適應數(shù)智化趨勢的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場工程師教育模式研究

摘要：數(shù)智化職業(yè)場景背景下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對現(xiàn)場工程師的職業(yè)技能提出新的要求。本文旨在構建一種適應工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求的現(xiàn)場工程師人才培養(yǎng)模式，以促進職業(yè)教育與工業(yè)實踐的深度融合。通過分析數(shù)智化轉型對現(xiàn)場工程師角色的影響，本文探索了校企合作、工學結合的教學模式和課程體系構建，并提出了一套切實可行的人才培養(yǎng)策略。研究結果旨在為職業(yè)教育機構提供實證支持，并為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的人才培養(yǎng)提供新的思路和方法。

關鍵詞：數(shù)智化職業(yè)教育；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；現(xiàn)場工程師；人才培養(yǎng)模式；校企合作

1. 數(shù)智化轉型對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)場工程師的影響

隨著工業(yè)界的數(shù)智化轉型，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的面貌正在迅速變化，為工業(yè)企業(yè)帶來了顯著的生產(chǎn)效率提升。通過設備的互聯(lián)互通和實時數(shù)據(jù)分析，生產(chǎn)線變得更加高效和靈活。這種變革使得企業(yè)能夠更快地響應市場變化，同時實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置[1]。

數(shù)智化轉型還催生了新的數(shù)據(jù)驅動決策過程?，F(xiàn)代化的工廠依賴于海量數(shù)據(jù)的采集和智能分析來指導運營決策，這要求現(xiàn)場工程師具備較強的數(shù)據(jù)處理和分析能力。此外，通過對設備數(shù)據(jù)的深入分析，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠實現(xiàn)預測性維護，從而減少設備故障和非計劃的停機時間。

數(shù)智化轉型也為個性化生產(chǎn)提供了可能性。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支持靈活配置的生產(chǎn)線，能夠快速適應不同客戶的定制化需求。這種生產(chǎn)模式的轉變要求現(xiàn)場工程師不僅要了解傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程，還需要能夠操作和維護更為復雜的智能制造系統(tǒng)[2]。

隨著這些變化，現(xiàn)場工程師的角色和技能需求也在發(fā)生轉變。他們需要升級技能，學習如何使用新的數(shù)字工具和技術，如編程、數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡安全等。角色的轉變意味著他們更多地從事數(shù)據(jù)驅動的決策支持和生產(chǎn)優(yōu)化工作，而不僅僅是設備的操作和維護。這一切都要求工程師持續(xù)學習，快速適應新技術，同時掌握跨學科知識，以便在數(shù)智化的工業(yè)環(huán)境中保持競爭力。

2. 探索與構建適應工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需求的現(xiàn)場工程師人才培養(yǎng)模式

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起，現(xiàn)場工程師的角色正在發(fā)生根本性變化，他們需要掌握數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡安全和系統(tǒng)集成等跨領域技能。適應這一需求的人才培養(yǎng)模式要融合傳統(tǒng)工程技術教育和新興技術知識，強調(diào)實踐技能和理論知識的結合[3]。

具體來說，這一人才培養(yǎng)模式需要通過多元化課程設計，使學生掌握物聯(lián)網(wǎng)、自動化系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析等技術技能，同時加強系統(tǒng)思維和網(wǎng)絡安全知識。除專業(yè)技能外，還應培養(yǎng)學生的軟技能，如團隊合作和項目管理。

為此，模式構建應包括工學結合的實踐環(huán)節(jié)，如實驗室模擬，或與企業(yè)緊密合作，提供實踐學習機會，并采用項目式學習和情景模擬等教學方法，增強學生的實際操作與問題解決能力。同時，持續(xù)教育和國際視野也是此模式的關鍵部分，鼓勵在職工程師持續(xù)學習，保持與國際技術同步。最終，這種人才培養(yǎng)方案將培育出既具備技術深度又具有國際視野的現(xiàn)場工程師。

3. 國內(nèi)外職業(yè)教育模式的比較與啟示

國內(nèi)外職業(yè)教育模式的比較揭示了我國職業(yè)教育改革的方向。相較于德國、瑞士等國家，我國職業(yè)教育在社會認可和產(chǎn)教融合方面尚有提升空間。德國雙元制教育模式的校企結合為中國校企合作提供了參考，指出了深入?yún)⑴c企業(yè)課程設計和學生實習的重要性。國際上職業(yè)教育注重全面素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也為中國課程設計提供了新思路[4]。

我國職業(yè)教育應采納國際上項目導向和問題解決的動態(tài)教學法，并構建全面的評價體系。此外，我國須提升對職業(yè)教育的政策支持和資源投入，以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的需求。為此，我國職業(yè)教育改革應致力于理論與實踐相結合、提高教育質(zhì)量，并增強職業(yè)教育的社會認可度。同時，應培養(yǎng)學生的終身學習理念，借鑒國際經(jīng)驗與本土創(chuàng)新，逐步構建適應工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的人才培養(yǎng)模式[5]。

4. 理論框架

4.1 職業(yè)能力發(fā)展理論

職業(yè)能力發(fā)展理論強調(diào)個體在職業(yè)生涯中技能的持續(xù)增長和適應性。在本文研究框架中，該理論指導我們理解和定義現(xiàn)場工程師在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下所需的能力集合。這些能力不僅包括專業(yè)技術知識和實踐技能，還涉及創(chuàng)新能力、學習能力、跨文化交際能力等。此理論框架將為人才培養(yǎng)模式的設計提供基礎，確保人才培養(yǎng)目標與工業(yè)界的實際需求保持一致。

4.2 產(chǎn)教融合與校企合作理論

產(chǎn)教融合與校企合作理論探討了教育機構與產(chǎn)業(yè)界之間合作的最佳模式和實踐。這一理論強調(diào)教育內(nèi)容與職業(yè)實踐之間的緊密聯(lián)系，主張通過合作培養(yǎng)學生的職業(yè)技能和工作習慣。在現(xiàn)場工程師的職業(yè)教育中，產(chǎn)教融合不僅可以提供實際工作環(huán)境中的學習機會，還可以確保課程內(nèi)容及時更新，以反映最新的技術和行業(yè)發(fā)展。

4.3 數(shù)智化轉型與教育創(chuàng)新理論

數(shù)智化轉型與教育創(chuàng)新理論將聚焦于教育如何響應社會和技術變遷的挑戰(zhàn)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，這一理論特別強調(diào)了教育模式需要創(chuàng)新以培養(yǎng)學生的數(shù)字化能力，以及適應智能化生產(chǎn)和服務的能力。教育創(chuàng)新不僅是指引入新技術或教學方法，還包括教育理念、課程設計、評價方式等方面的根本性變革。

三個理論框架共同構成了本文研究的理論基礎，不僅為現(xiàn)場工程師的職業(yè)教育提供了指導，也為數(shù)智化轉型中的人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新提供了理論支撐。通過這些理論的綜合應用，旨在構建一個符合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢的現(xiàn)場工程師人才培養(yǎng)體系，以促進職業(yè)教育與經(jīng)濟社會發(fā)展的協(xié)調(diào)一致。

5. 人才培養(yǎng)模式構建

5.1 校企合作的實施機制與框架設計

校企合作模式是職業(yè)教育實現(xiàn)產(chǎn)教融合的關鍵途徑，需要一個精心設計的實施機制與框架。其一，合作目標應明確，旨在縮小教育成果與市場需求的差異，提高學生就業(yè)能力，解決行業(yè)技能缺口，并刷新課程和教學方法。

其二，策略構建是合作成功的基石，應涉及選擇合作模式、明確雙方角色、建立資源共享機制和規(guī)避風險。此外，制度化的合作框架是穩(wěn)定性和可持續(xù)性的保證，需要雙方簽訂明確合作協(xié)議，細化教學資源共享、資金技術投入、知識產(chǎn)權等方面的條款。

其三，組織架構的建立對項目管理至關重要，負責監(jiān)督合作項目的實施。同時，協(xié)同課程開發(fā)應由學校和企業(yè)共同參與，確保教學內(nèi)容既有理論深度又符合行業(yè)實際。實踐教學的整合讓學生通過實習等方式獲得實際工作經(jīng)驗，是職業(yè)教育的精髓。

其四，雙向評價體系保障了教學和實踐經(jīng)驗的質(zhì)量，通過企業(yè)對學生實習的評價和學校對企業(yè)實踐機會的反饋進行持續(xù)改進。同時，持續(xù)優(yōu)化的過程中應考慮市場、技術和政策的變化，及時調(diào)整合作模式。

其五，合作成果應雙方共享，并通過適當方式推廣，以促進教育與產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展。這樣的校企合作模式不僅增強了職業(yè)教育的實用性和效果，也為企業(yè)培養(yǎng)了更多符合行業(yè)需求的技術人才。

5.2 “工學交替”課程體系的構建與實踐

“工學交替”模式是一種將學術學習與職業(yè)實踐相結合的教育方法，源自德國的“雙元制”教育體系。該模式旨在通過交替安排學生在學校學習和在企業(yè)實踐，培養(yǎng)他們的理論知識和實際技能。這種模式的理論基礎是社會建構主義學習理論，強調(diào)知識的社會實踐構建，使學生能夠在真實工作環(huán)境中將理論應用于實踐。

首先，構建“工學交替”課程體系時，應以行業(yè)需求和專業(yè)標準為導向，確保課程內(nèi)容的實用性和及時性。課程設計應聚焦于核心職業(yè)能力，包括基礎理論教育和職業(yè)技能訓練，前者在學校完成，后者在企業(yè)的實際工作環(huán)境中進行。

其次，實踐環(huán)節(jié)是該模式的核心，需要企業(yè)提供實習崗位并與學校協(xié)作指導與評估。教學方法應注重學生中心和體驗學習，采用案例教學、模擬訓練和項目導向學習等策略，以幫助學生深化理解并將理論應用于實際情境。

再次，評價體系應綜合理論知識考核和實踐技能表現(xiàn)，由學校和企業(yè)共同參與。同時，面對實施“工學交替”模式的挑戰(zhàn)，如確保企業(yè)實訓質(zhì)量、教學內(nèi)容銜接和學生適應性，須建立明確的合作協(xié)議、專門的協(xié)調(diào)機構和有效的溝通渠道。

最后，“工學交替”模式的推廣對提升職業(yè)教育質(zhì)量和效率具有重要意義，能幫助學生更快地適應職業(yè)角色，為產(chǎn)業(yè)輸送更多具備實踐經(jīng)驗的專業(yè)人才。該模式的成功實施需要政府、教育機構和企業(yè)的緊密協(xié)作和資源投入，確保教育內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求高度匹配。

5.3 教學模式創(chuàng)新：情景化、過程化、模塊化教學的開發(fā)

在教學模式創(chuàng)新領域，情景化、過程化、模塊化教學的開發(fā)是響應當代教育需求的重要趨勢。這些方法旨在提高教育的參與度、實用性和靈活性，以適應多樣化的學習需求和快速變化的職業(yè)環(huán)境。

5.3.1 情景化教學

情景化教學基于建構主義學習理論，強調(diào)在真實或模擬的環(huán)境中學習，讓學生通過情境的體驗，建立知識與實際應用之間的聯(lián)系。這種教學模式通過提供接近真實工作場景的學習環(huán)境，促使學生主動探索、解決問題，并通過這一過程深化對知識的理解。情景化教學能夠強化學生的批判性思維和決策能力，為其將來的職業(yè)實踐打下堅實的基礎。

5.3.2 過程化教學

過程化教學側重于學習過程的體驗和反思，而非僅僅關注結果。這一模式鼓勵學生參與知識構建的每一步驟，包括規(guī)劃、執(zhí)行、監(jiān)測和評估。過程化教學支持學生對自己的學習路徑和節(jié)奏進行控制，促進自我調(diào)節(jié)學習能力的發(fā)展。此外，還強調(diào)教學反饋的即時性和連續(xù)性，使學生能夠及時調(diào)整學習策略和方法。

5.3.3 模塊化教學

模塊化教學是將課程內(nèi)容分割成獨立的單元或模塊，每個模塊圍繞一個具體的主題或技能。這種教學模式的優(yōu)勢在于其靈活性和可擴展性，允許學生根據(jù)自己的學習進度和興趣選擇模塊。模塊化教學促進了個性化學習路徑的創(chuàng)建，并有助于實現(xiàn)差異化教學，滿足不同學生的個體學習需求。

5.3.4 學術性論述與分析

從學術的角度分析，情景化、過程化、模塊化教學的開發(fā)與實施是對教育模式的深刻革新，反映了當代教育理論的最新發(fā)展。這些模式的共同點在于以學生為中心的教學理念，以及對學生主動學習和參與的重視。在職業(yè)教育領域，這些模式能夠提供更接近實際工作環(huán)境的學習體驗，從而使學生更好地面對未來職場的挑戰(zhàn)。

實施這些教學模式需要教師具備新的教學設計技能和對學生學習過程的深刻理解。此外，還需要有適當?shù)慕逃夹g支持，如虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、在線學習平臺等，這些技術可以豐富教學情境，增強學習過程的互動性，并提供模塊化學習的靈活途徑。

綜上所述，情景化、過程化、模塊化教學的開發(fā)要對傳統(tǒng)教學進行學術化的描述和分析，要求使用嚴謹?shù)恼Z言、詳細的文獻引用以及對教學方法進行深入探討。

6. 未來發(fā)展建議

在數(shù)智化職業(yè)場景中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)須兼顧專業(yè)技術知識以及數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)分析、網(wǎng)絡安全等多方面技能。培養(yǎng)模式不僅要注重理論和專業(yè)技能，還要強調(diào)多學科結合能力、實踐和創(chuàng)新能力，以及持續(xù)學習和適應能力。

實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式面臨的挑戰(zhàn)包括教育資源匹配、教育模式創(chuàng)新以及校企合作深度和廣度等。從理論角度看，模式創(chuàng)新需結合“技術決定論”和“社會建構主義”，既要預見技術趨勢和行業(yè)需求，又要在社會文化背景中構建知識。

為有效實施這一人才培養(yǎng)模式，教育者和企業(yè)家需共同推動跨學科教育方案，創(chuàng)新教學方法，并充分發(fā)揮校企合作的優(yōu)勢，這樣可以培養(yǎng)出具有扎實理論基礎、強大實踐能力和持續(xù)創(chuàng)新意識的高素質(zhì)人才。

未來研究方向應關注技術適應性、跨學科課程開發(fā)、校企合作模式優(yōu)化、終身學習體系構建和教育評價體系創(chuàng)新，旨在不斷更新教育內(nèi)容，以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的人才需求，并提升學生的操作能力和創(chuàng)新能力。

持續(xù)改進建議包括加強實踐環(huán)節(jié)、提升教師能力、更新課程內(nèi)容、提供多元化學習路徑，并建立有效反饋機制。這些措施可確保教育內(nèi)容與技術同步，提高學生職業(yè)技能和創(chuàng)新思維，使職業(yè)教育更加靈活、針對性更強，并能更好地適應未來變化。

結語

在數(shù)智化轉型的今天，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式亟須創(chuàng)新。這不僅要求教育者緊跟技術發(fā)展的步伐，構建跨學科、實踐密集的課程體系，還需要企業(yè)與教育機構緊密合作，共同打造真實的職業(yè)訓練場所。未來的教育模式必須靈活多變，以適應持續(xù)變化的職業(yè)需求，從而培育出既有深厚理論基礎、又具備實際應用能力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。為此，教育界與產(chǎn)業(yè)界的協(xié)同努力，將是推動職業(yè)教育發(fā)展、實現(xiàn)產(chǎn)教融合的關鍵。

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作者簡介：黃杰，博士研究生，教授，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)應用技術、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術、產(chǎn)業(yè)趨勢。

課題項目：2023年度北京市教育科學規(guī)劃項目——數(shù)智化職業(yè)場景下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場工程師人才培養(yǎng)模式構建研究（編號：CCDB23187）；2023年度中國職業(yè)技術教育學會重點課題——智能無人系統(tǒng)覆蓋路徑規(guī)劃與編隊控制研究（編號：ZJ2023A006）；中華職業(yè)教育社2024年度規(guī)劃課題——基于數(shù)字孿生技術的“雙閉環(huán)”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究與實踐（編號：ZJS2024YB03）。