一、背景及需求分析

1. 是我国生态文明建设的需求

我国是世界上水土流失与荒漠化最严重的国家之一，长期以来，水土保持与荒漠化防治专业（简称水保专业）为保护国土生态安全做出了重要贡献（如图1）。党的十八大以来，党中央以前所未有的力度推进生态文明建设，“十四五”规划将生态环境治理作为重点，二十大报告指出要坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理。推动生态文明和美丽中国建设，亟需大批高质量水保专业一流人才。传统力学课程体系偏重工业应用，与水土保持专业的生态需求存在显著脱节，难以满足新时代生态文明建设对一流人才的需求。

图1 十四五期间北京林业大学水土保持学院承担的部分生态建设项目示意图

    2. 是国家“双一流”建设的需求

“双一流”建设明确提出要以高水平学科建设和人才培养为核心，推动高等教育内涵式发展。水土保持与荒漠化防治专业作为北京林业大学的优势学科，入选国家级一流本科专业建设点，承担着培养一流人才、产出一流成果的重任。通过力学课程群的跨学科重构与教学模式创新，不仅有助于提升专业建设水平，更能够为“双一流”背景下基础课程改革提供可复制、可推广的范式，推动高等教育质量全面提升。

北京林业大学水土保持学院是世界上第一个以“水土保持”命名的学院，水保专业始建于1952年，70年来始终面向生态脆弱区，以综合性和实践性为特色，以立德树人为根本任务，以教学改革为动力推动事业发展。自2013年以来，团队以深化教学改革为引擎，通过系统构建并实施“FORCE”教学模式，以“价值奠基”强化育人根本、以“生态导向”重构课程体系、以“科教融汇”推动科研反哺、以“智慧赋能”创新教学方法、以“工程创新”提升实践能力，全面支撑专业内涵建设与学科跨越式发展：驱动水土保持与荒漠化防治专业于2019年获批首批国家级一流本科专业建设点，并于2022年成功升级为一级学科，构建了具有国际影响力与中国特色的水土保持人才培养体系与学科高地，改革过程中取得了系列标志性教育教学成果（如图2）。

图2 北京林业大学水土保持学院教学团队教学改革历程及教学成果奖励

    3. 是新农科建设与水土保持教育发展的共同需求

源于新农科建设与专业转型升级的共同迫切需求。新农科建设强调“生态引领、学科交叉、实践创新”，对传统专业改造升级提出了明确要求。而当前水土保持教育正面临基础课程支撑不足、学科交叉不深、育人模式传统等结构性矛盾，其核心症结在于工科基础课程与农科前沿需求的结构性脱节。“FORCE”育人模式的构建，正是以“工农融合”为核心理念，对这一关键问题的系统回应。它通过价值奠基、生态导向、科教融汇、智慧赋能与工程创新五维协同，将新农科的顶层要求转化为可操作的育人路径，为实现从传统范式向生态智能范式的根本转变提供了核心支撑。

二、研究思路和方法

本成果直面新农科背景下基础课程与专业需求脱节的核心矛盾，以“工农融合”为核心理念，构建“FORCE”育人体系（如图3）。遵循“问题导向-理念创新-路径设计-机制构建”逻辑主线，采用“课程重构-教学创新-平台支撑-机制贯通”四位一体的系统方法。通过课程体系三维重构，推动知识体系从工业范式向生态范式转型；以科教融合与智慧教学双轮驱动，构建“研-学-仿-践”闭环教学模式；依托四维平台联动，打造协同育人支撑体系；通过产教贯通机制，打通“科研-课程-产业”转化路径，形成知识构建-能力培养-价值塑造的完整育人链条，系统解决了传统力学课程在结构错位、功能单一、平台孤岛和育人碎片等方面的教学难题。

图3 新农科视域下力学课程群的“FORCE”育人模式建构与实践框架图

    三、成果主要内容

本成果直面新农科建设中基础课程与专业需求脱节的核心问题，以习近平总书记“强国必先强农”重要指示为根本遵循，历经十余年实践探索，创新构建了“FORCE”五维育人体系。通过构建“FORCE”育人模式、课程体系三维重构、科教融合创新、智慧教学体系建设、产教思政协同五大路径（如图4），实现了从育人理念、教学内容到培养模式的系统性变革。

图4 新农科视域下力学课程群的FORCE育人模式主要内容

成果具体内容如下：

1. 构建“FORCE”育人模式，实现育人模式系统性创新

“FORCE”育人模式立足于新工科与新农科交叉融合的时代需求，通过五大维度的系统化设计与有机协同（如图5），实现了基础课程体系的根本性变革。

图5 “FORCE”五维协同育人模式

该模式以价值奠基为先导，深入挖掘专业课程中蕴含的“生态保护责任”“科学家精神”“工程伦理”三大思政主题，通过建设系统的课程思政教学体系，实现价值塑造与知识传授的有机统一。以生态导向为核心，重构课程体系，删除传统工业应用模块12个，新增“生态水力学”“土壤侵蚀动力学”等特色模块，推动学科内涵从传统工业应用向现代生态治理全面转型。以科教融汇为支撑，与行业龙头企业、地方水利部门深度合作，将250余项实际工程项目转化为教学资源，形成“基础实验-综合设计-工程实战“三层次实践教学体系。以智慧赋能手段，自主研发AI赋能的力学行为仿真平台，采用数值仿真技术构建20余个高保真实验场景。以工程创新为落脚点，建立覆盖我国主要水土流失类型区的产学研实践基地。

该模式实施成效显著，支撑21门次国家、省级一流课程和AI人工智能课程，教学团队获省部级教学团队2个、名师等荣誉7项，学生获省级以上竞赛奖113项。该成果的力学课程群改革，为新农科背景下基础课程教学改革提供了可复制、可推广的范式。

2. 课程体系三维重构，实现知识体系从工业范式向生态范式的根本转变

基于成果导向教育理念，课程体系通过三个维度进行系统性重构（如图6）。（1）在价值引领层，采用“三层渗透”策略：在理论教学中渗透生态文明理念，在实践教学中培养工程伦理意识，在创新创业教育中弘扬科学家精神，开发了系统的思政教学案例库，使学生对专业价值的认同度获得显著提升。（2）模块架构层打破学科壁垒，整合力学、生态学、环境科学等多学科知识，构建了以生态保护工程为主线的模块化课程体系，配套编写《水土保持工程学》《流体力学》等5部新形态教材，9部教材获省部级以上奖励。（3）内容创新层开发了包含250余个典型生态工程案例的真实工程案例库，其中《水土保持工程学》《土壤侵蚀原理》等教材被全国19所同类高等院校采用，累计发行2万余册。课程体系作为《自然保护与环境生态类专业教学质量国家标准》（水土保持部分）的重要支撑，专业适配度显著提升，在线课程资源获得广泛好评，被多家主流媒体报道，实现了知识体系从工业范式向生态范式的根本转变。

图6 课程体系三维重构系统

    3. 科教融合创新，构建"科研驱动-教学反哺"双向循环机制

科教融合创新通过建立多层次合作机制，实现了科研资源向教学资源的高效转化。团队与行业企业深度合作，共建遍布全国的产学研实践基地，创新采用“双导师制”，为学生配备学术导师和学业导师，共同指导学生完成从项目设计到实施的全过程。在实践教学组织方面，建立了完善的实践教学评价体系形成了“基础实验-综合设计-工程实战”三层次实践教学体系。通过项目式学习与数字孪生技术深度结合，形成了独特的“虚拟仿真-假设生成-真实验证-反馈优化”四步教学法。这种科教融合模式成效显著，学生通过完成工程设计项目极大提升实践创新能力，毕业生工程实践能力受到用人单位高度评价，就业竞争力显著增强。实践基地还承担了社会培训任务，累计培训行业技术人员2000余人次，形成了良性的科研教学互动机制。

1. 智慧教学体系，打造四维联动的教学新生态

瞄准智慧教育发展趋势，构建了全方位的智慧教学支撑体系。自主研发的AI赋能力学行为仿真平台，构建了高保真实验场景，可模拟坡面流形成、土壤侵蚀演变等复杂过程。平台支持参数化建模和可视化分析，实现了理论与实践的高度融合，已获得软件著作权3项。在教学方法创新方面，将项目式学习与人工智能技术深度结合，教师根据真实工程问题设计教学项目，学生通过模拟分析和方案优化，最后通过实验验证和实地应用完成学习闭环。平台建设成效显著，建成“把论文写在大地上-关君蔚院士科学家精神基地”和覆盖全国主要生态脆弱区的实习实践基地（如图7），累计服务学生1000余人次。学生通过平台开展的创新项目获省部级以上奖项10余项，发表相关论文20余篇，构建了“虚拟-实境-线上-共享”四维协同的教学新生态，获得了良好的应用效果和社会评价。

图7 遍布全国的实习实践基地分布图

2. 产教思政协同，打通人才培养到产业应用的“最后一公里”

产教思政协同通过创新构建"产教融合-思政引领-学业评价"三融合育人机制，有效打通了人才培养到产业应用的"最后一公里"。创新建立"科研项目-课程实践-产业应用"三级递进路径，将218个地方治理真实项目系统转化为教学任务，实现100%本科生参与实践训练，形成了从知识建构到价值创造的完整培养链条。

项目团队负责人组织牵头全国科学家精神基地的申报和建设工作，《面向生态文明建设的“科-教-产-创”协同育人模式探索》获批北京市教改重点项目，通过野外实习临时党支部、工程现场教学等方式，增强思政教育的实效性和感染力，获得全国党建标杆院系和样板党支部、北京市优秀基层党组织等荣誉称号。

建立校企地协同机制，共建产学研实践基地，覆盖我国主要水土流失类型区，为学生提供真实的工程实践环境。聘请行业专家进课堂并参与实践指导，确保人才培养与行业需求的精准对接。在实践教学评价方面，建立完善的评价体系，将学生在解决实际工程问题过程中的表现纳入学业评价。实施成效显著，毕业生中选择到基层和艰苦地区就业的比例显著提升，课程思政育人效果明显提升。教学团队获省级课程思政示范项目，思政教学案例获省级奖励。相关经验在全国教学研讨会交流，形成了科研反哺教学、产业驱动创新、价值塑造赋能人才培养的良性生态，产生了重要的示范辐射效应。

    四、成果推广及应用

1. 人才培养质量显著提升，获得社会高度认可

成果全面提升了学生的综合素质与核心竞争力（如图8）。学生主动投身西部、基层等艰苦地区工作的比例显著提升，培养出包括“国家卓越工程师”“全国五一劳动奖章”“全国脱贫攻坚先进个人”“全国党员标兵”等荣誉获得者在内的一批杰出人才。在校生75%以上参与教师科研项目、100%参与实践项目，获国家和省部级竞赛奖励113项，毕业生本专业深造率达71.8%。根据对毕业生的长期跟踪调研，用人单位满意度达100%，人才培养质量得到社会广泛认可。

图8 教学成果育人成效

2. 建设成效突出，导向和标杆作用明显

入选一流专业建设点：在成果支撑下，水保专业于2007年被认定为国家特色专业，2017年入选国家“双一流”重点学科，2019年被评为“双万计划”首批国家级一流本科专业建设点。

牵头成功申报一级学科：作为主要申报单位，组织国内相关单位开展学科申报工作，为2022年水保学科升为一级学科做出主要贡献（如图9）。

成果支撑制定了《自然保护与环境生态类专业教学质量国家标准》（水土保持部分），被全国水土保持领域19所高校采纳应用，并在全国新农科教改实践交流会展示推广。获评教育部立德树人机制综合改革试点院系，在全国同类专业中持续排名前列，为新农科发展奠定了坚实基础。

图9 学科和专业一体化高质量发展

3. 教学资源创新引领，产生显著示范效应

本成果建设国家/省部级一流课程和AI智能课程11门次，省部级优质教材和新形态教材10余部，1项国家级虚拟仿真实验平台，省部级教改项目、思政案例、教学竞赛奖等10余项，建成含科学家精神基地在内的覆盖全国主要生态脆弱取得实践网络，取得了显著的建设成效。7人次获评青年长江学者、北京市教学名师、北京市思政名师等称号，建成名师引领的北京市优秀本科育人团队和北京市课程思政名师团队。省部级优质教材累计发行2万余册，在线课程选课人数超万人次，虚拟仿真平台服务学生1.5万余人次。通过师资培训15期，培训教师1200余人次，建立的虚拟教研室汇聚全国几十余所高校教师资源，并获得省级教学成果一等奖等重要奖励，在全国形成广泛示范效应。

4. 改革成果辐射广泛，产生重要社会影响

教学模式规范了本科人才课程体系设置，为全国水土保持与荒漠化防治专业本科人才培养提供了模板，通过虚拟教研室与资源共享机制，在全国辐射推广。近五年开展全国高校教师教学技能培训400余人，组织全国人才和论坛培训5000余人；国家级一流课程与MOOC选课总人数达5万余人次，优秀教材年均发行4000余册。组织学生参加青藏科考、海河流域“23.7”特大洪水灾害调查等重大社会实践活动，多项咨询报告获省级领导批示或被地方政府采纳。改革经验被中央电视台、人民日报、学习强国等主流媒体报道40余次，学生参与“生态文明讲师团”获国家最高领导人勉励，荒漠化防治成效得到时任副总理高度肯定。

成果推广产生显著经济社会效益，与地方合作完成20余项生态治理规划，治理面积50万余亩。研发技术成果在10余个省市推广应用，有效提升工程质量效益。科普教育全国受众100万余人次，基地年接待参观5万余人次（如图10）。

图10 育人成果得到社会高度认可和媒体广泛报道

    五、成果深化方向

1. 构建跨学科课程群，拓展 “FORCE” 模式示范广度

以新工科、新农科交叉为导向，推动 “FORCE” 模式辐射生态工程、自然保护与环境生态类专业群。重点开发 “生态修复工程学”“智慧水土保持” 等 2-3 个跨学科课程模块，建多学科共享教学案例库与虚拟仿真项目库；通过跨学院协作组建跨学科教学团队，形成可推广的课程体系范式。

2. 强化智慧教育新基建，打造智能教学升级版

依托 AI、大数据，构建 “数据驱动、精准施策、个性服务” 的智慧教学形态。基于“力学金课”体系，打造3-5个智慧教学示范项目；引入大语言模型构建个性化学习路径，实现从“标准化教学”到“精准化育人” 升级。

3. 建设区域协作共同体，提升成果推广新能级

构建“东西协作、南北联动”推广网络，与19所合作院校共建教学改革联盟。通过跨校虚拟教研室、师资联合培训、全国性教学竞赛推广“FORCE” 模式经验；计划三年内推广至全国 30 所以上高校，争取入选国家级教学成果推广计划，为高等农林教育改革提供可复制方案。