龔成勇，何香如，韓偉，馮輝霞，樊新建

（1.蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院財(cái)經(jīng)商貿(mào)學(xué)院，甘肅蘭州 730300； 3.蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院，甘肅蘭州 730050）

1 培養(yǎng)體系現(xiàn)狀與研究理論

1.1 培養(yǎng)體系現(xiàn)狀

蘭州理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)是甘肅省第一個(gè)水利類本科專業(yè)，于2018年通過(guò)工程教育認(rèn)證，為甘肅省一流專業(yè)，蘭州理工大學(xué)紅柳建設(shè)專業(yè)，依托甘肅省重點(diǎn)學(xué)科水利工程學(xué)科。2021年版培養(yǎng)體系按照工程教育認(rèn)證所倡導(dǎo)的基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）理念制定。培養(yǎng)的學(xué)生能在水利水電工程及相關(guān)領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究等方面工作，是具有社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和國(guó)際視野的高級(jí)專門人才。由通識(shí)與公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)課、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育4類課程構(gòu)成培養(yǎng)體系，按照授課形式劃分為理論課程、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)驗(yàn)、專題實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等類別的課程。工程教育認(rèn)證后近三年的建設(shè)，尤其在教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、校企合作、師資引進(jìn)、課程建設(shè)等各個(gè)方面取得優(yōu)異成績(jī)。2021年版培養(yǎng)方案設(shè)置160學(xué)分，其中數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程學(xué)分至少占總學(xué)分的15%，工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程學(xué)分至少占30%，工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)分至少占20%。隨著新工科建設(shè)和一流專業(yè)建設(shè)推進(jìn)，尤其是行業(yè)與社會(huì)需求的不斷變化，對(duì)本專業(yè)人才的需求發(fā)生變化，按照工程教育認(rèn)證持續(xù)改進(jìn)的要求，對(duì)本專業(yè)的培養(yǎng)體系進(jìn)行探索和實(shí)踐，以使人才培養(yǎng)質(zhì)量適應(yīng)行業(yè)領(lǐng)域的需求。

1.2 課程體系建設(shè)理論

“產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)模式是一種集生產(chǎn)研發(fā)、教學(xué)科研、學(xué)用結(jié)合、校企合作的系統(tǒng)合作教學(xué)模式[1]。符瑛等在文獻(xiàn)[2]中指出“產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)模式在現(xiàn)代高校教育建設(shè)中的重要意義和作用。“政產(chǎn)學(xué)研用”是“產(chǎn)學(xué)研用”的升級(jí)版，政府對(duì)人才培養(yǎng)主要發(fā)揮引導(dǎo)和支持作用，通過(guò)制定法規(guī)及制度來(lái)保護(hù)學(xué)校、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的主體利益，并依托學(xué)校、企業(yè)和科研院所創(chuàng)立類似“眾創(chuàng)空間”等人才培養(yǎng)機(jī)構(gòu)，在其職能機(jī)構(gòu)主導(dǎo)下設(shè)立人才培養(yǎng)平臺(tái)，政府對(duì)人才培養(yǎng)的作用愈來(lái)愈凸現(xiàn)，與產(chǎn)業(yè)及企業(yè)、學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)和用戶，形成新時(shí)代創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基本模式，稱為“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新融合機(jī)制[3]。

我校水利水電工程專業(yè)不斷探索“政產(chǎn)學(xué)研用”機(jī)制。在政策方面，利用甘肅省政策主持將水利工程（一級(jí)學(xué)科）建成省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，借助國(guó)家“雙萬(wàn)計(jì)劃”將本專業(yè)建成甘肅省一流專業(yè)，為服務(wù)甘肅省發(fā)展規(guī)劃，人才培養(yǎng)面向省十大生態(tài)支柱產(chǎn)業(yè)，為推動(dòng)黃河高質(zhì)量發(fā)展，成立黃河流域水生態(tài)與水工程研究院；在產(chǎn)業(yè)及企業(yè)方面，專業(yè)借助行業(yè)發(fā)展需求，與中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)、甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心、甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司和大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司等42家水利行業(yè)的企業(yè)建立合作關(guān)系，引入行業(yè)需求，推動(dòng)人才培養(yǎng)；在學(xué)校扶持方面，加快構(gòu)建水利工程特色學(xué)科和方向，并利用學(xué)校學(xué)科優(yōu)勢(shì)，與學(xué)校其他學(xué)科及專業(yè)交叉融合，將水利工程（一級(jí)學(xué)科）列為紅柳重點(diǎn)扶持學(xué)科，將水利水電工程專業(yè)列為紅柳建設(shè)點(diǎn)；在科研機(jī)構(gòu)合作方面，專業(yè)與中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、甘肅省水利科學(xué)研究院、甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、甘肅省治沙研究所和甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院等15家研究機(jī)構(gòu)建立科研與人才培養(yǎng)合作，打通了科研機(jī)構(gòu)與人才培養(yǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；在用戶方面，動(dòng)態(tài)調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)，符合行業(yè)及企業(yè)用人需求。我校水利水電工程專業(yè)初步建立了“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新融合機(jī)制。

進(jìn)一步分析“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新融合機(jī)制構(gòu)成，政府營(yíng)造創(chuàng)新人才培養(yǎng)環(huán)境，產(chǎn)業(yè)與企業(yè)向創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出需求，學(xué)校是創(chuàng)新人才培養(yǎng)與輸出的主要基地，科研機(jī)構(gòu)向創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供實(shí)踐基地，用戶對(duì)創(chuàng)新成果進(jìn)行檢驗(yàn)。該創(chuàng)新機(jī)制還存在資源利用低效、人才培養(yǎng)目標(biāo)與產(chǎn)業(yè)需求的契合度較低、創(chuàng)新師資匱乏、制度保障不足和協(xié)同能力不夠等問(wèn)題，其主要原因是五個(gè)要素對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的作用為宏觀作用，具有間接性，而直接影響人才培養(yǎng)的微觀作用主要來(lái)源于教學(xué)實(shí)施過(guò)程。若要達(dá)到該創(chuàng)新機(jī)制效果，不僅需要進(jìn)一步建立深度合作機(jī)制，還需要對(duì)人才培養(yǎng)過(guò)程及教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行剖析研究，將間接性的五個(gè)要素轉(zhuǎn)換為教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)的教學(xué)要素。我校水利水電工程專業(yè)建立“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新融合機(jī)制，還需要進(jìn)行教學(xué)要素層面的分析和研究，以使教學(xué)要素直接作用于人才培養(yǎng)體系。課程思政是當(dāng)前人才培養(yǎng)的主要特征，對(duì)教學(xué)要素的影響和關(guān)系還需要進(jìn)行更深入的研究。

課程思政要求挖掘各類專業(yè)課程蘊(yùn)含的思政元素，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)與知識(shí)傳授深度融合，將思政教育貫穿于人才教育和培養(yǎng)全過(guò)程，解決大學(xué)生專業(yè)課與思政理論課脫節(jié)的問(wèn)題[4]。構(gòu)建新時(shí)代全員育人、全過(guò)程育人和全方位育人人才培養(yǎng)體系迫在眉睫，其要求教育不僅要從技術(shù)層面、理論層面和制度層面進(jìn)行探索研究與實(shí)踐，也需要尋求滿足高度、深度和廣度的多維度教育措施、基本載體和育人路徑，以立德樹人為基本任務(wù)，逐步實(shí)現(xiàn)技能培養(yǎng)與德育素質(zhì)教育目標(biāo)，最終達(dá)到教育賦能。專業(yè)課程與思想政治理論課的同向同行，實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人，是新時(shí)代教育體系的顯著特征。構(gòu)建本專業(yè)2021年版教學(xué)培養(yǎng)體系，需要將課程思政作為體系建設(shè)和教學(xué)實(shí)施的主要內(nèi)容。專業(yè)課程是專業(yè)技能人才培養(yǎng)的重要組成部分，其形式多樣、內(nèi)容豐富、邏輯清晰、受眾廣泛、操作性強(qiáng)、潛在影響大，是課程思政建設(shè)的理想載體[5]，而偏重專業(yè)技能教育容易忽視課程思政在高質(zhì)量發(fā)展中的地位和作用[6]。因此，2021年版人才培養(yǎng)體系既要堅(jiān)持專業(yè)知識(shí)體系完整，又要強(qiáng)化思政元素的滲透[7]。

新時(shí)代水利專業(yè)人才培養(yǎng)，需要以高水平人才培養(yǎng)體系作為保障。而建設(shè)高水平人才培養(yǎng)體系，必須將思想政治工作貫通其中，抓好課程思政建設(shè)，解決好專業(yè)教育和思政教育“兩張皮”的問(wèn)題[9]。強(qiáng)根榮等[10]提出，課程思政的基本特征是以教師隊(duì)伍為“主力軍”、課程建設(shè)為“主戰(zhàn)場(chǎng)”、課堂教學(xué)為“主渠道”，將思政教育有機(jī)融入專業(yè)課程，提升教師德育意識(shí)和育德能力。為了形成教學(xué)吸引力，應(yīng)重構(gòu)教材內(nèi)容、提高教師素養(yǎng)、改進(jìn)教學(xué)方法及營(yíng)造外部環(huán)境[11]，構(gòu)造教學(xué)評(píng)價(jià)方法，形成涵蓋內(nèi)容、質(zhì)量、形式、外部環(huán)境多個(gè)維度的培養(yǎng)體系。顯然現(xiàn)代教學(xué)生態(tài)本身屬于多維的泛生態(tài)學(xué)問(wèn)題，植入課程思政要素，符合“政產(chǎn)學(xué)研用”“五位一體”協(xié)同創(chuàng)新模式[8]的發(fā)展需要。在培養(yǎng)體系中植入課程思政，依托的主體是授課教師，主要載體為專業(yè)課程，主要特征為專業(yè)課程與思想政治理論課同向同行，需要配置優(yōu)質(zhì)育人環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)方法，所有教學(xué)要素發(fā)生改變，教學(xué)評(píng)價(jià)隨之調(diào)整，構(gòu)建課程思政人才培養(yǎng)體系，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。而構(gòu)建涵蓋思政元素的培養(yǎng)體系的難度隨教學(xué)生態(tài)維度的增加而增加，需要從不同的角度進(jìn)行廣泛研究，其中建立對(duì)應(yīng)的關(guān)系模型，借鑒課程思政的教學(xué)生態(tài)模型P-MULIPLY[12]研究成果，并以此構(gòu)建本專業(yè)培養(yǎng)體系具有重要價(jià)值。

研究方法是研究的關(guān)鍵。由于教育教學(xué)的復(fù)雜度較高，可將其看作多學(xué)科的融合系統(tǒng)，引入解決發(fā)明問(wèn)題的理論——TRIZ（theory of inventive problem solving），對(duì)其進(jìn)行探索研究。該方法發(fā)源地為蘇聯(lián)[13]。TRIZ的理論基礎(chǔ)為技術(shù)系統(tǒng)的演化規(guī)律，是由蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuller及其領(lǐng)導(dǎo)的研究員通過(guò)分析大量專利和創(chuàng)新案例形成的解決問(wèn)題的創(chuàng)新性理論[14]，主要包括具體分析工具、具體應(yīng)用工具、分析和解題思想及流程算法?，F(xiàn)在已經(jīng)成為十分有效的創(chuàng)新理論和方法體系，其基本思想為，解決矛盾是創(chuàng)新發(fā)明的核心。各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)研究與工程實(shí)踐不斷創(chuàng)新，創(chuàng)新方法不斷被采用，基于TRIZ理論的創(chuàng)新系統(tǒng)方法不斷被推廣[15]，筆者利用TRIZ理論和思想，以我校水利水電工程專業(yè)為例，結(jié)合教育認(rèn)證的理念和新時(shí)代人才培養(yǎng)需求，構(gòu)建“政產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)體系，探索構(gòu)建教育教學(xué)問(wèn)題的技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題，將其定義為類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)，其基本假定為：

（1）TRIZ研究系統(tǒng)稱為技術(shù)系統(tǒng)，而教育本身屬于多維多態(tài)的復(fù)雜體系，涵蓋教育科學(xué)、人類認(rèn)知行為科學(xué)、腦科學(xué)與思維方法、管理科學(xué)、信息與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其教育應(yīng)用和行業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)體系化等內(nèi)容。為了提高分析和解題的效率和可操作性，假定研究問(wèn)題之外的技術(shù)系統(tǒng)是正常發(fā)揮其功能的。

（2）TRIZ對(duì)技術(shù)系統(tǒng)中功能的定義是較為嚴(yán)格的，而教育實(shí)施過(guò)程的動(dòng)作行為對(duì)其他組件之間的功能不能苛刻要求，例如學(xué)生學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，若將其定義為技術(shù)系統(tǒng)的作用對(duì)象，收集、接收、理解、處理吸收、掌握最終轉(zhuǎn)換成大腦刺激與認(rèn)知，教學(xué)內(nèi)容在整個(gè)過(guò)程沒(méi)有發(fā)生屬性特征改變，僅僅發(fā)生傳遞，作為技術(shù)系統(tǒng)組件的學(xué)生并沒(méi)有改變教學(xué)內(nèi)容屬性，不能滿足經(jīng)典TRIZ對(duì)功能的嚴(yán)格定義F=V+O，即不可能從物理學(xué)的角度改變其物理變量或狀態(tài)。需要假定在教學(xué)中，絕大多數(shù)學(xué)生大腦結(jié)構(gòu)對(duì)信息處理的能力和效率等效，學(xué)習(xí)效果僅僅受到培養(yǎng)體系的影響，作為類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)，該培養(yǎng)體系忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異性，忽略學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中大腦的信息處理細(xì)節(jié)。因此，類TRIZ教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的功能定義存在不足，嚴(yán)謹(jǐn)性不夠，技術(shù)系統(tǒng)的工作原理也忽略了學(xué)生大腦認(rèn)知的差異。

（3）影響教與學(xué)效果的因素很多，甚至在相同的教學(xué)環(huán)境下，教學(xué)效果因評(píng)價(jià)視角及要求不同而存在差異，各教學(xué)要素相互影響，且彼此間的關(guān)系不是線性的，教學(xué)效果是多因素共同作用的結(jié)果，各教學(xué)要素對(duì)教學(xué)效果的影響是無(wú)法完全分離的，因此在利用TRIZ進(jìn)行分析和解題的過(guò)程中，不考慮技術(shù)系統(tǒng)組件方案和解的唯一性的問(wèn)題。

2 建立教與學(xué)概念模型

2.1 TRIZ功能分析模型

基于上述假定，將人才培養(yǎng)體系定義為類TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)，稱其為教與學(xué)技術(shù)系統(tǒng)，為了將教與學(xué)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行普適化，將人才培養(yǎng)和培訓(xùn)實(shí)施環(huán)節(jié)的教師及培訓(xùn)師、學(xué)生及受培訓(xùn)人員、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)體系與課程體系、教學(xué)環(huán)境媒介及平臺(tái)、教學(xué)管理及評(píng)價(jià)定義為技術(shù)系統(tǒng)的組件，將高等學(xué)校、政府機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)定義為超系統(tǒng)組件，其中將教學(xué)內(nèi)容定義為作用對(duì)象，建立其系統(tǒng)功能分析模型，如圖1所示。

圖1 教與學(xué)技術(shù)系統(tǒng)功能分析模型

2.2 基礎(chǔ)研究探索

為了獲得有效的解決方案，主要開展如下7項(xiàng)工作：（1）通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和文獻(xiàn)分析的方法，并引入TRIZ原因分析工具，分析系統(tǒng)中組件功能發(fā)揮不足的原因；（2）人才培養(yǎng)效果是受多要素影響的，以組件功能發(fā)揮不足的原因分析成果為基礎(chǔ)，將影響教學(xué)效果的原因分級(jí)和排序，分析主要原因與組件的關(guān)系，構(gòu)建矛盾模型，嘗試?yán)肨RIZ發(fā)明原理，以及TRIZ分離和組合的原理，提出解題方案，聚焦組件對(duì)教學(xué)效果的貢獻(xiàn)，引入多元量化的考核評(píng)價(jià)方法，分析本專業(yè)人才培養(yǎng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，揭示教學(xué)要素對(duì)教學(xué)效果影響的基本特征和規(guī)律。在構(gòu)建培養(yǎng)體系過(guò)程中，采用分離和組合原理，對(duì)標(biāo)畢業(yè)要求，先分別對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、師資與學(xué)生、教學(xué)設(shè)施、教學(xué)方法、管理與評(píng)價(jià)措施等進(jìn)行專項(xiàng)研究，然后從培養(yǎng)體系的系統(tǒng)角度進(jìn)行融合處理。（3）引入TRIZ資源分析方法，分析影響人才培養(yǎng)體系的超系統(tǒng)組件，主要由政府機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校和生產(chǎn)企業(yè)三種類型組成，因?qū)θ瞬排囵B(yǎng)的作用和貢獻(xiàn)不同，主要從資源分析的角度進(jìn)行研究，獲得人才能力評(píng)價(jià)與人才需求，最終獲得其超系統(tǒng)對(duì)人才培養(yǎng)的支撐關(guān)系和規(guī)律。（4）分析本專業(yè)人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)，分析教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評(píng)價(jià)等教學(xué)要素之間功能發(fā)生的方式與路徑，選擇TRIZ所產(chǎn)生的方案，并對(duì)照資源分析的成果，結(jié)合超系統(tǒng)對(duì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)的作用貢獻(xiàn)，進(jìn)一步揭示組件功能發(fā)揮不足的原因，提出整體優(yōu)化的方案，方案突出該六個(gè)要素對(duì)人才培養(yǎng)的共同作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中針對(duì)不同教學(xué)要素的量化設(shè)計(jì)，達(dá)到可操作、易調(diào)節(jié)和好控制效果。（5）由于人才培養(yǎng)的復(fù)雜度原因，還需要對(duì)量化設(shè)計(jì)的教學(xué)要素進(jìn)行二次構(gòu)造，主要研究六個(gè)要素對(duì)人才培養(yǎng)的功能貢獻(xiàn)的嵌套特征，以克服在培養(yǎng)體系構(gòu)建過(guò)程中將各要素進(jìn)行分離處理的局限性。（6）結(jié)合教與學(xué)基本規(guī)律和本專業(yè)學(xué)生達(dá)成的能力指標(biāo)，將能力進(jìn)行分級(jí)處理，稱其為基本能力，主要包含觀察力、判斷力、想象力、創(chuàng)造力、控制力、執(zhí)行力和表達(dá)力7項(xiàng)，并將相應(yīng)的基本能力與課程建立對(duì)應(yīng)關(guān)系；通過(guò)課時(shí)與學(xué)生成績(jī)兩個(gè)主要指標(biāo)，分析人才培養(yǎng)體系教學(xué)要素的量化特征，初步形成基本能力培養(yǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得各個(gè)課程培養(yǎng)目標(biāo)。（7）利用TRIZ進(jìn)化法則，分析本專業(yè)教育發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)，獲得7項(xiàng)基本能力構(gòu)成的綜合能力的過(guò)程和變化規(guī)律，列出本專業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)展核心特征，結(jié)合課程目標(biāo)的量化研究成果，最終形成畢業(yè)要求中綜合能力的表達(dá)。

2.3 構(gòu)建教學(xué)過(guò)程與能力培養(yǎng)模型

在上述初步結(jié)論的基礎(chǔ)上，建立教與學(xué)技術(shù)系統(tǒng)人才能力培養(yǎng)的演變規(guī)律模型，如圖2所示。

（1）第一維度為人才培養(yǎng)歷史背景，用一個(gè)正六邊形來(lái)表示，將政府機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校和生產(chǎn)企業(yè)三個(gè)超系統(tǒng)組件間隔放置于正六邊形三邊中點(diǎn)位置，分別通過(guò)沒(méi)有放置超系統(tǒng)組件邊的中點(diǎn)與正六邊形形心連直線，形成三個(gè)中心角為120°的等面積區(qū)域。三個(gè)超系統(tǒng)組件的影響范圍相等，表示初始條件下超系統(tǒng)組件對(duì)人才培養(yǎng)的貢獻(xiàn)，尤其是對(duì)各要素的功能完全發(fā)揮，因此人才培養(yǎng)背景被其平均分三個(gè)區(qū)域，分別以三個(gè)超系統(tǒng)組件的名稱來(lái)定義，得到三個(gè)模塊。將每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)六個(gè)屬性或特征放置在對(duì)應(yīng)超系統(tǒng)組件的兩側(cè)，每側(cè)三項(xiàng)，順時(shí)針按照等間距放置。每個(gè)屬性或特征用細(xì)實(shí)線圓形框框起來(lái)，屬性或特征主要是超系統(tǒng)組件對(duì)人才培養(yǎng)的要求或?qū)虒W(xué)要素功能作用發(fā)揮的貢獻(xiàn)。

（2）第二維度為人才教育及培養(yǎng)實(shí)施環(huán)節(jié)六個(gè)教學(xué)要素的功能關(guān)系。在第一維度正六邊形內(nèi)部構(gòu)造方位相同的虛線正六邊形，以實(shí)線圓形框框定各教學(xué)要素。依次放置實(shí)線圓框于虛線正六邊形內(nèi)部，并使其與虛線正六邊形邊相切于邊的中點(diǎn)。由于六個(gè)教學(xué)要素對(duì)人才培養(yǎng)的貢獻(xiàn)具有多重的嵌套特征，其要素組件之間的功能數(shù)量和類別不唯一。因此，放置六個(gè)要素不進(jìn)行順序的限制。六個(gè)要素構(gòu)成的正六邊形的面積表示教學(xué)要素完全達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)下的功能時(shí)，教學(xué)效果的理論數(shù)值，稱為教學(xué)要素綜合影響范圍，是教學(xué)要素設(shè)計(jì)的縱深和廣度。一定程度上，各要素的功能發(fā)揮受到各種限制條件的影響，教學(xué)要素綜合影響范圍的面積小于第一維度正六邊形的面積，同時(shí)教學(xué)要素來(lái)源于第一維度的培養(yǎng)背景的超系統(tǒng)組件，形成教學(xué)要素的過(guò)程是物質(zhì)、信息、能量、空間和功能等資源被處理的過(guò)程，主要經(jīng)過(guò)收集、加工、整合、優(yōu)化等環(huán)節(jié)，處理的環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生損耗。

（3）第三維度為教育與培訓(xùn)效果，教學(xué)要素在人才培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)對(duì)受教育對(duì)象的聽覺(jué)、視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)和其他感覺(jué)器官產(chǎn)生刺激效果。根據(jù)前文提出的類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)基本假定，教學(xué)要素從不同的角度對(duì)師生產(chǎn)生刺激，形成大腦認(rèn)知行為，而不受大腦功能限制，其直接效果主要依賴于組件功能發(fā)揮后產(chǎn)生的刺激貢獻(xiàn)。而由于類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)的不足或組件之間的不足可能造成各類刺激貢獻(xiàn)折減，具體表現(xiàn)為物質(zhì)、信息、能量、空間和功能等資源被處理的過(guò)程損耗，其損耗降低了教學(xué)過(guò)程中師生的刺激聽覺(jué)、刺激視覺(jué)、刺激嗅覺(jué)、刺激味覺(jué)、刺激觸覺(jué)和刺激其他感覺(jué)對(duì)基本信息的傳輸、獲取、接收和初步處理的成效。構(gòu)造出一個(gè)實(shí)線正六邊形，形心和方位與第二維度的正六邊形相同，其面積小于第二維度的正六邊形，將產(chǎn)生的刺激效果用細(xì)實(shí)線圓形框定，放置于其頂點(diǎn)。

（4）第四維度為學(xué)生基本能力形成過(guò)程，采用正七邊形位于第三維度正六邊形中心，各個(gè)頂點(diǎn)分別放置學(xué)生需要形成的觀察力、判斷力、想象力、創(chuàng)造力、控制力、執(zhí)行力和表達(dá)力七種能力。

（5）第五維度為七種基本能力形成綜合能力的過(guò)程，用一個(gè)圓形置于第三維度正七邊形的中心。

（6）構(gòu)建完成五個(gè)維度后，依次建立相鄰維度之間的關(guān)系。第一個(gè)維度與第二個(gè)維度的關(guān)系是教學(xué)要素來(lái)源于人才培養(yǎng)背景中的三個(gè)超系統(tǒng)組件，用直線段連接第一維度和第二維度中的圓形框，連接遵循的原則是順時(shí)針?lè)较蚝拖嗤轿坏囊叵噙B。根據(jù)分析可知，從第二維度向第三維度，描述教學(xué)要素之間功能的效應(yīng)過(guò)程，其表現(xiàn)為師生在教學(xué)環(huán)節(jié)中的器官刺激作用，以及器官之間相互作用與支撐，用直線連接兩個(gè)維度上放置在同一方位的要素。第三維度與第四維度之間，是描述參與教學(xué)的師生器官在受到教學(xué)要素刺激后，并將其轉(zhuǎn)化為基本能力的過(guò)程，其過(guò)程是大腦形成認(rèn)知能力的基礎(chǔ)，每一項(xiàng)能力的獲得需要多個(gè)器官刺激后認(rèn)知共同作用，其本質(zhì)是器官刺激轉(zhuǎn)化成能力，是教學(xué)組件多重作用的結(jié)果，用直線段連接器官刺激作用與基本能力。第四維度與第五維度是描述基本能力形成綜合能力的過(guò)程，該過(guò)程發(fā)生的前提條件是器官刺激作用，該過(guò)程較為復(fù)雜，具有多重性，采取依次連接匯聚的連接方式。立體空間模型如圖2所示，平面模型如圖3所示。

圖2 人才能力培養(yǎng)的演變規(guī)律模型

圖3 人才能力培養(yǎng)的演變規(guī)律關(guān)系模型

3 基于模型構(gòu)建“政產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)體系

在工程教育認(rèn)證之前，人才培養(yǎng)體系還存在強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容、以課堂講授式教學(xué)為主、擔(dān)心學(xué)生能力不足以參與科研項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽主要是少數(shù)學(xué)習(xí)時(shí)間充足的學(xué)生參加、教學(xué)改革和課程建設(shè)將花費(fèi)大量時(shí)間且與科研生產(chǎn)任務(wù)沖突較大等一系列問(wèn)題。根據(jù)TRIZ分析及其所建立的人才培養(yǎng)能力模型可知，教育的中心任務(wù)是人才培養(yǎng)，教學(xué)組件要素要服務(wù)中心任務(wù)?，F(xiàn)代教育體系屬于開放的動(dòng)態(tài)化系統(tǒng)，需要遵循的基本原則是因材施教、因地制宜。利用類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)及其能力模型，我校水利水電工程專業(yè)2021年版培養(yǎng)體系完成下列7項(xiàng)具體工作：

（1）匯總社會(huì)和行業(yè)對(duì)本專業(yè)人才能力的要求。修訂其畢業(yè)要求、課程體系、培養(yǎng)方案和課程大綱，修訂過(guò)程中所參考的數(shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)企業(yè)、高校、學(xué)會(huì)、用人單位、相關(guān)院所等機(jī)構(gòu)，獲得數(shù)據(jù)的方式主要包括現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、座談會(huì)和調(diào)查問(wèn)卷等，并分析行業(yè)發(fā)展特征和人才需求趨勢(shì)。

（2）加強(qiáng)課程建設(shè)。對(duì)課程進(jìn)行重構(gòu)建設(shè)，課程重構(gòu)的內(nèi)容主要包括教學(xué)大綱修訂、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化（尤其注重典型工程素材加工，增加新技術(shù)、新材料、新方法等素材）、教學(xué)方法改進(jìn)升級(jí)、采用多種教學(xué)形式、引入多元的評(píng)價(jià)體系等；骨干課程全部實(shí)現(xiàn)了課程重構(gòu)建設(shè)，水利工程地質(zhì)完成示范性混合式教學(xué)建設(shè)、水力學(xué)完成雙語(yǔ)教學(xué)建設(shè)、水工建筑物學(xué)完成示范性項(xiàng)目式教學(xué)建設(shè)、水利工程施工技術(shù)與管理完成課程思政建設(shè)、水利工程制圖及CAD和水電站兩門課程均經(jīng)過(guò)混合式教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)建設(shè)，建設(shè)后水電站課程開展“專創(chuàng)融合”課程開發(fā)建設(shè)；同時(shí)近三年建設(shè)了結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)與BIM建?；A(chǔ)等4門創(chuàng)新課程和3門創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，新開設(shè)水工結(jié)構(gòu)有限元和水利大數(shù)據(jù)與水生態(tài)安全、水生態(tài)會(huì)環(huán)境修復(fù)等多門課程。同時(shí)開展包括教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項(xiàng)目、教育部創(chuàng)新方法教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)學(xué)科項(xiàng)目、學(xué)校教研教改及校企合作項(xiàng)目10余項(xiàng)，初步完成各類課程教學(xué)基本規(guī)律研究，具備“政產(chǎn)學(xué)研用”建設(shè)基本條件。

（3）加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。引進(jìn)優(yōu)質(zhì)師資的同時(shí)，注重任課教師創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，逐步形成骨干課程由主講教師組共同負(fù)責(zé)制、其他教師參與教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)、教師橫向相互支撐的教學(xué)師資課程群，近三年引進(jìn)5名博士師資，補(bǔ)充教師團(tuán)隊(duì)；組織教師參加教學(xué)創(chuàng)新培訓(xùn)和創(chuàng)新方法認(rèn)證培訓(xùn)。

（4）加強(qiáng)學(xué)科垂直建設(shè)。形成博士-碩士-本科完整的培養(yǎng)體系，以學(xué)科引領(lǐng)專業(yè)發(fā)展、以專業(yè)支撐學(xué)科發(fā)展。結(jié)合人才培養(yǎng)層次需求，開展課程、實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)平臺(tái)等教學(xué)保障性建設(shè)，致力于拓展、延伸、挖掘和整合，保證教學(xué)質(zhì)量。

（5）以科學(xué)研究和各類橫向生產(chǎn)項(xiàng)目為依托。在課程教學(xué)，尤其是實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)和拓展訓(xùn)練等實(shí)踐類課程教學(xué)中，以實(shí)際工程資料為素材，對(duì)照行業(yè)規(guī)范及要求，聚焦課程目標(biāo)，達(dá)到“真題真做”，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)與相關(guān)企業(yè)簽訂人才培養(yǎng)合作協(xié)議，優(yōu)選企業(yè)技術(shù)骨干擔(dān)任企業(yè)導(dǎo)師，形成科研助力和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，人才培養(yǎng)反哺科學(xué)研究，人才培養(yǎng)與科研共同進(jìn)步。在完成實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目的同時(shí)，將科研成果和資料進(jìn)行加工處理，獲得教學(xué)案例，達(dá)到教研相長(zhǎng)的效果。

（6）加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，主要包括一年制畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)類課程采用項(xiàng)目式教學(xué)、理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)貫穿設(shè)計(jì)與實(shí)施、增設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)、開發(fā)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及平臺(tái)等手段和措施。

（7）加強(qiáng)學(xué)生管理，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。配備科研能力強(qiáng)、工作認(rèn)真負(fù)責(zé)且擅長(zhǎng)學(xué)生管理和組織的專業(yè)教師擔(dān)任本科生班主任；通過(guò)本科生導(dǎo)師制，專業(yè)教師全員上陣，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃學(xué)業(yè)。

（8）加強(qiáng)學(xué)科競(jìng)賽引導(dǎo)、指導(dǎo)、輔導(dǎo)。通過(guò)各類學(xué)科競(jìng)賽為學(xué)生增加校內(nèi)外學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)，打破地域、專業(yè)設(shè)置約束和限制，培養(yǎng)并提高學(xué)生科技探索與實(shí)踐能力。形成了從大學(xué)一年級(jí)考試培訓(xùn)，二年級(jí)全員參加水利創(chuàng)新競(jìng)賽，三年級(jí)參加省級(jí)及國(guó)家級(jí)競(jìng)賽的培

育體系。在我校實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新學(xué)分認(rèn)證以來(lái)，本專業(yè)前三年學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分的平均值達(dá)到4.9分，反映學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力得到一定程度的提高。培養(yǎng)體系教學(xué)要素對(duì)應(yīng)關(guān)系模型如圖4所示。

圖4 水利水電工程專業(yè)“政產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)體系教學(xué)要素對(duì)應(yīng)關(guān)系模型

4 結(jié)論與討論

本文以蘭州理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)為例，嘗試使用TRIZ理論建立教與學(xué)技術(shù)系統(tǒng)功能分析概念模型，以該模型為引導(dǎo)，開展多項(xiàng)基礎(chǔ)性研究，并以其構(gòu)造培養(yǎng)能力模型，分析其層級(jí)和維度，構(gòu)造本專業(yè)的“政產(chǎn)學(xué)研用”人才培養(yǎng)體系，從培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程建設(shè)、師資隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)室及平臺(tái)和管理等內(nèi)容進(jìn)行改革和研究，形成與類TRIZ技術(shù)系統(tǒng)中主要技術(shù)系統(tǒng)組件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，依據(jù)能力模型啟示，構(gòu)建本專業(yè)培養(yǎng)體系，并結(jié)合能力指標(biāo)對(duì)教學(xué)要素進(jìn)行研究、建設(shè)、改善和實(shí)踐。本文雖然未列出TRIZ解題方案，也未對(duì)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但將其作為分析工具和解題工具，嘗試解決教育教學(xué)及人才培養(yǎng)的實(shí)際問(wèn)題，并取得了良好的效果，可以作為相關(guān)領(lǐng)域研究和應(yīng)用實(shí)踐的參考和借鑒。