新工科背景下厚基础宽口径“大土木”工程人才培养体系研究

兰中仁 熊峰 吴雨珊 董娜 张炜 阎慧群

摘要：四川大学土木工程专业遵循新工科建设理念，结合大工程观概念，为适应国家城镇化绿色发展战略对土木人才的需求，开展厚基础宽口径的大土木工程人才培養综合改革，在全国率先整合土木类四大专业，加强通识教育，重塑课程内涵，建立了全新的“大土木”工程人才培养体系。

关键词：新工科;土木工程;人才培养

中图分类号：G642    文献标识码：A文章编号：2095-6916（2020）17-0069-04

一、工业革命与教育改革

工业革命与大学发展密切相关，工业进步重塑大学教育，大学教育反哺工业发展。经历数次工业革命，大学已从传统知识的传递者、新技术的传播者逐渐演变为新知识的创造者[1]。习近平总书记在2018年的APEC峰会上提出，新的科技革命和产业变革，将对人们的生产生活方式以及价值理念产生深刻影响，不应变、不求变将错失发展机遇甚至整个时代。面对互联网、大数据、人工智能等技术的出现，大学教育不进行变革，将无法为产业升级提供新的力量。陈宝生部长在2019年“不忘初心、牢记使命”的主题教育党课中提出，除了改革和创新，教育无路可走。第四次工业革命与新技术的兴起，对工程人才素质与能力提出了全新要求，工科教育改革势在必行。在此背景下，“新工科”以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为理念，以继承创新、交叉融合、协调共享为途径，致力于多元化、创新型卓越工程人才的培养[2]。在2019年10月26日的国际机械工程教育大会上，教育部高教司司长吴岩提出：“以新工科建设领跑高等教育变革，打造教育模式的创新区，争做高等教育改革的理论先锋。”

二、土木工程与大工程观

土木工程是关乎人类文明、国计民生与生活品质的永恒学科;是推动经济发展、社会进步与技术创新的支柱产业;是推进城市化进程、节能减排与可持续发展的开路先锋;是护卫防灾减灾、韧性建设与工程安全的重要保障，是工程科学中最早的一个分支。我国近年来的城镇化进程加速、基础设施完善和人民生活水平的提高，离不开土木工程的贡献。未来，随着信息化技术的发展以及可持续发展的要求越来越高，智慧化、绿色化、工业化将成为行业转型升级的关键。尤其是在“一带一路”倡议背景下，土木工程行业会继续与祖国同命运，与时代共发展。

美国麻省理工学院（MIT）院长Joel Moses提出“大工程观”（Engineering with a Big E）概念，针对传统工程教育过分专业化、科学化割裂了工程本身的问题，强调工程学科必须融合，要克服科学研究中的门类划分过细对工程教育的影响，整合社会、环境、生态、伦理、资源、人口和风险等领域知识，建设面向复杂工程系统的工科教育体系。“大工程观”引导了美国乃至全球的工程教育改革，获得了广泛认同。近些年，我国高等工程教育也不断探索改革，逐步走向国际化。2016年，我国工科教育整体加入“华盛顿协议”，融入世界工程教育体系，但与此同时，我国工科专业还普遍存在专业划分过细、知识陈旧、与社会需求脱节等现象，这种局面影响了面向未来高水平工程师的培养[3]。

解放以后受苏联教育体系的影响，我国土木类专业按行业与技术划分，设置众多窄口径专业，如：工业与民用建筑、道路与桥梁、矿山建设、铁路工程等等。上世纪90年代我国高校经历了大整合，大规模合并专业，但比较国际高水平大学专业设置，我国土木基建类专业仍然划分过细。目前教育部设土木、水利、交通三大类，土木类包含土木工程、给水排水科学与工程、建筑环境与能源应用以及建筑电气四个专业，除土木工程专业外，其余三个专业仍然沿袭了传统口径。土木类四个专业尽管内涵有区别，但工程对象相同，解决问题思路相同，具有一定的整合基础。同时，土木类与水利类、交通类专业也有相近的基础知识与共性的专业知识，在国际上大多为联合的专业。随着我国基本建设高峰的渐远，土建行业市场发展深刻变化，过去专业性工程公司逐渐向综合型发展，越来越少的机构仅仅从事某一特定类型工程建设（如房屋或者桥梁），对人才的需求也由过去的高度专业化转向复合型人才的需求。

2018年清华大学率先改革，将原有的土木工程、水利科学与工程、工程管理、交通工程、海洋科学与工程五个本科专业整合成新的土木、水利与海洋工程专业，实行“大类进大类出”的招生与培养。浙江大学也将土木、水利与交通工程整合，形成新的土木、水利与交通工程，实行“大土木”工程人才培养。此类通专融合、多方贯通的创新型人才培养体系代表了高水平研究型大学本科改革的方向，相对于国内几十年的细分专业模式是又一次重大进步，符合高等工程教育培养高层次人才的发展需求和规律。

三、四川大学实施厚基础宽口径“大土木”工程专业教育改革

（一）四川大学土木工程教育背景

四川大学是教育部直属全国重点大学，是国家布局在中国西部重点建设的高水平研究型综合大学，由原四川大学、原成都科技大学、原华西医科大学三所全国重点大学经过两次合并而成。四川大学学科门类齐全，覆盖了文、理、工、医、经、管、法、史、哲、农、教、艺等12个门类，有34个学科型学院及研究生院、海外教育学院等。现有博士学位授权一级学科47个，专业学位授权点32个，本科专业131个，博士后流动站37个，国家重点学科46个，国家重点培育学科4个，国家临床重点专科45个，是国家首批工程博士培养单位。学校进入ESI排名全球前1%的学科领域17个，其中化学、材料科学、临床医学学科领域进入全球前1‰。2017年入选国家世界一流大学建设A类名单。四川大学的多学科综合性的特点，为土木工程厚基础宽口径的教育改革提供了良好的条件。

四川大学土木工程专业拥有土木工程一级博士学位授权点、岩土工程国家级重点学科、土木工程一级省重点学科、教育部特色专业、四川省卓越工程师教育培养计划专业以及土木工程博士后流动站。2007年首次通过住建部土木工程专业教育评估，2017年成为我国工程教育加入“华盛顿协议”后首批通过评估（认证）的专业;拥有一个教育部重点实验室、两个四川省重点实验室和一个四川省国际合作基地，是四川大学“双一流”重点建设学科。

学校响应教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见（【2019】6号），进行了深度改革和专业整合，致力于集中力量办人民满意的教育，办一流的学科和专业。响应国家号召，适应时代需求，四川大学土木工程专业的发展具有良好的整合条件和基础。土木工程系1986年创建时有土木工程专业和给水排水工程专业。随着人员的增加，条件的改善，2011年从土木工程系分出部分老师组建工程造价专业和建筑环境与能源应用工程专业。2008年起至今，四川大学建筑与环境学院土木工程类专业实行大类招生，经过一年的共同培养再分为土木工程、工程造价、给排水科学与工程和建筑环境与能源应用工程四个专业，在大类培养方面积累了丰富的经验。这为今天四川大学“大土木”工程的整合改革，实行“大土木”工程人才培养创造了有利条件。

（二）厚基础宽口径“大土木”内涵

2019年，面对新时代高等教育改革的需要，遵循国家“立足当下、瞄准未来、主动变革”的新工科建设理念，结合“大工程观”概念，四川大学利用学科优势，围绕城镇化建设，对土木工程大类下的四个专业进行整合，重塑专业内涵，探索新时代厚基础宽口径的“大土木”创新人才培养。

1.培养理念：秉承四川大学一贯“以人为本，崇尚学术，追求卓越”的现代大学办学理念，“大土木”人才培养强调加强通识教育，拓宽专业口径，通专融合、技管并重、多方向贯通。

2.培养目标要综合。四川大学“大土木”人才培养目标是具有崇高理想信念、深厚人文底蕴、扎实专业知识、强烈创新意识、宽广国际视野的土木工程领域综合型创新型高级工程技术与管理人才。培养出的人才是即懂技术又懂管理，即懂结构又懂城市水还懂暖通的多面型复合型人才。

3.专业口径要宽厚。与以往的土木工程专业比较，“大土木”的学生，知识结构要覆盖整个土木行业。在知识的构建上，围绕城市建设，以房屋建筑为基本对象，覆盖建筑结构、市政桥梁、地下工程、城市水系统工程、建筑环境、建筑能源等领域。涉及土木行业的设计、结构、造型、管理、造价，还包括水、电、气、风、热等等的基本知识，学生都要掌握。

4.办学特色：厚基础、宽口径、跨学科、国际化。依托四川大学多学科优势，以通识教育和工程教育为基础，打牢学生的专业基础，鼓励学生跨专业跨学科修读相关课程，提高学生的专业视野和知识面，积极引导学生参加国际交流，拓宽学生国际视野。

（三）“大土木”人才培养体系

四川大学建筑与环境学院以强化通识教育，实行宽口径“大土木”人才培养为突破口，制定了新的土木工程专业培养方案，建立“校级基础课+大类平台课+模块方向课”框架体系，从制度上保证“厚基础、宽口径”人才培养模式的根本性变革。同时协调宽口径与有限学分的矛盾，整合相关课程，改革课程内容，形成了一批宽口径的核心课程，并面向未来，吸收高新技术，增设系列前沿性的新课程。

1.厚基础实现途径

四川大学学科门类齐全，具有为学生提供各种课程的环境。近几年，四川大学十分重视课程建设，万门课程初具规模，只要学生需要，就能在校内找到所需课程。特别是学校建立了丰富的通识课程资源，通识课程资源涵盖文明演进与人类思想、科学发现与技术革新、文学修养与艺术鉴赏、生命关怀与公共责任、国学经典与中华文化、社会治理与全球视野等六大模块的教育内容。

四川大学大土木工程专业的学生，通过通识教育，可以为打牢崇高理想信念、深厚人文底蕴的培养奠定了坚实的人文教育基础。通过工程基础、力学基础、信息化基础和专业基础四大模块（图1）的学习，为学生打牢了宽厚扎实的基础专业知识。通过修读其他学科的课程，如法律、经济、管理、伦理等课程，为学生打牢了提高综合能力的基础。这样形成了四川大学厚基础“大土木”人才培养模式。

2.宽口径途径

新工科建设需要从原来的“学科导向”转变为“产业需求导向”，改变传统的“专业分割”实现“跨界交叉融合”，从原来的“适应服务”定位转变为“支撑引领并重”。在此方针指導下，四川大学围绕城市建设、立足产业实际需求，结合自身师资特点，设置建筑结构、市政桥梁、工程管理、城市水系统、建筑环境和能源5个主修模块，进行宽口径人才的培养。与此同时，结合行业发展和现代科技进步，瞄准未来，设置生态环境与可持续发展、智能建造与管理、绿色建筑、建筑韧性与防灾、装配式建筑5个拓展模块，不但确保高等教育知识体系的及时更新，也发挥了新时代高等教育“支撑引领”并重的关键作用。最后，通过一系列跨学科联合毕业设计、“智慧建造”“SUSP”“可持续城市发展”“工程合同法律制度和案例纠纷”等跨学科创新项目制课程的设置，培养学生的“大工程观”和跨学科思维，以提高学生解决复杂工程问题的创新能力，如图2所示。

3.知识体系构建

围绕前述培养目标和改革思路，四川大学土木工程人才培养知识体系基本构架为：大一大二课程设置为校级平台课（共38门73学分）和厚基础大类平台课（共34门53学分），大三主要围绕主修模块课（5个主修模块，每个模块26学分，每个学生至少完成一个主修模块），大四为拓展模块课（5个拓展模块，每个模块6分，每个学生至少完成一个拓展模块）和毕业设计环节（12学分），共计170学分，具体如图3所示。

1）校级平台课

依托四川大学深厚的人文底蕴与多学科优势，利用校级通识课、自然科学基础课、跨学科创新课的优质平台，培养工科学生的人文底蕴、家国情怀、科学精神以及跨学科合作能力。该类课程共计73学分，占总学分比例的42.94%。

2）大类平台课

为适应新工科背景下“大土木”人才培养，打破原有按不同方向设置基础课程壁垒，开设土木大类平台的核心课程包括：理论力学、材料力学、结构力学、工程流体力学、工程热力学、土力学、画法几何与工程识图、工程测量、工程地质、基础工程、结构设计原理、工程经济、工程项目管理等。涵盖工程基础、力学基础及专业基础的多门课程。该类课程共计53学分，占总学分比例的31.18%。

3）专业模块课

为满足土木工程专业评估的基本课程与知识点要求，尊重学生个性化发展，采取模块化的课程设置，分为五大主修模块和五大拓展模块，学生可根据自己发展需要任一主修模块和任一模块拓展模块进行修读，完成22学分的必修课程和6学分的选修课程。该模块课程共计32学分，占总学分比例的18.82%（见表1）。

四、结语

美国工程院发布的《2020的工程师：新世纪工程的愿景》中提出：优秀的分析能力、实践能力、创造力、沟通能力、商业和管理知识、领导力、道德水准和专业素养、终身学习等是未来工程师应该具备的素质。面对飞速发展的信息技术和科技产业革命，土木工程人才培养面临巨大挑战。四川大学土木工程专业围绕国家需要，行业期待市场要求等进行了深层次的改革，努力提高人才培养质量，为国家建设输送高质量的复合型人才。一个好的培养人才的结构和方案，必须经过长时间的探索和实践一个专业的建设也是全方位参与和配合的，任何一个环节出现问题，都会影响专业建设的质量。四川大学土木工程专业在重新架构知识体系和培养方案的前提下，还有很多工作需要创新和提高，比如还要进一步加强师资建设，使老师的教育教学理念与“大土木”一致，比如课程建设，必须符合“大土木”建设的要求。但四川大学土木工程专业毕竟迈出了最关键的第一步，这是从零到一的一步、从无到有的一步。

参考文献：

[1]任羽中，曹宇.“第四次工业革命”背景下的高等教育变革[J].中国高等教育，2019（5）.

[2]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）.

[3]王天亮，张永满，卜建清.“大土木”背景下道路与铁道工程课程群建设[J].才智，2013（20）.

[4]袁烽，赵耀.新工科的教育转向与建筑学的数字化未来[J].中国建筑教育，2017（Z1）.

作者简介：兰中仁（1974—），男，漢族，江西南昌人，硕士研究生，四川大学建筑与环境学院副教授，研究方向为大学生思想政治教育、大学教育教改工作。

熊峰（1963—），女，汉族，湖北武汉人，博士研究生，四川大学建筑与环境学院教授，研究方向为工程结构数值分析、工程结构抗震性能研究等。

吴雨珊（1988—），女，汉族，四川巴中人，硕士研究生，单位为四川大学建筑与环境学院，研究方向为教学管理。

董娜（1976—），女，汉族，山东枣庄人，博士研究生，四川大学建筑与环境学院副教授，研究方向为智慧建造与管理。

张炜（1981—），男，汉族，四川内江人，博士研究生，四川大学建筑与环境学院副教授，研究方向为建筑节能。

阎慧群（1976—），女，汉族，河北秦皇岛人，博士研究生，四川大学建筑与环境学院讲师，研究方向为装配式建筑、新型材料结构性能、再生材料性能等。

（责任编辑：王宝林）