授业育人，为第四次工业革命做好准备

在过去的数十年里，人们的生活、工作和沟通方式以前所未有的速度发生了巨大转变，而这一切主要归功于技术的进步。这种转变通常被称为工业4.0，即第四次工业革命的时代。随着工业4.0的到来，我们见证了人工智能、机器人、物联网以及其他新技术的涌现，这些新技术与制造业相结合，使第四次工业革命比以往任何时代都更智能、更高效、更互联。

工业4.0不但将继续重塑制造业，而且还将重塑就业市场，因此对一系列新技能和新能力有了新的需求。这意味着教育工作者和教育机构需肩负授业育人的责任，让年青一代为满足未来就业市场的需求做好准备，确保他们拥有必备技能，成为第四次工业革命的弄潮儿。本文将探讨工业4.0的含义、所需技能以及如何培养学生，使他们为这场变革做好准备的相关战略。

学生在工程实验室中学习如何进行实时物体 3D 扫描。

第四次工业革命是什么，为什么要做好准备？

从工业革命早期开始，由于第一次、第二次、第三次和现在的第四次工业革命（也称为工业 4.0）带来的技术进步，使制造业经历了多次变革。从水力和蒸汽发电到电力和装配线，再到计算机和自动化，全世界的制造商如今都在采用先进技术来简化流程、提高效率和降低成本。

尽管第四次工业革命的技术和应用因制造商而异，但以下最常用的技术和应用贯穿于整个第四次工业革命时代：

1. 智能传感器和物联网 (IoT) 设备可实时收集和分析数据，用以改进生产流程、减少浪费并防止设备故障。
2. 机器人和自动化系统 能够以更快的速度执行重复性任务，且具有更高的精度和质量，同时还能降低出错和发生事故的风险。
3. 人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 算法可以分析大型数据集，能够识别模式、趋势并形成洞见，这些可用于优化流程、降低成本并提高效率。
4. 增材制造，也称为 3D 打印，制造商能够利用此技术生产复杂的部件和产品，减少浪费且缩短交付周期，使定制更为方便，更具灵活性。
5. 3D 扫描技术可使制造商根据实物和环境制作精确且精细的数字复制品，以用于质量控制、检测和逆向工程目的。
6. 增强现实和虚拟现实 (AR/VR) 技术可提供模拟现实场景的沉浸式互动体验，可用于提升培训和维护流程，增强学习和记忆效果。
7. 云计算和大数据分析能使制造商可存储、处理和分析各种来源（包括传感器、机器和人类）的大量数据，并将其用于改进决策和促进创新。
8. 网络安全解决方案可保护敏感数据、知识产权和关键基础设施，使其免受网络威胁和攻击。

尽管这些技术的引入优化了人力资源，而且在某些情况下减少了人力资源消耗，但德勤和制造业研究所最近进行的一项研究表明，第四次工业革命技术创造的就业机会可能远远多于其致使消失的就业机会。即使在新冠疫情之前，工业所面临的重大挑战之一就是缺乏技术精湛的工人。根据这项研究，到 2030 年，仅在美国，制造技能差距就可能导致 210 万个职位空缺，成本高达 1 万亿美元。

为了解决日益扩大的技能差距，不仅要为现有的劳动力提供相关教育和培训，还要为那些仍在选择职业道路并考虑将制造业作为目标领域之一的学生提供相关教育和培训，这一点至关重要。随着第四次工业革命的技术越来越普及和越来越具有影响力，这个时代需要未来的制造工人掌握一系列新技能和知识，才能在就业市场中脱颖而出。到 2030 年，一些目前尚不存在的制造业职位将司空见惯，而当前的一些职位可能很快消失。

这就是学生必须做好万全准备，迎接瞬息万变的新兴第四次工业革命之原因，找到具有意义且报酬丰厚的职业。

汽车装配线上的自动化机械臂

第四次工业革命所需的技能

第四次工业革命继续发展并重塑制造业，涌现出了新的工作岗位和就业途径，因此需要新的技能和能力。机器人和计算机已经在执行一些常规、单调且重复性的任务，从而使工人能够更专注于战略决策、解决问题和沟通活动。另一方面，教育系统紧跟所有工业技术变革的步伐甚为艰难。因此，对技术工人的要求与学生所学的技能之间仍存在巨大差距。

为了在第四次工业革命时代取得成功，学生必须具备将技术、认知和社会情感能力整合在一起的技能。这些技能可能因行业、工作职位和责任级别而有所差异，但其中的某些技能则为必备技能：

1. 数字化素养：使用数字化工具和平台进行沟通、协作并解决问题的能力。例如，使用社交媒体、电子邮件、即时消息、视频会议、云存储和项目管理软件。
2. 数据分析：能够收集、处理、解释和呈现各种来源和格式的数据，以获得洞见、做出决策并提升绩效的能力。例如，使用 Excel、Tableau、Python 或 R 来分析销售数据、客户反馈或生产指标。
3. 自动化和机器人：能够设计、编程、操作和维护自动化与机器人系统，这些系统可以执行重复、危险或复杂的任务。例如，使用 Arduino、Raspberry Pi 或 PLC 来控制机械臂、传送带、3D 打印机或 3D 扫描仪。
4. 人工智能和机器学习：能够理解、应用以及开发算法与模型，从数据中学习、进行预测和优化流程。例如，使用神经网络、决策树或强化学习来创建聊天机器人、预测性维护系统或供应链优化工具。
5. 创造性和创新能力：能够产生、评估和实施新想法、新产品或新流程，为客户、利益相关者和社会创造价值。例如，设计新产品线、开展营销活动或改进生产流程，以减少浪费或能源消耗。
6. 批判性思维和解决问题：能够运用逻辑、证据和创造性能力来分析、评估以及解决复杂与模糊问题。例如，排除机器故障、解决客户投诉或确定质量问题的根本原因。
7. 沟通与协作：能够表达想法、积极倾听，并能够与具有不同背景、文化和观点的人高效合作。例如，演示、参与团队项目或解决与同事的冲突。

第四次工业革命为学生提供了许多充满挑战和令人振奋的工作机会。这些工作机会需要深厚的技术技能组合和软技能，如创造性、解决问题、沟通和协作能力，这些能力对提升创造力和竞争力至关重要。雇主可能极其需要那些能够在第四次工业革命背景下发展和应用这些技能的学生，因此只有这样的学生才会拥有更多职业发展和个人成长机会。

这名学生工程师正在利用虚拟现实软件来开展项目。

如何培养年青一代，让他们为第四次工业革命做好装备

培养年青一代，让他们为第四次工业革命做好准备，这需要教育工作者和教育机构共同采取积极主动的方法。下面提供了一些策略，可有效地让学生为应对未来制造业就业市场的需求做好准备：

将第四次工业革命的技术融入课堂

为了让学生与时俱进，让他们亲身体验制造业中使用的所有最先进的技术，教育工作者可以将第四次工业革命的技术直接融入课堂。

这包括通过虚拟现实模拟来教授复杂的概念，或将机器人和自动化纳入课程。还可以包括设立内部创客空间，学生可以在这里学习操作各种硬件和软件工具，如 3D 打印机、3D 扫描仪、激光切割机、数控机床、CAD 软件和 3D 雕刻软件。这样的场所可让学生近距离感受高科技技术的世界，使他们了解将来日常工作的具体情形。拥有操作 3D 扫描仪或使用 CAD 软件的经验可以为他们的学习经验锦上添花，使其在寻找理想工作时比其他人更具优势。

威斯康星大学麦迪逊分校工程学院的设计与创新创客空间就是此类创新的一个例子。2017 年将旧工程图书馆改造为了创客空间，启动后，为学生提供了一系列能留下深刻印象的高科技设备，包括 3D 打印机、3D 扫描仪、数控路由器、激光切割机、无人机、VR/AR 头盔等。创客空间主要由学生运营，致力于打造一个沉浸于新兴技术并专注于创造创新产品的社区，以此来增强学生的能力。例如，最受各院系学生欢迎的多功能设备之一是 Creaform Academia 的便携式 3D 扫描仪。通过这些设备，学生可轻松将任意实物数字化，无论是汽车部件还是历史文物，都能将其带入数字世界。

如果设立这样的空间超出了学校预算，还可以通过与当地创客空间或科学中心合作，让学生接触到所有最新工具。这些场所可提供使用高科技设备的机会，可以为教师组织全面培训，以便教师能将这些课程引入课堂。

随着工业对高技能工人的需求不断加剧，传统手工艺课已不再能够支持或培养学生应对这一需求，这就是需要将第四次工业革命技术（如增材制造、机器人和编程）融入学校课程中的原因。

与行业合作伙伴和专业人士协作

与当地企业和行业领导者合作可为学生提供宝贵的机会，使他们获得现实世界的经验，了解最新趋势和技术，并深入了解在第四次工业革命中，工作职位所需的技能与能力。为了实现这一目标，教育工作者可以通过多种方式与行业合作伙伴和专业人士开展合作。

例如，教育工作者可以邀请行业专家作为客座讲师，讲授与第四次工业革命主题相关的实践课或讲习班，学生可从中学到一些实用技能，或者行业专家可以分享自己的职业历程，回答学生可能提出的问题。

另一种方法是定期组织学生参观工厂和生产设施，学生可以在那里观察一些制造流程，了解制造工人的具体日常工作。最后，教育工作者可通过行业合作伙伴为学生提供实习或做学徒的机会，让学生获得现实世界的经验，这有助于促进他们未来职业道路的发展。

无论采用何种形式，与行业领导者合作都可为学校提供最新的行业洞见和知识，而这些洞见和知识是在其他任何地方都无法获得的。

教师使用 Peel 3 3D 扫描仪向学生传授 3D 扫描的基本概念。

提供辅导、训练和职业指导

能够在情况复杂且多变的第四次工业革命就业市场中把握方向可能具有绝对优势，尤其是在上述两个因素尚未被引入学校系统的情况下。尽管近年来出现了各种技术突破和创新，但公众仍然认为制造业危险、肮脏、就业保障较低。

为了改变这种观念，并为有意向的合格之人开辟一个渠道，教育工作者必须为那些渴望在第四次工业革命中发展其职业生涯的学生提供辅导、训练和职业指导。例如，学校可以制定辅导计划，使学生与经验丰富的专业人士建立联系，这些专业人士可以向学生分享他们的知识、技能和社交网络，以及提供反馈、建议与支持。学校还可以提供职业生涯咨询和职业介绍服务，帮助学生确定自己的优势、兴趣和目标，并为他们匹配相关的工作机会和雇主。

学校还可以向学生展示从事制造业的薪资优势，以强调在该领域发展职业生涯的机会、回报和益处。如果学生拥有某种技能和证书，还可以为他们提供现实世界的例子，让他们了解对未来的职业期许。一种方法是建立学分制，当学生毕业时，这些学分可用于评定认证资格。让学生积累学分，或者努力学习以在毕业时获得证书。拥有这些证书后，学生们可以继续深造学习，也可以凭此证书找到一份工作。

结语

正如我们所见，第四次工业革命正在不断改变着制造业，为准备进入就业市场的学生带来了新的机遇与挑战。为了确保新一代工人为这些机遇和挑战做好准备，我们必须培养学生，为第四次工业革命时代的工作职位做好准备，更新课程以关注新兴技术和行业趋势，并在教育机构和行业领导者之间建立合作伙伴关系。通过合作，我们才可以消除技能差距，确保制造业能够拥有继续发展和创新所需的人才。