新時代水利水電工程專業(yè)建設(shè)研究*

張繼勛 趙翠華 徐磊

（1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院；2.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院）

新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議于2018 年6 月21 日在四川大學(xué)召開，會議以“堅持以本為本，推進(jìn)四個回歸，建設(shè)中國特色、世界水平的一流本科教育”為主題，旨在加快建設(shè)高水平本科教育、全面提高人才培養(yǎng)能力，培養(yǎng)堪當(dāng)民族復(fù)興大任的時代新人。要完成這樣一個宏偉的教育目標(biāo)，我們必須解決如何培養(yǎng)人的問題，而專業(yè)建設(shè)則是如何培養(yǎng)人的核心內(nèi)容。建設(shè)高水平本科教育，首先要加強專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)。要著力提升專業(yè)建設(shè)水平，推進(jìn)課程內(nèi)容更新，推動課堂革命，建好質(zhì)量文化。二是要加強新工科建設(shè)，加強醫(yī)學(xué)教育、農(nóng)林教育、文科教育創(chuàng)新發(fā)展，持續(xù)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，努力建設(shè)一批新時代中國特色社會主義標(biāo)桿大學(xué)。三是推動優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與開放共享，重塑教育教學(xué)形態(tài)，緊緊抓住信息技術(shù)變革帶來的歷史性機(jī)遇，推動實現(xiàn)高等教育質(zhì)量的“變軌超車”。為了適應(yīng)新時代發(fā)展對人才的需求，國內(nèi)很多專業(yè)都開展了深入的專業(yè)建設(shè)改革[1-3]。水利水電工程專業(yè)作為傳統(tǒng)專業(yè)，高等學(xué)校為國家的建設(shè)和發(fā)展培養(yǎng)了一大批水電人才。但隨著水利信息化、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)需求的轉(zhuǎn)變，要求我們必須對傳統(tǒng)的水利水電工程專業(yè)進(jìn)行改革，以適應(yīng)時代和市場對人才的需求。

一、國內(nèi)外同類專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀分析

（一）國外高校同類專業(yè)建設(shè)發(fā)展情況

自2016 年開始，我們對國外高等院校土木水利類本科學(xué)生的培養(yǎng)模式開展了持續(xù)的現(xiàn)場交流和網(wǎng)上調(diào)研，重點調(diào)研高校包括美國佐治亞州科技大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)、澳大利亞昆士蘭大學(xué)、荷蘭德爾夫特科技大學(xué)、南洋理工大學(xué)、帝國理工等。這些學(xué)校都開設(shè)了土木水利類專業(yè)，總結(jié)調(diào)研情況，得出如下成果：首先各個學(xué)校均強調(diào)和重視與其他高校及研究院所的交流與合作；其次強調(diào)學(xué)生的實踐動手能力，均采用新的教學(xué)手段，豐富教學(xué)內(nèi)容，強化學(xué)生解決工程實際問題的能力；第三強調(diào)教學(xué)內(nèi)容的更新，譬如康奈爾大學(xué)就認(rèn)為在過去的十幾年中，水電學(xué)科教育的變革不大，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他工程學(xué)科，甚至于跟不上其他非工程學(xué)科教育變革的步伐，對現(xiàn)行的水電育人模式進(jìn)行了大刀闊斧的改革。華盛頓州立大學(xué)提出“為需要定制人才”，專業(yè)授課教師一定是具有豐富專業(yè)經(jīng)驗的專家、學(xué)者；第四在授課過程中均強調(diào)新技術(shù)、新理論的傳授，佐治亞州科技大學(xué)建立了一座現(xiàn)代化的實驗室，具有三向自由度的水工結(jié)構(gòu)實驗可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，高速監(jiān)測器可讓學(xué)生獲得實時的實驗數(shù)據(jù)，該實驗室還可以向?qū)W生展示各類典型的水電站、大壩及工程實例的實物及網(wǎng)絡(luò)資料，強化學(xué)生對水電站等水工建筑物的感性認(rèn)識。科羅拉多州立大學(xué)為本科生實習(xí)設(shè)計了一套數(shù)據(jù)捕捉分析系統(tǒng)，這套系統(tǒng)能有效地闡述水電工程的基本原理及其動作模式；在水力學(xué)與水文學(xué)的教學(xué)中使用商業(yè)軟件，通過商業(yè)軟件中的案例分析，引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握相對來說比較枯燥乏味的原理與公式。以上的做法和經(jīng)驗值得我們思考和借鑒。

（二）國內(nèi)高校同類專業(yè)的建設(shè)發(fā)展情況

目前我國有50 余所高等院校開設(shè)有水利水電工程專業(yè)（本科層次），2016 年的水利水電工程專業(yè)教指委年會上，與會專家對本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了熱烈的討論，特別是結(jié)合2019 年教育部批準(zhǔn)的相關(guān)新專業(yè)來看，當(dāng)前的人才培養(yǎng)方案主要包含以下兩類：

1.培養(yǎng)方案具有明顯的“寬基礎(chǔ)、多方向”的特點，該類以清華大學(xué)水科學(xué)與水工程專業(yè)，山東大學(xué)土木、水利與海洋專業(yè)等為代表，在校學(xué)習(xí)知識面覆蓋廣，基礎(chǔ)寬，專業(yè)分方向培養(yǎng)。

2.培養(yǎng)方案以國際工程教育專業(yè)認(rèn)證要求為指導(dǎo)，強化專業(yè)知識的同時，重視人文、倫理、可持續(xù)發(fā)展理念的培養(yǎng)，該類以河海大學(xué)、武漢大學(xué)等學(xué)校的水利水電程專業(yè)為代表，課程設(shè)置要適應(yīng)基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力強、綜合素質(zhì)高的人才培養(yǎng)需求。

以上兩類人才培養(yǎng)方案的共同特點：一是傳統(tǒng)課程設(shè)置偏重，人才培養(yǎng)目標(biāo)與20 世紀(jì)相比變化不大，均側(cè)重規(guī)劃、設(shè)計、施工環(huán)節(jié)的人才培養(yǎng)，又特別強調(diào)設(shè)計。二是對新時代人才需求的考慮不足，與國外同類專業(yè)相比較差別明顯。

二、水利水電工程行業(yè)發(fā)展特點

（一）由單一水電業(yè)務(wù)向大水利綜合業(yè)務(wù)拓展

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民在物質(zhì)生活滿足的同時對生活環(huán)境也提出了更高的要求，水利工程可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展和綠色生態(tài)發(fā)展的理念也應(yīng)運而生，國家的投入也逐年加大，需求空前高漲。根據(jù)調(diào)研，國內(nèi)傳統(tǒng)的水電建設(shè)、設(shè)計單位都在加大力度調(diào)整自己的業(yè)務(wù)范圍，開始了由單一水電業(yè)務(wù)向大水利綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)范圍的橫向拓展。以中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司（以下簡稱華東院）為例，華東院是中國最早成立的勘測設(shè)計院之一，20 世紀(jì)，全院業(yè)務(wù)絕大部分為水電工程設(shè)計，而近年來業(yè)務(wù)范圍也包括了水電水利和風(fēng)電等清潔能源的開發(fā)利用、建筑與景觀工程、交通與市政工程、環(huán)境與生態(tài)工程、水環(huán)境綜合治理、水務(wù)、海洋與水利等領(lǐng)域，并在努力打造具有為工程全過程提供智慧化服務(wù)的一流國際工程公司，華東院目前傳統(tǒng)水電業(yè)務(wù)占比30%左右，水利綜合類項目占比逐年增加。國內(nèi)其他大型水電設(shè)計院的情況基本相同。

（二）由單一施工或設(shè)計業(yè)務(wù)為主向總承包業(yè)務(wù)發(fā)展

建國初期，國家在水利水電工程建設(shè)的基礎(chǔ)上成立了水電建設(shè)、設(shè)計的“國家隊”，即水電工程局和大型設(shè)計院，也明確了他們的任務(wù)，水電工程局就是做好水電工程施工，設(shè)計院就是做好水電工程的設(shè)計工作，但隨著社會發(fā)展和企業(yè)對效率、效益的追求逐漸提升，目前各個單位已不滿足于傳統(tǒng)的任務(wù)分工，開始了業(yè)務(wù)的縱向拓展，實現(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理一條龍。據(jù)中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司（以下簡稱“成勘院”）網(wǎng)站介紹，成勘院目前提供規(guī)劃咨詢、勘察設(shè)計、施工建造、投資運營全產(chǎn)業(yè)鏈一體化綜合服務(wù)，公司制定了四三三的規(guī)劃布局，其中總承包業(yè)務(wù)占比要達(dá)到公司業(yè)務(wù)的30%。中國水利水電第七工程局有限公司現(xiàn)已發(fā)展成為集施工、設(shè)計、科研、投資、電力生產(chǎn)與銷售、水電機(jī)組安裝與維修、機(jī)械設(shè)備制造與加工等多產(chǎn)業(yè)于一體的大型中央骨干企業(yè)。隨著大型央企在縱橫向業(yè)務(wù)方面的不斷拓展，地方企業(yè)也在跟進(jìn)，形成新的發(fā)展趨勢。

（三）由國內(nèi)業(yè)務(wù)為主向國際業(yè)務(wù)拓展

社會發(fā)展進(jìn)入了新階段，國內(nèi)水電工程業(yè)務(wù)量穩(wěn)中有降，國家“一帶一路”倡議的實施，也使國內(nèi)企業(yè)又找到了新的發(fā)展機(jī)遇，在幾年前他們就已經(jīng)將主營業(yè)務(wù)向國外延伸。翻看國內(nèi)傳統(tǒng)水電企業(yè)的主頁，很多企業(yè)的公司戰(zhàn)略中都提到了向國際化進(jìn)軍，同時也承攬了大量的國際業(yè)務(wù)。還是以華東院和成勘院為例，華東院國際業(yè)務(wù)占比25%左右，成勘院國際業(yè)務(wù)占比20%左右，其他傳統(tǒng)施工單位國際業(yè)務(wù)的拓展規(guī)模更大。

（四）設(shè)計、建設(shè)、管理運營方式正在實現(xiàn)技術(shù)上的重大變革

水電設(shè)計行業(yè)在六年前就已經(jīng)在探索實施建筑信息模型（BIM）技術(shù)支持下的三維設(shè)計，目前傳統(tǒng)的八大設(shè)計院均建有自己的BIM 研究中心。水利水電行業(yè)基于BIM 技術(shù)的水利工程全生命期智能化管理也在業(yè)界大力提倡推行。水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)于2017 年12 月由水利水電勘測設(shè)計協(xié)會（該協(xié)會涵蓋國內(nèi)大部分水電設(shè)計院、省級水電勘設(shè)院）頒布，從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)三個層面共規(guī)劃了62 套標(biāo)準(zhǔn)，截至2018 年9 月已初步完成27 套標(biāo)準(zhǔn)的制定。到2018 年10 月已有廣東、河南、上海、北京等地方水利部門推出了地方BIM 標(biāo)準(zhǔn)，江蘇也在2018 年10 月12 號由江蘇省水利勘測設(shè)計研究院起草了平原地區(qū)水利工程BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（草稿）。

水電建設(shè)更是以糯扎渡水電站為標(biāo)志實現(xiàn)了信息化、數(shù)字化管控，目前正在向智能化管控方向發(fā)展。

隨著水利行業(yè)數(shù)據(jù)量的增長和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在水利大數(shù)據(jù)理論研究和工程應(yīng)用方面都進(jìn)行了一些嘗試[4]。隨著遙感、傳感網(wǎng)、射頻技術(shù)等方面信息技術(shù)的發(fā)展，水利行業(yè)數(shù)據(jù)采集能力不斷提升，能夠收集到更多、更廣的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多源異構(gòu)、分布廣泛和動態(tài)增長的特點。從數(shù)據(jù)類別看，既有來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的水文氣象、水位流量、水質(zhì)水生態(tài)等大量的實測信息，還有全國水利普查成果以及與水利相關(guān)的各類輔助信息，如人文經(jīng)濟(jì)信息、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)并不完全獨立，而是存在復(fù)雜的業(yè)務(wù)和邏輯關(guān)系，如氣候氣象數(shù)據(jù)變化會引起水資源量和空間分布的變化，從而對水利工程、水生態(tài)環(huán)境、洪旱災(zāi)害、水資源分配等產(chǎn)生影響。從數(shù)據(jù)格式看，海量的水利數(shù)據(jù)既包括傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包括圖片、語音、視頻、位置等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，導(dǎo)致目前的技術(shù)架構(gòu)無法高效地處理如此海量、異構(gòu)的數(shù)據(jù)。從價值密度看，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和遙感技術(shù)的發(fā)展，信息感知無處不在，產(chǎn)生的信息量巨大，但是信息的價值密度相對較低。如何通過模型算法快速地從這些數(shù)據(jù)中提取有用的信息是目前亟待解決的難題。從時效性看，某些水利數(shù)據(jù)比如洪澇災(zāi)害預(yù)警等需要及時高效的信息處理和反饋。因此，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來提高水利行業(yè)數(shù)據(jù)的獲取和處理能力，也就需要既懂專業(yè)知識，又能夠掌握大數(shù)據(jù)獲取和處理技能的大批水電人才。

三、對水利水電工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案設(shè)計的幾點建議

社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，淘汰一批老舊生產(chǎn)方式是社會發(fā)展的必然。高校轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)方式也是大勢所趨，如何培養(yǎng)符合時代發(fā)展要求、能夠滿足社會需要的高水平人才值得高校教育教學(xué)工作者深思。結(jié)合個人的理解提出以下幾點建議。

（一）以師德學(xué)養(yǎng)為核心，強化教師和教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)

在教育教學(xué)工作中，要堅決貫徹《新時代高校教師職業(yè)行為十項準(zhǔn)則》，實行師德失范“一票否決”，建設(shè)一支“四有”教師隊伍。教師一切活動以服務(wù)國家需求、做好價值引領(lǐng)、實踐全程育人為目標(biāo)。要完善校院系三個層面的教育引導(dǎo)、制度規(guī)范、監(jiān)督約束、查處警示的師德建設(shè)長效機(jī)制，著力構(gòu)建引領(lǐng)教學(xué)改革與建設(shè)的創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊，建立穩(wěn)定投入機(jī)制。

（二）關(guān)注專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革

必須適應(yīng)水電行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式對人才培養(yǎng)的新要求，對人才需求、專業(yè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)涵、課程設(shè)置、課程內(nèi)容開展覆蓋國內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外的調(diào)研，進(jìn)一步拓寬水利水電工程專業(yè)的內(nèi)涵，采取壓縮合并課程內(nèi)容和擴(kuò)大課程范圍相結(jié)合、應(yīng)用型和研究型內(nèi)容相結(jié)合、傳統(tǒng)知識和新技術(shù)相結(jié)合的方式，創(chuàng)新培養(yǎng)方案，加快專業(yè)發(fā)展，形成“大水工”專業(yè)，滿足社會發(fā)展需求?，F(xiàn)代社會信息獲取手段呈現(xiàn)多樣化特征，和二十年前相比，課堂不再是學(xué)生獲取知識的唯一途徑，教學(xué)方法要適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變，改變傳統(tǒng)的授課方式，加大研究型課堂、實踐型課堂的占比，調(diào)動教師和學(xué)生一起學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

（三）重視課程教材體系建設(shè)

圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和各級課程建設(shè)項目，開展以水電專業(yè)在線課程群建設(shè)為主的課程建設(shè)工作，大力推動現(xiàn)代信息技術(shù)在課程建設(shè)過程中的應(yīng)用，建設(shè)立體化教材，推進(jìn)建設(shè)專業(yè)核心智慧課程。發(fā)揮高校教師科研能力強的優(yōu)勢，推進(jìn)課程內(nèi)容更新，將學(xué)科研究新進(jìn)展、實踐發(fā)展新經(jīng)驗、社會需求新變化及時納入教材；鼓勵教師用好慕課和各種數(shù)字化資源，營造立體化知識傳授的新環(huán)境。同時，在專業(yè)課程建設(shè)過程中加強課程思政建設(shè)，在強化專業(yè)學(xué)習(xí)的同時，樹立社會主義核心價值觀。形成“德專并重、線上線下互動、主輔互補”的立體課程建設(shè)局面。借力人工智能，優(yōu)化知識體系。在堅持突出行業(yè)特色的基礎(chǔ)上，以人才培養(yǎng)目標(biāo)為引領(lǐng)，推進(jìn)基于人工智能技術(shù)的課程體系、課程內(nèi)容和課堂教學(xué)改革，構(gòu)建“人工智能+水工”的課程體系，拓展課程內(nèi)容，實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容與人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的交叉融合。

（四）強化實踐環(huán)節(jié)，注重創(chuàng)新研究

在傳統(tǒng)教學(xué)實驗室的基礎(chǔ)上開展智慧實驗室建設(shè)，將新技術(shù)應(yīng)用于實踐教學(xué)，全面提升實踐教學(xué)質(zhì)量。建設(shè)虛擬仿真實驗室，幫助學(xué)生深刻理解工程概念，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；強化野外實習(xí)基地建設(shè)，縮小學(xué)校和社會的距離，縮短學(xué)生就業(yè)適應(yīng)期。

（五）建設(shè)國際交流平臺，開拓國際視野

培養(yǎng)具有國際視野的新時代水利類人才是行業(yè)的需求，也是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年）》明確提出的要求，“鼓勵各級各類學(xué)校開展多種形式的國際交流與合作”“培養(yǎng)大批具有國際視野、通曉國際規(guī)則、能夠參與國際事務(wù)和國際競爭的國際化人才”。就我們而言，學(xué)校要通過開展多層次、多形式的國際交流與合作，讓學(xué)生與世界對話，培養(yǎng)他們通曉國際工程語言的能力。

新時代對傳統(tǒng)工科人才的培養(yǎng)要求和培養(yǎng)模式提出了更多的要求，我們要順應(yīng)時代發(fā)展，全面貫徹落實全國教育大會精神，緊緊圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這個核心點，找差距、定標(biāo)桿，從師資隊伍建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、課程與教材建設(shè)、創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)、教育與教學(xué)方式改革等方面出發(fā)開展工作，全面優(yōu)化傳統(tǒng)水利水電類工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)社會發(fā)展要求。