新工科背景下复合型工程人才培养模式探索

●朱木兰 潘 意 陈国元

2017年，教育部推进“新工科”建设，各大高校围绕国家战略和区域发展目标，紧追从信息化、数字化迈向智慧化的时代潮流，适应各行业技术创新和产业变革的发展趋势，积极探索学科交叉融合、亲产业的人才培养模式。[1]在新工科背景下，高校培养具备“一体型、智慧型、动手型”三个重要特征的复合型工程人才势在必行。一体型指人才具备行业技术创新发展所需的多学科交叉融合的一体化知识体系，智慧型指人才具备紧跟行业智慧化发展所需的现代信息与模拟仿真技术应用能力，动手型指人才具备良好的动手实践能力。

水务工程作为多学科交叉、重实践的新兴专业，其创立和发展历程反映了新工科背景下培养复合型工程人才面临的相似目标和共同问题，也预示着相通的人才培养模式探索思路。

长期以来我国水务工作存在城乡分割、职责交叉、多头治水等弊端：水资源管理与供水管理相脱节，排水管理与河道湖泊管理相分离等。对此，深圳市在1993年率先组建了深圳水务局，负责全市涉水事务一体化管理，包括水资源规划利用与保护、防洪排涝、城市供水、节水、排水、污水处理、水污染防治等。随后，北京、上海、武汉等地相继成立了水务局。然而，高校传统的专业设置不足以应对时代变革的人才需求。具体而言，水利工程学科下的水工、水文专业与水务链紧密相关的内容主要是水资源规划利用与保护、防洪排涝等环节，土木工程学科下的给水排水工程专业主要涉及水务链中的城市供水、排水、市政污水处理等环节，而环境科学与工程学科下的环境工程专业主要与水务链中的污废水处理、水污染防治有关。在此大背景下，为呼应我国从传统的多龙管水向现代水务管理一体化转变的新时代人才需求，新兴的水务工程专业应运而生。然而，福建省作为一个河流水系密布，多年平均水资源总量位居全国第八位的省份[2]，却未有一所高校设置该专业。为此，厦门理工学院于2013年开设了水务工程专业，填补了福建省的空白。

水务工程专业隶属水利工程学科，其传统人才培养模式以水利学科为导向，注重专业的深度发展，而较欠缺多学科之间的横向交叉以及现代信息与模拟技术应用能力培养，难以有效呼应新时代水务行业发展的人才需求。本文以厦门理工学院创办的福建省首个水务工程专业为载体，以科学改革专业培养方案为核心抓手，以教学软件与硬件建设为两翼支撑，探索新工科背景下复合型工程人才培养模式。

一、以科学改革培养方案为核心抓手

培养方案是开展教学活动的指导性文件，是组织院校教学的重要依据[3]，是本科高校培养专业技术人才的核心环节，直接决定着人才培养质量。[4]为此，要培养新工科背景下的复合型工程人才，科学改革培养方案是核心抓手。

培养方案的科学改革应当紧密围绕以行业发展需求为导向的复合型工程人才培养目标，从行业发展的人才需求出发，凸显“一体型、智慧型、动手型”特征，针对现有以传统学科为导向制订的课程体系存在的学科交叉不足、信息化偏弱、实践性不强等缺陷升级改造课程体系。为此，提出五措并举，对培养方案进行科学改革。

(一)多学科交叉融合，培养一体型工程人才

现代科技和产业发展呈现高度综合的态势，跨越传统学科壁垒，具备多学科一体型知识体系的学生将成为推动技术创新、产业升级的主力。为此，科学改革培养方案，使其课程体系能够打破传统学科壁垒，实现多学科交叉融合，这是培养一体型人才的根本。

传统学科壁垒在水务行业反映为实际工程设计方案中往往存在的学科局限性。如，治理黑臭河段时，水利类设计单位偏好调水稀释，市政类设计单位则擅长埋管截污，而环保企业常用生态浮床、人工湿地等措施。只有培养出水利、土木、环境三大学科交叉融合的一体型水务工程人才，才能拥有更宽阔的专业视野与综合解决问题的能力。为此，水务工程专业采取如下措施对培养方案进行改革：一是在满足教育部、工程教育认证对水务工程专业核心课程设置等要求的基础上，适当调低水利类非核心课程的学分占比，更多地融入隶属于土木和环境学科的市政给排水、水处理与水环境方面的课程。二是为了呼应水环境治理与景观相结合的行业需要，进一步联合学校设计艺术学院，增设《水生态及景观设计》限选修课程，为培养多学科交叉融合的一体型水务工程人才做好培养方案的顶层设计。

(二)融入现代信息与模拟技术课程，培养智慧型工程人才

人工智能、大数据和智能制造等热门学科是新一轮科技革命的先锋，传统工科则通过“智慧+”赋能以“智能土木工程”“智能车辆工程”等形式与这些前沿学科相融合，并且渗透到城市发展、产业升级的每一个角落，而适应这一趋势的智慧型人才自然需要经过现代信息与模拟技术应用能力培养。[5]科学改革培养方案，融入专业所在行业的现代信息技术与模拟技术应用的相关课程，是培养智慧型人才的主要抓手。

当今水务行业也正逐步走向智慧化。传统工科学生培养模式设置的大学信息技术、计算机语言等常规课程，无法有效提供智慧水务发展所需的现代信息技术等知识。为此，水务工程专业采取如下措施改革培养方案：联合学校计算机学院，以限选修和选修课程形式开设了《GIS》《计算水力学》《水文模型》和《水动力计算模型》等现代信息与模拟计算技术课程；联合深圳水务集团信息中心和黄河勘测规划设计研究院规划建设智慧水务模拟实验室，强化智慧水务的实践教学，使学生培养更契合当今智慧水务发展的人才需求。

(三)强化实践教学比重，培养动手型工程人才

实践能力是工程教育中的核心能力，实践教学是培养学生学以致用的动手能力的关键环节，而传统工科重理论轻实践的积弊之一就是实践教学占比不足，容易出现校企脱节，因此学生进入企业后无法快速适应岗位要求。[6]对此，强化课程设计和实验课程，提高实践教学比重，是培养出动手型人才的关键。

以水务工程专业为例，《水利类教学质量国家标准》之附录“水利类专业知识体系和课程体系要求与建议”中规定：“水务工程专业的课程设计应包括《城市水利工程》等不少于3门专业课的课程设计；工程实践与毕业设计(论文)至少占总学分的20%。”按此规定的最低限值设置实践教学，人才培养难以形成动手型特色。对此，专业通过改革培养方案，实现所有专业课程与核心专业基础课程均配套实践教学环节。

(四)模块化设计选修课程、培养学生基于兴趣爱好的一技之长

传统培养方案通常简单罗列一系列选修课程，供学生自由选修。新工科背景下培养复合型工程人才的课程体系往往交叉了多个学科，若选修课不加分类，任学生自由选修，容易导致学生选修的课程知识分散而不成体系。对此，有必要对选修课程进行模块化设计。

水务工程专业分类设置了三个选修课程模块，分别是水利领域的水资源工程模块、土木(市政)领域的给排水工程与水处理模块以及计算机领域的智慧水务模块。学生可根据自己的兴趣爱好按模块进行选修，形成一技之长。

(五)邀请教育界专家与企业界精英共同把脉，做好最终培养方案顶层设计

长期以来，校企合作流于形式，企业对协同育人的积极性并不高。[7]人才培养方案缺乏相关企业、行业的高级技术人才参与制定，导致课程设置缺乏实用性，培养出的工程技术人才很难满足新产业、新经济的需求。[4]对此，采取三步走措施强化教育界与企业界协同制订培养方案，使课程设置更具备实用性，人才培养更能满足企业用人需求。第一步改革培养方案，形成培养方案初稿；第二步将初拟定的课程体系做成问卷，走访行业内不同类型企业，收集企业对课程设置的意见，汇总和提炼出行业内不同类型企业需求的主干知识与技能，并融入课程体系中，形成修订稿；第三步邀请教育界专家与企业界精英共同“把脉会诊”修订稿，并根据专家与精英们的建议进一步完善修订培养方案。

二、以教学软硬件建设为两翼支撑

专业培养方案制定得再科学合理，最终能否发挥出良好的人才培养效果，关键还在于是否具备支撑培养方案顺利实施的教学软硬件。为此，强化教学软件与硬件建设，为人才培养方案实施过程做好两翼支撑极为重要。

(一)双管齐下，强化教学软件建设

教学软件建设涉及师资力量、教学水平、精品课程、教材、学风、文化氛围等方方面面的建设。

厦门理工学院水务工程专业分析新工科背景下专业建设过程中存在的突出问题，确立了以“多学科交叉的亲产业师资队伍建设”和“促教促学管理制度建设”为软件建设的两大侧重点。其中，前者是根本，后者是保障，双管齐下。

1.多学科交叉的亲产业师资队伍建设

传统工科专业师资队伍建设，往往存在学科交叉不足，多数教师因从高校到高校而缺少工程实践经验等问题，这与培养以行业发展需求为导向的复合型工程人才所需的师资存在差距。针对此问题，水务工程专业三措并举，大力进行师资队伍建设。一是加大外引内培力度，强化涵盖三大学科的师资力量，外引时特别注重引进具有企业工作经历的高层次人才；二是联合学校土木、计算机、设计艺术三大学院师资，进一步促进师资队伍多学科交叉融合；三是要求教师轮流到企业锻炼，实现教师队伍的亲产业化。

水务工程专业通过上述三措并举，跨学科、跨学院组建了一支强大的多学科交叉的亲产业师资队伍。这支师资队伍总数15人，其中水务工程专业专任教师10人，拥有河海大学、同济大学、日本北海道大学、法国斯特拉斯堡大学等国内外名校博士学位，同时100%具有企业工作或实践半年以上的经历。另有实验员2人，学校土木、计算机、设计艺术学院教师各1人。根据《工程教育认证标准》中的水利类专业补充标准，师资队伍的工程实践能力要求如下：“15%以上具有在水利企事业单位或相近单位累计参加工程实践半年以上的经历。”[8]可见，专业组建的这支“双师型”师资队伍远超工程教育认证标准的要求，有力保障了复合型水务工程人才的培养质量。

2.促教促学管理制度建设

目前，高校教师轻教学重科研现象普遍存在，学生上课埋头刷手机的“低头族”现象突出，严重影响了教与学的质量。为了促教，建立并推行教师轮流说课、轮流出国(境)进修的以研促教等管理制度；为了促学，建立起“抓头尾，重过程，课前手机入袋”等一系列学生管理制度。

建立和执行上述一系列管理制度后，水务工程专业教师教学教研成绩突出，多人获得市优秀教师、教育部在线教育研究中心智慧教学之星等称号，人均拥有校级以上精品课程、教改项目、教改论文等教学成果4项；学生刷手机的“低头族”不复存在，出勤率与听课质量显著提升。

(二)三位一体，强化教学硬件建设

实践教学离不开硬件条件的支撑，但传统专业教学实验室原有的硬件条件以配合理论教学用途为主，制约了动手型人才的培养。这一问题突出表现在构建的硬件条件体系单一，主要是一些理论教学实验室缺少支撑学生开展创新创业活动的实验场所，缺少提供学生实习实践的不同类型的校外实践基地，且专业教学实验室数量不够，学科交叉不足。对此，水务工程专业提出以“专业教学实验室、大学生创新创业科研实验室、校外实践基地”三大体系建设为抓手，开展三位一体的硬件条件建设，使硬件条件从单一走向多元化。

经过多年探索与实践，水务工程专业组建起水力学实验室、给水工程实验室、微生物水处理实验室等横跨水利、土木、环境三大学科的7个专业教学实验室，并规划建设智慧水务模拟实验室；组建了厦门市水资源利用与保护重点实验室和7个创新实验室，为大学生创新创业活动提供了良好的科研场所。此外，与厦门市水利局、厦门水务中环污水处理有限公司、厦门市市政设计院等多家水务链上的不同类型企事业单位签订了校外实践基地协议，建立了30多个校外实践基地。三位一体的硬件建设有力保障了实践教学质量。

三、探索与实践成效

(一)专业建设方面

经过一核两翼的改革与建设，水务工程专业建设总体成效显著，专业排行名列前茅。根据中国本科院校学科专业评价指标体系，厦门理工学院水务工程专业在中国大学专业排行榜上，位居全国该专业第二名。此外，根据艾瑞深校友会发布的“2022年中国大学水利类专业排名”(应用型)榜单，厦门理工学院水务工程专业获评五星级应用型专业，位列全国水务工程专业排名(应用型)榜首，入选中国一流应用型专业A++行列。

(二)人才培养方面

近年来，随着人才培养模式的改革与专业建设的不断完善，水务工程专业毕业生越来越受业界认可，学生就业率从2017届(第一届)的97.87%升至2019届的100%。2020～2022年，即使在新冠病毒疫情严重影响学生就业的情况下，就业率三年平均值也高达95.3%。

此外，省内用人单位满意度调查时，多家主要用人单位反映，本专业学生显著特点之一是理论知识扎实且知识面宽，在面对各类设计任务时具有良好的学习与适应能力；特点之二是动手能力强，熟悉计算机辅助设计(CAD)软件，出图迅速。厦门市市政工程设计院张志谦副院长特别指出，目前学水利工程的往往不懂水处理工程，而学水处理工程的又往往不懂水利工程，但实际工程设计往往需要具备双方面知识，厦门理工学院水务工程专业培养多学科交叉融合的复合型水务工程人才，很好地呼应了企业的用人需求。此外，厦门中环水科技股份有限公司张严总经理表示，大型企业有条件进行业务领域细分，中小企业更需要各类业务都能处理的复合型人才，厦门理工学院所培养的复合型水务工程人才特别符合中小企业的用人需求。