摘 要：通识教育逐渐成为国内外高等教育的共识。本文总结了清华大学土木类学科通识教育的大类宽口径培养模式。立足于高水平本科教育和专业教育，充分调研了国外高水平土木类学科的本科培养模式，阐述了清华大学土木大类宽口径专业的培养目标与专业重塑、培养路径以及课程体系建设的思路，并以土木工程专业为例给出了四年制171学分的宽口径专业培养方案；总结了土木大类本科培养的主要支撑体系建设，包括实验实践教学平台建设、大类学生管理体系以及大类培养质量控制与反馈体系的建设。同时，结合外部教育专家评审和近4年的大类培养实践，总结了土木大类宽口径本科培养的经验，并提出了大类培养面临的外部评价等方面的挑战。
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【论文选刊】李克非 张建民 方东平 郭红领 朱德军 韩建国 苏芃：《土木、水利与海洋工程：大土木类本科宽口径培养模式探索与实践》
作者简介：李克非，清华大学土木水利学院副院长、教授、博士生导师，工学博士；张建民，中国工程院院士，清华大学土木水利学院教授、博士生导师，工学博士；方东平，清华大学土木水利学院院长、教授、博士生导师，工学博士；郭红领，清华大学土木水利学院副系主任、副教授、博士生导师，管理学博士；朱德军，清华大学土木水利学院副教授，工学博士；韩建国，清华大学土木水利学院高级工程师，工学博士；苏芃，清华大学书院管理中心主任。通讯作者：郭红领。
原文刊载于《高等工程教育研究》2022年第三期。
关键词：土木大类 专业重塑 宽口径培养 培养目标 课程体系
通识教育逐渐成为国内外高等教育的共识。[1] 国外一流大学在通识教育方面进行的长达百余年的探索和积累逐步引起国内高等教育界的广泛关注。[2] 哈佛大学强调“通识教育旨在使学生在接受专业教育的同时，能够获得更加全面的发展，具有健全的人格、深厚的人文素养等等，能够更好地适应未来的职业发展”。[3] 麻省理工学院以卓越的工科教育享誉全球，同样强调通识教育，首任校长威廉·罗杰斯1861年就提出将通识教育和专业教育贯通，使学生毕业后有能力胜任各个领域，同时强调社会责任感培养的重要性。[4]
随着我国的社会发展，高等教育已完成从最初的精英化至大众化阶段的过渡。教育部数据表明[5]，2018年我国已经建成世界上规模最大的高等教育体系，高等教育毛入学率48.1%，标志着我国的高等教育即将迈入普及化阶段，相应的教育理念应该同步调整。2015年10月,国务院发布《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》[6]，提出“积极探索中国特色的世界一流大学和一流学科建设之路，努力成为世界高等教育改革发展的参与者和推动者”。党的十八大报告提出要“推动高等教育内涵式发展”，并强调将质量和特色置于内涵式发展的重要位置；十九大报告进一步明确提出要“加快一流大学和一流学科建设,实现高等教育内涵式发展”。[7] 2016年国家《“十三五”发展规划纲要》中明确提出“通识教育和专业教育相结合的发展方向”。[8] 基于对国外一流高校本科人才培养体系的调研，国内高等教育逐步将通识教育作为提高教育质量、注重特色建设的内涵式发展的一个发力点。
土木学科是清华大学最悠久的工科之一，在传统工科教育模式下为我国经济建设培养了大量的基础设施建设人才，涌现出一批学术大师、兴业英才和治国栋梁。目前土木类本科专业包括土木工程、水利科学与工程、交通工程、工程管理、海洋科学与工程（辅修）。在通识教育和高等教育普及化的大趋势下，传统土木工程教育面临教育理念、专业人才培养路径和培养模式等方面的挑战。清华大学大土木学科立足于高水平土木类人才的培养理念，以通识教育为导向、融合重塑土木类本科专业，从2017年开始实施土木大类的宽口径本科教育改革，于2018年申请并获批宽口径本科专业“土木、水利与海洋工程”（Civil Engineering and Systems, 081009T）[9]，并于2020年入选教育部“一流本科专业”建设名单。[10] 本文将系统介绍基于大土木学科的土木类本科宽口径培养的探索与实践情况。
一、国外一流高校土木专业培养模式调研
每个高校培养方案的制定都是围绕其人才培养目标并基于这一目标进行课程体系设计。现代社会的发展对人才的需求不断发生变化，其中最明显的就是从专业型向复合型人才的转变。[11] 为了更好地建设清华大学土木类本科宽口径培养模式，本文调研了麻省理工学院、加州大学伯克利分校等国际顶尖高校土木专业的人才培养方案。麻省理工学院（MIT）土木与环境系将本科学位的要求主要分为五部分[12]，包括：通识教育要求（General Institute Requirements，GIRs)课程17门，专业要求（General Department Requirements，GDRs）根据不同专业方向（Track）的要求分别选择三组核心课程之一（54~60学时）；限选课程（48~60学时）以及非限选课程（48~54学时）。加州大学伯克利分校（UCB）土木专业的总学分要求是120学分[13]，其中通识教育学分约占45%，主要涵盖数学、物理、化学、计算机科学、写作以及人文社科类课程；专业核心课程学分约占24%。新加坡国立大学通识和基础类课程和任选课程学分约占总学分（160模块学分）要求的38%，专业核心课程的要求学分占32%。[14] 伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）土木专业的总体要求128学分[15]，包括校级通识教育课程（18学分）、数理基础与概论课程（67学分）、科学选修课程（3学分）、土木工程必修课程（34学分）以及自由选修课程（6学分）。
通过对比分析，以美国高校为例，国外高水平土木工程专业的建设可以分为三种形态：① 全面的通识教育，以MIT土木与环境系为代表，专业学分整体较低（等效折算为71学分），课程体系强调基础性，学生自主选修课程比例较高，达到总学分（时）要求的24%；② 准通识教育，以UCB土木专业为代表，专业整体学分有所提高（80~82学分），专业核心课程有所增加，强调数学和物理基础以及数据计算机类课程；③ 标准土木专业教育，以UIUC土木专业为例，专业学分进一步提高（107学分），课程体系的土木专业课程进一步加强，相应地通识类课程较少。可见，以上三种土木类专业方案是用来支撑不同的培养目标，本身并无绝对优劣之分。前者支撑MIT的人才培养目标，强调支撑毕业生发展成为解决全球挑战的创新人才[12]，而后者则致力于培养服务社会的优秀土木工程专业人才。[15]
二、大土木类本科宽口径培养与专业重塑
1. 专业重塑与培养目标
今天大土木工程的专业内涵已经从传统的各个行业的基础设施建设，演变为“使用材料和能源，基于力学、经济学、管理学和美学，创造人类工程奇迹的科学、技术和艺术”。相应的，土木大类的本科专业重塑和本科教育需要符合这一土木工程的新专业内涵，培养具有长期发展与创新潜力的卓越人才。大土木工程本科教育专业重塑，其本质就是丰富和重构土木大类专业的教育教学体系，将清华大学原有的土木类专业布局建设为涵盖“上天”“入地”“下海”“交通”的大土木学科布局，将水利类专业建设为从“陆地”拓展到包括“天空”“地下”“海洋”的完整水系统。在教育层面，基于通识教育的宽口径本科培养不再将高水平土木类专业人才教育局限在本科阶段完成，而是通过“宽基础、强交叉”的本科教育赋予受教育者更广阔的专业视野和发展潜力，专业教育深度也不再作为唯一的衡量标准。
土木大类本科专业重塑充分体现“三位一体”(即价值塑造、能力培养和知识传授)教育理念和“综合引领”的学科追求，强调学生的“科学”“技术”“管理”综合能力，为社会培养有“家国情怀、全球视野、知能兼备、德才双馨”的领军人才。基于此，土木大类宽口径专业“土木、水利与海洋工程”最终确立的本科专业培养目标为：秉承清华大学“价值塑造”“能力培养”“知识传授”三位一体的理念，以通识教育为基础，以价值为导向，培养具有如下知识、素质和能力的卓越人才。需要达到的培养要求包括：
（1） 具备宽厚基础和创新思维，掌握自然科学、社会科学和工程技术等基础理论和相关专业知识。
（2） 既能够从事相关领域的规划设计、技术开发及项目管理等工程实践，也能够继续从事土木、水利与海洋工程相关领域的学习和科学研究。
（3） 拥有健康身心、恪守工程伦理、爱国敬业，具有社会责任感和使命感、具有全球视野、适应社会发展需求，服务于社会发展基础设施建设与管理。
2. 培养路径与步骤
土木大类培养强调“宽口径”“重基础”“强实践”“多样化”的教学要求，创新“本研贯通”“理工融合”的教育体系，通过重构大类培养的课程体系、实践教育体系、国际化教育体系、教育支撑体系、学生管理体系、院系管理支撑体系，最终实现土木大类新型人才培养目标。土木大类高水平专业人才培养分为宽口径本科教育和高水平研究生贯通培养两个阶段。土木大类本科专业在一、二年级设置校级和大类平台课程，实现大类通识教育，以大类发展课的形式加强计算机、人工智能与数据科学，强化经济、管理与法律等方面的宽基础教育；各个方向的专业教育安排在三、四年级进行，相应专业课程进行融合、整合和调整，部分课程升级为研究生课程；同时每个专业方向提供3门主要专业课程供其它专业方向学生选修，宽口径本科教育要求学生必须完成一个主修专业方向和至少一个其它专业方向的选修课程学习，通过该要求来拓展专业层面的通识教育和专业融合。培养的基本路径如图1所示。
大类本科宽口径教育的主要出口对接高质量的研究生教育，在培养路径上两者互为目的和基础。在本科专业重塑的同时，将通识教育对接研究生培养，使用“本研贯通”培养来确定和优化本科培养路径。为此，清华土木学科在原有研究生培养基础上集中优势资源、凝练了硕士培养优势方向，提升“本研贯通”培养质量。土木宽口径本科教育的学科交叉不限于大土木学科内部。在“强基计划”的背景下，土木大类对接理学专业教育，实施“理工融合”的培养路径，制订了“数理+土木、水利与海洋工程”和“力学+土木、水利与海洋工程”双学位的培养方案，培养多学科创新人才。
3. 大类课程体系建设
课程体系建设是专业重塑和大类培养的基本支撑。本科宽口径专业紧扣培养目标的“价值与能力”导向以及“技术+管理”特色，建立“校级-大类-专业”三级课程体系。针对大类教育需求，利用校内资源定制了“大学物理CE（4学分）”（物理系）和“数据结构与算法（2学分）”（计算机系）等校级平台课程，平台课程支撑效率明显提高；建设大类发展课程10门，对接科技发展前沿，拓展学生在经济、法律、能源、环境、美学方面的素质和修养；专业课教育以“浓缩”专业包方式分阶段实施，保持原有实践环节的比例，预留与本硕、本博直通培养的接口。目前土木、水利与海洋工程本科专业总学分169~171，其中校级平台课程77学分（通识教育课程44学分、数理基础类课程33学分），大类平台课程34学分（大类通识课程24学分、大类发展课程6学分、大类实践课程4学分），专业方向课程48~50学分，大类交叉课程与自由选修课程共10学分。图2展示了土木工程专业方向四年制171学分培养方案。[16]
图 2 土木、水利与海洋工程（土木工程方向）课程体系
三、大土木类本科宽口径培养的支撑体系
1. 实验实践教学平台建设
土木大类培养强调“宽口径”“重基础”“强实践”“多样化”的教学要求，其中实验教学和实践教学是贯彻上述教学理念的重要支撑条件。实验教学包括各类专业课程的配套试验课程，实践教学涉及本科教学过程中由浅及深的专业实践与训练。土木大类在实施了大类培养和理工融合的培养模式后，客观上传统工科教育环节需要进行不同程度的压缩，以完成拓展基础、学科交叉和理工融合的培养环节。在此背景下，传统土木类教育的实验与实践的教学理念需要从传统工程师教育的“闭环”模式向宽基础、创新型人才培养的“启发”模式转变。实验教学需要摆脱“程式化”内容，开发有深度、结合基础学科的新实验，同时激发学生学术研究志趣、支持鼓励学生在统一实验和教学平台上自由选题进行课程实验；实践教学需要摆脱传统的“模块化”安排，以学生的专业志趣为导向，统一安排各个实践环节的选题，优化配制各个实践环节的资源。所有实验与实践教学理念的转变都需要在土木大类教学平台上进行整合与优化。清华大学土木水利学院以此为契机，拟在现有教学实验室和教学实践资源（基地）的基础上组建土木大类实验与实践教学平台，支撑土木大类教育的通识教育与学科交叉融合。图3展示了土木大类实验与实践教学平台的建设架构
图 3 土木大类实验与实践教学平台
2. 大类管理体系
教育教学改革离不开支撑管理体系建设，以教育教学为核心的改革也将推动院系管理体制机制改革。土木水利学院实施院管本科、系管研究生的管理体系，借鉴国外“书院制”管理模式，由学院统筹本科教学工作，更好地推进一二年级通识教育和三四年级专业教育；建立大类支撑服务队伍，提升支撑服务水平；加强学术共同体建设，形成重视教育教学创新的文化氛围。主要管理体系的举措包括：
（1） 保留原行政班建制，加强集体建设与思想引领。基于土木大类学生入学两年后进行专业分流的特点，考虑到学生对原班级的充分信任感与认同感，班主任、辅导员对学生情况充分熟悉，土木大类提出在专业分流后依然保留原有行政班级建制、保持原有宿舍分配的机制，并制定《土木水利学院大类分流后学生管理办法》。
（2） 充分利用第二课堂，推动学科交叉与素质培养。土木大类高度重视本科生学术素养、学术志趣的培养，构建由结构设计大赛、水利创新大赛、未来城市与基础设施创新大赛、水利兴趣大赛、交通科技竞赛、校园地下空间创意大赛等科技创新赛事构成的科创赛事体系，覆盖五大专业学科方向，向全校各专业同学开放，实现大类内部及大类间学科交叉；土木大类全面统筹大类学术交流活动，打造本研贯通培养交流契机。
（3） 抓住关键时间节点，强化土木大类认同。把握入口，依托有大类特色的文创周产品，统一开展新生入学教育，组织入党动员会，讲解学院历史文化，弘扬老一辈土木人勤劳智慧、甘于奉献的精神，鼓励新生把学问做在中国大地上；关注出口，组织学院统一毕业典礼，设计毕业相关纪念品、营造毕业氛围，体现大类对学生浓厚的人文关怀。
3. 培养质量控制与反馈体系
土木本科大类教学培养过程质量控制是教育教学过程的必要组成部分。总体上，过程质量控制在校内由预设的质量控制环节进行控制，包括培养方案的定期修订、学生评价、教师听课、课程督导组巡查以及毕业生调查等方式。信息反馈至院系后由学院教学管理口集中处理，并向土木大类教学委员会汇报，土木大类教学委员会对培养情况进行总体评估，并对拟作出的改进措施进行审议。在学校外部，土木大类宽口径专业接受相关专业教学指导委员会的指导和相关专业教育机构的评估。这里以点带面，将土木大类宽口径专业教育质量控制的两个典型环节进行剖析，与学校外部有关的专业培养方案专家审查和学校内部的毕业生调查。
2019年土木水利学院统一邀请了宽口径专业的5个专业方向的教育专家，包括土木工程6人、水利工程7人、工程管理7人、交通工程6人以及海洋科学与工程2人，通过函评对宽口径专业的教育模式和具体方向的专业教育内容进行了评估，并对“培养目标和能力要求”、“培养成效”和“课程体系”等方面提出了具体的意见和建议。专家总体认可大土木专业在本科教育阶段进行融合与专业重塑，肯定了宽口径专业的培养目标和定位，建议在5个土木类专业融合后进一步加强与信息技术、全寿命管理等热点学科和问题的交叉融合，并进一步推进专业的国际化建设。
土木大类从2017年开始针对毕业生进行本科教育质量的调查。调查对象是已经完成本科学习、达到毕业要求的应届本科毕业生班级，调查问题见表1。应届毕业生在完成学业以后，对本科教育有了完整体验，因此能够回答有关培养方案等问题。另外，已经达到毕业要求的学生毕业在即，也更加可能以积极、正面的方式完成本科质量调查。
表 1 本科教育毕业生调查问卷问题汇总
四、总结
清华大学土木大类培养从2017年启动，至今已有4年的实践，分别完成了大土木类的专业重塑、培养方案的制订、宽口径专业“土木、水利与海洋工程”的批复以及大类统招统出的培养模式的建立等关键环节，目前大类本科培养已经步入正轨。从教育理念和培养方案设计分析来看，清华大学土木大类的宽口径培养方案比美国等成熟教育体系中的土木工程专业教育更加通识化，对比创新型人才培养需求来看基础科学类课程仍然需要加强；从外部教育专家评审来看，宽口径的教育模式和理念普遍为专家所接受，由于通识化教育会压缩传统工科的本科专业教育，采用“本研贯通”的专业培养模式将专业教育在本科与研究生两个阶段完成是必然的教育选择。
大土木类专业本科教育采用宽口径教育来培养创新型人才，逐步成为共识。同时，伴随这一教育理念的变化，对实施宽口径教育学校的外部约束也不可忽略，比如宽口径专业与传统土木专业的专业认证和评估的接口问题。土木类专业进行了宽口径教育以后，在总学分不变的前提下，各个专业环节压缩不可避免；这也与土木专业的认证和本科教学评估所采用的衡量标准不一致。如果维持传统专业评估标准不变，可能会导致宽口径专业无法通过认证、进一步影响宽口径专业毕业生的就业选择与相关权益。这需要高等教育专业认证体制内的各方共同努力，接纳宽口径专业进入现有的专业认证体系。
参考文献
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[9]中华人民共和国教育部. 教育部关于公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知[EB/OL].[2021-10-18]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_1034/s4930/201903/t20190329_376012.html.
[10]中华人民共和国教育部. 教育部办公厅关于公布2020年度国家级和省级一流本科专业建设点名单的通知(教高厅函[2021]7号)[Z]. 2021.
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[14]NUS CivilEngineering. Curriculum Structure[EB/OL].[2021-10-18]. https://www.eng.nus.edu.sg/undergraduate/degree-programmes/curriculum/.
[15]UIUC Civil and Environmental Engineering. Course websites[EB/OL].[2021-10-18].https://courses.grainger.illinois.edu/.
[16]清华大学土木水利学院.2019级土木、水利与海洋工程本科培养方案[EB/OL].[2021-10-18].http://www.civil.tsinghua.edu.cn/ce/65.html.
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