基于新工科创新人才培养的给排水科学与工程专业改革与实践

哈尔滨工业大学  李伟光

一、项目简介

  随着国家创新战略的推进，国家重大需求、行业快速发展，海绵城市建设、黑臭水体治理、智慧城市建设等诸多热点问题出现，给排水专业面临前所未有的发展机遇和挑战，专业人才培养需达到更高要求。

  为此，教育部高等学校土木类专业教学指导委员会副主任委员、给排水科学与工程专业教学指导分委员会主任委员、哈尔滨工业大学李伟光教授牵头并开展了“基于新工科创新人才培养的给排水科学与工程专业改革与实践”项目。来自39家单位的46名成员参与项目的开展工作。项目实施期间，通过探索传统给排水专业“提升内涵、拓展外延”的新发展思路，最终形成体现新工科特色、适宜研究型、应用型等不同类型高校的指导性创新人才培养方案，示范引领全国高校给排水专业发展。

二、项目实施的工作基础

  给排水教指委历来重视专业建设，通过制定专业标准，助推专业评估认证，推动教学质量不断提高；同时，重视一流专业和一流课程建设，通过课程与教材建设、国际交流、企业合作等培养卓越人才；此外，结合新时代给排水专业的发展目标，开展系统深入的专业发展战略和教学改革项目研究；这些工作和成果为项目的实施奠定了良好的基础。

三、改革思路及举措

  项目从战略体系、培养体系、实践体系和升级综合示范四个版块进行改革，相关举措包括：

（1）基于水行业发展及人才培养需求，树立传统给排水专业“提升内涵、拓展外延”的发展理念和以“学生为中心”的创新型人才培养理念，提出新时代给排水专业发展的总体思路，开展专业发展战略研究；

（2）构建给排水专业人才培养知识结构与体系，优化课程体系及实践教学体系，形成指导性的人才培养方案，遴选不同类型的高校进行试点研究；

（3）对规划设计、工程建设、运行管理等行业和管理部门、专家进行调研，明确新时代专业发展的新需求与人才培养的新方向；

（4）以新工科建设实践为导向，形成课程、教材、实践、双创、科研反哺教学等全方位的改革成果及支撑体系，建立校内外联动的全方位实践育人体系，构建人才培养新模式；

（5）形成专业研讨课程教学模式示范、竞赛-教学结合人才培养措施示范、人才卓越专业技能培养方式示范、专业升级改造措施综合示范、云端实习教学改革示范等；

（6）探索与实践新工科背景下地方高校给排水专业复合型人才培养、高校在线课程的思政建设以及虚拟仿真实验教学的项目建设，同时有序推进建设工程创新实践基地与平台。

四、阶段性实施成果及成效

  形成了《面向国家水行业重大需求，引领新时代一流给排水科学与工程专业综合改革的研究与实践》研究报告；开展了城镇供水排水行业的人才需求调研，形成了《人工智能+给排水科学与工程专业复合型人才的行业需求》等相关调研报告3份。依照新时代专业领域拓展和内涵提升对给排水专业人才培养的新要求，从优化课程体系及实践教学体系等方面初步构建了创新型人才培养新模式。建立了以成果导向的基于“课程目标-课程体系-毕业要求”的课程质量评价机制，并根据结果进行持续改进。构建新工科背景下的专业课程体系与知识体系，初步探索了研讨课程教学模式和竞赛-教学相结合的人才培养方案。制定出《给排水科学与工程专业培养方案（2020 版）》等具有新工科特色、适宜不同类型高校的指导性培养方案9套。建设国家级、省级、校级一流课程体系24套，形成教学成果3项，发表教改论文11篇，撰写/修订课程专业教材8部，其中《水质工程学实用教程》、《城市水系统智能化（上、中、下册）》、《海绵城市建设技术与工程案例》以及《水处理生物学实用教程》4部教材入选住建部“十四五”规划教材。

图1 给排水科学与工程专业教学质量监控体系

图2 教改论文成果

图3 课程关系拓扑图

  建立了虚拟仿真教学、云端实习、智慧水务实践平台、校内模拟水厂等专业实习实践新模式和新平台，建设了针对智慧水务方向的课程体系和知识体系，形成了多套综合示范方案和校企联合培养计划。建立哈工大给排水专业企业云端实习基地、南华大学中建四局土木工程有限公司创新创业教育基地等9个校企联合培养实习基地，福建工程学院入选福建省首批现代产业学院。此外，深入探讨新工科背景下的课程建设、给排水专业复合型人才培养以及高校在线课程的思政建设。各高校开展的虚拟仿真实验教学项目各具特色，校内外实践平台升级改造成效显著。

图4 《泵与泵站》虚拟仿真实验教学系统

五、创新点及特色

（1）基于新工科理念、工程教育认证及应用型创新人才培养要求，建立多维度培养方案评价与修订机制。对给排水专业创新人才培养方案进行升级，形成适用于不同高校的指导性人才培养方案。

（2）以新工科建设实践为导向，形成课程、教材、实践、双创、科研反哺教学的改革成果及体系。在课程教学大纲的制定、课程目标与指标点的对应关系、课程评价方法等方面，形成以学生成果产出为导向的核心理念。

（3）课程建设与教材建设重点突出理论与实践结合，立足于工程应用，同时融合创新教育，强化学生综合能力与创新思维的培养。

（4）通过校企合作和资源共享，搭建工程实践创新基地，培养具备多维知识结构、具有沟通协作及解决复杂工程问题能力的卓越工程技术人才。开展虚拟仿真实验教学课程，突破时空局限，构建多维互动的实验教学模式。

图5 “三维立体式”实践创新人才培养体系

六、应用及推广情况

（1）开设创新创业课程，聘请学科教师担任创新项目和课外科技竞赛指导教师，推动科技创新活动融入实践教学环节；

（2）哈尔滨工业大学、同济大学开创的云端实习教学模式，突破了以往实习的时空限制，已被国内多所高校的给排水专业借鉴学习。此外，重庆大学构建的智慧水务方向的复合人才培养方案也已推广应用；

（3）《泵与泵站》于2020年获批江西省精品在线开放课程、2021年获批江西省高校育人共享计划课程，正积极推广线上应用；

（4）结合实践教学需求和山西省产业需求，创建“煤化工园区水处理实践教学基地”，促进产学研协同育人。多所高校实现了实践平台的升级改造和虚拟仿真项目的推进建设，受益学生达1000余人；

（5）新版培养方案中，引入OBE理念，并在传统课程的基础上新增现代信息控制内容。目前，建立了昆明理工大学虚拟教研室。利用该平台实现了成果共享与有效交流，并在云南农业大学、昆明理工大学津桥学院推广。