基于“大工程觀”的大水利創新人才培養探索與實踐
——以四川大學水利類專業人才培養改革為例

謝紅強，李渭新，李洪濤，陳建康，劉超

（四川大學 水利水電學院，四川成都 610065）

1 背景

水是生命之源，生產之要，生態之基。隨著水利科技前沿變化，現代水利已從以單一工程建設為主，快速向水資源、水環境、水生態、水災害、水文化等多領域并重，尤其以智能化和數字化為核心的新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發，學科交叉融合加速，在新工科背景下，傳統水利正向智慧水利階段轉變，具有顯著的“大工程”特征，新時期水利行業迫切需要具備寬廣知識面、強烈創新意識、全球視野以及能解決復雜工程問題能力的創新型人才。

當前，在中國特色社會主義進入新時代的背景下，我國高等教育正處在質量提升、改革攻堅的關鍵時期和全面提高人才培養質量、建設高等教育強國的關鍵階段。一方面，隨著我國全面開啟“雙一流”建設，本科教育理念正逐步發生顯著變化，實行“厚基礎、寬口徑”的通識教育已逐漸成為世界一流大學本科教育的共識，幾乎所有美國大學都把完成通識教育作為學生獲得學位（Bachelor's Degree）的一個必要條件，從而培養具有健全人格、人文底蘊、公民美德及行動能力的“全人”（Whole Man），能夠勝任未來挑戰[1]。另一方面，隨著第四次工業革命和第二次機器革命向縱深推進，將同我國加快轉變經濟發展形成歷史性交匯，工程科技進步和創新成為推動人類社會發展的重要引擎，對工程人才的知識、素質、能力提出了全新要求[2]。互聯網、大數據、人工智能、生命科學等顛覆性科技的出現，將深刻地影響著高等教育的格局、人才需求的結構和未來學習的模式。以新工科“應對變化、塑造未來”為理念引領，以“繼承創新、交叉融合、協調共享”為途徑，有機融合通識教育與專業教育，培養多元化、創新型卓越工程人才勢在必行[3]。

2 “大工程觀”和大水利理念

“大工程觀”（Engineering with a Big E）是美國麻省理工學院（MIT）院長喬爾·莫西斯（Joel Moses）于1944年在《大工程觀與工程集成教育》中首次提出的，對國外工程教育產生了重大影響[4]。“大工程觀”的主要思想是：面對迅速變化的世界，針對傳統工程教育過分專業化、科學化而割裂了工程本身的問題，使建立在分化學科基礎上的工程教育回歸其本來的含義，更加重視工程的系統性和實踐性。“大工程觀”是指為大型復雜工程提供理論支撐的科學基礎知識系統的“大”，強調多學科的交叉與融合，克服學科門類劃分過細對工程教育的影響，整合社會、環境、生態、倫理、人口和風險等領域知識，建設面向復雜工程系統的工科教育體系[5]。盡管我國于2016年6月正式加入了國際最有影響力的工程教育資格互認和工程師執業資格互認組織華盛頓協議，融入世界工程教育體系，但我國工科專業普遍存在的專業劃分過細、共性基礎薄弱、學科交叉滲透不夠、與社會需求脫節等現象影響了面向未來卓越工程師的培養。

以水利類專業為例，我國的本科專業布局沿用了蘇聯模式，設置眾多窄口徑專業，包括水利水電工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程、水務工程，以及相近的農業水利工程等。這些專業在近30年水利水電建設高速發展時期發揮了重大作用，面向重大工程的規劃與建設需求，解決了許多關鍵工程技術問題。當前，我國大規模水利水電建設基本完成，研究重點已從工程建設為主轉為建設與運維并重，但工程日趨大型化、綜合化和復雜化，研究內容已從工程應用研究轉為水循環、水生態、河流演變等基礎研究和交叉學科研究，新興學科方向和交叉學科領域不斷產生，許多史無前例的工程實踐提出了新的課題，具有顯著的“大工程”特征，傳統“專業細分、知識精深”的小專業人才培養已不適應現代水利“通識化、寬口徑、跨學科、創新性”的人才需求。

盡管水利類各專業內涵有區別，但工程對象相同，解決問題思路相似，有相近的學科知識和專業基礎。2015年，清華大學率先進行水利類專業改革，將原“水利水電工程專業”升級為“水利科學與工程專業”，積極推進大類招生基礎上的大水利培養。2018年又將原土木工程、水利科學與工程、工程管理、交通工程、海洋科學與工程五個本科專業整合成“土木、水利與海洋工程”專業，實行“大類進大類出”的招生與培養。浙江大學將土木、水利與交通工程整合，形成新的“土木、水利與交通工程”，實行“大土木”工程人才培養。這種通專融合、多方貫通的創新人才培養體系代表了高水平研究型大學本科改革的方向，符合高等工程教育培養高層次人才的發展需求和規律[6]。因此，有必要圍繞水利學科前沿，面向新時期水利行業的“多領域、跨學科、大工程”特征，以通識教育和新工科理念為引領，推行“大工程觀”視域下的水利類專業改革，探索與實踐大水利創新人才培養體系，培養一大批“覆蓋范圍廣、專業口徑寬、多學科交叉、富創新實踐”創新人才，以服務水利強國的發展需求。

3 基于大水利理念的專業綜合改革

3.1 四川大學水利工程教育背景

四川大學是教育部直屬全國重點大學，是國家布局在我國西部的重點建設的高水平研究型綜合大學，由原四川大學、原成都科技大學、原華西醫科大學三所全國重點大學經過兩次合并而成。學校學科門類齊全，覆蓋了文、理、工、醫、經、管、法、史、哲、農、教、藝等12 個門類，學校17 個學科領域進入ESI 排名全球前1%，其中化學、材料科學、臨床醫學學科領域進入全球前1‰，2017年入選國家世界一流大學建設A 類名單。四川大學水利學科源于1944年的理工學院土木水利系，是學校建立最早的工科之一，擁有水利工程和土木工程兩個一級博士學位授權點，水力學及河流動力學、巖土工程、水文及水資源三個國家重點學科（含培育），同時，建成1 個國家重點實驗室、2 個部級重點實驗室、3 個省級重點實驗室和國際合作基地，是四川大學“雙一流”重點建設學科（群），為水利類專業的綜合改革提供了良好條件。

在長期的辦學歷史過程中，四川大學始終緊密圍繞國家戰略、行業需求及學科前沿，先后開設了水利水電工程、水文與水資源工程、農業水利工程3 個水利類（涉水）本科專業，其中水利水電工程專業是國家特色專業和卓越工程師教育培養計劃專業，水文與水資源專業是國家特色專業、農業水利工程師四川省特色專業；水文與水資源專業和水利水電工程專業先后5 次通過中國工程教育專業認證；2008年起水利類專業先后開始實施“大類招生、專業分流”，為大水利創新人才培養模式的改革與探索積累了豐富的經驗。

3.2 實施“大水利”專業改革思路

面對新時代高等教育改革的需要，遵循新工科“繼承與創新、交叉與融合”思想，結合“大工程觀”觀念，在四川大學優勢水利學科的基礎上，圍繞學科發展前沿，重塑專業內涵，探索新時期“大水利”創新人才培養模式與體系。

更新培養理念。堅持人才培養的核心地位和立德樹人的根本任務，秉承四川大學“以人為本，崇尚學術，追求卓越”的現代大學辦學理念，針對大水利面向多領域、多學科、大工程的特征，確立了“育人為本、基礎為根、能力為要、創新為魂”的大水利人才培養理念。

重塑培養目標。依據四川大學“精英教育、質量為本、科教結合、學科交叉”的人才培養指導思想，聚焦和強化“厚通識、寬視野、多交叉”，培養具有“崇高理想信念，深厚人文底蘊、扎實專業知識、強烈創新意識、寬廣國際視野”的大水利創新型人才，服務于大水利的水資源、水環境、水生態、水工程、水災害等專業領域。

突出培養特色。依托四川大學多學科優勢，以通識教育與工程教育為導向，強化“產學研用創”五維協同，厚基礎知識，寬專業口徑，跨學科交叉，廣國際視野，提高學生研究創新和工程實踐能力，以適應未來行業變化，引領未來水利科技前沿。

3.3 大水利創新人才培養體系的構建

以“育人為本、基礎為根、能力為要、創新為魂”的大水利人才培養理念為引領，以德才兼備為目標，能力提升為主鏈，“產學研用創”協同驅動，構筑大水利人才培養體系，制定新的大水利類專業培養方案，優化與之相適應的課程體系與平臺體系。

（1）需求導向，產學研協同驅動，構筑大水利創新人才培養新體系。

需求導向，“產學研用創”協同。以國家戰略與學科前沿為導向，針對大水利面向多領域、多學科、大工程的特征，解析了需求導向、產研助教哺學、平臺助創的“產學研用創”鏈生驅動機制，助力“富家國情懷、厚基礎知識、寬專業口徑、多學科交叉、強創新實踐”大水利人才培養目標的實現。

強化通識，厚基礎和寬口徑。整合與改革“小專業”課程（改革6 門，新建4 門，交叉10 門），建設本研貫通課程5 門，形成“通識-學科-交叉-專業-拓展”五大模塊課程體系，學分比例達到34.3%、43.4%、14.9%、4.0%、3.4%，打造了“通識→學科→專業→個性”四階段遞進式培養線，實現橫向專業融合與學科交叉，縱向“本研貫通”，通專相宜，立體育人。

創新實踐，構建創新實踐平臺。利用校內科教資源和西南水電富集的區位優勢，優化科教協同育人平臺和校企協同育人基地，打造“學術研究-實踐應用-創新創業”三大創新實踐平臺，構建“科教融合，產教互促，學用相長，產研用一體化”的協同育人機制，打通“人才-創新-實踐-應用”全鏈條，實現“產學研用創”無縫銜接，如圖1所示。

圖1 大水利創新人才培養體系架構

（2）通專融合，重構五大模塊課程體系。

圍繞大水利“強通識，厚基礎、寬口徑，重實踐，富創新，多交叉”的人才培養要求，以“通識認知—工程實踐—創新創業”三層次能力為主鏈，創新與實踐為兩翼，挖掘水利類專業的知識體系和關聯內涵，構筑通識、學科、交叉、專業、拓展五大課程群，解決學科共性基礎薄弱、學科交叉滲透不足等問題，如圖2所示。

圖2 大水利知識體系及課程模塊

（3）德智融合，“六位一體”協同育人。

提出大水利德智融合評價指標。將思政教育中的思想政治道德素質、責任擔當、社會公德、誠信守法、身心健康等思政德育元素與專業教育中的“社會責任、科學文化、健康安全、環境保護、職業規范、法律法規、個人團隊”等專業德育元素進行交融滲透，提出6 個一級和18 個二級德智融合評價指標，并與課程建立映射矩陣。將德智融合評價貫穿“入學-培養-畢業-職業”全過程，融入“培養方案、課堂教學、實踐教學、創新創業、社會活動、推優評先、考核激勵”等全環節，形成“全過程、全環節、四結合”的德智融合評價體系，實現課程思政與思政課程同向同行。

構建“六位一體”協同育人保障機制。以輔導員和班主任為基礎，專兼職導師為補充，推行低年級本科精準導師（1-2 學年，每位導師指導3-5 名學生）和高年級學術創新導師（3-4 學年，“一對一”指導）；專業教師通過課堂教學和實踐教學的課程思政，以高尚師德和精湛學術引導學生成才；企業導師通過畢設指導、專家課程等，培育學生社會責任、工匠精神和創新思維等，形成了“輔導員、班主任、精準導師、學術導師、課程教師、企業導師”六位一體全員協同育人機制，教師參與學生指導實現全覆蓋，如圖3所示。

圖3 大水利人才德智融合培養機制與體系

4 大水利創新人才培養的主要舉措與成效

4.1 建設高水平師資隊伍

建立以學科引領、專業發展為導向的人才遴選機制，校內依托國家級平臺及一流學科群建設，構建院室一體的“學術發展”和“德智育人”共同體；校外充分利用科教研學平臺和實踐育人基地，聘請企業專家擔任兼職導師，開設企業課程，指導創新創業和實踐環節，實施青年教師工程能力提升計劃，從而構建校內外兩支優勢互補、協同育人的高水平隊伍。

4.2 建設優質教學資源

以大水利專業領域知識體系為核心，通過一流學科、國家重點實驗室運行費等，投入專項經費建設科教協同育人平臺。創新“揭榜掛帥、定向支持”的方式，支持科研成果快速轉化為課堂教學、教材資源，組織教師編寫有大水利特色的教材或講義，建設國家一流課程等，完善面向大水利的教材體系、課程體系及平臺體系。

4.3 強化科教融合和創新育人

依托創新學院、國家重點實驗室“專業系+研究所”院室科教融合組織架構，構建1 國家重點、2 部級、3 省級和3 校級9 個“國家-省部-學校”三級校內科教融合平臺，科研場地和先進裝備100%向本科生開放；同時與中科院山地所、南京水科院等研究機構共建校外科教研學平臺。依托科教平臺的國家縱向和工程橫向項目，凝練畢業論文、“雙創”、競賽題目，平臺教師100%參與指導研學和“雙創”競賽，推進學科資源助教哺學，培育學生創新思維，提升學生研究創新與創業能力。

4.4 強化產教協同和實踐育人

校外以國家工程實踐中心等基地為依托，面向大水利行業建成“流域集控、綜合利用、生態環境、防災減災、交叉創新”五大類校企育人和創新創業基地，構建“師生進企業、工程師進課堂、產學研用創一體化”的校企合作新模式，形成“方案共定、質量共管、學生共培、產研共推、成果共享”的校企協同育人新機制，推動教育創新與產業發展的深度融合，實現多方“共管、共享、共贏”，深化校企合作，培育學生工匠精神，提升實踐創新與創業能力。

4.5 創新以學為中心的教學模式

依托四川大學智慧教學環境，以學生為中心和產出為導向，創新教學設計，推進啟發式講授、互動式交流、探究式討論、非標準答案考試和高質量多樣化畢業設計改革等教學方法創新，實現課堂教學“六個轉變”，即知識課堂向能力課堂的轉變、灌輸課堂向對話課堂的轉變、重教輕學向學重于教的轉變、重學輕思向學思結合的轉變、重知輕行向知行合一的轉變、共性培養向因材施教的轉變，完善以行業需求反向設計教學環節、以學生為中心實施教學、以持續改進落實教學評價的質量保障體系。

5 結語

國家重大戰略和行業需求是高等工程教育改革創新的重要起點。“五位一體”和“四個全面”兩大“布局”統籌聯動、協同推進，是黨中央適應我國發展新要求，貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念，需要深入實施“創新驅動發展”“一帶一路”倡議、“互聯網+”“鄉村振興”“長江大保護”“黃河流域生態保護”等一系列重大戰略，傳統水利行業需要快速進行轉型升級，從而適應以新技術、新產品、新業態和新模式為特點的新經濟。

面對飛速發展的信息技術和科技產業革命，水利類人才培養面臨巨大的挑戰，也迫切需要深化水利工程高等教育改革。四川大學水利工程學科圍繞學科發展前沿，面向新時期水利行業的“多領域、跨學科、大工程”特征，以通識教育和新工科理念為引領，以“厚基礎，寬口徑，多交叉，重實踐，強創新，廣視野”為目標，開展水利類專業綜合改革，探索與實踐大水利創新人才培養體系，符合高等工程教育規律和現代水利行業需求，可有效支撐行業轉型升級和經濟發展動能轉換，服務水利強國。