适应数智化趋势的工业互联网现场工程师教育模式研究

摘要：数智化职业场景背景下，工业互联网的快速发展对现场工程师的职业技能提出新的要求。本文旨在构建一种适应工业互联网发展需求的现场工程师人才培养模式，以促进职业教育与工业实践的深度融合。通过分析数智化转型对现场工程师角色的影响，本文探索了校企合作、工学结合的教学模式和课程体系构建，并提出了一套切实可行的人才培养策略。研究结果旨在为职业教育机构提供实证支持，并为工业互联网领域的人才培养提供新的思路和方法。

关键词：数智化职业教育；工业互联网；现场工程师；人才培养模式；校企合作

1. 数智化转型对工业互联网和现场工程师的影响

随着工业界的数智化转型，工业互联网的面貌正在迅速变化，为工业企业带来了显著的生产效率提升。通过设备的互联互通和实时数据分析，生产线变得更加高效和灵活。这种变革使得企业能够更快地响应市场变化，同时实现资源的最优配置[1]。

数智化转型还催生了新的数据驱动决策过程。现代化的工厂依赖于海量数据的采集和智能分析来指导运营决策，这要求现场工程师具备较强的数据处理和分析能力。此外，通过对设备数据的深入分析，工业互联网能够实现预测性维护，从而减少设备故障和非计划的停机时间。

数智化转型也为个性化生产提供了可能性。工业互联网支持灵活配置的生产线，能够快速适应不同客户的定制化需求。这种生产模式的转变要求现场工程师不仅要了解传统的生产流程，还需要能够操作和维护更为复杂的智能制造系统[2]。

随着这些变化，现场工程师的角色和技能需求也在发生转变。他们需要升级技能，学习如何使用新的数字工具和技术，如编程、数据分析和网络安全等。角色的转变意味着他们更多地从事数据驱动的决策支持和生产优化工作，而不仅仅是设备的操作和维护。这一切都要求工程师持续学习，快速适应新技术，同时掌握跨学科知识，以便在数智化的工业环境中保持竞争力。

2. 探索与构建适应工业互联网需求的现场工程师人才培养模式

随着工业互联网的兴起，现场工程师的角色正在发生根本性变化，他们需要掌握数据分析、网络安全和系统集成等跨领域技能。适应这一需求的人才培养模式要融合传统工程技术教育和新兴技术知识，强调实践技能和理论知识的结合[3]。

具体来说，这一人才培养模式需要通过多元化课程设计，使学生掌握物联网、自动化系统、大数据分析等技术技能，同时加强系统思维和网络安全知识。除专业技能外，还应培养学生的软技能，如团队合作和项目管理。

为此，模式构建应包括工学结合的实践环节，如实验室模拟，或与企业紧密合作，提供实践学习机会，并采用项目式学习和情景模拟等教学方法，增强学生的实际操作与问题解决能力。同时，持续教育和国际视野也是此模式的关键部分，鼓励在职工程师持续学习，保持与国际技术同步。最终，这种人才培养方案将培育出既具备技术深度又具有国际视野的现场工程师。

3. 国内外职业教育模式的比较与启示

国内外职业教育模式的比较揭示了我国职业教育改革的方向。相较于德国、瑞士等国家，我国职业教育在社会认可和产教融合方面尚有提升空间。德国双元制教育模式的校企结合为中国校企合作提供了参考，指出了深入参与企业课程设计和学生实习的重要性。国际上职业教育注重全面素质和创新能力的培养也为中国课程设计提供了新思路[4]。

我国职业教育应采纳国际上项目导向和问题解决的动态教学法，并构建全面的评价体系。此外，我国须提升对职业教育的政策支持和资源投入，以满足工业互联网时代的需求。为此，我国职业教育改革应致力于理论与实践相结合、提高教育质量，并增强职业教育的社会认可度。同时，应培养学生的终身学习理念，借鉴国际经验与本土创新，逐步构建适应工业互联网的人才培养模式[5]。

4. 理论框架

4.1 职业能力发展理论

职业能力发展理论强调个体在职业生涯中技能的持续增长和适应性。在本文研究框架中，该理论指导我们理解和定义现场工程师在工业互联网背景下所需的能力集合。这些能力不仅包括专业技术知识和实践技能，还涉及创新能力、学习能力、跨文化交际能力等。此理论框架将为人才培养模式的设计提供基础，确保人才培养目标与工业界的实际需求保持一致。

4.2 产教融合与校企合作理论

产教融合与校企合作理论探讨了教育机构与产业界之间合作的最佳模式和实践。这一理论强调教育内容与职业实践之间的紧密联系，主张通过合作培养学生的职业技能和工作习惯。在现场工程师的职业教育中，产教融合不仅可以提供实际工作环境中的学习机会，还可以确保课程内容及时更新，以反映最新的技术和行业发展。

4.3 数智化转型与教育创新理论

数智化转型与教育创新理论将聚焦于教育如何响应社会和技术变迁的挑战。在工业互联网背景下，这一理论特别强调了教育模式需要创新以培养学生的数字化能力，以及适应智能化生产和服务的能力。教育创新不仅是指引入新技术或教学方法，还包括教育理念、课程设计、评价方式等方面的根本性变革。

三个理论框架共同构成了本文研究的理论基础，不仅为现场工程师的职业教育提供了指导，也为数智化转型中的人才培养模式创新提供了理论支撑。通过这些理论的综合应用，旨在构建一个符合工业互联网发展趋势的现场工程师人才培养体系，以促进职业教育与经济社会发展的协调一致。

5. 人才培养模式构建

5.1 校企合作的实施机制与框架设计

校企合作模式是职业教育实现产教融合的关键途径，需要一个精心设计的实施机制与框架。其一，合作目标应明确，旨在缩小教育成果与市场需求的差异，提高学生就业能力，解决行业技能缺口，并刷新课程和教学方法。

其二，策略构建是合作成功的基石，应涉及选择合作模式、明确双方角色、建立资源共享机制和规避风险。此外，制度化的合作框架是稳定性和可持续性的保证，需要双方签订明确合作协议，细化教学资源共享、资金技术投入、知识产权等方面的条款。

其三，组织架构的建立对项目管理至关重要，负责监督合作项目的实施。同时，协同课程开发应由学校和企业共同参与，确保教学内容既有理论深度又符合行业实际。实践教学的整合让学生通过实习等方式获得实际工作经验，是职业教育的精髓。

其四，双向评价体系保障了教学和实践经验的质量，通过企业对学生实习的评价和学校对企业实践机会的反馈进行持续改进。同时，持续优化的过程中应考虑市场、技术和政策的变化，及时调整合作模式。

其五，合作成果应双方共享，并通过适当方式推广，以促进教育与产业的共同发展。这样的校企合作模式不仅增强了职业教育的实用性和效果，也为企业培养了更多符合行业需求的技术人才。

5.2 “工学交替”课程体系的构建与实践

“工学交替”模式是一种将学术学习与职业实践相结合的教育方法，源自德国的“双元制”教育体系。该模式旨在通过交替安排学生在学校学习和在企业实践，培养他们的理论知识和实际技能。这种模式的理论基础是社会建构主义学习理论，强调知识的社会实践构建，使学生能够在真实工作环境中将理论应用于实践。

首先，构建“工学交替”课程体系时，应以行业需求和专业标准为导向，确保课程内容的实用性和及时性。课程设计应聚焦于核心职业能力，包括基础理论教育和职业技能训练，前者在学校完成，后者在企业的实际工作环境中进行。

其次，实践环节是该模式的核心，需要企业提供实习岗位并与学校协作指导与评估。教学方法应注重学生中心和体验学习，采用案例教学、模拟训练和项目导向学习等策略，以帮助学生深化理解并将理论应用于实际情境。

再次，评价体系应综合理论知识考核和实践技能表现，由学校和企业共同参与。同时，面对实施“工学交替”模式的挑战，如确保企业实训质量、教学内容衔接和学生适应性，须建立明确的合作协议、专门的协调机构和有效的沟通渠道。

最后，“工学交替”模式的推广对提升职业教育质量和效率具有重要意义，能帮助学生更快地适应职业角色，为产业输送更多具备实践经验的专业人才。该模式的成功实施需要政府、教育机构和企业的紧密协作和资源投入，确保教育内容与产业需求高度匹配。

5.3 教学模式创新：情景化、过程化、模块化教学的开发

在教学模式创新领域，情景化、过程化、模块化教学的开发是响应当代教育需求的重要趋势。这些方法旨在提高教育的参与度、实用性和灵活性，以适应多样化的学习需求和快速变化的职业环境。

5.3.1 情景化教学

情景化教学基于建构主义学习理论，强调在真实或模拟的环境中学习，让学生通过情境的体验，建立知识与实际应用之间的联系。这种教学模式通过提供接近真实工作场景的学习环境，促使学生主动探索、解决问题，并通过这一过程深化对知识的理解。情景化教学能够强化学生的批判性思维和决策能力，为其将来的职业实践打下坚实的基础。

5.3.2 过程化教学

过程化教学侧重于学习过程的体验和反思，而非仅仅关注结果。这一模式鼓励学生参与知识构建的每一步骤，包括规划、执行、监测和评估。过程化教学支持学生对自己的学习路径和节奏进行控制，促进自我调节学习能力的发展。此外，还强调教学反馈的即时性和连续性，使学生能够及时调整学习策略和方法。

5.3.3 模块化教学

模块化教学是将课程内容分割成独立的单元或模块，每个模块围绕一个具体的主题或技能。这种教学模式的优势在于其灵活性和可扩展性，允许学生根据自己的学习进度和兴趣选择模块。模块化教学促进了个性化学习路径的创建，并有助于实现差异化教学，满足不同学生的个体学习需求。

5.3.4 学术性论述与分析

从学术的角度分析，情景化、过程化、模块化教学的开发与实施是对教育模式的深刻革新，反映了当代教育理论的最新发展。这些模式的共同点在于以学生为中心的教学理念，以及对学生主动学习和参与的重视。在职业教育领域，这些模式能够提供更接近实际工作环境的学习体验，从而使学生更好地面对未来职场的挑战。

实施这些教学模式需要教师具备新的教学设计技能和对学生学习过程的深刻理解。此外，还需要有适当的教育技术支持，如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、在线学习平台等，这些技术可以丰富教学情境，增强学习过程的互动性，并提供模块化学习的灵活途径。

综上所述，情景化、过程化、模块化教学的开发要对传统教学进行学术化的描述和分析，要求使用严谨的语言、详细的文献引用以及对教学方法进行深入探讨。

6. 未来发展建议

在数智化职业场景中，工业互联网人才培养须兼顾专业技术知识以及数据处理、系统分析、网络安全等多方面技能。培养模式不仅要注重理论和专业技能，还要强调多学科结合能力、实践和创新能力，以及持续学习和适应能力。

实施工业互联网人才培养模式面临的挑战包括教育资源匹配、教育模式创新以及校企合作深度和广度等。从理论角度看，模式创新需结合“技术决定论”和“社会建构主义”，既要预见技术趋势和行业需求，又要在社会文化背景中构建知识。

为有效实施这一人才培养模式，教育者和企业家需共同推动跨学科教育方案，创新教学方法，并充分发挥校企合作的优势，这样可以培养出具有扎实理论基础、强大实践能力和持续创新意识的高素质人才。

未来研究方向应关注技术适应性、跨学科课程开发、校企合作模式优化、终身学习体系构建和教育评价体系创新，旨在不断更新教育内容，以满足工业互联网时代的人才需求，并提升学生的操作能力和创新能力。

持续改进建议包括加强实践环节、提升教师能力、更新课程内容、提供多元化学习路径，并建立有效反馈机制。这些措施可确保教育内容与技术同步，提高学生职业技能和创新思维，使职业教育更加灵活、针对性更强，并能更好地适应未来变化。

结语

在数智化转型的今天，工业互联网人才培养模式亟须创新。这不仅要求教育者紧跟技术发展的步伐，构建跨学科、实践密集的课程体系，还需要企业与教育机构紧密合作，共同打造真实的职业训练场所。未来的教育模式必须灵活多变，以适应持续变化的职业需求，从而培育出既有深厚理论基础、又具备实际应用能力的工业互联网专业人才。为此，教育界与产业界的协同努力，将是推动职业教育发展、实现产教融合的关键。

参考文献：

[1]张昂，郭硕.工业互联网人才需求与职业院校专业设置匹配分析[J].中国职业技术教育，2023（23）：48-54.

[2]张莹，贺婷，刘硕.数智化背景下职业教育专业适应性提升路径研究与实践[J].教育与职业，2023（5）：63-68.

[3]张婷婷，李冲.构建基于工业价值链的产学合作协同育人新模式——以“数智化人才”培养为例[J].高等工程教育研究，2022（6）：44-51.

[4]陈武，陈建安，李燕萍.工业互联网平台：内涵、演化与赋能[J].经济管理，2022，44（5）：189-208.

[5]郭瑞兵，赵军.工业互联网发展对中国制造业升级影响的门槛效应检验[J].统计与决策，2022，38（4）：135-138.

作者简介：黄杰，博士研究生，教授，研究方向：物联网应用技术、工业互联网技术、产业趋势。

课题项目：2023年度北京市教育科学规划项目——数智化职业场景下工业互联网现场工程师人才培养模式构建研究（编号：CCDB23187）；2023年度中国职业技术教育学会重点课题——智能无人系统覆盖路径规划与编队控制研究（编号：ZJ2023A006）；中华职业教育社2024年度规划课题——基于数字孪生技术的“双闭环”工业互联网专业创新人才培养模式研究与实践（编号：ZJS2024YB03）。