新工科背景下厚基礎(chǔ)寬口徑“大土木”工程人才培養(yǎng)體系研究

蘭中仁 熊峰 吳雨珊 董娜 張煒 閻慧群

摘要：四川大學(xué)土木工程專業(yè)遵循新工科建設(shè)理念，結(jié)合大工程觀概念，為適應(yīng)國家城鎮(zhèn)化綠色發(fā)展戰(zhàn)略對土木人才的需求，開展厚基礎(chǔ)寬口徑的大土木工程人才培養(yǎng)綜合改革，在全國率先整合土木類四大專業(yè)，加強(qiáng)通識教育，重塑課程內(nèi)涵，建立了全新的“大土木”工程人才培養(yǎng)體系。

關(guān)鍵詞：新工科;土木工程;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-6916（2020）17-0069-04

一、工業(yè)革命與教育改革

工業(yè)革命與大學(xué)發(fā)展密切相關(guān)，工業(yè)進(jìn)步重塑大學(xué)教育，大學(xué)教育反哺工業(yè)發(fā)展。經(jīng)歷數(shù)次工業(yè)革命，大學(xué)已從傳統(tǒng)知識的傳遞者、新技術(shù)的傳播者逐漸演變?yōu)樾轮R的創(chuàng)造者[1]。習(xí)近平總書記在2018年的APEC峰會上提出，新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，將對人們的生產(chǎn)生活方式以及價(jià)值理念產(chǎn)生深刻影響，不應(yīng)變、不求變將錯(cuò)失發(fā)展機(jī)遇甚至整個(gè)時(shí)代。面對互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的出現(xiàn)，大學(xué)教育不進(jìn)行變革，將無法為產(chǎn)業(yè)升級提供新的力量。陳寶生部長在2019年“不忘初心、牢記使命”的主題教育黨課中提出，除了改革和創(chuàng)新，教育無路可走。第四次工業(yè)革命與新技術(shù)的興起，對工程人才素質(zhì)與能力提出了全新要求，工科教育改革勢在必行。在此背景下，“新工科”以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為理念，以繼承創(chuàng)新、交叉融合、協(xié)調(diào)共享為途徑，致力于多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的培養(yǎng)[2]。在2019年10月26日的國際機(jī)械工程教育大會上，教育部高教司司長吳巖提出：“以新工科建設(shè)領(lǐng)跑高等教育變革，打造教育模式的創(chuàng)新區(qū)，爭做高等教育改革的理論先鋒?！?/p>

二、土木工程與大工程觀

土木工程是關(guān)乎人類文明、國計(jì)民生與生活品質(zhì)的永恒學(xué)科;是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新的支柱產(chǎn)業(yè);是推進(jìn)城市化進(jìn)程、節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展的開路先鋒;是護(hù)衛(wèi)防災(zāi)減災(zāi)、韌性建設(shè)與工程安全的重要保障，是工程科學(xué)中最早的一個(gè)分支。我國近年來的城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速、基礎(chǔ)設(shè)施完善和人民生活水平的提高，離不開土木工程的貢獻(xiàn)。未來，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的要求越來越高，智慧化、綠色化、工業(yè)化將成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。尤其是在“一帶一路”倡議背景下，土木工程行業(yè)會繼續(xù)與祖國同命運(yùn)，與時(shí)代共發(fā)展。

美國麻省理工學(xué)院（MIT）院長Joel Moses提出“大工程觀”（Engineering with a Big E）概念，針對傳統(tǒng)工程教育過分專業(yè)化、科學(xué)化割裂了工程本身的問題，強(qiáng)調(diào)工程學(xué)科必須融合，要克服科學(xué)研究中的門類劃分過細(xì)對工程教育的影響，整合社會、環(huán)境、生態(tài)、倫理、資源、人口和風(fēng)險(xiǎn)等領(lǐng)域知識，建設(shè)面向復(fù)雜工程系統(tǒng)的工科教育體系?！按蠊こ逃^”引導(dǎo)了美國乃至全球的工程教育改革，獲得了廣泛認(rèn)同。近些年，我國高等工程教育也不斷探索改革，逐步走向國際化。2016年，我國工科教育整體加入“華盛頓協(xié)議”，融入世界工程教育體系，但與此同時(shí)，我國工科專業(yè)還普遍存在專業(yè)劃分過細(xì)、知識陳舊、與社會需求脫節(jié)等現(xiàn)象，這種局面影響了面向未來高水平工程師的培養(yǎng)[3]。

解放以后受蘇聯(lián)教育體系的影響，我國土木類專業(yè)按行業(yè)與技術(shù)劃分，設(shè)置眾多窄口徑專業(yè)，如：工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁、礦山建設(shè)、鐵路工程等等。上世紀(jì)90年代我國高校經(jīng)歷了大整合，大規(guī)模合并專業(yè)，但比較國際高水平大學(xué)專業(yè)設(shè)置，我國土木基建類專業(yè)仍然劃分過細(xì)。目前教育部設(shè)土木、水利、交通三大類，土木類包含土木工程、給水排水科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用以及建筑電氣四個(gè)專業(yè)，除土木工程專業(yè)外，其余三個(gè)專業(yè)仍然沿襲了傳統(tǒng)口徑。土木類四個(gè)專業(yè)盡管內(nèi)涵有區(qū)別，但工程對象相同，解決問題思路相同，具有一定的整合基礎(chǔ)。同時(shí)，土木類與水利類、交通類專業(yè)也有相近的基礎(chǔ)知識與共性的專業(yè)知識，在國際上大多為聯(lián)合的專業(yè)。隨著我國基本建設(shè)高峰的漸遠(yuǎn)，土建行業(yè)市場發(fā)展深刻變化，過去專業(yè)性工程公司逐漸向綜合型發(fā)展，越來越少的機(jī)構(gòu)僅僅從事某一特定類型工程建設(shè)（如房屋或者橋梁），對人才的需求也由過去的高度專業(yè)化轉(zhuǎn)向復(fù)合型人才的需求。

2018年清華大學(xué)率先改革，將原有的土木工程、水利科學(xué)與工程、工程管理、交通工程、海洋科學(xué)與工程五個(gè)本科專業(yè)整合成新的土木、水利與海洋工程專業(yè)，實(shí)行“大類進(jìn)大類出”的招生與培養(yǎng)。浙江大學(xué)也將土木、水利與交通工程整合，形成新的土木、水利與交通工程，實(shí)行“大土木”工程人才培養(yǎng)。此類通專融合、多方貫通的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系代表了高水平研究型大學(xué)本科改革的方向，相對于國內(nèi)幾十年的細(xì)分專業(yè)模式是又一次重大進(jìn)步，符合高等工程教育培養(yǎng)高層次人才的發(fā)展需求和規(guī)律。

三、四川大學(xué)實(shí)施厚基礎(chǔ)寬口徑“大土木”工程專業(yè)教育改革

（一）四川大學(xué)土木工程教育背景

四川大學(xué)是教育部直屬全國重點(diǎn)大學(xué)，是國家布局在中國西部重點(diǎn)建設(shè)的高水平研究型綜合大學(xué)，由原四川大學(xué)、原成都科技大學(xué)、原華西醫(yī)科大學(xué)三所全國重點(diǎn)大學(xué)經(jīng)過兩次合并而成。四川大學(xué)學(xué)科門類齊全，覆蓋了文、理、工、醫(yī)、經(jīng)、管、法、史、哲、農(nóng)、教、藝等12個(gè)門類，有34個(gè)學(xué)科型學(xué)院及研究生院、海外教育學(xué)院等。現(xiàn)有博士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科47個(gè)，專業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)32個(gè)，本科專業(yè)131個(gè)，博士后流動(dòng)站37個(gè)，國家重點(diǎn)學(xué)科46個(gè)，國家重點(diǎn)培育學(xué)科4個(gè)，國家臨床重點(diǎn)?？?5個(gè)，是國家首批工程博士培養(yǎng)單位。學(xué)校進(jìn)入ESI排名全球前1%的學(xué)科領(lǐng)域17個(gè)，其中化學(xué)、材料科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)入全球前1‰。2017年入選國家世界一流大學(xué)建設(shè)A類名單。四川大學(xué)的多學(xué)科綜合性的特點(diǎn)，為土木工程厚基礎(chǔ)寬口徑的教育改革提供了良好的條件。

四川大學(xué)土木工程專業(yè)擁有土木工程一級博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)、巖土工程國家級重點(diǎn)學(xué)科、土木工程一級省重點(diǎn)學(xué)科、教育部特色專業(yè)、四川省卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè)以及土木工程博士后流動(dòng)站。2007年首次通過住建部土木工程專業(yè)教育評估，2017年成為我國工程教育加入“華盛頓協(xié)議”后首批通過評估（認(rèn)證）的專業(yè);擁有一個(gè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、兩個(gè)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)四川省國際合作基地，是四川大學(xué)“雙一流”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。

學(xué)校響應(yīng)教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見（【2019】6號），進(jìn)行了深度改革和專業(yè)整合，致力于集中力量辦人民滿意的教育，辦一流的學(xué)科和專業(yè)。響應(yīng)國家號召，適應(yīng)時(shí)代需求，四川大學(xué)土木工程專業(yè)的發(fā)展具有良好的整合條件和基礎(chǔ)。土木工程系1986年創(chuàng)建時(shí)有土木工程專業(yè)和給水排水工程專業(yè)。隨著人員的增加，條件的改善，2011年從土木工程系分出部分老師組建工程造價(jià)專業(yè)和建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)。2008年起至今，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院土木工程類專業(yè)實(shí)行大類招生，經(jīng)過一年的共同培養(yǎng)再分為土木工程、工程造價(jià)、給排水科學(xué)與工程和建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程四個(gè)專業(yè)，在大類培養(yǎng)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。這為今天四川大學(xué)“大土木”工程的整合改革，實(shí)行“大土木”工程人才培養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件。

（二）厚基礎(chǔ)寬口徑“大土木”內(nèi)涵

2019年，面對新時(shí)代高等教育改革的需要，遵循國家“立足當(dāng)下、瞄準(zhǔn)未來、主動(dòng)變革”的新工科建設(shè)理念，結(jié)合“大工程觀”概念，四川大學(xué)利用學(xué)科優(yōu)勢，圍繞城鎮(zhèn)化建設(shè)，對土木工程大類下的四個(gè)專業(yè)進(jìn)行整合，重塑專業(yè)內(nèi)涵，探索新時(shí)代厚基礎(chǔ)寬口徑的“大土木”創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

1.培養(yǎng)理念：秉承四川大學(xué)一貫“以人為本，崇尚學(xué)術(shù)，追求卓越”的現(xiàn)代大學(xué)辦學(xué)理念，“大土木”人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)通識教育，拓寬專業(yè)口徑，通專融合、技管并重、多方向貫通。

2.培養(yǎng)目標(biāo)要綜合。四川大學(xué)“大土木”人才培養(yǎng)目標(biāo)是具有崇高理想信念、深厚人文底蘊(yùn)、扎實(shí)專業(yè)知識、強(qiáng)烈創(chuàng)新意識、寬廣國際視野的土木工程領(lǐng)域綜合型創(chuàng)新型高級工程技術(shù)與管理人才。培養(yǎng)出的人才是即懂技術(shù)又懂管理，即懂結(jié)構(gòu)又懂城市水還懂暖通的多面型復(fù)合型人才。

3.專業(yè)口徑要寬厚。與以往的土木工程專業(yè)比較，“大土木”的學(xué)生，知識結(jié)構(gòu)要覆蓋整個(gè)土木行業(yè)。在知識的構(gòu)建上，圍繞城市建設(shè)，以房屋建筑為基本對象，覆蓋建筑結(jié)構(gòu)、市政橋梁、地下工程、城市水系統(tǒng)工程、建筑環(huán)境、建筑能源等領(lǐng)域。涉及土木行業(yè)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、造型、管理、造價(jià)，還包括水、電、氣、風(fēng)、熱等等的基本知識，學(xué)生都要掌握。

4.辦學(xué)特色：厚基礎(chǔ)、寬口徑、跨學(xué)科、國際化。依托四川大學(xué)多學(xué)科優(yōu)勢，以通識教育和工程教育為基礎(chǔ)，打牢學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，鼓勵(lì)學(xué)生跨專業(yè)跨學(xué)科修讀相關(guān)課程，提高學(xué)生的專業(yè)視野和知識面，積極引導(dǎo)學(xué)生參加國際交流，拓寬學(xué)生國際視野。

（三）“大土木”人才培養(yǎng)體系

四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院以強(qiáng)化通識教育，實(shí)行寬口徑“大土木”人才培養(yǎng)為突破口，制定了新的土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案，建立“校級基礎(chǔ)課+大類平臺課+模塊方向課”框架體系，從制度上保證“厚基礎(chǔ)、寬口徑”人才培養(yǎng)模式的根本性變革。同時(shí)協(xié)調(diào)寬口徑與有限學(xué)分的矛盾，整合相關(guān)課程，改革課程內(nèi)容，形成了一批寬口徑的核心課程，并面向未來，吸收高新技術(shù)，增設(shè)系列前沿性的新課程。

1.厚基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)途徑

四川大學(xué)學(xué)科門類齊全，具有為學(xué)生提供各種課程的環(huán)境。近幾年，四川大學(xué)十分重視課程建設(shè)，萬門課程初具規(guī)模，只要學(xué)生需要，就能在校內(nèi)找到所需課程。特別是學(xué)校建立了豐富的通識課程資源，通識課程資源涵蓋文明演進(jìn)與人類思想、科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)革新、文學(xué)修養(yǎng)與藝術(shù)鑒賞、生命關(guān)懷與公共責(zé)任、國學(xué)經(jīng)典與中華文化、社會治理與全球視野等六大模塊的教育內(nèi)容。

四川大學(xué)大土木工程專業(yè)的學(xué)生，通過通識教育，可以為打牢崇高理想信念、深厚人文底蘊(yùn)的培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的人文教育基礎(chǔ)。通過工程基礎(chǔ)、力學(xué)基礎(chǔ)、信息化基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)四大模塊（圖1）的學(xué)習(xí)，為學(xué)生打牢了寬厚扎實(shí)的基礎(chǔ)專業(yè)知識。通過修讀其他學(xué)科的課程，如法律、經(jīng)濟(jì)、管理、倫理等課程，為學(xué)生打牢了提高綜合能力的基礎(chǔ)。這樣形成了四川大學(xué)厚基礎(chǔ)“大土木”人才培養(yǎng)模式。

2.寬口徑途徑

新工科建設(shè)需要從原來的“學(xué)科導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爱a(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向”，改變傳統(tǒng)的“專業(yè)分割”實(shí)現(xiàn)“跨界交叉融合”，從原來的“適應(yīng)服務(wù)”定位轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸我I(lǐng)并重”。在此方針指導(dǎo)下，四川大學(xué)圍繞城市建設(shè)、立足產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求，結(jié)合自身師資特點(diǎn)，設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)、市政橋梁、工程管理、城市水系統(tǒng)、建筑環(huán)境和能源5個(gè)主修模塊，進(jìn)行寬口徑人才的培養(yǎng)。與此同時(shí)，結(jié)合行業(yè)發(fā)展和現(xiàn)代科技進(jìn)步，瞄準(zhǔn)未來，設(shè)置生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、智能建造與管理、綠色建筑、建筑韌性與防災(zāi)、裝配式建筑5個(gè)拓展模塊，不但確保高等教育知識體系的及時(shí)更新，也發(fā)揮了新時(shí)代高等教育“支撐引領(lǐng)”并重的關(guān)鍵作用。最后，通過一系列跨學(xué)科聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)、“智慧建造”“SUSP”“可持續(xù)城市發(fā)展”“工程合同法律制度和案例糾紛”等跨學(xué)科創(chuàng)新項(xiàng)目制課程的設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生的“大工程觀”和跨學(xué)科思維，以提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新能力，如圖2所示。

3.知識體系構(gòu)建

圍繞前述培養(yǎng)目標(biāo)和改革思路，四川大學(xué)土木工程人才培養(yǎng)知識體系基本構(gòu)架為：大一大二課程設(shè)置為校級平臺課（共38門73學(xué)分）和厚基礎(chǔ)大類平臺課（共34門53學(xué)分），大三主要圍繞主修模塊課（5個(gè)主修模塊，每個(gè)模塊26學(xué)分，每個(gè)學(xué)生至少完成一個(gè)主修模塊），大四為拓展模塊課（5個(gè)拓展模塊，每個(gè)模塊6分，每個(gè)學(xué)生至少完成一個(gè)拓展模塊）和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)（12學(xué)分），共計(jì)170學(xué)分，具體如圖3所示。

1）校級平臺課

依托四川大學(xué)深厚的人文底蘊(yùn)與多學(xué)科優(yōu)勢，利用校級通識課、自然科學(xué)基礎(chǔ)課、跨學(xué)科創(chuàng)新課的優(yōu)質(zhì)平臺，培養(yǎng)工科學(xué)生的人文底蘊(yùn)、家國情懷、科學(xué)精神以及跨學(xué)科合作能力。該類課程共計(jì)73學(xué)分，占總學(xué)分比例的42.94%。

2）大類平臺課

為適應(yīng)新工科背景下“大土木”人才培養(yǎng)，打破原有按不同方向設(shè)置基礎(chǔ)課程壁壘，開設(shè)土木大類平臺的核心課程包括：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、土力學(xué)、畫法幾何與工程識圖、工程測量、工程地質(zhì)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、工程經(jīng)濟(jì)、工程項(xiàng)目管理等。涵蓋工程基礎(chǔ)、力學(xué)基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)的多門課程。該類課程共計(jì)53學(xué)分，占總學(xué)分比例的31.18%。

3）專業(yè)模塊課

為滿足土木工程專業(yè)評估的基本課程與知識點(diǎn)要求，尊重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，采取模塊化的課程設(shè)置，分為五大主修模塊和五大拓展模塊，學(xué)生可根據(jù)自己發(fā)展需要任一主修模塊和任一模塊拓展模塊進(jìn)行修讀，完成22學(xué)分的必修課程和6學(xué)分的選修課程。該模塊課程共計(jì)32學(xué)分，占總學(xué)分比例的18.82%（見表1）。

四、結(jié)語

美國工程院發(fā)布的《2020的工程師：新世紀(jì)工程的愿景》中提出：優(yōu)秀的分析能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)造力、溝通能力、商業(yè)和管理知識、領(lǐng)導(dǎo)力、道德水準(zhǔn)和專業(yè)素養(yǎng)、終身學(xué)習(xí)等是未來工程師應(yīng)該具備的素質(zhì)。面對飛速發(fā)展的信息技術(shù)和科技產(chǎn)業(yè)革命，土木工程人才培養(yǎng)面臨巨大挑戰(zhàn)。四川大學(xué)土木工程專業(yè)圍繞國家需要，行業(yè)期待市場要求等進(jìn)行了深層次的改革，努力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，為國家建設(shè)輸送高質(zhì)量的復(fù)合型人才。一個(gè)好的培養(yǎng)人才的結(jié)構(gòu)和方案，必須經(jīng)過長時(shí)間的探索和實(shí)踐一個(gè)專業(yè)的建設(shè)也是全方位參與和配合的，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響專業(yè)建設(shè)的質(zhì)量。四川大學(xué)土木工程專業(yè)在重新架構(gòu)知識體系和培養(yǎng)方案的前提下，還有很多工作需要?jiǎng)?chuàng)新和提高，比如還要進(jìn)一步加強(qiáng)師資建設(shè)，使老師的教育教學(xué)理念與“大土木”一致，比如課程建設(shè)，必須符合“大土木”建設(shè)的要求。但四川大學(xué)土木工程專業(yè)畢竟邁出了最關(guān)鍵的第一步，這是從零到一的一步、從無到有的一步。

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作者簡介：蘭中仁（1974—），男，漢族，江西南昌人，碩士研究生，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榇髮W(xué)生思想政治教育、大學(xué)教育教改工作。

熊峰（1963—），女，漢族，湖北武漢人，博士研究生，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院教授，研究方向?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)數(shù)值分析、工程結(jié)構(gòu)抗震性能研究等。

吳雨珊（1988—），女，漢族，四川巴中人，碩士研究生，單位為四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，研究方向?yàn)榻虒W(xué)管理。

董娜（1976—），女，漢族，山東棗莊人，博士研究生，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橹腔劢ㄔ炫c管理。

張煒（1981—），男，漢族，四川內(nèi)江人，博士研究生，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榻ㄖ?jié)能。

閻慧群（1976—），女，漢族，河北秦皇島人，博士研究生，四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院講師，研究方向?yàn)檠b配式建筑、新型材料結(jié)構(gòu)性能、再生材料性能等。

（責(zé)任編輯：王寶林）