專業學位碩士生的環境意識創新能力培養探討

李中凱，張慧琴

（中國礦業大學，江蘇 徐州 221116）

專業學位碩士生的環境意識創新能力培養探討

李中凱，張慧琴

（中國礦業大學，江蘇 徐州 221116）

全日制專業學位碩士研究生是我國研究生培養的一種重要形式。當前社會對綠色、可持續發展的要求日益提高，碩士生環境意識創新能力培養顯然不足，探討構建面向專業學位碩士生的、由課程教學、設計實訓和企業課題相結合的三層環境意識創新能力培養體系，和協作企業、指導教師與管理部門相結合的能力培養保障體系，保證專碩生環境意識創新能力培養的順利實施。

專業學位研究生；環境意識創新；生態設計；能力培養

一、引言

全日制專業學位研究生教育，旨在培養一批具備堅實的基礎理論、寬廣的專門知識、良好的職業素養、較強解決工程實際問題的能力，能夠獨立承擔專業技術或管理工作的高層次應用型人才[1]。專業學位研究生(Professional master)與學術型碩士研究生(Academic master)相區別，是適應企業和社會實際需求，具備工程實踐能力，能夠快速成為企業的現場工程師、設計工程師和管理工程師的專門人才[2]。當前，在國內各高校和培養單位專業學位碩士生的比例逐步擴大，已接近與學術型碩士生1∶1的比例，且招生規模還在持續增長。專業學位研究生已成為我國碩士研究生培養的一種重要形式。以中國礦業大學機械工程專業學位碩士生培養目標為例[3]，要求掌握現代機械設計基礎理論和方法、現代制造技術（包括工藝過程、制造加工設備及系統）、現代控制理論和方法、機電液一體化技術、機械性能分析技術、使用維修理論及技術；具有較強的解決實際問題的能力，能夠承擔專業技術或管理工作，成為具有良好的職業素養的高層次應用型專門人才；要求專業實踐環節應保證1年。

針對專業學位碩士生（簡稱專碩生，下同）教育重視實踐和解決企業實際問題能力的培養要求，國內各高校目前普遍建立了校企協作、雙導師制的培養模式。考慮到專碩生由于跨學科可能帶來的基礎薄弱問題，培養方案要求選修本科專業課程和學習碩士專業基礎課程[4]；在課程中加強實踐案例研討和小組項目合作環節，設計創新設計課程綜合實驗[5]，來加強學生對知識的應用能力。通過企業實習基地、企業研究生工作站[6]和教師的合作企業等形式，讓專碩生在企業中參與項目研發實踐。在高校導師和企業導師，即“雙導師制”[7]的共同指導下，進行面向企業實際的課題開發研究，完成學位論文。高校也采取措施加強面向專碩生培養的師資隊伍建設，如聘請企業工程師授課和輸送高校教師到企業掛職鍛煉等。此外，專碩生培養還具有顯著的職業化特點[8]，如面向職業資格證書和職業能力的培養等。

環境意識創新(Eco-innovation, or Environmentally conscious innovation)[9]，被定義為一種獲得顯著創新的活動，從生命周期視角來考慮，目標是獲得可持續發展，通過在技術、工藝過程、系統和服務中減小對環境的影響和提高資源與能源的利用效率來實現。環境意識創新代表了各種形式的創新，如新的環保技術、新的工藝過程、新的產品和服務和新的商業

形式等。更進一步，一切減少環境負面影響，提高對環境有益影響，同時最小化自然資源使用的技術，都是環境意識創新的一部分。環境意識創新是企業保持競爭優勢和可持續性的重要能力。當前，隨著經濟社會發展和自然資源的大量消耗，人們關于綠色發展、循環經濟和可持續性的理念逐步增強，我國也提出“綠水青山就是金山銀山，以系統工程的角度進行環境治理，全面促進資源節約，大力發展循環經濟，促進生產、流通、消費過程的減量化、再利用和資源化”[10]。因此，企業進行產品、工藝過程、系統和服務的綠色設計和環境意識設計的創新需求不斷增強，需要在減小產品或系統全生命周期環境影響的前提下，向市場提供創新的產品和服務。這就需要具備較強環境意識創新能力的工作人員。而企業新招聘的碩士研究生，多數僅具備職業工程實踐和項目開發的基本能力，環境意識創新的能力不足[11]。專碩生的環境意識創新能力與企業需求不相符合，亟需高校提高專碩生的環境意識創新能力。

環境意識創新能力，是在專業能力基礎上的一種提高。例如，機械工程專碩生要掌握機械設計、制造、測試和管理的基礎知識，具備項目設計和開發的能力；而環境意識創新要求掌握環保法規、環境影響和生命周期評價等知識與技能，能夠評價并采取措施減小產品的生命周期環境影響，是在專業能力上的一種融合與提升。因此，在高校專碩生的培養階段，就要建立一套培養體系，通過課程、項目和企業實踐的融合，來培養專碩生的環境意識創新能力；在協作企業、指導教師和管理部門等方面設置保障措施，來保障專碩生環境意識創新能力培養體系的順利運轉，實現專業知識和環境意識創新能力的共同提高。

二、環境意識創新能力的培養體系

結合專碩生的校企協作教育模式和環境意識創新能力培養的特點，設計了由課堂教學、協作項目和企業課題3個層次相結合的專碩環境意識創新能力培養體系，如圖1所示，形成一種基礎知識、技術應用和實踐能力的一體化培養模式。其中，課程教學與研討處于最基礎層次，負責傳授環境意識設計的基本概念與技術，并通過課堂研討環節加強對環境意識設計知識的理解；小組協作項目，位于課程學習結束后的課程設計環節，通過預設的多個機械工程開發小型課題，讓碩士生通過小組協作來完成，配合指導教師對環境意識創新屬性的輔導，鍛煉專業設計能力和環境意識創新能力；最后，在企業實踐培養階段，設立面向企業需求的課題，校內教師和企業導師合作，保障方案的可制造性、可裝配性，進行環境影響分析，保證設計方案的環境友好性。總體來說，上述3個層面協作運行，保證專碩生在專業能力培養的過程中，能夠同步地形成良好的環境意識創新能力。下面結合具體案例和機械工程專業實踐，闡述培養體系中的3個層次的內容。

圖1 環境意識創新能力的培養體系

（一）環境意識創新的課程教學與研討

以機械工程專業為例，當前機械工程本科與碩士階段的培養，授課門數和課時量較大，實踐環節多。雖然各門主干課程如機械設計、機械制造工程學、工程材料和現代設計理論等的內容都與環境意識創新有關系，但是，如果在各門課程中穿插環境意識創新的內容，必然導致環境意識創新的內容體系零散和課時受限無法添加新內容的問題。因此，可以開設一門專業選修的新課程，即對高年級學生開出“環境意識工程”課程，編著《環境意識創新》教材，包括如表1所示的各章節內容。在介紹工業活動、環境影響和環境法規的基礎上，重點介紹面向環境的設計、先進制造工藝和生命周期評價等內容。授課時采用模塊化教學方式，即根據專碩生的不同學科背景和基礎知識，進行有側重的講解。例如，對于機械工程專碩生，重點講述第4、5和6章；對于礦業加工的專碩生，可重點講述第2、6和7章。

在學習基礎知識之后，要加入課堂研討和課外實踐環節。例如，德國奧爾登堡大學材料分解利用(Cascade Use)課題組的Alexandra Pehlken博士講述《Bio-Gas—生物燃氣》課程，安排到奧爾登堡近郊的生物燃氣制備工場進行參觀；在Pehlken博士主辦的E-Mobility研討會的參觀環節，與會人員參觀不萊梅市的電動汽車充電樁。公司技術人員對充電樁進行詳細的技術講解和討論，開闊了學術人員的視野。中國礦業大學重視研究生課程案例庫建設與案例教學，連續2年通過研究生教改項目立項，加強碩士

生研究生必修課程或重要選修課程的案例庫建設與案例教學實踐。這種課堂理論講述和研討實踐相結合的方式，是一種良好的環境意識創新意識培養途徑。

表1 環境意識創新教材的主要章節

（二）開展小組協作項目，并進行環境影響評價

在專碩生1年的授課結束后，應加入一個小組協作項目實踐環節，作為專業核心課程的課程設計，學生以4-5人的小組來協作完成一個設計任務，鍛煉專碩生的知識、技術應用能力和小組合作能力。引入產品開發項目的面向環境設計的批評或評價實踐，即把研究生小組開發的產品方案，由具備可持續設計經驗的指導教師進行分析、批評，提出面向環境設計的不足之處，從而指導改進產品設計方案。這種小組協作項目和環境影響評價，可以采用網絡化支持的方式。設置小組協作項目的環境影響評價環節，就是要讓指導教師對碩士生團隊所開發的產品或系統項目，從環境影響、環境性能等角度進行評價和批評，從而啟發碩士生反思所學知識，對項目進行改進，實現環境意識的創新。

德國碩士研究生的培養重視小組協作項目[12]，在第2-3學期通過小組協作項目，鍛煉碩士生的團隊協作能力。小組協作項目的具體信息是：在項目開始時，由教授提供研討課闡述項目概況；每個小組6-12人，占2學期，相當于4-6門課程的學分量；每周召開兩次小組會議，每次2小時，碩士生每周需付出相當于20小時的工作量，而且項目工作過程中無暑假等長假期；每個小組配備3-5名輔導教師，由講師和博士生組成。這樣的小組協作項目需要導師設置工作量適當的課題，且導師與研究生都要付出大量的時間。丹麥理工大學開設的無線傳感網絡低功耗與可持續設計實驗課程，學習能源效率與環境影響的評價方法，學生團隊開發了智能交通信號系統和教室環境與能耗監控系統等，以實驗方式讓研究生體驗物聯網與低碳設計[13]。中國礦業大學也非常重視碩士生的創新訓練與項目實踐工作，通過各級大學生創新訓練計劃、省級和校級研究生創新項目等形式，支持研究生的創新活動；對于機械工程專碩生培養，開出了機電傳動單向數控平臺設計、機電檢測與控制系統、機電產品主要零部件設計和叉架或箱體類零件工藝及夾具設計的專業課程設計題目，對碩士生的專業能力培養起了重要作用。但在這些創新訓練和課程設計項目中，應加強環境影響評價和體現更多的環境意識創新效果，這需要碩士生與指導教師共同努力。

（三）面向環境意識創新的企業課題研發

專碩生的培養要求校企結合，專業實踐環節至少應保證半年，其中應屆本科畢業生原則上不少于1年。因此，需要把專碩生在企業進行的項目研發與環境意識創新實踐結合起來。由高校教師和企業導師協作，通過結合企業實際的畢業課題，增強專碩生的企業現場實踐經驗和環境意識創新能力。英國高校的研究生在一些企業進行了環境意識設計項目，包括對液壓閥的生命周期評價、對一個無線電控制鎖的環境影響分析和幾種不同生命周期評價方面的應用與對比[14]。通過這種企業實際設計開發項目的形式，在企業產生了良好經濟效益，同時對研究生的培養也收到了良好效果。我們團隊結合企業合作項目，讓專碩生參與了大型布袋式除塵器的結構設計與控制系統研發，通過分析除塵器內部的氣固耦合流場，改變除塵器擾流板結構，獲得更均勻的流場分布，提高能源和資源的利用效率，產出發明專利。碩士生結合企業實際項目，進行電動車變速器的系列化設計改造，通過模塊化和標準化工作，建立變速器產品族，并對變速器的材料、制造和回收等環節進行了生命周期周期評價，鍛煉了碩士生的機械工程和環境意識創新開發能力。此外，項目成果的知識產權問題也非常重要，由于項目中融入了高校導師的環境意識創新理念和指導，應合理地讓高校教師、碩士生和企業三者分享項目成果的知識產權，這是校企“雙贏”和調動協作企業專碩生培養積極性的重要因素。

三、專碩生創新能力培養的保障策略

專碩生的培養是在協作企業、指導教師和高校管

理部門的共同作用下完成的。因此，專碩生環境意識創新能力的培養體系，還需要構建由協作企業、指導教師和管理部門相結合的保障體系，以實現良好運行。

（一）企業規模和創新活力對專碩生培養的影響

創新，是設計、制造、開發或實踐新的或更改的產品、服務、工藝過程、系統、組織結構或商業模式，來實現為客戶創造新價值和為企業贏得經濟利潤的目的[15]。環境意識設計或生態設計(Eco-design)是在產品、工藝過程或服務的設計過程中，系統地考慮產品生命周期因素和影響。企業的可持續發展需求是創新的驅動因素，創新需求與企業的規模、活力和地位等因素有關。首先，企業的規模大、產品類型多，具有全球化貿易范圍時，它的環境意識創新需求就強，能夠接收的專碩生就較多。例如，某集團的基礎公司要開發大噸位旋挖鉆，需要結構輕量化設計，就是在當前結構的基礎上通過有限元分析等技術，改造材料和結構以實現輕量化，從而提高能源利用效率。在這個過程中，專碩生就可以參與到項目開發過程，在高校和企業導師指導下，完成項目的部分工作。其次，企業規模小，活力大，它的環境意識創新需求也比較強，也能夠愿意接收少量的專碩生進行協作培養。例如，團隊合作企業制造汽車零部件疲勞試驗臺，專碩生團隊開發了一套8通道汽車腳踏板試驗臺，能放入環境試驗箱進行試驗，能夠進行數據采集、顯示與記錄。通過該項目合作，專碩生完成了畢業學位論文，并申請了發明專利。總體來說，要選擇創新需求強、產銷活躍程度高、重視環境法規和愿意接收實習碩士生的企業，作為專碩生環境意識創新培養的協作企業，為專碩培養提供來自企業的保障。

（二）指導教師，即校內導師和企業導師對專碩生培養的保障

研究指出，環境評價、方案發現和策略定義在不同的環境意識設計活動中是有區別的；環境性能評價和方案定義更容易受到環境意識設計專家經驗的影響，即設計專家的經驗對環境意識設計的結果會產生顯著影響[16]。因此，要在專碩生教育中引入可持續性和環境意識設計的實踐，培養工程技術人員具備降低產品的環境危害的意識和技術方法，需要指導教師首先具備環境意識創新能力。在“雙導師制”培養背景下，按照“三層培養體系”，校內導師主要負責開發課程，開發實訓案例，并與企業導師協作設置企業課題。德國應用科技大學的教師都要求具備2年以上的行業工作經驗，就是要讓教師同時具備理論和行業實踐能力。當前高校針對教師工程實踐能力培養開展了海外培訓計劃、“力行計劃”即教師到企業掛職鍛煉和教師帶領學生到企業實習等方式。企業導師，即企業工程師，要把自己的經驗傳授給學生，主要是從現場實際的角度，來指導碩士生的項目設計與制造，同時也要考慮產品、系統、工藝過程或服務的生命周期環境影響。校企導師要相互彌補前沿理論或實踐經驗的不足，以專碩生的課題為依托，對專碩生給予正確的理論和實踐指導。

（三）各層管理部門對專碩生培養的保障措施

高校、學院和企業提供必需的保障措施和政策，才能促進專碩生的可持續、高質量培養。從學校管理部門角度，主要負責對外聯絡，建立企業實習基地；學院主要負責專碩生和導師的雙向選擇政策，建立專業實習基地和企業研究生工作站。例如，中國礦業大學結合強勢專業，建立了與山東能源新礦集團合作的金黃莊礦業實習基地等，加強實踐育人工作。機電工程學院結合專碩生的培養需求和江蘇省企業研究生工作站政策[17]，積極對外聯絡，在常州科研試制中心有限公司、徐州凱斯特設備有限公司和徐州銳馬重工等企業建立了省級研究生工作站，在山東礦機集團、徐工集團和西安煤機集團等建立了研究生企業實習基地，進行卓越工程師集中實習和專碩生的實訓基地頂崗實訓。協作企業應為研究生提供生活等經費保障[18]，保證研究生團隊進站后必需的生活及文體活動條件，具有研究生工作站運行管理的具體制度和辦法，以及保證研究生工作站正常運行的專項經費。

企業、指導教師和管理部門應聯合構建外部保障機制，形成高質量、注重環境意識創新能力和具備可持續性的專碩生培養模式。

四、結論

目前專碩生在我國研究生培養比例中數量不斷提高，已到達并逐步超過學術型碩士生的培養比例，這說明向社會提供越來越多的各專業合格工程師已成為我國碩士教育的發展趨勢。環境意識創新作為企業可持續發展的必要動力，需要一批具備較強環境意識創新能力的高級人才來推動。探討專業學位碩士生的環境意識創新能力的培養模型，提出課程教學、項目實訓和企業課題相結合的環境意識創新培養體系；分析協作企業、指導教師和管理部門對于專碩培養的支持策略，重點探討企業的規模與創新活力、指導教師的工程實踐能力和管理部門的實訓基地建設，這對于專碩生培養無疑具有積極促進作用。以機械工程專碩生

的培養為例進行的教育模式探討，具有積極的輻射作用，可拓展到其他如礦業工程、電氣工程、環境工程等學科的專碩生培養。當然，環境意識創新具有多學科交叉、多層次創新的形式，對于不同專業具體地采用怎樣的環境意識設計方法和創新方法，通過怎樣的小組協作項目訓練和企業課題研發，評價并總結環境意識創新培養的效果等問題，還需要對后續的培養實踐不斷進行總結反思和對新問題積極進行深入探討。

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（責任編輯：韓清恩）

本文為全國工程專業學位研究生教育研究課題“校企協同的機械工程專業學位研究生環境意識創新能力培養的保障體系研究”（項目編號：2016-ZX-226）、中國礦業大學研究生教改項目“現代設計理論的全英語授課課程建設與實踐”（項目編號：2016Y04）的階段性研究成果。

G643

A

2095—7416(2016)05—0120—05

2016-09-11

李中凱（1980-），男，山東淄博人，博士，中國礦業大學機電學院副教授、博士生導師，主要研究方向為可持續設計和環境意識創新設計。張慧琴（1980-），女，山東淄博人，中國礦業大學外文學院副研究員，主要研究方向為高等教育管理。