國內外頂尖大學土木工程專業本科培養方案調研與對比

鄭俊　呂慶

摘要：土木工程作為一門獨立的科學技術，通過創造和改變環境來提高人類生活和生產的便捷性、高效性、安全性和舒適性。中國作為發展中國家，對土木工程專業人才需求量巨大，現開設土木工程專業的高校已超過550所，占高?？倲档谋壤笥?0%。隨著人類科學技術的快速更新迭代，研究國內外頂尖大學土木工程專業本科培養方案具有重要的現實意義。從頂尖高校和頂尖土木工程專業兩個維度綜合考量，本文選取2021—2022年QS世界大學學科排名之土木與結構工程專業排名前50的國內外6所代表性高校，調研與對比分析6所高校土木工程專業本科培養方案中的教學目標和課程體系，可為我國高校建設世界一流土木工程專業提供參考。研究結果表明：6所高校在人才培養目標上基本一致，均強調對學生的知識傳授、價值塑造和能力培養；國內高校清華大學和浙江大學本科畢業要求修讀的課程門數明顯多于國外4所高校，存在課程分配不均勻問題；清華大學和浙江大學在人文、藝術課程方面弱于國外幾所頂尖名校，而在可供選修的專業課程豐富程度方面優于國外頂尖名校。課程體系是實現教學培養目標重要抓手，國內頂尖高校土木工程專業建設可適量減少總課程量，增加人文、藝術課程設置，為學生留足課外學習與消化時間，以實現對學生知識傳授、價值塑造、能力培養三者的協調平衡培養。

關鍵詞：高等教育；培養方案；土木工程；培養目標；課程體系

中圖分類號：G642；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2023）02-0036-10

土木工程（Civil Engineering）是建造各類工程設施的科學技術的統稱，既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養、維修等技術活動，也指工程建設的對象，即建造在地上、地下、陸上、水中直接或間接為人類生活、生產、軍事、科研服務的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水排水以及防護工程等［1］。作為科學技術的一個獨立分支，土木工程關系到人類的衣食住行，是人類社會和產業的基礎，是為了生活更加便利、高效、安全、舒適而創造和改變環境的技術［2］。

中國作為發展中國家，對土木工程專業人才需求量巨大。據統計，我國開設土木工程專業的高等學校已超過550所［3］，占高?？倲担ń刂?021年9月30日，全國普通高等學校2756所［4］）的比例超過20%，即每5所高校就有一所開設土木工程專業。隨著人類技術更新迭代迅速，各種新技術不斷涌現，早在我國“十三五”規劃綱要就提出要加強在深海、深地、深空、深藍四個領域的戰略高技術部署，其中深地、深空、深海領域都離不開土木工程科研和工程技術人員的參與［5］。作為高等學校，尤其是頂尖高校，人才培養不僅要面向當下，更需要面向未來。人才培養方案是高校落實黨和國家關于人才培養的總體要求，是組織開展教學活動、安排教學任務的規范性文件，也是實施人才培養和開展質量評價的基本依據［6］。為了培養杰出的土木工程技術人才、工程管理人才和未來領導者，制定、更新和完善土木工程本科培養方案，是高校土木工程教師和管理人員需要不斷探索的重要命題。

從頂尖高校和頂尖土木工程專業兩個維度綜合考量，本文選取2021—2022年QS世界大學學科排名之土木與結構工程專業排名前50的6所代表性高校（表1）［7］，調研與比較其土木工程專業本科培養方案，以為我國高校建設世界一流土木工程專業提供參考。其中，國外4所均為QS土木與結構工程排名前十的頂尖綜合類高校，具有很強代表性；國內為我國TOP 5高校中唯一的2所土木工程學科評估A類高校，也具有很強代表性。高校培養方案集中體現在培養目標與課程體系兩方面，其中培養目標代表高校對于該專業人才培養要求與愿景，課程體系為教學培養目標的具體實踐措施。從這兩方面對比6所高校的土木工程專業培養方案，則能夠反映6所高校對于土木工程專業人才培養的目標愿景與支撐措施。

一、培養目標

（一）麻省理工學院

麻省理工學院［8］土木與環境工程系有土木工程（Civil Engineering）、環境工程科學（Environmental Engineering Science）和系統工程（Systems Engineering）三個專業，通過了嚴格的ABET［9］本科課程認證，使土木工程專業學生將學習重點放在力學和材料、環境工程科學或系統工程領域。土木與環境工程本科專業課程重視學生實驗室和實地工作實踐經驗培養，使學生具備解決實際工程的能力。如從尋找全球糧食短缺和氣候變化的解決方案到探索機器學習和人工智能對世界的影響，以實現培養學生畢業后成為能力全面的工程師和領導者的目標愿景。

（二）加州大學伯克利分校

加州大學伯克利分校［10］土木工程專業也通過了ABET［9］本科課程認證，其教學目標是培養工程領導者，致力于改善加州、美國和世界的土木基礎設施，注重資源保護和自然災害防治，以及工程和自然系統的高效和可持續運行，以為解決社會問題作出貢獻。

教學目標實現主要通過以下方式：（1）要求學生掌握數學、科學和工程基礎知識；（2）幫助學生職業生涯規劃和工程或其他專業領域深造，以及終身學習作準備；（3）向學生強調職業道德和個人道德、商業和管理領導力以及為社會服務能力的重要性。

采納ABET［9］11項指標作為學生培養的目標：（1）應用數學、科學和工程知識的能力；（2）設計和進行實驗的能力，以及分析和解釋數據的能力；（3）設計系統、組件或流程以滿足預期需求的能力；（4）能夠在多學科團隊中發揮作用的能力；（5）識別、闡述和解決工程問題的能力；（6）理解專業和道德責任；（7）有效溝通的能力；（8）了解工程解決方案在全球和社會背景下的影響；（9）認識到終身學習的必要性和掌握終身學習方法的能力；（10）對當代工程問題的了解；（11）能夠使用現代工程實踐所需的技術、技能和工具。

（三）新加坡國立大學

新加坡國立大學［11］土木工程專業專注于跨學科訓練，允許學生根據自己的職業選擇和人生規劃調整自己的學術研究方向。土木與環境工程系的教學目標是培養學生成為21世紀的領導者，關注氣候變化和高密度宜居城市建設等挑戰，以為新加坡國家建設可持續發展的未來。

（四）南洋理工大學

南洋理工大學［12］土木與環境工程學院旨在建設為可持續建筑環境的領先學院。隨著人口、人力和貿易流量的不斷增加，土木工程專業畢業生準備在環境可持續發展的框架內提供安全和創新的解決方案，致力于應對全球范圍內有影響的環境挑戰。通過灌輸終身學習和專業責任精神，培養學生的工程實踐應用能力。

（五）清華大學

清華大學［13-14］土木水利學院在全國高校率先獲準設立了寬口徑本科專業——土木、水利與海洋工程，實行大類招生、大類培養和大類出口。專業內設置土木工程、水利科學與工程、工程管理、交通工程、海洋科學與工程5個本科專業方向。其中土木工程、交通工程和工程管理3個專業方向設置在土木工程系和建設管理系。

土木、水利與海洋工程專業培養秉承清華大學“價值塑造”“能力培養”“知識傳授”三位一體的理念，以通識教育為基礎，強調以價值和能力為導向，旨在培養學生以下能力和素質：

（1）具備良好的通識素養，具有自然科學、社會科學和工程技術等基礎理論和專業知識；

（2）既可繼續從事土木、水利與海洋工程相關領域學習和科學研究，也能夠從事規劃設計、技術開發及項目管理等相關領域的工程實踐；

（3）擁有健康身心、恪守工程倫理和愛國敬業，具有社會責任感、使命感和全球視野，以及服務于社會發展基礎設施建設與管理的卓越人才。

土木工程專業方向本科畢業生對知識、能力和素質的要求一共12項，其中11項指標與ABET［9］的11項指標基本一致，增加了1項“理解并掌握工程管理原理與經濟決策方法，并能在多學科環境中應用”。

（六）浙江大學

2020年，浙江大學［15-16］建筑工程學院獲批新增的“土木、水利與交通工程”本科專業，是為適應我國工程建設發展、迎接新工業革命挑戰而設立的。在“一帶一路”倡議背景下，寬口徑的工程專業設置有助于促進工程技術人才的全球流動，更好地服務國家和人類命運共同體。

專業面向工程建設發展需求，以培養具有全球競爭力的高素質復合型科學技術和管理的人才為目標，培養具有良好的道德品質和社會責任感；掌握自然科學和人文社會科學等通識基礎知識，以及掌握土木、水利與交通專業基本理論和專業知識；具有較高的外語水平與計算機應用能力；具備土木、水利與交通專業實踐和專業綜合應用能力；通過注冊工程師的基本訓練，能夠在土木、水利與交通領域從事設計、研發、運營、維護、施工、管理等方面工作；自學能力強，富有創新創業精神和團隊合作精神等優秀素質。

土木、水利與交通工程專業從12個方面對學生提出了畢業要求，即品德修養和職業規范；知識結構；分析問題；解決方案；設計開發；研究探索；項目管理；應用現代工具；環境已可持續發展；團隊合作；溝通交流；終身學習。

二、課程體系

（一）麻省理工學院

如圖1所示，麻省理工學院［8］土木工程專業方向課程由A校級要求課程、B系級要求課程、C專業課程、D限制選修課程、E任選課程五大類別組成。部分大類又由幾個小類組成，如A校級要求課程包括科學、限選科學技術、實驗課等。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。麻省理工學院土木工程專業方向總學分為408分，課程總門數為38門。

（二）加州大學伯克利分校

如圖2所示，加州大學伯克利分校［10］土木工程專業方向課程由A大學要求課程、B分校要求課程、C學院要求課程、D系要求課程等四大類別組成；部分大類又由幾個小類組成，如C學院要求課程包括人文與社會科學、閱讀與寫作、自由選課等。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。加州大學伯克利分校土木工程專業方向總學分為120分，課程總門數為35門。

（三）新加坡國立大學

如圖3所示，新加坡國立大學［11］土木工程專業方向課程由A公共課程要求、B專業課程要求、C任意選修三大類別組成，其中專業課程又分為工程核心課程與專業課程兩個小類。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。新加坡國立大學土木工程專業方向總學分為160分，課程總門數為41門。

（四）南洋理工大學

如圖4所示，南洋理工大學［12］土木工程專業方向課程由A專業核心課、B專業限選課、C公共核心課、D基礎核心課、E自由選修課五大類別組成，未再對大類進一步分成小類。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。南洋理工大學土木工程專業方向總學分為136分，課程總門數為48門。

（五）清華大學

如圖5所示，清華大學［13-14］土木工程專業方向課程由A校級通識、B數理科學基礎類課程、C大類平臺課程、D專業課程、E大類專業拓展與自由選修課程五大類別組成。各大類又有幾個小類組成，如D專業課程包括專業主修課程、綜合論文訓練、夏季學期和實踐訓練等。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。清華大學土木工程專業方向總學分為169分，課程總門數為69門。

（六）浙江大學

如圖6所示，浙江大學［15-16］土木工程專業方向課程由A通識課程、B專業基礎課、C專業課程、D個性修讀課程、E跨專業模塊、F國際化模塊、G第二課堂、H第三課堂、I第四課堂九大類別組成。各大類又由幾個小類組成，如C專業課程包括專業必修、專業模塊、實踐教學環節、畢業論文（設計）等。圖中小類課程數字依次代表課程學分占比和學分數，方塊大小代表小類課程在總課程中的占比。浙江大學土木工程專業方向總學分為186.5分，課程總門數為87門。需要注意的是G第二課堂、H第三課堂、I第四課堂為教育教學實踐活動［17］，均按1門課計。

三、對比與思考

（一）培養目標對比分析

為了更好地應對當今和未來人類面臨復雜難題，6所高校均實施大類培養模式。從培養目標來看，麻省理工學院和加州大學伯克利分校均強調培養工程領導者；新加坡國立大學和南洋理工大學強調培養致力于面對具有解決全球影響的環境問題挑戰的人才；清華大學和浙江大學均強調培養德智體美全面發展，具有社會責任感、使命感和全球視野，服務于社會發展基礎設施建設與管理的高素質復合型人才?？梢姡?所高校在人才培養目標上大體一致，不僅強調知識傳授，更強調價值塑造（具有全球視野，敢于應對全球性問題）和能力培養（具有成為應對全球性問題的管理者、領導者的能力和終身學習的能力）。

（二）課程體系對比分析

由于學分計分規則不一，各學校培養方案中開設的工程學基礎、專業課程都大同小異。通過選用課程數對比各個學校的課程量發現（圖7）：清華大學和浙江大學本科畢業要求修讀的課程門數明顯多于國外4所高校。根據培養方案的建議選課時間，分析了學校所需完成的學分量占比。由圖8可知，國外4所高校四個學年所修學分比較均衡，國內2所高校前三個學年所修學分較多。根據所修課程總數和所修課程分配均勻性可知，國內2所高校課程任務量遠遠高于國外4所高校。

為了進一步探討課程門數能否較好地反映課程量，選擇麻省理工學院和浙江大學進行分析。據文可知［18-19］，麻省理工學院每年分秋、春學期，每學期14周左右，每門課程學分要求用“—”相連的三個數字表示（表2）。其中，數理化生課為5—0—7，人文藝術社科類多數為3—0—9，專業課程無實驗的一般為3—0—9或4—0—8，實驗課為3—2—7。為了便于統計，人文、藝術、社科類課程按學分的25%計為課堂學時、科學與限選科學技術按學分的42%計為課堂學時、實驗課按學分的100%計為課堂學時、其他課程按學分的30%計為課堂學時。計算結果表明，麻省理工學院土木工程專業課堂總學時為1 925，每學期平均學時為241，每周約為17學時；課外學時為3 787，每學期平均為473學時，每周約為33學時；課外學時約為課堂學時的2倍，每周總學時約為50。

浙江大學1個學分一般對應16個課堂學時或32個實驗學時。統計結果表明，扣除畢業設計、第二至第四課堂外，浙江大學土木工程專業課堂總學時為3 352，其中前3個學年完成3 208個學時，每周約為33.4學時，每周課堂學時約是麻省理工學院的2倍。若課外與課堂學時比例為1：1，則學生每周需要完成67學時；若課外與課堂學時比例和麻省理工學院相持平（2：1），則學生每周需要完成100學時。從培養目標來看，清華大學和浙江大學不僅強調知識傳授，更強調價值塑造和能力培養，要實現這一目標，需要給學生更多的課外自主學習與消化時間，因此很有必要對課程體系進行優化，適當減少土木工程專業總課程門數。

為了方便對比，將課程分為人文社科、工程學基礎、專業課程（含專業基礎和專業課程）、自由選修四類，統計6所學校各類別的學分占比（表3）。由表3可知：南洋理工大學的人文、藝術、社科類課程占比明顯低于其他5所高校；南洋理工大學、清華大學和浙江大學3所高校的專業課程占比高于麻省理工學院、加州大學伯克利分校、新加坡國立大學；自由選修課程方面，新加坡國立大學、南洋理工大學、麻省理工學院3所學校的自由選修課程比例高于加州大學伯克利分校、清華大學和浙江大學。需要指出的是，國內兩所高校的人文、藝術、社科課程中包含了思政、體育、外語和軍事課程，也就是說，這兩所大學的人文與藝術類的課程占比均只有8%，低于麻省理工學院、加州大學伯克利分校、新加坡國立大學。專業課程方面，麻省理工學院、新加坡國立大學、南洋理工大學三所學校屬于固定課程設置，而加州大學伯克利分校提供15門專業選修課，清華大學提供了36門專業選修課，浙江大學提供了39門專業選修課。

根據以上分析可知，清華大學和浙江大學在人文、藝術課程方面仍弱于國外幾所頂尖名校（南洋理工大學除外），而可供選修的專業課程豐富程度優于國外頂尖名校。通識教育起源于西方，在我國高校興起于20世紀末［20-21］，通識教育對人才培養的重要性已經得到國內外大學的認可。人文、藝術課程是通識教育中不可或缺的重要組成部分，也是實現知識傳授、價值塑造和能力培養三者平衡協調培養目標的重要支撐。因此，國內頂尖高校有必要為土木工程專業適量增加人文、藝術課程。

實施效果是檢驗培養方案優劣的終極指標，遺憾的是對人才培養優劣測量沒有絕對的指標。QS專業排名反應了人才培養的多個維度，用QS專業排名來反映培養方案的實施效果有一定的科學性和參考性。由表1可知，浙江大學土木工程專業的人才培養效果方面與其他5所高校還存在明顯差距。

四、結語

通過調研和對比六所高校的培養目標和課程體系，可得到以下結論與建議：

（1）6所高校在人才培養目標基本一致，不僅強調知識傳授，更強調價值塑造（如全球視野，敢于應對全球性問題的勇氣等）和能力培養（如成為應對全球性問題的管理者、領導者的能力和終身學習的能力等）；

（2）清華大學和浙江大學本科畢業要求修讀的課程門數明顯多于國外4所高校，存在課程分配不均勻問題；

（3）清華大學和浙江大學在人文、藝術課程方面仍弱于國外頂尖名校（南洋理工大學除外），而在可供選修的專業課程豐富程度優于國外頂尖名校；

（4）課程體系是實現培養目標最重要的抓手，建議國內頂尖高校適量減少土木工程專業總課程門數，增加人文、藝術課程，給學生更多的課外學習與消化時間，從而最終達到知識傳授、價值塑造和能力培養三者協調平衡培養。

參考文獻：

［1］劉磊.土木工程概論［M］.成都：電子科技大學出版社，2016.

［2］段樹金，向中富.土木工程概論［M］.重慶：重慶大學出版社，2012.

［3］大學生必備網.哪些大學有土木工程專業-開設土木工程專業的大學名單一覽表［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//www.dxsbb.com/news/10454.html.

［4］中華人民共和國教育部. 全國普通高等學校名單［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/s5743/s5744/A03/202110/t20211025_574874.html.

［5］中國人大網.中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//www.npc.gov.cn/wxzl/gongbao/2016-07/08/content_1993756.htm.

［6］中華人民共和國教育部.教育部關于職業院校專業人才培養方案制訂與實施工作的指導意見［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/moe_953/201906/t20190618_386287.html.

［7］QS世界大學排名.2021—2022年QS世界大學學科排名之土木與結構工程專業排名［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//rankings.betteredu.net/qs/major/tech/2022/engineering-civil-structural.html.

［8］麻省理工學院.土木與環境工程系官網［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//cee.mit.edu.

［9］美國工程與技術認證委員會. ABET官網［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//www.abet.org.

［10］加州大學伯克利分校. 土木與環境工程系官網［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//ce.berkeley.edu.

［11］新加坡國立大學. 土木與環境工程系官網［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//www.eng.nus.edu.sg/cee/.

［12］南洋理工大學. 土木與環境工程學院官網［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//www.ntu.edu.sg/cee.

［13］清華大學.土木水利學院官網［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//www.civil.tsinghua.edu.cn/.

［14］清華大學.土木、水利與海洋工程專業本科培養方案［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//www.tsinghua.edu.cn/jyjx/bksjy/bkzy.htm.

［15］Howard C C.Theories of General Education： ACritical Approach［M］.Palgrave Macmillan，1991.

［16］浙江大學.2021級土木、水利與交通工程專業培養方案［EB/OL］.［2021-12-24］.http：//bksy.zju.edu.cn/dlpymspy/list.htm.

［17］浙江大學.浙江大學本科生第二、三、四課堂學分管理［EB/OL］.［2021-12-24］.https：//mse.zju.edu.cn/_upload/article/files/3a/99/48d7493c429c93321967b36babb7/326049a7-8b14-4a4c-9ff4-38f661cae7b4.pdf.

［18］李聯明.美國麻省理工學院學分制教學管理研究綜述［J］.高等理科教育，2002（6）：41-46.

［19］劉繼宏，朱安仁.麻省理工學院的學分制［J］.上海交大高教研究，1996（1）：74-76.

［20］Howard C C. Theories of general education： a critical approach［M］.NewYork： St. Martins Press，1991.

［21］趙少杰，吳文朋，楊棟.土木工程專業研究生通識教育模式探究［J］.教育教學論壇，2021（37）：165-168.

Investigation and comparison of undergraduate training programs of

civil engineering in top universities at home and abroad

ZHENG Jun，LYU Qing

（College of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang University， Hangzhou 310058， P. R. China）

Abstract：Civil engineering is an independent science and technology， aims to improve the convenience， efficiency， safety， and comfort of human life and production by creating and changing the environment. As the worlds largest developing country， China has a huge demand for civil engineering professionals. There are over 550 universities in China that offer civil engineering majors， accounting for more than 20% of the total number of universities. In the era of rapid technological iteration， studying the undergraduate training programs of top civil engineering programs at domestic and foreign universities has important practical significance. Based on a comprehensive evaluation of the top universities and top civil engineering programs， this paper selects six representative universities from the top 50 in civil and structural engineering in QS World University Rankings by Subject 2021-2022. A detailed investigation and comparative analysis of their undergraduate training programs in civil engineering was conducted， providing a reference for Chinese universities to build world-class civil engineering programs. The main conclusions and recommendations are given as follows： The six universities all have generally consistent talent training goals， emphasizing not only knowledge impartation， value shaping and ability cultivation. Tsinghua University and Zhejiang University require significantly more course credits for undergraduate graduation than the four foreign universities， and the course distribution is uneven. Tsinghua University and Zhejiang University are weaker in humanities and arts courses than several top foreign universities， but they offer more diverse elective courses in the field of civil engineering. The course system is the most important tool for achieving training goals， and it is recommended that top Chinese universities offering civil engineering programs should reduce the total course load appropriately and increase the number of humanities and arts courses， giving students more time for extracurricular learning and digestion， in order to achieve a balanced and coordinated cultivation of knowledge impartation， value shaping and ability cultivation.

Key words： higher education; training program; civil engineering; training objectives; course system

（責任編輯 崔守奎）

修回日期：2022-04-24

基金項目：浙江大學建筑工程學院教改基金項目

作者簡介：鄭?。?987—），男，浙江大學建筑工程學院副教授、博士生導師，博士，主要從事巖石力學與地質災害防治研究，（E-mail）zhengjun12@zju.edu.cn。