专业学位硕士生的环境意识创新能力培养探讨

李中凯，张慧琴

（中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

专业学位硕士生的环境意识创新能力培养探讨

李中凯，张慧琴

（中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

全日制专业学位硕士研究生是我国研究生培养的一种重要形式。当前社会对绿色、可持续发展的要求日益提高，硕士生环境意识创新能力培养显然不足，探讨构建面向专业学位硕士生的、由课程教学、设计实训和企业课题相结合的三层环境意识创新能力培养体系，和协作企业、指导教师与管理部门相结合的能力培养保障体系，保证专硕生环境意识创新能力培养的顺利实施。

专业学位研究生；环境意识创新；生态设计；能力培养

一、引言

全日制专业学位研究生教育，旨在培养一批具备坚实的基础理论、宽广的专门知识、良好的职业素养、较强解决工程实际问题的能力，能够独立承担专业技术或管理工作的高层次应用型人才[1]。专业学位研究生(Professional master)与学术型硕士研究生(Academic master)相区别，是适应企业和社会实际需求，具备工程实践能力，能够快速成为企业的现场工程师、设计工程师和管理工程师的专门人才[2]。当前，在国内各高校和培养单位专业学位硕士生的比例逐步扩大，已接近与学术型硕士生1∶1的比例，且招生规模还在持续增长。专业学位研究生已成为我国硕士研究生培养的一种重要形式。以中国矿业大学机械工程专业学位硕士生培养目标为例[3]，要求掌握现代机械设计基础理论和方法、现代制造技术（包括工艺过程、制造加工设备及系统）、现代控制理论和方法、机电液一体化技术、机械性能分析技术、使用维修理论及技术；具有较强的解决实际问题的能力，能够承担专业技术或管理工作，成为具有良好的职业素养的高层次应用型专门人才；要求专业实践环节应保证1年。

针对专业学位硕士生（简称专硕生，下同）教育重视实践和解决企业实际问题能力的培养要求，国内各高校目前普遍建立了校企协作、双导师制的培养模式。考虑到专硕生由于跨学科可能带来的基础薄弱问题，培养方案要求选修本科专业课程和学习硕士专业基础课程[4]；在课程中加强实践案例研讨和小组项目合作环节，设计创新设计课程综合实验[5]，来加强学生对知识的应用能力。通过企业实习基地、企业研究生工作站[6]和教师的合作企业等形式，让专硕生在企业中参与项目研发实践。在高校导师和企业导师，即“双导师制”[7]的共同指导下，进行面向企业实际的课题开发研究，完成学位论文。高校也采取措施加强面向专硕生培养的师资队伍建设，如聘请企业工程师授课和输送高校教师到企业挂职锻炼等。此外，专硕生培养还具有显著的职业化特点[8]，如面向职业资格证书和职业能力的培养等。

环境意识创新(Eco-innovation, or Environmentally conscious innovation)[9]，被定义为一种获得显著创新的活动，从生命周期视角来考虑，目标是获得可持续发展，通过在技术、工艺过程、系统和服务中减小对环境的影响和提高资源与能源的利用效率来实现。环境意识创新代表了各种形式的创新，如新的环保技术、新的工艺过程、新的产品和服务和新的商业

形式等。更进一步，一切减少环境负面影响，提高对环境有益影响，同时最小化自然资源使用的技术，都是环境意识创新的一部分。环境意识创新是企业保持竞争优势和可持续性的重要能力。当前，随着经济社会发展和自然资源的大量消耗，人们关于绿色发展、循环经济和可持续性的理念逐步增强，我国也提出“绿水青山就是金山银山，以系统工程的角度进行环境治理，全面促进资源节约，大力发展循环经济，促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用和资源化”[10]。因此，企业进行产品、工艺过程、系统和服务的绿色设计和环境意识设计的创新需求不断增强，需要在减小产品或系统全生命周期环境影响的前提下，向市场提供创新的产品和服务。这就需要具备较强环境意识创新能力的工作人员。而企业新招聘的硕士研究生，多数仅具备职业工程实践和项目开发的基本能力，环境意识创新的能力不足[11]。专硕生的环境意识创新能力与企业需求不相符合，亟需高校提高专硕生的环境意识创新能力。

环境意识创新能力，是在专业能力基础上的一种提高。例如，机械工程专硕生要掌握机械设计、制造、测试和管理的基础知识，具备项目设计和开发的能力；而环境意识创新要求掌握环保法规、环境影响和生命周期评价等知识与技能，能够评价并采取措施减小产品的生命周期环境影响，是在专业能力上的一种融合与提升。因此，在高校专硕生的培养阶段，就要建立一套培养体系，通过课程、项目和企业实践的融合，来培养专硕生的环境意识创新能力；在协作企业、指导教师和管理部门等方面设置保障措施，来保障专硕生环境意识创新能力培养体系的顺利运转，实现专业知识和环境意识创新能力的共同提高。

二、环境意识创新能力的培养体系

结合专硕生的校企协作教育模式和环境意识创新能力培养的特点，设计了由课堂教学、协作项目和企业课题3个层次相结合的专硕环境意识创新能力培养体系，如图1所示，形成一种基础知识、技术应用和实践能力的一体化培养模式。其中，课程教学与研讨处于最基础层次，负责传授环境意识设计的基本概念与技术，并通过课堂研讨环节加强对环境意识设计知识的理解；小组协作项目，位于课程学习结束后的课程设计环节，通过预设的多个机械工程开发小型课题，让硕士生通过小组协作来完成，配合指导教师对环境意识创新属性的辅导，锻炼专业设计能力和环境意识创新能力；最后，在企业实践培养阶段，设立面向企业需求的课题，校内教师和企业导师合作，保障方案的可制造性、可装配性，进行环境影响分析，保证设计方案的环境友好性。总体来说，上述3个层面协作运行，保证专硕生在专业能力培养的过程中，能够同步地形成良好的环境意识创新能力。下面结合具体案例和机械工程专业实践，阐述培养体系中的3个层次的内容。

图1 环境意识创新能力的培养体系

（一）环境意识创新的课程教学与研讨

以机械工程专业为例，当前机械工程本科与硕士阶段的培养，授课门数和课时量较大，实践环节多。虽然各门主干课程如机械设计、机械制造工程学、工程材料和现代设计理论等的内容都与环境意识创新有关系，但是，如果在各门课程中穿插环境意识创新的内容，必然导致环境意识创新的内容体系零散和课时受限无法添加新内容的问题。因此，可以开设一门专业选修的新课程，即对高年级学生开出“环境意识工程”课程，编著《环境意识创新》教材，包括如表1所示的各章节内容。在介绍工业活动、环境影响和环境法规的基础上，重点介绍面向环境的设计、先进制造工艺和生命周期评价等内容。授课时采用模块化教学方式，即根据专硕生的不同学科背景和基础知识，进行有侧重的讲解。例如，对于机械工程专硕生，重点讲述第4、5和6章；对于矿业加工的专硕生，可重点讲述第2、6和7章。

在学习基础知识之后，要加入课堂研讨和课外实践环节。例如，德国奥尔登堡大学材料分解利用(Cascade Use)课题组的Alexandra Pehlken博士讲述《Bio-Gas—生物燃气》课程，安排到奥尔登堡近郊的生物燃气制备工场进行参观；在Pehlken博士主办的E-Mobility研讨会的参观环节，与会人员参观不莱梅市的电动汽车充电桩。公司技术人员对充电桩进行详细的技术讲解和讨论，开阔了学术人员的视野。中国矿业大学重视研究生课程案例库建设与案例教学，连续2年通过研究生教改项目立项，加强硕士

生研究生必修课程或重要选修课程的案例库建设与案例教学实践。这种课堂理论讲述和研讨实践相结合的方式，是一种良好的环境意识创新意识培养途径。

表1 环境意识创新教材的主要章节

（二）开展小组协作项目，并进行环境影响评价

在专硕生1年的授课结束后，应加入一个小组协作项目实践环节，作为专业核心课程的课程设计，学生以4-5人的小组来协作完成一个设计任务，锻炼专硕生的知识、技术应用能力和小组合作能力。引入产品开发项目的面向环境设计的批评或评价实践，即把研究生小组开发的产品方案，由具备可持续设计经验的指导教师进行分析、批评，提出面向环境设计的不足之处，从而指导改进产品设计方案。这种小组协作项目和环境影响评价，可以采用网络化支持的方式。设置小组协作项目的环境影响评价环节，就是要让指导教师对硕士生团队所开发的产品或系统项目，从环境影响、环境性能等角度进行评价和批评，从而启发硕士生反思所学知识，对项目进行改进，实现环境意识的创新。

德国硕士研究生的培养重视小组协作项目[12]，在第2-3学期通过小组协作项目，锻炼硕士生的团队协作能力。小组协作项目的具体信息是：在项目开始时，由教授提供研讨课阐述项目概况；每个小组6-12人，占2学期，相当于4-6门课程的学分量；每周召开两次小组会议，每次2小时，硕士生每周需付出相当于20小时的工作量，而且项目工作过程中无暑假等长假期；每个小组配备3-5名辅导教师，由讲师和博士生组成。这样的小组协作项目需要导师设置工作量适当的课题，且导师与研究生都要付出大量的时间。丹麦理工大学开设的无线传感网络低功耗与可持续设计实验课程，学习能源效率与环境影响的评价方法，学生团队开发了智能交通信号系统和教室环境与能耗监控系统等，以实验方式让研究生体验物联网与低碳设计[13]。中国矿业大学也非常重视硕士生的创新训练与项目实践工作，通过各级大学生创新训练计划、省级和校级研究生创新项目等形式，支持研究生的创新活动；对于机械工程专硕生培养，开出了机电传动单向数控平台设计、机电检测与控制系统、机电产品主要零部件设计和叉架或箱体类零件工艺及夹具设计的专业课程设计题目，对硕士生的专业能力培养起了重要作用。但在这些创新训练和课程设计项目中，应加强环境影响评价和体现更多的环境意识创新效果，这需要硕士生与指导教师共同努力。

（三）面向环境意识创新的企业课题研发

专硕生的培养要求校企结合，专业实践环节至少应保证半年，其中应届本科毕业生原则上不少于1年。因此，需要把专硕生在企业进行的项目研发与环境意识创新实践结合起来。由高校教师和企业导师协作，通过结合企业实际的毕业课题，增强专硕生的企业现场实践经验和环境意识创新能力。英国高校的研究生在一些企业进行了环境意识设计项目，包括对液压阀的生命周期评价、对一个无线电控制锁的环境影响分析和几种不同生命周期评价方面的应用与对比[14]。通过这种企业实际设计开发项目的形式，在企业产生了良好经济效益，同时对研究生的培养也收到了良好效果。我们团队结合企业合作项目，让专硕生参与了大型布袋式除尘器的结构设计与控制系统研发，通过分析除尘器内部的气固耦合流场，改变除尘器扰流板结构，获得更均匀的流场分布，提高能源和资源的利用效率，产出发明专利。硕士生结合企业实际项目，进行电动车变速器的系列化设计改造，通过模块化和标准化工作，建立变速器产品族，并对变速器的材料、制造和回收等环节进行了生命周期周期评价，锻炼了硕士生的机械工程和环境意识创新开发能力。此外，项目成果的知识产权问题也非常重要，由于项目中融入了高校导师的环境意识创新理念和指导，应合理地让高校教师、硕士生和企业三者分享项目成果的知识产权，这是校企“双赢”和调动协作企业专硕生培养积极性的重要因素。

三、专硕生创新能力培养的保障策略

专硕生的培养是在协作企业、指导教师和高校管

理部门的共同作用下完成的。因此，专硕生环境意识创新能力的培养体系，还需要构建由协作企业、指导教师和管理部门相结合的保障体系，以实现良好运行。

（一）企业规模和创新活力对专硕生培养的影响

创新，是设计、制造、开发或实践新的或更改的产品、服务、工艺过程、系统、组织结构或商业模式，来实现为客户创造新价值和为企业赢得经济利润的目的[15]。环境意识设计或生态设计(Eco-design)是在产品、工艺过程或服务的设计过程中，系统地考虑产品生命周期因素和影响。企业的可持续发展需求是创新的驱动因素，创新需求与企业的规模、活力和地位等因素有关。首先，企业的规模大、产品类型多，具有全球化贸易范围时，它的环境意识创新需求就强，能够接收的专硕生就较多。例如，某集团的基础公司要开发大吨位旋挖钻，需要结构轻量化设计，就是在当前结构的基础上通过有限元分析等技术，改造材料和结构以实现轻量化，从而提高能源利用效率。在这个过程中，专硕生就可以参与到项目开发过程，在高校和企业导师指导下，完成项目的部分工作。其次，企业规模小，活力大，它的环境意识创新需求也比较强，也能够愿意接收少量的专硕生进行协作培养。例如，团队合作企业制造汽车零部件疲劳试验台，专硕生团队开发了一套8通道汽车脚踏板试验台，能放入环境试验箱进行试验，能够进行数据采集、显示与记录。通过该项目合作，专硕生完成了毕业学位论文，并申请了发明专利。总体来说，要选择创新需求强、产销活跃程度高、重视环境法规和愿意接收实习硕士生的企业，作为专硕生环境意识创新培养的协作企业，为专硕培养提供来自企业的保障。

（二）指导教师，即校内导师和企业导师对专硕生培养的保障

研究指出，环境评价、方案发现和策略定义在不同的环境意识设计活动中是有区别的；环境性能评价和方案定义更容易受到环境意识设计专家经验的影响，即设计专家的经验对环境意识设计的结果会产生显著影响[16]。因此，要在专硕生教育中引入可持续性和环境意识设计的实践，培养工程技术人员具备降低产品的环境危害的意识和技术方法，需要指导教师首先具备环境意识创新能力。在“双导师制”培养背景下，按照“三层培养体系”，校内导师主要负责开发课程，开发实训案例，并与企业导师协作设置企业课题。德国应用科技大学的教师都要求具备2年以上的行业工作经验，就是要让教师同时具备理论和行业实践能力。当前高校针对教师工程实践能力培养开展了海外培训计划、“力行计划”即教师到企业挂职锻炼和教师带领学生到企业实习等方式。企业导师，即企业工程师，要把自己的经验传授给学生，主要是从现场实际的角度，来指导硕士生的项目设计与制造，同时也要考虑产品、系统、工艺过程或服务的生命周期环境影响。校企导师要相互弥补前沿理论或实践经验的不足，以专硕生的课题为依托，对专硕生给予正确的理论和实践指导。

（三）各层管理部门对专硕生培养的保障措施

高校、学院和企业提供必需的保障措施和政策，才能促进专硕生的可持续、高质量培养。从学校管理部门角度，主要负责对外联络，建立企业实习基地；学院主要负责专硕生和导师的双向选择政策，建立专业实习基地和企业研究生工作站。例如，中国矿业大学结合强势专业，建立了与山东能源新矿集团合作的金黄庄矿业实习基地等，加强实践育人工作。机电工程学院结合专硕生的培养需求和江苏省企业研究生工作站政策[17]，积极对外联络，在常州科研试制中心有限公司、徐州凯斯特设备有限公司和徐州锐马重工等企业建立了省级研究生工作站，在山东矿机集团、徐工集团和西安煤机集团等建立了研究生企业实习基地，进行卓越工程师集中实习和专硕生的实训基地顶岗实训。协作企业应为研究生提供生活等经费保障[18]，保证研究生团队进站后必需的生活及文体活动条件，具有研究生工作站运行管理的具体制度和办法，以及保证研究生工作站正常运行的专项经费。

企业、指导教师和管理部门应联合构建外部保障机制，形成高质量、注重环境意识创新能力和具备可持续性的专硕生培养模式。

四、结论

目前专硕生在我国研究生培养比例中数量不断提高，已到达并逐步超过学术型硕士生的培养比例，这说明向社会提供越来越多的各专业合格工程师已成为我国硕士教育的发展趋势。环境意识创新作为企业可持续发展的必要动力，需要一批具备较强环境意识创新能力的高级人才来推动。探讨专业学位硕士生的环境意识创新能力的培养模型，提出课程教学、项目实训和企业课题相结合的环境意识创新培养体系；分析协作企业、指导教师和管理部门对于专硕培养的支持策略，重点探讨企业的规模与创新活力、指导教师的工程实践能力和管理部门的实训基地建设，这对于专硕生培养无疑具有积极促进作用。以机械工程专硕生

的培养为例进行的教育模式探讨，具有积极的辐射作用，可拓展到其他如矿业工程、电气工程、环境工程等学科的专硕生培养。当然，环境意识创新具有多学科交叉、多层次创新的形式，对于不同专业具体地采用怎样的环境意识设计方法和创新方法，通过怎样的小组协作项目训练和企业课题研发，评价并总结环境意识创新培养的效果等问题，还需要对后续的培养实践不断进行总结反思和对新问题积极进行深入探讨。

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（责任编辑：韩清恩）

本文为全国工程专业学位研究生教育研究课题“校企协同的机械工程专业学位研究生环境意识创新能力培养的保障体系研究”（项目编号：2016-ZX-226）、中国矿业大学研究生教改项目“现代设计理论的全英语授课课程建设与实践”（项目编号：2016Y04）的阶段性研究成果。

G643

A

2095—7416(2016)05—0120—05

2016-09-11

李中凯（1980-），男，山东淄博人，博士，中国矿业大学机电学院副教授、博士生导师，主要研究方向为可持续设计和环境意识创新设计。张慧琴（1980-），女，山东淄博人，中国矿业大学外文学院副研究员，主要研究方向为高等教育管理。