的形成与发展研究”（编号：SZ22C04）

以色列布劳德工程学院（Braude College of Engineering）成立于1987年，是以色列北部领先的工程技术学院，也是该地区高科技产业发展和进步的重要推动力量。学院通过教育弥合社会经济差距，并通过落实“工业4.0”的理念提高以色列工业的生产力。阿利·马哈沙克（Arie Maharshak）教授自2012年起擔任布劳德工程学院校长，他曾就职于以色列拉斐尔先进防御系统公司与斯坦福大学航空航天高级机器人实验室，后成为一名高科技企业家，开发电子、机械和塑料领域专利十余项。马哈沙克校长丰富的职业经历使其对于“工业4.0”与数字化转型下的高等教育有着独到且深刻的见解。

“工业4.0”背景下，高校的教学与科研场景发生了何种转变？第四次工业革命如何影响高校的人才培养目标与培养模式？“数字丝路”上高等教育有何使命？未来中以高等教育可以在哪些领域开展合作？就上述问题，我刊委托上海外国语大学师生团队对马哈沙克校长进行了专访，聚焦教育场景、人才培养、丝路合作等，探寻布劳德工程学院的数字化转型经验与高等教育发展新方向。

一、“工业4.0”为高等教育创设新场景

“工业4.0”又称为第四次工业革命，指利用信息技术促进产业变革的时代，即智能化时代。这一概念最早于2013年在德国汉诺威工业博览会上发布的《把握德国制造业的未来——实施“工业4.0”战略的建议》中正式提出。该报告建议，在“标准化和参考架构”“复杂系统的管理”“一套综合的工业宽带基础设施”“安全和安保”“工作的组织和设计”“培训和持续的职业发展”“监督框架”“资源效率”8个关键领域采取行动以确保“工业4.0”顺利实施。第四次工业革命的到来，前所未有地推动信息技术的发展，颠覆传统生产模式并大大提升社会生产效率。此次工业革命及其必要环节——数字化转型——对高校教学与科研产生深刻的影响，既将其置于大数据、人工智能和算法等新技术的冲击中，又促使其在此数字洪流中抓住机遇，创设教育和科研新场景。

（一）教学方面：颠覆传统范式，强化大学社会服务功能

在教学方面，“工业4.0”带来的技术与装备革新能够明显提高大学教学效率、改善授课效果。将先进设备与设施应用于课堂，就如同将教室转变为产业现场。此时，理论知识不再停留于书面形式，而是被赋予生命的活力，与作为实践者的学生进行实时交互。马哈沙克校长提及，在布劳德工程学院，增强现实（AR）、3D打印和机器学习在课堂中的应用，颠覆了传统教学场景，推动课堂教学范式的数字化创新。

AR是一种结合现实世界和计算机生成内容的交互式体验，内容涵盖多种感官形式。在教育领域，AR技术能够将学习场景同虚拟世界有机结合，推动学习者打破时空限制进入场景体验理论在实践中的应用。在布劳德工程学院，AR最常用于课堂展示环节，教师通过AR为学生铺设特定场景，并添加层层附加信息，以循序渐进的方式展示生产流程、设备结构，以及技术操作等方面的内容。3D打印又称增材制造，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印尤其适用于与基于问题的学习项目（PBL）相关的教学内容，如在医学领域，传统医学课堂通常以动物器官作为案例进行讲解和实践，而3D打印机则能够在短时间内用特定材料制造出人体器官模型，不仅节省了实验资源和成本，还能够更紧密地贴合实际应用情况。机器学习是人工智能的子领域，专门研究计算机如何模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能。布劳德工程学院在机械工程、电子工程和软件工程三个部门开设机器学习课程。在机器学习课程中，教师不仅鼓励学生了解机器如何基于大数据进行现象理解和学习，同时还引导学生借鉴与机器学习相关的大数据、人工智能和算法的操作理念和数字化转型思想。

除了先进技术设备在课堂中的运用，第四次工业革命还在很大程度上增强了大学的社会服务功能。新冠病毒感染疫情暴发后，高校普遍采用腾讯会议、ZOOM等云端音视频会议平台来提供远程教学服务。这一教学模式在疫情后也得到持续应用，特别是服务于特殊学生和处于偏远地区的学生，推动着全球融合教育乃至教育公平的实现。

（二）科研方面：强化数据利用，优化研发流程

在科研方面，大数据、人工智能和算法等技术的高速发展加速了研究成果的产出。论及个中机制，马哈沙克校长认为这离不开数据利用率与流程清晰度的飞跃式提升。

其一，技术发展能够帮助我们识别和理解数据中的现象和规律，由此实现对数据的高度利用。随着数字化转型与新技术的涌现，人们得以通过人工智能等先进技术识别数据中的特定规律，再将此类规律应用于研究和生产中，这对于促进科技发展具有重要意义。

其二，技术创新使开发和生产流程的观测和追踪更为透明和便利。一方面，大数据和人工智能的有机结合使研发流程能够智能化地推进数据采集、分析、执行、决策的数据驱动闭环。科研人员仅需通过显示器对各类科研成果的开发和生产过程进行实时远程监测和操控。这不仅使科研人员对于流程的把控更加及时和准确，还能够帮助其减少失误、提高效率。另一方面，虚拟技术的出现使设计和开发流程仿真成为可能。以“工业4.0”的衍生品数字孪生（Digital Twin）技术为例，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，数字孪生集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。这一技术能够在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期。在此类技术出现之前，人们必须花费大量时间和资金购买实体组件并加以组装，以对产品进行实验和检测。然而，通过数字孪生技术，科研人员仅需构建一个虚拟模型或称孪生体，就可以对其想法进行模拟、修改和检验，这大大缩短了从设计到实际产出的时间。

二、“工业4.0”对高等教育培养目标与模式提出新要求

（一）培养目标：面向未来的人才应具备交叉学科的能力

在2022年12月举办的“一带一路”职业教育国际研讨会上，马哈沙克校长提出未来人才需要具备交叉学科的能力。他认为，“在‘工业4.0时代，对技术人员的需求会大大减少。与此同时，我们将需要更多的高技能人才。这要求我们融合大数据、人工智能和算法等技术，按照‘工业4.0的要求去培养高技能人才。”他进一步解释道，“工业4.0”的学科知识结构类似于软件架构，涉及众多系统与子系统、模块与组件的复杂关系。因此，面向未来的人才必须同时涉足多个领域，增进对多个学科的认识和理解，提升交叉学科的能力。交叉学科是多个学科相互渗透、融合形成的新学科，具有不同于现有学科范畴的概念、理论和方法体系，已成为学科、知识发展的新领域。布劳德工程学院坚持交叉学科的理念，允许电子专业的学生学习机械、软件，甚至生物技术，为学生了解其他感兴趣的领域提供了灵活的支持和帮助。除了专业学科的交叉，布劳德工程学院还为学生提供多种软学科课程，如经济学、法学、文化等，以拓宽学生的视野，提升学生的综合能力。

鉴于交叉学科对专业学科知识和跨学科知识的共同追求，马哈沙克校长将交叉学科的能力表述为一种“T能力”（T competency）。“T能力”一词最初由斯坦福大学教授理查德·M.雷斯（Richard M. Reis）提出。他将一个人所掌握的专业学科知识的深度比作“T”中的垂直轴。对应地，对于跨学科知识的熟练程度则被类比为“T”中的水平轴。“T”时刻处于动态变化中，当一个人廣泛地接触跨学科，致力于提升其交叉能力时，“T”的水平轴就会横向延伸；而当其沉浸于专业知识的摄取时，“T”的垂直轴则会纵向延展。无论前者或是后者，若不对专业学科知识和跨学科知识加以平衡，最终得到的都会是变形和不规则的“T”。当一轴变化时，另一轴必然会发生相对变化。这从侧面反映了学习者投入的局限性，也提醒教育者在推行交叉学科的同时，引导学生有效分配有限的时间、精力和资源。

在“工业4.0”背景下，对交叉学科的追求成为全球高等教育发展的必然趋势。2020年12月，国务院学位委员会、教育部发布《关于设置“交叉学科”门类、“集成电路科学与工程”和“国家安全学”一级学科的通知》，“交叉学科”成为我国第14个学科门类。高校纷纷设立交叉学科相关专业，力争行走于时代前沿。马哈沙克校长关于“T能力”的观点为我们提供启示：在强调学科之广度的同时，决不能因此忽视学科之深度。学科交叉并不等于交叉学科，每个学科的建立都有其自身规律可循。交叉学科应对知识进行有机分化融合，并形成相对独立的人才培养体系。在丰富学科知识的同时，不能忽视对学科内涵的追寻和构建。

（二）培养模式：借鉴产学研深度融合的布劳德经验

2022年“一带一路”职业教育国际研讨会上，马哈沙克校长强调，“职业教育需要预见新技术的变革，与政府和企业开展官方合作，建设系统的、自上而下的架构体系”。目前，以色列职业教育主要由以色列教育部、劳工部和社会事务与社会服务部集中管理。其中，教育部管理大约90%的职业教育学生，同时负责为十三年级和十四年级的学生提供技术教育。劳工部及其运营的职业培训部、技术与科学培训学院（MAHAT），以及特殊人群就业管理局，主要负责为以劳工为重点的全国人口提供职业学习。劳工部和社会事务与社会服务部则与以色列制造商协会（MAI）合作，通过MAI频繁参与以色列职业教育的政策活动。因此，在职业教育和培训相关决策中，雇主拥有较大发言权。在此统领机制下，2010年，以色列设立国家技术和职业教育与培训委员会，旨在改善以色列职业教育和培训的管理，为所有职业教育利益相关者，如政策制定者、职业教育与培训提供者，以及社会伙伴提供一个广阔的交流平台。此外，以色列还设立了专门委员会，每个委员会由一名学者、一名教育部官员，以及来自以色列国防军、MAI、相关行业专业机构、学校的代表组成，以此作为以色列职业教育利益相关者之间的关键协调机制。

在实践层面，布劳德工程学院的发展也十分注重各界参与，学院牵头建立的加利利生态系统的建设能够最直观展现其对于产学研的有机融合，以及自下而上、致力于解决问题的发展导向。在加利利生态系统中，布劳德工程学院积极与其他学术机构、当地产业、青年组织和企业家开展合作，以提高加利利地区乃至以色列的工业能力，并促进当地社区的发展。其中两家代表性机构是以色列加利利创新与先进制造中心有限公司（Galilee Center for Innovation and Advanced Manufacture in Israel Ltd.，以下简称加利利中心）和加利利加速器（Galilee Accelerator）。

加利利中心是一家归布劳德工程学院及其商业伙伴所有的企业，致力于提高以色列工业，尤其是传统产业的生产力和竞争力。该中心为各行各业提供机器人、3D打印、大数据、算法、物联网、工作流程数字化等领域的诊断和咨询服务，从以色列与世界各地汇集了“工业4.0”相关的丰富知识。加利利中心与国内外研究所和组织广泛合作，通过各类研究、课程和讲习班，为制造商提供信息服务。该中心召集了行业专家、学者、企业家、投资者、教育机构和政府机构，并建成了一个创新社区，以提高社会对于通过先进生产方法提高生产力的重要性的认识。

创新实验室是加利利中心最重要的部门之一，实验室配备协作机器人、3D 打印机、模拟软件等先进设施，旨在吸引有兴趣发现和体验最新生产技术的初创公司、学生，以及行业专业人士。创新实验室还负责主持一项特色活动“黑客马拉松”（Hackathon）。“黑客”（Hack）意味着解决问题，在这项活动中指为某一问题设计出解决方案。“马拉松”则代表着这项活动是在紧凑的时间内持续进行的过程，同时也是一场比赛。布劳德工程学院每年举办三次“黑客马拉松”，参与者除了学生和指导教师，还包括来自社区的技术人员。首先，学院将邀请行业专家授课，并为比赛提出一个前沿问题。接着，参与者将会分为多个小组，围绕该问题各自设计解决方案。最后，将由评委团队从中选择最佳解决方案，该团队将获得私有部门的财务援助，以及一些具有重要意义的奖项。正如马哈沙克校长所强调的，“黑客马拉松的全过程都是由创新和创业意识主导的”。他以布劳德工程学院2019年11月举办的一次“黑客马拉松”为例，向我们生动地展现了该活动如何激发参与者的想象力与创造力。

活动起初，五所医院的相关人员向参赛者介绍了他们想要做出改进的五大方面：一是以安全、无错误的方式识别患者；二是通过测量手术后患者的腿部重量，帮助医院提供更好的康复服务；三是在患者住院期间持续监测其位置，并为患者及其家人进行实时信息播报；四是在无连接电线或侵入性设备的前提下，不间断地监测患者；五是开发一种可以根据患者处方自动分配药物的机器人。接着，来自软件工程、信息系统、工业工程与管理、电气和电子工程等专业的学生，与各领域专家以及学院教师组成了七支队伍。经过为期两天一夜的头脑风暴，每支队伍都形成了独特的解决方案，如通过指纹和智能手镯识别患者，通过装有传感器的硅胶鞋底测量患者在腿上施加的重量，通过佩戴特殊的衣袖来连续测量患者的生命体征等。最重要的是，这些方案并没有停留于书面形式，而是得以在加利利医疗中心进行实际测试以确定其可行性。

加利利加速器致力于通过先进技术在制造、维护、工厂管理和节能、供应链和物流、安全、质量等方面的创新，助力以制造商为客户的初创企业开发能够改变以色列制造业的解决方案和商业模式。该机构由布劳德工程学院智能工业孵化器i4valley、米斯加夫地区委员会和卡米尔市政府共同管理，是一项基于以色列政府支持的国家级建设项目。加利利加速器为初创企业提供了导师、客户、资金、实物服务、专利、教育六个方面的服务，不仅为每个企业配备具有针对性的专业导师并帮助其与制造商建立联系，还为企业提供专利检索和注册的专业服务，以及实践讲座和研讨会等教育资源。同时，加利利加速器还能够为企业争取政府资金，并帮助其征求专家以及注册会计师和法律顾问等合作伙伴的建议。

除了上述机构外，布劳德工程学院还拥有一家全资子公司奧菲克·埃斯科洛特研究开发有限公司（Ofek Eshkolot Research Development Ltd.），负责促进实用研发并将布劳德工程学院相关人员开发的知识产权进行商业化。该公司通过为学术、科学和技术与投资者和企业家搭建桥梁，在学校和企业之间建立起双赢商业伙伴关系。布劳德工程学院承担专利开发的全部资金，因此知识产权的70%～80%仍归学院所有，学生、教师及其他人员占20%～30%。除了该研发公司，布劳德工程学院还设立了另一个特色产学研融合平台——创新创业中心，该中心为学生提供可以进行学分转换的创新型课程和项目，支持鼓励学生开展创新创业实践。该中心不仅会邀请有经验的工程师向学生教授相关工程概念以及如何开展市场实践，而且为激励学生的创造性实践，学生实现产品转化将获得4～6个学分，约等于每学期计划学分的1/4。在服务于学生创新创业的同时，创新创业中心还同社区保持着密切联系，为社区成员，尤其是儿童和老年群体提供其所需的帮助。对此，中心设有专门部门负责研究社区面临的困难，其提供针对性、个性化、量身定制的解决方案。

三、“数字丝路”建设中的中以高等教育亟待新合作

（一）“数字丝路”赋予高等教育重要使命

当前，数字经济正成为全球经济复苏与增长的新引擎。近年来，中国与“一带一路”沿线国家在建设宽带网络基础设施、移动互联网和物联网等方面的合作不断拓宽、提速。习近平主席在“一带一路”国际合作高峰论坛开幕式上的演讲中指出，“我们要坚持创新驱动发展，加强在数字经济、人工智能、纳米技术、量子计算机等前沿领域合作，推动大数据、云计算、智慧城市建设，连接成21世纪的‘数字丝路。”截至目前，中国已与17个国家签署“数字丝绸之路”合作谅解备忘录，与23个国家建立“丝路电商”双边合作机制，与周边国家累计建设34条跨境陆缆和多条国际海缆，中国与“一带一路”沿线国家的数字经济合作不断深化。在“数字丝路”的合作建设中，高等教育扮演着极为重要的角色。2019年，联合国教科文组织、联合国南南合作办公室等国际组织共同支持的发展中国家工程科技院，与数据中国“百校工程”共同发起数字丝路“百校工程”，旨在发展数字技术人才资源，推动实现“一带一路”的可持续发展。

对于“数字丝路”中的高等教育，马哈沙克校长认为高校需要从以下四个方面着手，满足丝路沿线国家对数字技术人才的庞大需求。第一，规划布局。“数字丝路”连接的不仅是众多国家和地区，更是不同文化背景的民众，丝路之长与人口之多要求我们必须将具体且细致的规划布局置于首位。第二，运营维护。高等教育应为“数字丝路”下的人才培养提供技术研发、系统建设、实验设备设施等多方面的支持和维护，全力助推数字人才发展。第三，体系建设。马哈沙克校长谈到，我们必须掌握“系统体系”（System of Systems）的概念。“系统体系”是面向任务或专用系统的集合，这些系统将其资源和功能集中在一起，以创建一个新的、更复杂的体系。需要注意的是，该体系提供的功能和性能不仅是子系统的总和，其集成功能大于子系统功能之总和。“数字丝路”既是一个大体系，也是由许多不同的复杂系统组成的。这要求我们以整体分析（Holistic Approach）的方式把握各国文化、基础设施、法律等子系统的多样性，建设一个“总控”来操作和协调不同的系统，从而建成一个有机运作的“系统体系”。第四，人才培养。马哈沙克校长认为，“数字丝路”的构建离不开对系统工程师的培养。以布劳德工程学院为例，高校可以为行业专家提供系统工程的硕士学位，为其提供有关“系统体系”的教育，帮助其更好地理解丝路结构。

（二）共话中以高等教育合作广阔前景

自1992年建交以来，中以教育交流与合作得到迅速发展。2000年，《中华人民共和国教育部与以色列国教育部教育合作协议》的签署为两国教育合作奠定重要基础。近年来，中国和以色列持续在高等教育领域开展合作，推动知识和资源在两国的共享。我国北京大学、清华大学、上海交通大学、中国人民大学等高校，已同以色列的耶路撒冷希伯来大学、特拉维夫大学、以色列理工学院等大学开展多年合作。在此基础上，2013年，在李嘉诚基金会的资助下，汕头大学与以色列理工学院合作成立广东以色列理工学院。2015年，华东師范大学和以色列海法大学合作共建的“上海—海法国际研究中心”成立，在大数据、生物制药等领域开展联合研究和技术转让。

基于“数字丝路”的建构与中以高等教育坚实的合作基础，马哈沙克校长针对未来中以高等教育合作的领域和方向做出展望。其一，密切师生交流。疫情前布劳德工程学院曾与江苏理工学院在师生交流方面有着密切的往来和联系。马哈沙克校长也曾前往江苏理工学院进行了为期两周的交流，并开设了一门与全球竞争相关的微课程。他认为，师生之间的交流是培养两国关系的有效工具。其二，中以高校可以共同准备用地、投资等方面的资源条件，在两地合作建设产业园。其三，在中以高校间进行学分互换。以布劳德工程学院为例，在该校取得学士学位必须获得160个学分。但马哈沙克校长认为，可以通过与中国高校之间的微学位联合项目的合作，允许布劳德工程学院的学生在中国大学学习10～30个学分。中国高校也可以派出学生到布劳德工程学院进行为期3个月左右的学习并获得相应的一些学分。其四，开展远程教育服务。明确合作培训领域的前提下开展远程专业培训合作，培养特定领域，如系统工程方面的人才。总而言之，中以高等教育应深化交流协作、拓展合作空间、实现共赢发展，以更多样的合作形式、更鲜明的时代特色、更密切的数字联结，携手共同迎接“工业4.0”与数字化转型时代的到来。

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

编辑 吕伊雯   校对 王亭亭