冯晓楠 王宗平 姜薇 谢鹏超 任拥政 郭刚 杨群 周爱姣 罗凡 苗蕾

摘  要：围绕高校创新创业复合型人才培养，构建了给排水科学与工程专业兼具创新研究与工程实践能力的新工科人才培养体系，从教学内容、教学方案、教学模式等方面搭建了多层次人才培养方案;研究提出了根据课程体系特点而制定的实践教学与创新教学方案，打造全方位学生培养途径，系统全面分析了人才培养成效。研究结果有助于环境类专业教师更好地开展新工科建设和创新创业型人才培养。

关键词：新工科;创新创业;多层次;培养方案

中图分类号：C961        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）S1-0023-04

Abstract： Around the personnel training of innovation and entrepreneurship， the talent training system of water supply and drainage science and engineering major in the new engineering background was proposed. Multi-level talent training scheme has been built from the aspects of teaching content， scheme and training mode. The paper put forward the practical and innovative teaching plan formulated and comprehensive way of student training according to the characteristics of the curriculum. And it systematically and comprehensively analyzed the results of talent training. The research results was meaningful for the environmental professional teachers to better carry out the new engineering construction and the training of innovative and entrepreneurial talents.

Keywords： new engineering; innovation and entrepreneurship; multi-level; training scheme

随着新一轮科技革命和产业变革加速演进，综合国力竞争愈加激烈，中国越来越迫切需要创新型新工科人才以应对未来的科技变革[1]。2017年教育部在复旦大学召开高等工程教育发展战略研讨会，认为世界高等工程教育面临新机遇、新挑战，工科优势高校要对工程科技创新和产业创新发挥主体作用，各高校应加快启动新工科建设推动我国工程教育改革创新[2]。新工科建设更加注重和突出工程学科的创新性理念，它是在“卓越工程师教育培养计划”取得改革成果基础上的深化[3]。高校是培育创新型科技人才的重要领域，如何培养学生的创新能力，启发学生自主创新思维，高校应及时调整人才培养方案、强化学科交叉教学内容、构建课程“两性一度”、改革课程体系与方法[4-5]。

給排水科学与工程专业（以下简称给排水专业）已被列入新工科专业，在人工智能、大数据、物联网等新技术发展影响下，现如今给排水专业所涵盖的范畴日益扩展，除了包含常规的给水工程、排水工程、建筑给排水工程外，还囊括了水资源的保护与利用、水生态系统修复、水处理新材料的开发与利用、水环境规划与管理、海绵城市建设、智慧水务、黑臭水体、流域治理等，涉及与“水”相关的方方面面[6]。给排水专业需要紧密结合国家重大需求，并不断适应水行业技术发展，这就要求所培养的人才要具备坚实的理论基础、超强的实践能力与跨专业交叉融合能力、开阔的专业知识面、广阔的国际视野，以及兼具创新研究与工程实践能力的高素质复合型新工科人才。

一、新工科背景下给排水专业创新创业型人才培养体系建设探索的意义

（一）缩小现阶段教学体系与国家新工科计划对人才培养存在的差距

按照新工科教育要求，传统的工科专业亟待改革。随着国家在水资源、水环境、水生态和水安全领域对给排水专业人才提出了更高要求，需改革本专业人才培养体系，强化新工科实践教学[7-8]，需强化学生解决复杂工程问题和适应专业新需求的能力，需要构建专业理论教学-实验教学-课程设计-生产实习的递进式课程教学体系，加强国际交流，拓宽国际视野，探索培养兼顾工程实践能力与创新研究能力的复合型人才的新思路和新途径，从而解决现阶段教学体系与国家新工科计划之间对人才培养存在差距的问题。

（二）开展多层次教学方案改革，促进国家级高水平课程建设，培养学生创新素质

针对传统教学中“重灌输”“轻启发”，人才培养中“研究性”与“实践性”难以兼顾，对学生个人能力不加区分，教学互动沟通、学生创新思维、国际化交流水平不足等问题，以课程特色入手，改革教学方法、更新教学手段;对标新工科，探索多层次培养模式，引导学生进行跨专业融合与交叉探索，强化学科交叉的专业教学内容，强化实践和创新创业训练，培养解决复杂专业问题、多学科交叉的创新型卓越人才具有重要意义。

二、新工科背景下给排水专业创新创业型人才培养具体方案

华中科技大学给排水科学与工程专业源于1959年原武汉城市建设学院;1977年恢复高考时为11所招收本科专业的高等院校之一;1992年和2003年分别获批硕士、博士点，2007年获批博士后流动站;三次通过住建部组织的专业教育评估;2013年入选教育部“卓越工程师教育培养计划”，2019年获首批“国家级一流本科专业”，2021年顺利通过专业评估（认证）。华中科技大学给排水专业对标新工科建设和工程教育专业认证标准，优化培养计划，强化实验实践教学环节，开展科教协同育人和校企协同育人，拓宽国际视野，加强跨文化交流等，从而深化专业创新创业型人才培养综合改革。具体改革方案如下：

（一）根据专业课程知识结构，制定课程研究型与应用型教学方案

教学方案中以“研究创新”“工程应用”为主线，选择建筑给水排水工程、水质工程学这两门课程为试点课程，根据专业课程理论性与应用性特点，分别制定研究型和应用型的教学方案，如图1所示。

研究型教学方案可基于三明治教学法，开展主题探讨以及精选案例互动教学，引导学生主动学习;通过提前布置、分组讨论、小组汇报、教师讲解、学生讨论的形式，使讲授形式灵活，增强学生注意力，启发和带动学生探索新的知识领域。教学中引入新的专业工程软件（BIM、SWMM、Inforworks），加强智慧水务、信息化、智能化教学，强化学生适应专业新需求的能力。

应用型教学采用PBL模式开展工程案例引入式教学，采用“问题导入-理论教学-案例实践-创新提升”教学模式，让学生从实际案例的分析、设计、解决、评价等一系列过程中掌握专业知识，领悟工程专业学习的要点，构建“认知分析-技术融合-工程创新”三级渐进工程创新能力培养体系。

同时还利用互动课堂、微课、慕课、翻转课堂、虚拟实验室、TED开放式课程、学术网站等多种资源，开展线上线下相结合教学模式，以培养学生的自主学习能力为目标，激发学生学习积极性，让学生成为学习的主体。

（二）聚焦行业发展，建立个性化、智能化、学科交叉的复合型新工科专业教学内容，强化工程实践教学

瞄准国家及行业重大技术需求，在统计、分析本专业领域人才需求发展趋势基础上，调整教学内容与知识结构，制订多种选择性的教学体系。并依据学生自身特点与需求，因材施教，为学生打造个性化培养体系，如图2所示。同时，在专业课程教学内容中贴近行业发展现状，兼备行业发展趋势内容，将物联网、大数据和智慧水务等内容纳入课程体系，扩展学生的知识面，完善专业教学内容，增强学生适应专业新需求的能力。

强化教学内容的同时注重工程实践教学，优化实践教学方案，持续提升实践教学质量，增加实践教学学时。为培养学生的大局观、扩展学生专业思路与国际视野，建立卓越班全员国际交流制，通过与海外高校签订交流协议，设立“环境大讲坛”，近三年邀请国外知名教授专家来校进行学术交流百余次，从而促进了学生与国外知名高校学生交流，扩展学生国际视野。

（三）完善教学体系结构，打造全方位学生培养途径，兼顾基础培养与个性化培养，建立多层次复合型新工科人才培养方案

如图3所示，打造专业课特色教学模式，开设个性化、多选择性、多方向性选修课，不断完善课程内容，开展研究型和应用型PBL专业教学，将专业教师的科研成果和工程实例融入教学，开展启发式教学，培养学生自主学习能力。

实行“双导师”制，理论与实践结合，实践与行业结合。建立校企联合的给排水专业教学指导委员会，聘请给排水领域知名高级工程师担任业界导师，开设递进式卓工计划专项实践课程，提升工程实践教学的质与量。

专业课程教学体系兼顾基础创新和个性化培养内容，坚实的专业理论知识和实践能力是学生创新意识和思维发展的源泉，同时也需要拓宽科技前沿及交叉学科的知识面，依托课外科研及竞赛促进个性化培养。

基础创新能力培养主要从专业课程理论学习和工程实践能力培养两个方面开展。结合专业发展与新工科需求，强化信息类、化学类、生物类、工程经济类课程建设。通过课程启发式教学，强化学生对基础知识的掌握;通过认识实习、生产实习等实践教学环节和课程设计、毕业设计等工程设计锻炼，培养学生具备解决复杂工程问题的能力。

个性化培养中完善选修课内容体系，促进能力较强和引导对某个发展方向感兴趣的学生培养，通过扩展相关专业学习内容，组织参加学科竞赛、组建创新团队、参与大学生创新创业训练计划项目等课外实践，满足不同能力学生的发展需要，促进学生独立个体更优发展。

三、给排水专业创新创业型人才培养成效分析

（一）构建了基于新工科的给排水专业创新创业型人才培养体系

华中科技大学给排水专业对标新工科建设，紧扣水资源、水环境、水生态和水安全领域发展战略和学科前沿，凸显多学科交叉优势，融入现代信息技术、水工业发展与创新技术理念。如图4所示，以水质工程学、建筑给排水工程为金课建设试点课程，注重课程“两性一度”建设;通过在教学中融入海绵城市、黑臭水体、流域治理、综合管廊、智慧水务、物联网技术等热点问题，优化教学内容，建立了基于“问题导入-理论教学-案例实践-创新提升”教学模式;发挥“双师型”师资优势，强化工程应用教学，构建“认知分析-技术融合-工程创新”三级工程能力培养体系;创新实践教学环节，建设“科教融合”“课赛结合”实践教学创新平台;联合行业顶尖企业，建立教学基地;构建实践教学“双导师制”，创建业界导师库，强化“校企协同”育人模式;从而為培养综合创新能力强、能解决复杂工程问题的创新型人才奠定基础。

（二）强化工程实践教学，完善校企协同育人机制

强化工程实践教学基地建设，打造实践（实训）中心，建立“双导师制”实践教学模式，优化实践教学环节，以教学改革成果完善校企协同育人模式。目前已与中国建筑三局集团公司、中信建筑设计研究总院有限公司、中国市政工程中南市政研究总院等行业知名企业建立了50余家实习基地，优化实践教学方案，持续提升实践教学质量;给排水专业普通班实践教学学时占总学时的27.7%，卓越计划实验班实践教学学时占比超30%。现已聘请60余名高级工程师为业界导师，近三年毕业设计选题中工程设计型选题比例为98.3%，建立了由认知实习、课程设计、再到生产实习、毕业实习、毕业设计的全链条实践教学体系。2015级卓越班学生22人中，“双一流”高校升学率59%，甲级设计院就业率23%。

（三）指导创新创业训练，培养创新型卓越人才

华中科技大学十分重视大学生创新创业实践训练，筹办了启明学院，推进创新工场，为大学生创新创业团队提供场地和技术支持。华中科技大学环境科学与工程学院给排水专业积极组织本科生申报省级和国家级“大学生创新创业训练计划”项目，在“985工程”和“双一流”经费支持下，建成了以“水处理综合创新实验平台”为标志的OBE模式工程实践教学硬件和软件体系，新增综合型、设计型和创新型教学实验10余个，为本科生创新创业训练提供支撑;目前本专业本科生工程创新训练覆盖率超过70%。

近四年来给排水专业专任教师指导学生承担国家级大学生创新创业项目8项，省级项目27项，校院级项目52项，本科生申报数量呈逐年增长趋势;大学生创新创业项目为本科生参与课外科技竞赛提供了重要支撑，基于此指导学生团队获得了省部级以上学科竞赛奖近四十项，其中“挑战杯”中国大学生创业计划金奖、“中国给水排水杯”本科生科技创新大赛一等奖、“深水杯”全国大学生给排水科技创新大赛特等奖等。

（四）设置人才培养反馈机制，持续提升培养质量

建立毕业生就业跟踪评价机制，不断完善用人单位反馈-学院-学校三级响应质量保障机制，稳步提升教学质量。如图5所示，近五年国内升学率平均为44.4%，其中约30%的学生获得免试攻读研究生资格，国内知名高校清华大学、哈尔滨工业大学、同济大学、中国科学院大学等充分肯定了我校学生的创新能力和工程实践能力。近五年出国攻读研究生的平均比例为5.9%，主要去向为美国、新加坡、澳大利亚、中国香港等国家和地区的海外著名高校。

直接就业的毕业生多数赴大型国有企业、科研院所、政府机关等，就业地域主要分布在华中、华南和华东地区，近年来西部地区就业的同学也有所增多。为深入了解毕业生培养质量情況，综合工程教育认证的12项要求、给排水科学与工程专业教学质量国家标准规定以及用人单位满意度指标等，进行了给排水科学与工程专业用人单位回访问卷调查，向中国市政工程中南市政研究总院、上海市政工程设计研究总院有限公司、中国建筑三局集团公司等用人单位寄发或进行走访，请各单位对历年接收的本专业毕业生的各项素质指标进行评价，收回问卷40份，其中政府和事业单位10份（占比25%），国有企业20份（占比50%），外资企业及民企等10份（占比25%）。统计结果表明：用人单位对本专业毕业生综合评价满意度达到100%，其中“非常满意”和“较满意”的比例分别为82.5%和17.5%;在学生知识运用能力、问题分析能力、研究能力、使用现代工具能力、遵守职业道德规范、团队合作能力以及综合评价等方面的非常满意与比较满意度均达到了100%。

四、结束语

新工科建设对高校专业人才的创新能力提出了新的更高要求，给排水专业人才培养应以解决重大环境问题为导向，坚持“研究创新”“工程应用”特色，结合给排水领域的复杂化与多样化的发展趋势，制定创新性与实践性教学方案，构建个性化、交叉综合型、国际化专业教学内容，打造全方位学生培养途径，建立多层次的高素质复合型创新创业型新工科人才培养体系。

参考文献：

[1]林健.第四次工业革命浪潮下的传统工科专业转型升级[J].高等工程教育研究，2018（4）：1-10+54.

[2]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）：13-16.

[3]李怀珍，武俐，袁军伟.新工科背景下地方高校创新创业人才培育体系探索——以河南理工大学为例[J].大学教育，2021（11）：22-24.

[4]曾丽娟，陈静敏，周峻岭.创新创业教育导向下高校环境设计专业人才培养模式研究[J].创新创业理论研究与实践，2021，4（18）：78-81.

[5]王红雨，于张娜，闫广芬.新工科背景下工科专业的调整、布局及衍生机制——基于33所代表性高校的分析[J].高等工程教育研究，2021（6）：24-30.

[6]崔福义.满足行业人才需求是给排水科学与工程专业的责任与使命[J].给水排水，2019，55（11）：1-3+23.

[7]苏冰琴，岳秀萍，张瑞.给排水科学与工程一流专业课程建设的思考[J].高教学刊，2021，7（24）：39-42+47.

[8]林冲，崔彬，陈学彬，等.新工科背景下给排水科学与工程专业本科教育模式的探索与实践[J].广东化工，2020，47（24）：168-169.