工業4.0背景下的高職教育教學改革探究

葛成飛，汪 倩，陳 慧

（安徽工商職業學院 馬克思主義學院，安徽 合肥 231100）

工業4.0 概念最早由德國提出，并于2013 年在德國漢諾威工業博覽會上向世界宣布推廣，其主要目的是提升德國工業的核心競爭力。此概念的提出，以蒸汽時代的“工業1.0”、電氣時代的“工業2.0”和計算機時代的“工業3.0”為主要參照，其內涵主要強調信息與物理融合的智能化生產理論，目前已得到世界范圍的重視與認可［1］。

工業4.0的到來，標識了我國高等職業教育改革發展的新方位，引發了我國產業界、教育界的深刻互動和深入調整。2016 年以來，國家在政策層面相繼出臺了《智能制造發展規劃（2016-2020年）》《機器人產業發展規劃（2016-2020 年）》《工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023 年）》等意見方案，明確了我國工業4.0 的發展目標及策略。教育領域先后印發了《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》《教師教育振興行動計劃（2018-2022 年）》，強調教師要主動適應信息化、人工智能等新技術帶來的教育變革，注重信息技術能力應用，不斷提高教學基本功和實踐教學［2］?？梢哉f，工業4.0 引發了教育鏈、人才鏈與產業鏈的連鎖反應，高職院校教師積極適應“三鏈融合”的發展趨勢，實現教學從教育理念、教學內容到培養模式、教學方法的系列重塑，對于推動高職教育的高質量發展，提高職業教育支撐技能型社會的發展具有重要意義。

1 工業4.0帶來的沖擊

相較于工業生產的前幾個發展階段，工業4.0更多借助互聯網、數字化、人工智能、傳感器等信息化技術，同時融合算法、算力、大數據等形成強大的技術力量，改造提升傳統行業的結構、布局和效能，形成了新的發展趨勢與動能，主要以智能工廠、智能生產和智能物流為主要內容，這種創新發展對教育的影響和沖擊異常明顯?！霸谶^去的幾十年間，不斷專業化的過程中缺少這樣一種教育：理解全局，能領導和負責一個復雜技術系統的開發。這也許不是一個關于新的科系或者新的大學專業的問題，而實際上是一個現存科系及專業彼此滲透貫穿的問題”［3］，可以說，當前高職教育的專業與人才培養是按20 世紀工業發展需求而設定，當工業發展由原層級躍升至新的層級，給高職教育模式的更新提出了時代課題。

1.1 智能機器將大量取代人工

伴隨人工智能技術的廣泛應用，機器人、機器手臂等將大量取代人工崗位，其中既包括簡單的流水線崗位，也包括一些復雜的勞動力崗位，甚至個性化崗位，如大數據技術能夠取代資料分析師，大數據技術也能解決常見的醫療診斷問題等［4］。工業智能化所帶來的人力資源要求，必將由單一的勞動密集型向知識和技能密集型轉變，在此過程中，高職學生的信息技術應用能力、信息整合能力及綜合人文能力將成為人力資源的核心能力。

1.2 線上教學融合改造線下教學

iiMedia Research（艾媒咨詢）數據顯示，新冠疫情的爆發，使線上教學由幕后轉向臺前，出現了井噴式增長，2020 年新冠疫情期間，全國在線課程覆蓋學生和教職工的近3 億人，在線教育迎來全國大規模推廣應用［5］。而在此之前，大型開放式網絡共享課程已風靡全球，我國也建立了中國大學MOOC 在線平臺，線上教學的廣泛應用催生了混合式教學，沖擊著傳統線下教學的教育理念。傳統教學更加重視教師的主導地位，學習者雖作為主體受到重視，但往往停留在群體的“以學習者為中心”的階段。工業4.0 時代，通過優質教育資源的數字化和智能化，實現了教學資源的可共享、可回溯、可擴容，可彌補，可改造真實場景中傳統教學的一般化、平庸式、機械式狀態，建立起“以每個學習者”為中心的精準化、個性化學習場域。

1.3 沖擊傳統課程模式

隨著產業轉型、技術迭代的加速，實踐導向的項目化、流程化、情景化課程將成為常態，并逐漸向工學結合一體化、專業素養復合化、職業能力終身化的模式過渡，培養高素質、復合化人才，彌補單一化、專業化人才培養的不足。高職院校的課程設置，應當增強其開放性，主動對接職業標準和崗位標準，從知識目標、能力目標和素養目標等維度進行課程內容重構，構建起面向數智經濟發展需求的課程體系。在開設好基礎課程、專業課程的基礎上，開設面向數字經濟、智能經濟的相關課程，突出專業課程的專業跨度，培養面向數智經濟的復合型人才。

1.4 沖擊知識本位的人才培養模式

工業4.0時代，教育的信息化、內容的網絡化、手段的智能化、需求與呈現的個性化將對人才培養模式產生重要影響，傳統知識本位的高職教育理念面臨沖擊，傳統人才培養模式亟待適應性變革［6］：課堂教學—實踐教學將進一步細分為線上—線下、教學—實踐、真實—虛擬等多元教學模式的嶄新形態，學生學習也不限于傳統學校的課堂，將進入隨時隨地隨機的人機協同與沉浸式課堂。

2 工業4.0時代的職業教育分析

2.1 職業教育的新特點

工業4.0 時代，教學的過程將更加高效，因為物聯網和大數據技術的飛速發展。不僅可以幫助師生實現全天候的實時聯系，還可幫助雙方開展超現實互動和問答，及時解決教學中的問題，智能系統還能實時進行教學效果評估，并進行跟蹤和反饋。教師和學生可以摒棄傳統教與學中大量的日常繁雜事務，就重點問題和核心內容進行一對一地交流。學生的個性化學習特征更加突出，大數據技術可實現教學效果的實時反饋，實現教學內容與教學方式的實時調整，提高學習者的體驗度和滿意度。在此背景下，人才培養目標更加復合化，更富綜合性，可以改變單純注重理論知識的現狀，實現實踐操作、理論知識和道德素養的復合培養。工業4.0將極大改變教與學的物理環境，實現智慧課堂、智慧校園的和諧共生，推動學生全面健康成長。

2.2 職業教育的新思維

工業4.0通過新技術的應用，可以實現海量數據的匯總分析，發現師生日常行為的規律和特點，給出改進方案和建議，推動人們重新審視教師與學生的關系，重新審視課堂教學與實踐操作之間的關系，激發教材、教師與教學的“三教改革”，進而激發教師在日常教學工作中的融合思維，引領其從單一知識結構、單一教學方法、單一考核標準向跨學科、跨專業、跨知識體系進行轉變，逐步培養出一支復合型教師隊伍。在此過程中，由于大數據和人工智能的廣泛運用，教師和學生會逐步養成積累數據、重視數據、應用數據的習慣和素養，進而鍛煉培養其數據分析和挖掘數據的能力，激發師生主動創新的興趣和潛能。

2.3 學生發展的新需求

工業4.0時代，由于信息化和智能化的廣泛應用，生產要素、流通要素、市場要素都將發生新的變化，由此引發市場鏈、產業鏈、人才鏈和教育鏈的連鎖反應。作為產業、科技、人才、教育一體發展的基礎環節，高職院校的人才培養和人力資源供給必須適應上游體系變革需求，在教學過程與生產過程對接、人才供給與企業需求對接、人才培養評價與市場需求對接三大方面下功夫。從學生工作需求方面，應從技能實踐、職業行動和職業素養方面，構建起人才素養對接市場和專業需求的基本模型。其中實踐技能是學生掌握智能時代專業崗位需要的基本知識和技術，是未來高職教育人才培養的重點。職業教育應注重學生信息獲取、信息決策、計劃調整、控制以及評價反饋等多個方面的能力培養。職業素養是高職學生適應職業和崗位需求的基本職業操守，包含溝通交流能力、團隊協作能力、敬業精神、契約精神等等，是高職學生持續發展的重要內驅力。

2.4 職業教育的新樣式

工業4.0 時代，教育基本目標在教書的基礎上，更加突出育人這一特色，大數據和人工智能將代替教師完成大量重復瑣碎的事務，教師將有更多的時間和精力投入到育人工作當中。教師課堂角色也將由評判者向推動者和促進者轉變，教師將更加關注學生的情感需求和心理需求，保證學生健康成長成才［7］。工業4.0 時代的教育模式將汲取傳統教育模式優點，并做好進一步完善和提升，教師教育教學內容不再局限于標準化的課堂，而是在傳播書本知識和技能的同時，更注重課本外知識和技能的傳授和補充。且可視化、可穿戴等智能化技術將幫助師生實現實時互動，有助于教師根據教學反饋，實時調整教學內容。

3 工業4.0時代的高職教育教學改革應對

3.1 轉變高職教育教學理念

明確教育理念，首先要理清教育與產業發展之間的關系。作為人才培養的需求側，產業發展是教育人才培養的前提。教育作為人才培養的供給側，應主動對接產業需求，提供有效供給，同時在基礎科學、通識教育等方面打基礎、作引領?？v觀工業發展與教育互動歷史進程，教育與產業發展二者之間（見表1：產業發展與高職教育關系表）相互支撐、緊密聯系、有機統一。

表1 產業發展與高職教育關系表

工業1.0時代，產業發展主要呈現機械化生產的特征，大量農民轉變為工人和手工業者，高職教育初始發展，肩負著認知啟蒙和技能操作示范的功能。工業2.0 時代，產業發展突飛猛進，進入聲光電的電氣化時代，高職教育進入知識本位階段，教育模式開始從教師主體逐漸向以學生主體進行過渡。當產業發展進入規?；?、信息化的工業3.0時代，高職教育教學理念開始主動對接產業需求，突出高素質技術技能人才的培養。工業4.0時代，智能化的產業發展，對人全面素養的培養要求空前提高，局限于單項技能和素質的人才培養已無法適應產業智能發展的需求，高職教育教學理念將徹底告別一塊黑板、一支粉筆的時代，教師必須樹立人與機器共存、人與機器交互共融的教學理念［8］，能夠熟練運用課堂感知、多媒體工具、大數據分析及可視化、可穿戴化等一系列智能化設施設備，通過智能化設備關注學生個性化需求和情感訴求，教育、科技、人才一體化設計、一體化聯動和一體化推進勢在必行。教師要對智能科技保持足夠警惕，在充分利用其有效功用的同時，對網絡信息安全、個人信息保護、創新思維培養等方面存在的潛在弊端和威脅，采取有效手段進行規避，避免單純追求教學形式創新，而忽視教學內容革新和場域教學、真實課堂的重要作用，培養品德過硬、全面發展的有用人才。

3.2 構建基于產業鏈的人才培養新模式

高職人才培養有三大關鍵要素，即專業、課程和教師，其中專業是人才培養的基本單元，課程是人才培養的核心要素，教師則是人才培養的決定力量。改進高職教育的人才培養模式，構建基于市場導向、市場需求、行業發展為目標的專業課程體系，即打通產業鏈、專業鏈、課程鏈和人才鏈的內在鏈接，其中產業鏈的核心是明確產業發展的分工與協同，專業鏈的要素則是實現職業、崗位、流程及標準的耦合，課程鏈則應凸顯行業、職業、崗位所對應的素養、能力與技能，形成高職人才培養的復合素養。其實踐路徑可通過校企合作、產教融合、線上線下結合、課內外結合及跨界合作、工學結合、協同育人等構建載體，推深做實教育教學實踐。具體改革中，可構建實施高職“三金”人才培養模型，即在工業4.0 大背景下，建立起以金質教師為先導，以金質課程為路徑，以金質專業為龍頭的金質人才培養新模型。新模型中的三要素互相支撐、互相滲透、互相轉化，形成三葉草式運轉、修復和完善的良性循環。

3.3 實施基于信息化的課程教學變革

高職課程，特別是工科類專業課程還應重點新增信息化、數字化、數據整合、信息安全等關鍵課程，向教學的智能化過渡，首先要具備信息化、數據化、網絡化條件，這些新增課程將是未來學生適應工業4.0 各項活動的基礎通用能力。當前各高校普遍重視學校信息化建設，并投入可觀的人力物力和財力。但仍存在諸多瓶頸和限制，高校應以存在的突出問題為突破口，大力構建基于產業、職業崗位、高職專業目標與學生本體四位一體的課程體系，其中產業需求是導向，職業崗位標準是核心，高職院校專業建設目標是關鍵，學生本體是落腳點。在四位一體的課程體系建設中，各類專業課程與通識課程，應圍繞職業與崗位標準進行重構與重組，大量編寫活頁式教材、手冊式教材、模塊化教材，這些教材應基于職業標準、崗位標準、生產流程、產品工藝，有效提升學生的綜合素養、技能操作與實踐能力。

3.4 強化智能校園的制度建設

工業4.0 時代，教師能力培養與重塑，根本措施是加強制度建設，由中央、地方政府和高校自身三位一體落實，在全國范圍形成共建智能校園、重塑教師教育教學能力的合力。智能校園的制度建設將為高校和教師提供目標和指引，具有標準化、規范化、科學化、長效性意義［9］。高職院校制度建設，應改進現有的人才培養路徑與載體，在培養知識與技能的同時，更加注重學生堅韌意志的培育，不斷提升高職人才培養的復合度和綜合性。

3.5 建立市場需求導向的高職教育評價模式

在教育、科技、人才一體化的時代背景下，建立以市場需求為導向的人才培養質量評價模式，勢在必行。該模式的評價人員結構應以行業、企業技術技能專家為主體，高職院校雙師教師為輔助，高職教育研究專家為補充，積極主動開展評估與評價，并將評價結果定期向社會公開，接受社會監督，根據相關意見及時進行修正，最終形成高職院校人才培養評價報告，報送高職院校主管部門，并對各校進行反饋，限時予以整改提升，形成高職教育人才培養的環閉式發展目標管理與評價系統，確保高職院校人才鏈、教育鏈與產業鏈的深度貫通與良性互動。

4 結語

基于云計算、大數據、物聯網和人工智能技術的工業4.0，對傳統高職教育提出了多維度、多層次、多方面的教育環境革新要求［10］。高職教育首要任務是明確回應、支撐產業變革和職業發展需求，打破產業與教育壁壘，主動推動教育理念、教育關系、教育模式、制度建設的改革與調整，構建起產業鏈、專業鏈、課程鏈和人才鏈交互融通的新人才培養模式，實質上是實現人與機器、人與環境的主客體二元關系的和諧共生，以嶄新的教育組織系統與模式，服務支撐區域經濟社會高質量轉型發展。