“工业4.0”浪潮下高等教育新场景、新要求与新合作

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年起担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，当一个人广泛地接触跨学科，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）。