郑泉水自2009年至今担任清华学堂人才培养计划钱学森力学班（简称“清华钱班”或“钱学森班”）创办首席教授。钱学森力学班以“发掘和培养有志于通过技术改变世界、造福人类的创新型人才，探索回答‘钱学森之问’”为使命。创办十余年来，作为入选国家“珠峰计划”（基础学科拔尖学生培养试验计划）的唯一工科基础班，钱班首创了以“进阶式研究学习体系”为牵引的“大工科”创新人才培养新模式——即“课程－研究－社群”（CRC）培养模式，实现了学生发现内心激情、知识自主构建、优秀师生互认、抓住重大机遇等创新成长必要因素的聚合，为当代中国的科技创新人才培养作出了富有突破性、引领性和可普及性的模式创新探索。
针对“钱学森之问”深层次的“痛点”“顽症”而言，钱班十余年基本形成的培养模式给出了一个系统性解决之道，以颠覆式创新的思路建立了兼具“精深挑战”与“开放交叉”特色的课程体系，落实了进阶培养，帮助学生通过层层递进的研究训练实现精深学习和激发创潜能。在录取和评价学生方面，改革了单一招生方式，通过互联网、云技术等平台，强化大学中学合作，形成了拔尖创新人才培养与选拔的有效联动机制。同时推出五维招生测评系统（内生动力、开放性、勇气与坚毅力、智慧、领导力），优化了学生综合评价体系。
十余年间，钱学森班独创了以“学生-问题-导师”三要素聚变为核心的钱班模式，总结出的人才培养的方法论——通过研究激发学生内在激情，更好地个性化和创造性学习——取得了显著的成效，用最少的学分培养了一批极富创造力和创新潜质的前沿交叉人才，在国际上受到广泛认可，构建了对我国高等教育发展具有普遍意义的大工科创新型人才培养新模式。
2019年，郑泉水基于清华钱班的理念和经验，创办了深圳零一学院，希望通过一种面向社会开放的个性化拔尖创新人才“陪长”模式，建立起更加长期有效的创新人才选拔和培养机制，让更大范围、更多类型的孩子的潜能和创新天赋得到激发和绽放，为创新型国家建设蓄力。
此外，作为学者和博士生导师，郑泉水长期鼓励研究生挑战难题、勇于开拓，所指导的博士生中有3人获得全国优秀博士学位论文。
