基于“U-E-G”模式的新工科专业硕士工程实践能力培养研究与实践——以环境工程专业为例

明银安,熊俊杰,张华丽,刘 华,梅 明,杨光忠

(1.武汉工程大学化学与环境工程学院,湖北 武汉 430205;2.武汉工程大学研究生院,湖北 武汉 430205)

为了推动新时期专业学位研究生教育向高质量发展,教育部《专业学位研究生教育发展方案(2020—2025)》中指出,专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主要渠道,到2025年专业硕士招生规模将达到硕士招生总规模的2/3。与学术硕士相比,专业硕士教育更注重培养理论与实践并重的复合型人才,专业硕士一方面应具备扎实的理论基础,另一方面还要符合特定行业的实际需求[1-2]。通过对我国57所部属高校和江苏16所高校的调研发现,目前在专业硕士的培养中普遍存在教学与实践结合不紧密、实践锻炼不足以及毕业生行业特色不够突出等问题[3-4]。其原因主要有以下几个方面:①培养模式单一,针对性不强,与学术硕士培养模式雷同[4-5];②唯基金、唯论文等“重科研、轻应用”现象导致实践导师缺失[6];③实践平台和应用项目不足,企业与高校合作形式化,尚未建成稳定的实践基地,提倡已久的“双导师制”效果低于期望,我国校企合作尚处于摸索阶段,而国外相关研究早且成效好,如德国“双元制”[7]、新加坡“教学工厂”[8-9]、澳大利亚“TAFE(职业技术教育)行业导向”[10-11]、日本“企业教学”[12]、法国“学徒培训中心”[13-14];④毕业考核方式较单一。

为了解决专业硕士培养过程中存在的不足,改进其培养模式,本文以环境工程专业为例,通过文献查阅、调查研究以及多年的实践探索,重构了专业硕士培养时间分配模式,调整了培养方案,以夯实理论基础,并尝试从系统解决环境工程专业硕士工程实践缺失的问题入手,结合学校自身行业优势,与职业资格衔接,凝练专业方向特色模块,探索构建了一个稳定的实践平台及适宜的师生配比指导模式,以强化实践能力培养,同时培养双导师队伍,改革毕业论文形式,最终探索形成适合环境工程专业硕士工程实践能力培养的模式,从而培养出一批专门的应用型人才,为环境工程专业硕士的培养提供借鉴。

1 专业硕士培养“1+0.5+1+0.5”时间分配模式的构建

环境工程类专业硕士主要是培养能够适应现代环境发展要求,掌握环境污染工艺特点,能够进行环境污染控制工艺选择、工程设计、工程研究、工程开发及工程管理的专业人才[15]。新型专业硕士培养模式需要强化实践环节和彰显行业特色。

专业硕士实践能力缺失最直接的原因是培养模式固化、实践基地缺乏、实践环节未做实以及不合理的时间规划等。专业硕士的培养,既要夯实理论基础,又要强化实践过程。环境工程属工程类专业,实践能力的培养一定要到企业中去,接触实际工程项目和技术。呼丰等[4]的调研结果表明,环境工程专业硕士一般在 2～2.5年可实现培养目标,但不同高校间存在较大的差异,有的高校采用“1+0.5+1”时间分配模式、有的高校与国外高校联合采用“1+1+0.5”时间分配模式,还有高校采用“1+1+1”时间分配模式,即1年的理论课程学习、1年的企业工程实践和1年的学位论文研究工作。总结多年专业硕士实践及指导经验,并通过比较研究,得出“1+0.5+1+0.5”时间分配模式是比较符合专业硕士培养规律的。学生第1年在学校完成理论课学习,夯实专业基础,培养基本的应用能力;之后0.5年,接触企业,熟悉项目,在学校和企业双导师的指导下选题、开题,选的是企业的真实项目,彰显行业特色;接下来的1年在企业进行完完整整的“实战”,在学校导师的引导、企业导师的指导下,有序地开展项目实施和研究;最后0.5年,在双导师共同指导下,将项目变成论文、专利或报告,形成毕业论文。此时间分配模式,有半年的缓冲时间,使学生将理论知识联系实际应用,完成由学生向半职业人的转变;从时间安排上保障了专业硕士至少有完整的1年时间在企业进行工程实践锻炼。

2 调整培养方案,夯实基础,彰显行业特色

在新工科背景下,专业硕士的培养重心应放到工程实践上,既要有扎实的理论基础,又要具备行业特色和职业化能力。通过调研、访谈、研讨等,并邀请企业导师参与,对培养方案进行调整,融入了学科交叉内容,以提升学生的综合素养,夯实理论基础,并结合学校行业优势,与职业资格衔接,凝练专业特色模块,从而培养出一批应用型专门技术人才。

2.1 加强思政及工程伦理教育,夯实基础

正确的价值导向对高层次人才的培养和社会经济的发展非常重要,因此需要培养学生不畏艰难、严谨求实的科学作风和优良品质。导师作为研究生的第一负责人,首先需要重视对研究生思想政治方面的教育与引导,并将其融入到研究生的教学与学术活动中,从而提升他们的学术科研能力和思想道德素质。“工程呼唤伦理”,即要求人才培养需从知识积累和能力提升进一步延伸到价值塑造[4]。通过聘请校外顶尖专家及行业导师进行专题讲座、专题讨论、专业兴趣引导及工程伦理教育等,激发学生的科研热情、工程兴趣、社会责任感和行业奉献精神。

其次是要夯实专业基础,提升基本应用能力。多年生源情况显示,专业硕士大部分来自本专业,少数来自外专业;少部分来自本校,但更多来自外校;有往届毕业生,更多属于应届生。来自外校或外专业的学生专业基础往往不及本校,需要夯实补齐;应届生的应用能力及职业认知偏弱,需要加强提升。因此,除了完成常规课程外,培养计划还设置了补修课程,开放本科生专业主干课程,供本科阶段所学课程结构偏“软”的学生选修;此外,还需要特别加强环境工程CAD绘图、排水管网工程等课程的学习,可让学生参与一门专业方向课程的课程设计,并担任一门课程的助教,补齐短板,改变角色,学以致用,以提升基本实践应用能力。

2.2 衔接职业资格,凝练专业方向特色模块

契合新工科发展要求,融入学科交叉,突出综合性、应用性和职业资格的相关性。笔者所在学校前身为化工类学校,有着大化工的专业背景,该专业擅长化工及矿山污染治理、化工及采矿项目环境影响评价、化工清洁生产及环境监察等,主要服务本省、辐射全国。故紧密结合学校及专业特长,将不同专业方向课程有针对性地分别融入化工、机电、自动化控制、管理、法学等多学科交叉内容之中,并做好与注册环保工程师、环境影响评价工程师、清洁生产审核师、环境监理工程师等相关资格认证考试的有机衔接,同时开设典型行业(如化工、化纤、矿山、制药等)工业废水处理工程设计及案例、环境影响评价案例及课程设计、化工工艺及清洁生产、工程经济管理、环境法等专业方向的课程,适当开设一些环保设备与安装、环境工程土建与施工等专业方向的课程。

职业资格是人才选拔的一道门槛[3],结合笔者所在学校大化工专业背景、国家和省级示范中心、试验平台以及本专业服务社会的优势特色等,践行“环化结合”和“环矿结合”,凝练形成5个环境工程专业方向特色模块,如图1所示。多专业方向支撑平台和导师团队对专业方向模块形成了强力支撑,均能与相应的职业资格相衔接,形成基础厚实、紧密适应社会需求的专业方向特色模块:化工废水处理工程设计、尾矿综合利用及矿山废水处理工程设计、环境影响评价、清洁生产审核、环境监理。

图1 环境工程专业方向特色模块Fig.1 Characteristic modules of environmental engineering professional direction

实施以硕士研究生培养主管导师负责制为基础的跨学科同一方向模块下的导师团队制度。以学校层面的政策支持为基础,以专业特色模块需求为导向,将专业建设和项目作为实施载体,融合各学科优秀师资,邀请学校各学科高端领军人才、行业专家等参与到硕士研究生培养的各个环节,打破学科壁垒,将优秀的师资资源转化为人才培养优势,最终组成精英导师团队。如化工、化学、矿业、土木、自动化控制、法学及管理等专业方向的教师与环境专业的教师相结合,形成精细化工废水处理、化工工业园区废水处理、磷石膏综合利用、矿山废水处理、环境影响评价、化工清洁生产审核及环境监理等研究生导师团队。

3 构建稳定的实践基地平台,强化学生实践能力培养

研究构建稳定的实践基地平台和师生配比指导模式,以做实实践过程,强化学生实践能力培养,并完善“双导师”队伍。

3.1 构建基于“U-E-G”模式的稳定实践基地平台,开展订单式人才培养

实践基地平台缺乏和实践锻炼不足是目前专业硕士培养存在的主要问题。一些高校为应付检查、评估和招生,仅在一些环保企业、污水处理厂、环境监测站等单位门口挂牌了事,没有建立有效的人才培养机制。现有的人才培养实践基地因缺乏相应的制约机制,多依赖于企业与教师个人的友谊、企业的资助而建立,缺乏利益和制度保障,难以持久。因此,迫切需要构建稳定的实践基地,来强化学生实践能力培养。

借鉴董玉琦等[16]和孙全平等[17]对专业硕士培养模式的研究,通过理论及实践探索,构建了基于“U-E-G”(大学-企业-政府,university-enterprise-government)三位一体的专业硕士培养模式。以往的学科教学专业硕士培养主要采取“大学(university) ”与“基础教育学校(school) ”合作培养的“U-S”模式,由“U”教学主体进行教育教学理论培养,由“S”进行实践能力培养。这种专业硕士培养模式被大多数高校所采用,并受到了教育教学导师的认可。但实践环节存在种种问题,如“S”在培养过程中积极性不高,对教学理论研究不够深入,不能使专业硕士的培养达到预期效果等。鉴于此,董玉琦等[16]结合实践经验,提出了“U-G-S”三方合作的教师教育培养模式,其中“G”是指政府(government),希望通过政府的资源配置功能,解决在“U-S”培养过程中存在的问题。“U-G-S”培养模式衍生了许多相关模式,比如“UDS 合作实践共同体”“教师教育协同创新中心”等。孙全平等[17]提出了“四维协同”的专业学位研究生培养模式,即根据系统论观点, 认为高校、 政府、 企业和科研院所都是独立完整的系统, 从校政企所 “四维协同”的角度来看,它们又是子系统。“价值认同、取向发展” 的共同愿景成为它们四维协同内在的动因,在人才培养上,能发挥 “1+1+1+1>4”的效能。对于工程类专业硕士的培养,研究所亦为实践能力培养主体,相当于企业E(enterprise),企业在专业硕士实践能力培养过程中起着关键性的作用,近年来,随着产学研协作的发展,政府在其中的作用越来越重要。基于“U-G-S”培养模式和校政企所“四维协同”模式,笔者结合多年专业硕士培养经验及研究探索,提出构建基于“U-E-G”三位一体的专业硕士培养模式。其中,U提供理论教学,在学生培养中起主体作用;E是实践能力培养的主体,提供实践基地和财力物力支持;G是纽带、是保障,能够提供相关法律、政策、项目、经费及税收减免等政策支持,如产学研合作协同育人项目、校企合作产学研基地建设费用支助及考核等,保障实践基地能够持续稳定运行,并出台相应政策支持,如给校企合作企业减税、企业导师职称评定政策倾斜、教育主管部门对新形式专业硕士学位论文政策认可等。将政府纳入人才培养共同体之中,形成基于“U-E-G”三位一体的环境工程专业硕士培养模式(图2),并通过政府的资源配置和政策扶持,保障了实践基地平台的稳定运行。

图2 基于“U-E-G”三位一体的环境工程专业硕士培养模式Fig.2 Training mode of professional master degree of environmental engineering based on “U-E-G” trinity

基于“U-E-G”三位一体的专业硕士培养模式是可以做到“多赢”的。U除了提供理论教学和人才培养外,还能提供技术服务和研发,服务于企业、政府和社会;E提供实践基地,践行学生实践能力培养,并提供校企合作经费。采用订单式人才培养可储备人才,提升企业实力;同时,通过开展校企合作,学校导师以技术研发、技术咨询等方式服务于企业,可以提高企业的技术水平和生产效率,又能提高企业技术人员的理论水平,提升企业竞争力,并能使企业获得政府校企合作产学研基地和项目经费资助,享受减税政策、职称评定政策倾斜等,提升企业综合实力;此外,企业能为政府提供税收,其主体功能是服务于政府和社会。可见,G是连接U和E的纽带,提供法律、政策、项目、经费及税收等支持,使校企双方都受益,而企业服务于政府和社会,学校培养人才也服务于政府和社会。因此,基于“U-E-G”三位一体的专业硕士培养模式实现了多方互惠共赢,从而保障了实践基地平台的稳定运行。

基于“U-E-G”三位一体专业硕士培养模式的订单式人才培养,让企业导师全过程参与,能够强化行业特色,保障学生实践能力培养。现阶段,人才培养和产业需求存在着“两张皮”问题[18],有些校企合作存在“学校热、企业冷”现象,产教融合、校企协同育人的人才培养模式尚未根本形成[19]。若在学生入学之初,签订“学生-学校-企业”三方“订单式人才培养”协议,将专业硕士的行业“实战”培养以协议的形式落到实处,让企业参与“目标员工”的培养方案制定和实践培养全过程,并在培养过程中充分考察、了解学生,将有助于选择“合适的人才”;学生提前进入“目标企业”开展学习研究,了解企业文化,将有助于选择“正确的单位”。这样既保障了企业投入的回报,解决了企业对后备人才的需求,也使学生获得一线的专业工程技术知识和工作经验,提高了分析和解决实际工程问题的能力,还解决了就业的后顾之忧,从而实现人才培养与企业需求的“无缝衔接”。

为了保障基于“U-E-G”三位一体的专业硕士培养模式实践基地平台能长期稳定运行,需要对企业进行遴选和考核,对基地进行维护,并实行资源开放共享以发挥更大的作用。被遴选的企业领导应具备远见卓识和战略眼光,重视科学研究,将人才培养作为一种长效投资。被遴选的企业在环保产业界应具有代表性,具有一定的生产规模与较先进的技术水平资源、较好的经济效益和较高的管理水平,并具有承担较大科研项目的能力和平台。人才培养以项目为载体,可以是政府部门资助的产学研项目、校企合作项目,也可以是一些企业资助的微项目,或利用政府政策设立的一些基于“U-E-G”三者合作的各种灵活形式的其他项目,如工业开发区、重点扶持企业,政府资助1/3、企业资助2/3等多种形式的产教融合项目。高校研究生管理职能部门要在“U-E-G”三者之间起沟通、协调及主导等作用。如果经济条件允许,高校每年适当投入一定的培养经费,补贴企业导师、管理人员以及基地办公和学生生活费用等,形成长效机制,维护实践基地平台稳定运行,并可以实行多层次实践基地平台共享,如校内多专业、多学院之间耦合联动或校外相关专业互通等多种形式,实现教育资源的开放共享,提高资源利用率,同时不断完善企业选拔与淘汰制度,企业导师遴选及考核制度等,以保障学生培养质量以及实践基地平台的稳定运行。

3.2 构建“8+1”师生配比指导模式,做实实践过程,完善“双导师”队伍

当前实践环节中面临的主要问题是:学校导师难以兼顾实践环节指导,不能及时了解学生在企业的实践情况;青年导师缺乏实践经验;企业导师自我存在感不强,责任意识有待提高;学生在企业中可能存在没人管的现象,还有学生存在安全问题等。因此,需采取可操作性强的模式,对各方进行约束和管理,做实实践环节,使学生得到切实的锻炼,同时也能培养“双导师”队伍。

针对目前实践环节存在的问题,本文提出以项目为载体组建课程组,构建“8+1”师生配比指导模式,可做实实践过程,同时完善“双导师”队伍的培养。项目是校企合作的基础和共同目标,也是学生实践的载体,依据新构建的专业硕士培养“1+0.5+1+0.5”时间分配模式,为了加强实践过程对学生的指导,保障学生安全,同时快速培养“双导师”队伍,将实践环节的“0.5+1”时段细分为“0.5+0.5+0.5”三个阶段,并在每个0.5年(即1个学期)都安排1位学校青年老师和1位企业青年技术人员作为副导师对学生进行跟踪指导,因此3个学期就能安排6位校企青年老师对学生进行指导和锻炼。采用这种模式是考虑到,一方面学校青年导师缺乏实践工作经验,企业青年技术人员缺乏理论水平,另一方面他们各有自己的工作任务和压力,不能全程参与一个学生的所有实践过程,故副导师采用一学期一轮换。这样学校青年教师可以陪同学生,参与企业实际工程项目,不仅可以协调校企工作、引导学生、了解学生情况、保障学生安全,而且可以增加青年教师的工程实践经验;企业副导师参与学生指导及定期的师生交流,学校导师指导学生的过程亦能提高企业副导师的理论水平。故在做实实践过程,完成1名学生培养的同时,培养了3位学校青年导师和3位企业导师,完善了“双导师”队伍。学校、企业及学生之间签订联合培养协议,采取“一生一协议”,进行“订单式人才培养”,制定管理章程,明确校、企双方责、权、利,相互监督、相互促进,划分好时间节点和阶段性任务,并落实各阶段的交流汇报方式和频次。通过对培养过程、工作任务、可操作性及安全问题等各方面因素的分析,形成如下交流模式:1周1汇报(校内主导师及当值副导师参加,含学校和企业副导师),1月1交流(所有导师参加),线上线下组合,每学期3+2集体交流模式(3次线上交流、2次线下面对面交流),进行实践全过程控制,使学生得到真正有效的锻炼。培养模式成熟后,可采用“8+n”模式,即增加同时培养学生数量,如2～3位,可提高效率和资源利用率,并构建多维度师生综合评价体系。

为了保障实践过程教学质量,需对实践环节进行考核,考核成绩纳入论文成绩评定。实践过程中,学生需要撰写实践工作日志,实践结束时,向企业提交实践报告,由专业实践评定小组对研究生的实践效果进行答辩考核,综合答辩成绩、导师评价,给出专业实践最终成绩。学生完成1年的实践后,回到学校,最后半年进行论文、专利或报告的撰写,有必要时返回实践基地完善资料收集和咨询。论文指导实行双导师制,选题、开题、答辩均需学校及企业主导师共同参与,学位论文或报告分别经学校及企业导师审阅,达到工程硕士学位论文标准要求后,方可申请论文答辩[20-21]。实践成绩占毕业论文成绩的比例通过研究确定。

4 改革毕业论文形式和考核标准

目前,专业硕士论文大多仍与学术硕士论文雷同,故需改革论文单一形式,并结合专业方向特色模块,使专业硕士学位论文以多种形式呈现。相较于学术硕士,环境工程专业硕士教育应体现“应用研究”,在学位评定标准上,应侧重于对从事环境工程专业技术职业工作能力的认定。为了了解环境工程专业硕士学位论文的类型,本研究对全国50所部属和省属高校(涵盖985、211及普通地方高校)2021届环境工程专业硕士学位论文进行了调研,论文收集于中国知网,总计1 033篇。调研时间为2022年10月,论文收集方法如下:文献检索时,先设定作者单位为“大学”,勾选条件为“学位论文”,得到约290万篇论文,再选择硕士学位论文,得到约258万篇论文,将学科设为“环境科学与资源利用”、年份为“2021”,得到约1.16万篇论文;然后在检索结果中选取50个有代表性的学校,包括985、211及地方高校,将其所有环境工程(专业硕士)论文下载,共得到样本数为1 033份,并对其进行统计分析,其结果如表1所示。

表1 2021年全国环境工程专业硕士学位论文类型调研

论文大致可分为:理论(试验)研究、工程设计、案例分析、调研报告和产品研发5类,其中73.8%为理论(试验)研究,与学术硕士学位论文类似,而偏重于实际应用的工程设计、案例分析、调研报告和产品研发论文占比分别为2.8%、8.5%、14.2%、0.7%,总计不到30%,这说明当今专业硕士学位论文学术化现象仍普遍存在,对实际工程应用的研究较少,有悖于专业硕士培养的初衷。此外,固有的考核标准也有待转变观念,目前专业硕士学位论文学术化评价现象仍很普遍[17],论文外审与答辩时,老师们无形中还是会对(理论)(试验)研究型论文有较好的印象和评分。当然,这与非(理论)试验研究型论文质量不好也有关系,如有些应用案例研究能够体现学生个人自己工作量的内容较少。因此,首先需要加强非(理论)试验研究型论文的质量,其次是需改革考核标准,使毕业学位论文以多形式呈现,如成套工程设计资料及报告、环评案例分析及风险评价报告、清洁生产审核案例分析报告、环境监理调研管理及案例分析报告等,最后是将增加实践过程的考核权重落到实处,通过在政策和制度上进行细致研究,以相关规范来保障新形式学位论文质量,并取得学校及教育主管部门的认可。

5 结论与展望

本文以环境工程为例,构建了专业硕士培养“1+0.5+1+0.5”时间分配模式,通过调整培养方案、夯实理论基础、提升综合素质、结合学校及专业自身行业优势、将“环化、环矿”相结合、与职业资格衔接,凝练形成了多方向专业特色模块;提出了基于“U-E-G”三位一体的专业硕士培养模式,并构建了稳定的实践基地平台,以项目为载体,将产教结合,让企业导师全过程参与,采用“8+1”师生配比指导模式,强化学生实践能力培养,并培养“双导师”队伍;改革毕业论文形式和考核标准,使毕业论文以多种形式呈现,形成特色鲜明的专业硕士订单式人才培养模式。“8+1”师生配比实践指导模式可根据实践基地平台运行成熟情况进行调整,如延长青年教师在企业的指导时间,亦或增加同时进行实践的学生人数,提高资源利用效率,完善学生实践过程的考核办法、企业导师考核及实践课题论文质量标准等,实施实践基地平台多维度资源共享,推动产教深度融合,以培养高层次卓越工程技术专门人才。