工业4.0背景下的高职教育教学改革探究

葛成飞，汪 倩，陈 慧

（安徽工商职业学院 马克思主义学院，安徽 合肥 231100）

工业4.0 概念最早由德国提出，并于2013 年在德国汉诺威工业博览会上向世界宣布推广，其主要目的是提升德国工业的核心竞争力。此概念的提出，以蒸汽时代的“工业1.0”、电气时代的“工业2.0”和计算机时代的“工业3.0”为主要参照，其内涵主要强调信息与物理融合的智能化生产理论，目前已得到世界范围的重视与认可［1］。

工业4.0的到来，标识了我国高等职业教育改革发展的新方位，引发了我国产业界、教育界的深刻互动和深入调整。2016 年以来，国家在政策层面相继出台了《智能制造发展规划（2016-2020年）》《机器人产业发展规划（2016-2020 年）》《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023 年）》等意见方案，明确了我国工业4.0 的发展目标及策略。教育领域先后印发了《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》《教师教育振兴行动计划（2018-2022 年）》，强调教师要主动适应信息化、人工智能等新技术带来的教育变革，注重信息技术能力应用，不断提高教学基本功和实践教学［2］。可以说，工业4.0 引发了教育链、人才链与产业链的连锁反应，高职院校教师积极适应“三链融合”的发展趋势，实现教学从教育理念、教学内容到培养模式、教学方法的系列重塑，对于推动高职教育的高质量发展，提高职业教育支撑技能型社会的发展具有重要意义。

相较于工业生产的前几个发展阶段，工业4.0更多借助互联网、数字化、人工智能、传感器等信息化技术，同时融合算法、算力、大数据等形成强大的技术力量，改造提升传统行业的结构、布局和效能，形成了新的发展趋势与动能，主要以智能工厂、智能生产和智能物流为主要内容，这种创新发展对教育的影响和冲击异常明显。“在过去的几十年间，不断专业化的过程中缺少这样一种教育：理解全局，能领导和负责一个复杂技术系统的开发。这也许不是一个关于新的科系或者新的大学专业的问题，而实际上是一个现存科系及专业彼此渗透贯穿的问题”［3］，可以说，当前高职教育的专业与人才培养是按20 世纪工业发展需求而设定，当工业发展由原层级跃升至新的层级，给高职教育模式的更新提出了时代课题。

1.1 智能机器将大量取代人工

伴随人工智能技术的广泛应用，机器人、机器手臂等将大量取代人工岗位，其中既包括简单的流水线岗位，也包括一些复杂的劳动力岗位，甚至个性化岗位，如大数据技术能够取代资料分析师，大数据技术也能解决常见的医疗诊断问题等［4］。工业智能化所带来的人力资源要求，必将由单一的劳动密集型向知识和技能密集型转变，在此过程中，高职学生的信息技术应用能力、信息整合能力及综合人文能力将成为人力资源的核心能力。

1.2 线上教学融合改造线下教学

iiMedia Research（艾媒咨询）数据显示，新冠疫情的爆发，使线上教学由幕后转向台前，出现了井喷式增长，2020 年新冠疫情期间，全国在线课程覆盖学生和教职工的近3 亿人，在线教育迎来全国大规模推广应用［5］。而在此之前，大型开放式网络共享课程已风靡全球，我国也建立了中国大学MOOC 在线平台，线上教学的广泛应用催生了混合式教学，冲击着传统线下教学的教育理念。传统教学更加重视教师的主导地位，学习者虽作为主体受到重视，但往往停留在群体的“以学习者为中心”的阶段。工业4.0 时代，通过优质教育资源的数字化和智能化，实现了教学资源的可共享、可回溯、可扩容，可弥补，可改造真实场景中传统教学的一般化、平庸式、机械式状态，建立起“以每个学习者”为中心的精准化、个性化学习场域。

1.3 冲击传统课程模式

随着产业转型、技术迭代的加速，实践导向的项目化、流程化、情景化课程将成为常态，并逐渐向工学结合一体化、专业素养复合化、职业能力终身化的模式过渡，培养高素质、复合化人才，弥补单一化、专业化人才培养的不足。高职院校的课程设置，应当增强其开放性，主动对接职业标准和岗位标准，从知识目标、能力目标和素养目标等维度进行课程内容重构，构建起面向数智经济发展需求的课程体系。在开设好基础课程、专业课程的基础上，开设面向数字经济、智能经济的相关课程，突出专业课程的专业跨度，培养面向数智经济的复合型人才。

1.4 冲击知识本位的人才培养模式

工业4.0时代，教育的信息化、内容的网络化、手段的智能化、需求与呈现的个性化将对人才培养模式产生重要影响，传统知识本位的高职教育理念面临冲击，传统人才培养模式亟待适应性变革［6］：课堂教学—实践教学将进一步细分为线上—线下、教学—实践、真实—虚拟等多元教学模式的崭新形态，学生学习也不限于传统学校的课堂，将进入随时随地随机的人机协同与沉浸式课堂。

2.1 职业教育的新特点

工业4.0 时代，教学的过程将更加高效，因为物联网和大数据技术的飞速发展。不仅可以帮助师生实现全天候的实时联系，还可帮助双方开展超现实互动和问答，及时解决教学中的问题，智能系统还能实时进行教学效果评估，并进行跟踪和反馈。教师和学生可以摒弃传统教与学中大量的日常繁杂事务，就重点问题和核心内容进行一对一地交流。学生的个性化学习特征更加突出，大数据技术可实现教学效果的实时反馈，实现教学内容与教学方式的实时调整，提高学习者的体验度和满意度。在此背景下，人才培养目标更加复合化，更富综合性，可以改变单纯注重理论知识的现状，实现实践操作、理论知识和道德素养的复合培养。工业4.0将极大改变教与学的物理环境，实现智慧课堂、智慧校园的和谐共生，推动学生全面健康成长。

2.2 职业教育的新思维

工业4.0通过新技术的应用，可以实现海量数据的汇总分析，发现师生日常行为的规律和特点，给出改进方案和建议，推动人们重新审视教师与学生的关系，重新审视课堂教学与实践操作之间的关系，激发教材、教师与教学的“三教改革”，进而激发教师在日常教学工作中的融合思维，引领其从单一知识结构、单一教学方法、单一考核标准向跨学科、跨专业、跨知识体系进行转变，逐步培养出一支复合型教师队伍。在此过程中，由于大数据和人工智能的广泛运用，教师和学生会逐步养成积累数据、重视数据、应用数据的习惯和素养，进而锻炼培养其数据分析和挖掘数据的能力，激发师生主动创新的兴趣和潜能。

2.3 学生发展的新需求

工业4.0时代，由于信息化和智能化的广泛应用，生产要素、流通要素、市场要素都将发生新的变化，由此引发市场链、产业链、人才链和教育链的连锁反应。作为产业、科技、人才、教育一体发展的基础环节，高职院校的人才培养和人力资源供给必须适应上游体系变革需求，在教学过程与生产过程对接、人才供给与企业需求对接、人才培养评价与市场需求对接三大方面下功夫。从学生工作需求方面，应从技能实践、职业行动和职业素养方面，构建起人才素养对接市场和专业需求的基本模型。其中实践技能是学生掌握智能时代专业岗位需要的基本知识和技术，是未来高职教育人才培养的重点。职业教育应注重学生信息获取、信息决策、计划调整、控制以及评价反馈等多个方面的能力培养。职业素养是高职学生适应职业和岗位需求的基本职业操守，包含沟通交流能力、团队协作能力、敬业精神、契约精神等等，是高职学生持续发展的重要内驱力。

2.4 职业教育的新样式

工业4.0 时代，教育基本目标在教书的基础上，更加突出育人这一特色，大数据和人工智能将代替教师完成大量重复琐碎的事务，教师将有更多的时间和精力投入到育人工作当中。教师课堂角色也将由评判者向推动者和促进者转变，教师将更加关注学生的情感需求和心理需求，保证学生健康成长成才［7］。工业4.0 时代的教育模式将汲取传统教育模式优点，并做好进一步完善和提升，教师教育教学内容不再局限于标准化的课堂，而是在传播书本知识和技能的同时，更注重课本外知识和技能的传授和补充。且可视化、可穿戴等智能化技术将帮助师生实现实时互动，有助于教师根据教学反馈，实时调整教学内容。

3.1 转变高职教育教学理念

明确教育理念，首先要理清教育与产业发展之间的关系。作为人才培养的需求侧，产业发展是教育人才培养的前提。教育作为人才培养的供给侧，应主动对接产业需求，提供有效供给，同时在基础科学、通识教育等方面打基础、作引领。纵观工业发展与教育互动历史进程，教育与产业发展二者之间（见表1：产业发展与高职教育关系表）相互支撑、紧密联系、有机统一。

表1 产业发展与高职教育关系表

工业1.0时代，产业发展主要呈现机械化生产的特征，大量农民转变为工人和手工业者，高职教育初始发展，肩负着认知启蒙和技能操作示范的功能。工业2.0 时代，产业发展突飞猛进，进入声光电的电气化时代，高职教育进入知识本位阶段，教育模式开始从教师主体逐渐向以学生主体进行过渡。当产业发展进入规模化、信息化的工业3.0时代，高职教育教学理念开始主动对接产业需求，突出高素质技术技能人才的培养。工业4.0时代，智能化的产业发展，对人全面素养的培养要求空前提高，局限于单项技能和素质的人才培养已无法适应产业智能发展的需求，高职教育教学理念将彻底告别一块黑板、一支粉笔的时代，教师必须树立人与机器共存、人与机器交互共融的教学理念［8］，能够熟练运用课堂感知、多媒体工具、大数据分析及可视化、可穿戴化等一系列智能化设施设备，通过智能化设备关注学生个性化需求和情感诉求，教育、科技、人才一体化设计、一体化联动和一体化推进势在必行。教师要对智能科技保持足够警惕，在充分利用其有效功用的同时，对网络信息安全、个人信息保护、创新思维培养等方面存在的潜在弊端和威胁，采取有效手段进行规避，避免单纯追求教学形式创新，而忽视教学内容革新和场域教学、真实课堂的重要作用，培养品德过硬、全面发展的有用人才。

3.2 构建基于产业链的人才培养新模式

高职人才培养有三大关键要素，即专业、课程和教师，其中专业是人才培养的基本单元，课程是人才培养的核心要素，教师则是人才培养的决定力量。改进高职教育的人才培养模式，构建基于市场导向、市场需求、行业发展为目标的专业课程体系，即打通产业链、专业链、课程链和人才链的内在链接，其中产业链的核心是明确产业发展的分工与协同，专业链的要素则是实现职业、岗位、流程及标准的耦合，课程链则应凸显行业、职业、岗位所对应的素养、能力与技能，形成高职人才培养的复合素养。其实践路径可通过校企合作、产教融合、线上线下结合、课内外结合及跨界合作、工学结合、协同育人等构建载体，推深做实教育教学实践。具体改革中，可构建实施高职“三金”人才培养模型，即在工业4.0 大背景下，建立起以金质教师为先导，以金质课程为路径，以金质专业为龙头的金质人才培养新模型。新模型中的三要素互相支撑、互相渗透、互相转化，形成三叶草式运转、修复和完善的良性循环。

3.3 实施基于信息化的课程教学变革

高职课程，特别是工科类专业课程还应重点新增信息化、数字化、数据整合、信息安全等关键课程，向教学的智能化过渡，首先要具备信息化、数据化、网络化条件，这些新增课程将是未来学生适应工业4.0 各项活动的基础通用能力。当前各高校普遍重视学校信息化建设，并投入可观的人力物力和财力。但仍存在诸多瓶颈和限制，高校应以存在的突出问题为突破口，大力构建基于产业、职业岗位、高职专业目标与学生本体四位一体的课程体系，其中产业需求是导向，职业岗位标准是核心，高职院校专业建设目标是关键，学生本体是落脚点。在四位一体的课程体系建设中，各类专业课程与通识课程，应围绕职业与岗位标准进行重构与重组，大量编写活页式教材、手册式教材、模块化教材，这些教材应基于职业标准、岗位标准、生产流程、产品工艺，有效提升学生的综合素养、技能操作与实践能力。

3.4 强化智能校园的制度建设

工业4.0 时代，教师能力培养与重塑，根本措施是加强制度建设，由中央、地方政府和高校自身三位一体落实，在全国范围形成共建智能校园、重塑教师教育教学能力的合力。智能校园的制度建设将为高校和教师提供目标和指引，具有标准化、规范化、科学化、长效性意义［9］。高职院校制度建设，应改进现有的人才培养路径与载体，在培养知识与技能的同时，更加注重学生坚韧意志的培育，不断提升高职人才培养的复合度和综合性。

3.5 建立市场需求导向的高职教育评价模式

在教育、科技、人才一体化的时代背景下，建立以市场需求为导向的人才培养质量评价模式，势在必行。该模式的评价人员结构应以行业、企业技术技能专家为主体，高职院校双师教师为辅助，高职教育研究专家为补充，积极主动开展评估与评价，并将评价结果定期向社会公开，接受社会监督，根据相关意见及时进行修正，最终形成高职院校人才培养评价报告，报送高职院校主管部门，并对各校进行反馈，限时予以整改提升，形成高职教育人才培养的环闭式发展目标管理与评价系统，确保高职院校人才链、教育链与产业链的深度贯通与良性互动。

基于云计算、大数据、物联网和人工智能技术的工业4.0，对传统高职教育提出了多维度、多层次、多方面的教育环境革新要求［10］。高职教育首要任务是明确回应、支撑产业变革和职业发展需求，打破产业与教育壁垒，主动推动教育理念、教育关系、教育模式、制度建设的改革与调整，构建起产业链、专业链、课程链和人才链交互融通的新人才培养模式，实质上是实现人与机器、人与环境的主客体二元关系的和谐共生，以崭新的教育组织系统与模式，服务支撑区域经济社会高质量转型发展。

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