新工科背景下水利專業(yè)升級改造與實踐探索

摘 要：新工科與水利行業(yè)新需求對高校水利人才培養(yǎng)提出了新要求，推動了傳統(tǒng)水利專業(yè)為適應(yīng)“水利信息化”進行升級改造。該文以大連理工大學(xué)水利專業(yè)為例進行升級改造，制定“水利+互聯(lián)網(wǎng)”復(fù)合型人才培養(yǎng)的新目標，分析確定水利專業(yè)改革面臨的培養(yǎng)模式、教師團隊以及雙創(chuàng)教育方面三大挑戰(zhàn)。針對這些挑戰(zhàn)，該文基于成果導(dǎo)向教育理念（OBE）展開實踐探索，創(chuàng)新性提出“2+2+2智能交叉本研貫通”培養(yǎng)模式，打造融合信息技術(shù)的水利專業(yè)課程體系，組建兼?zhèn)渌c信息技術(shù)的交叉教師團隊，并搭建匹配培養(yǎng)方案的校內(nèi)外雙創(chuàng)平臺，為專業(yè)升級改造提供新的可行思路，以期為其他高校開展新工科建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科；水利專業(yè)；成果導(dǎo)向教育；升級改造；實踐探索

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）33-0056-04

Abstract： With the development of Emerging Engineering Education and the modern hydraulic industry， new requirements have been put forward for the cultivation of hydraulic talents in universities， which promotes the exploration and reform of traditional hydraulic engineering to adapt to the "Water Conservancy Information". With the reform target of cultivating "Water Conservancy + Internet" composite talents， this paper takes the hydraulic engineering of Dalian University of Technology as a case to carry out exploration. It analyzes three major challenges faced in the reform， which are the inapplicability of the cultivation mode， the imperfect configuration of the teacher team， and the disconnection of innovation and entrepreneurship education. To address these challenges， a series of practical explorations have been carried out based on the concept of Outcome Based Education. Firstly， it innovatively proposes the "2+2+2 smart integrated" cultivation program and creates a curriculum system that integrates information technology. Secondly， it establishes an interdisciplinary team with both hydraulic engineering and information technology. Finally， it develops an on- and off-campus innovation platform to match the cultivation program. This paper provides new feasible ideas for the exploration and reform of college majors， with a view to serving as a reference for other colleges and universities.

Keywords： new engineering; Hydraulic Engineering; outcome based education; reform; practice exploration

為應(yīng)對行業(yè)以及市場的新挑戰(zhàn)，教育部積極推動新工科建設(shè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能等新技術(shù)為核心，持續(xù)深化工程教育教學(xué)改革，全面培養(yǎng)新興領(lǐng)域的高素質(zhì)復(fù)合型人才，進而滿足國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展新需求[1]。在這股浪潮下，厘清工程行業(yè)的當下需求、對傳統(tǒng)工程專業(yè)開展適應(yīng)性與創(chuàng)新性的改革[2-3]，成為廣大高校亟需應(yīng)對的重要挑戰(zhàn)。

就我國水利行業(yè)而言，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，大規(guī)模的水利工程建設(shè)已經(jīng)基本結(jié)束，水利行業(yè)目前正處于智能化管理的階段?！笆奈濉币詠硭刻岢鲥戦L板、補短板、強監(jiān)管[4]，強調(diào)信息化在水利行業(yè)的應(yīng)用，要求水利業(yè)務(wù)同信息技術(shù)深度融合。然而，目前市場上“水利+互聯(lián)網(wǎng)”的復(fù)合人才嚴重匱乏，且創(chuàng)新能力不足，導(dǎo)致相關(guān)行業(yè)的科研技術(shù)儲備、企業(yè)數(shù)量都嚴重不足[5]。究其根本，實現(xiàn)“水利智能化、信息化”需要相關(guān)人員兼?zhèn)渌c信息技術(shù)專業(yè)知識，且具備一定的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。但目前專業(yè)人才在培養(yǎng)過程中都過度專注于自身領(lǐng)域，跨學(xué)科專業(yè)知識的有機融合與利用難度大。即便水利與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專業(yè)人才展開合作，由于學(xué)科壁壘限制，所提出的解決方案也很難滿足“水利信息化”的需求[6-7]。因此，面對現(xiàn)代水利行業(yè)對具備復(fù)合型技能人才的迫切需求，廣大高校水利專業(yè)的人才培養(yǎng)需要進行適應(yīng)性升級改造，深化水利與信息技術(shù)的跨學(xué)科融合[8]，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[9]，以培養(yǎng)服務(wù)于國家“十四五”水利信息化建設(shè)的專業(yè)人才[10]。

大連理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)創(chuàng)建于1949年建校初期，由我國九三學(xué)社創(chuàng)始人之一的李士豪先生和中國科學(xué)院院士錢令希先生領(lǐng)銜創(chuàng)建，自創(chuàng)建之初就致力于成為“國內(nèi)一流、國際著名”的尖峰學(xué)科。緊跟新工科建設(shè)、“水利信息化”改革，大連理工大學(xué)的水利專業(yè)將圍繞著“水利+互聯(lián)網(wǎng)”進行全面升級改造，并結(jié)合大工特色基礎(chǔ)設(shè)置“智能建造”與“智慧運維”方向。在此基礎(chǔ)上，本文深度剖析了專業(yè)改革過程中面臨的挑戰(zhàn)，針對性地進行實踐探索并提出解決方案，致力于培養(yǎng)具備堅實基礎(chǔ)、高超技術(shù)、廣泛應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才，以期為其他高校傳統(tǒng)工科改革、新工科建設(shè)提供參考和借鑒。

一 新工科背景下水利專業(yè)改革面臨的挑戰(zhàn)

在“水利信息化”背景下，高校水利專業(yè)改革變得尤為緊迫。最新的走訪調(diào)查結(jié)果顯示，水利相關(guān)企業(yè)對“水利+互聯(lián)網(wǎng)”復(fù)合型人才的需求占比高達60%以上，但現(xiàn)實招聘到符合條件的專業(yè)人才存在明顯的缺口。這一現(xiàn)狀說明高校工科專業(yè)在信息技術(shù)能力培養(yǎng)與信息化融合方面存在很大的改進空間。為此，大連理工大學(xué)水利專業(yè)在升級改造之前，應(yīng)首先明確當前人才培養(yǎng)與市場人才需求之間的差異，剖析其中的問題與挑戰(zhàn)。

（一） 人才培養(yǎng)模式不適用

“水利信息化”要求高校的水利專業(yè)應(yīng)與人工智能、信息化等新興信息技術(shù)進行深度融合。目前本科“大類招生，專業(yè)分流”培養(yǎng)模式已經(jīng)發(fā)展較為成熟，但更側(cè)重于傳統(tǒng)水利專業(yè)知識的基礎(chǔ)教學(xué)，如匹配的專業(yè)核心課程工程水文學(xué)、水資源規(guī)劃與利用等，對于信息技術(shù)課程乃至跨學(xué)科融合課程的覆蓋還相對不夠，學(xué)生的信息技術(shù)能力培養(yǎng)不足，亟需開展培養(yǎng)模式的改革。明確人才培養(yǎng)主線是改革面臨的首要難點，即新興專業(yè)培養(yǎng)是依托傳統(tǒng)工科專業(yè)融入信息技術(shù)，還是依托計算機專業(yè)融入工科專業(yè)知識。如若界定不清可能使學(xué)生難以區(qū)分課程的主次關(guān)系，甚至對自身專業(yè)認識變得混亂。其次，受學(xué)分、學(xué)時的限制，本科跨學(xué)科課程體系建設(shè)也需要周全考慮，平衡好各類學(xué)科課程的學(xué)時分配并確定交叉融合課程的融合深度。若直接引入跨學(xué)科課程勢必會擠占自身專業(yè)課程的課時，導(dǎo)致學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)不足。

（二） 教師團隊配置不完善

教師團隊是人才培養(yǎng)的重要保障，但目前水利專業(yè)的教師團隊組成過于單一，缺乏一支由水利與信息技術(shù)學(xué)科組建的跨學(xué)科、跨專業(yè)的師資隊伍。由于存在專業(yè)壁壘，水利專業(yè)教師在教學(xué)過程中有機地融入新技術(shù)、新知識、新成果的難度較大，如在講授水資源管理時，需要融入遙感、建模和數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)。若課程設(shè)計不當可能導(dǎo)致“新的東西不會教，教的東西過時了”的問題[11]，進而難以將信息技術(shù)知識有效地傳達給學(xué)生。在建設(shè)交叉學(xué)科師資隊伍時，若水利專業(yè)教師與其余交叉學(xué)科教師之間交流不足，可能導(dǎo)致融合課程內(nèi)容只是簡單的合并，使得各部分內(nèi)容割裂且無法形成深度融合的交叉體系，無法滿足水利專業(yè)課程信息化改革的需求。

（三） 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育脫節(jié)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是新工科建設(shè)對復(fù)合型人才提出的新要求，已成為高校人才培養(yǎng)中重點內(nèi)容。但目前水利專業(yè)的“雙創(chuàng)”教育體制尚不完善，現(xiàn)有培養(yǎng)方案仍以傳統(tǒng)的知識傳授與學(xué)術(shù)研究為主，對“雙創(chuàng)”教育的投入度相對較低。水利專業(yè)現(xiàn)有的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育平臺建設(shè)不足，與人才的專業(yè)培養(yǎng)之間存在脫節(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致本科“雙創(chuàng)”教育推進緩慢。學(xué)生在掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，難以深入了解和思考水利行業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，自身創(chuàng)新思維與創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)不足，這可能會導(dǎo)致本科畢業(yè)生就業(yè)競爭力下降。

二 新工科背景下水利專業(yè)的改革方案與實踐

面對新工科建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)，水利專業(yè)的人才培養(yǎng)亟需進行更新與改革?；贠BE（Outcome Based Education）工程認證教育理念，以培養(yǎng)滿足“水利信息化”市場需求的復(fù)合型人才為導(dǎo)向，針對上述面臨的三大挑戰(zhàn)，從創(chuàng)新培養(yǎng)模式、革新課程體系、打造融創(chuàng)教師團隊與搭建“雙創(chuàng)”實踐平臺四方面展開實踐探索，并針對學(xué)生特色實施個性化、全方位的人才培養(yǎng)，如圖1所示。具體改革方案如下。

（一） 創(chuàng)新培養(yǎng)模式

面向人才培養(yǎng)新需求，創(chuàng)新性提出水利專業(yè)“2+2+2智能交叉本研貫通”培養(yǎng)模式，開設(shè)“智能建造”與“智慧運維”兩個專業(yè)方向，包括“2年”大類基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、專業(yè)分流后“2年”專業(yè)培養(yǎng)，以及升學(xué)后“2年”獨立科研培養(yǎng)。本研培養(yǎng)模式在橫向上建設(shè)“水利”與“互聯(lián)網(wǎng)”交叉課程，縱向上實現(xiàn)本科生、研究生教育的雙向兼容，同步設(shè)置專業(yè)相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐的第二課堂，致力于建設(shè)以寬口徑、厚基礎(chǔ)，強交叉、促雙創(chuàng)，本-研雙出口為特點的人才培養(yǎng)模式，使學(xué)生更具備適應(yīng)未來社會和市場需求的能力。

1 寬口徑，厚基礎(chǔ)

延續(xù)水利類專業(yè)大類招生培養(yǎng)的模式，打造“數(shù)學(xué)、計算機、物理與水利”通識教育與專業(yè)教育于一體的科學(xué)課程體系：開設(shè)思想政治類、外語類等公共基礎(chǔ)與通識課程，豐富和提高學(xué)生基本的認知能力、思辨能力；同步開設(shè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類、計算機類以及學(xué)科大類課程等專業(yè)基礎(chǔ)課程，加強對學(xué)生水利專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，激發(fā)低年級學(xué)生對不同專業(yè)方向的學(xué)習(xí)興趣。

2 強交叉，促“雙創(chuàng)”

經(jīng)過學(xué)科融合與跨學(xué)部共建，特色開設(shè)匹配“智能建造”與“智慧運維”方向的專業(yè)課組：打造“智能課組”，包括智能建造方向的工程智能感知技術(shù)、智慧運維方向的系統(tǒng)工程與優(yōu)化方法等，強化專業(yè)知識的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)；打造“專業(yè)主干交叉課程”，包括智能建造方向的工程經(jīng)濟與項目信息化管理、智慧運維方向的水利大數(shù)據(jù)與云計算等，幫助學(xué)生更好地理解水利與數(shù)學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的交叉點；匹配設(shè)置專業(yè)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐課程群”，進一步強化“雙創(chuàng)”教育并培養(yǎng)學(xué)生的雙創(chuàng)思維。

3 本-研雙出口

根據(jù)學(xué)生能力與其就業(yè)、升學(xué)意愿進行定向培養(yǎng)，對于選擇本科就業(yè)的學(xué)生，選修工程概念課程，鼓勵參與“雙創(chuàng)”實踐與專業(yè)實習(xí)，加強專業(yè)知識向?qū)嵺`能力的轉(zhuǎn)化；對于繼續(xù)升學(xué)的學(xué)生，選修專業(yè)融創(chuàng)課程與專業(yè)技能講座，培養(yǎng)學(xué)生自主思考與獨立解決科研問題的能力，為步入的科研學(xué)習(xí)做好準備。

（二） 革新課程體系

在新工科的背景下培養(yǎng)“懂信息技術(shù)的水利人”，以傳統(tǒng)水利專業(yè)的課程體系為主線對課程體系進行分類革新和優(yōu)化，在基礎(chǔ)大類課程與專業(yè)分流課程分別融入相關(guān)計算機、人工智能等知識內(nèi)容，通過匹配新技術(shù)、新方法與新思想，逐步為“智能建造”與“智慧運維”特色專業(yè)打造全新的課程體系，如圖2所示。

1 調(diào)整課程體系

圍繞“水利+互聯(lián)網(wǎng)”設(shè)置課程主線，梳理形成“通識課程+大類基礎(chǔ)課程+專業(yè)基礎(chǔ)課程（智能課組與專業(yè)主干交叉課程）+專業(yè)選修課程+交叉學(xué)科選修課程”的課程體系，確定交叉課程在專業(yè)分流后的引入位置，強化跨學(xué)科教育，保證學(xué)生既能夠建立扎實的基礎(chǔ)理論，又能夠接觸足夠的廣度和寬度。

2 融入交叉知識

除了水利與信息技術(shù)基礎(chǔ)課程外，專業(yè)核心課程將有機融入交叉學(xué)科知識與前沿科學(xué)，鼓勵學(xué)生利用數(shù)學(xué)、物理以及信息技術(shù)知識解決水利問題，如在水資源規(guī)劃及利用的水庫防洪調(diào)度中引入數(shù)值解法替代陳舊的圖解法、半圖解法，并鼓勵學(xué)生編程求解實際問題；輔助開設(shè)信息技術(shù)相關(guān)課程供學(xué)生進行選修，并在暑期開設(shè)“水利+互聯(lián)網(wǎng)”融創(chuàng)課程，主要包括人工智能創(chuàng)新實踐課程與軟件開發(fā)等課程，重點傳授與水利行業(yè)發(fā)展相關(guān)如機器學(xué)習(xí)等理論和應(yīng)用，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3 分階段強化學(xué)生綜合素質(zhì)

課程體系在學(xué)生掌握水利專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，分階段逐級強化學(xué)生綜合素質(zhì)，低年級加強信息技術(shù)能力的培養(yǎng)，中年級加強交叉學(xué)科與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維能力培養(yǎng)，高年級加強獨立科研能力與實踐能力。

（三） 組建融創(chuàng)教師團隊

交叉與融合是工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的著力點，特色化的培養(yǎng)體系需要組建一批學(xué)科交叉的教師團隊。教師團隊應(yīng)同時掌握交叉學(xué)科的專業(yè)知識，了解交叉學(xué)科培養(yǎng)的定位與目標，并對學(xué)科前沿有一個很好的把握。因此，在水利教學(xué)團隊、信息技術(shù)團隊以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)團隊中尋找擁有交叉學(xué)科背景的老師，合力組建一支兼?zhèn)渌c信息技術(shù)交叉學(xué)科專業(yè)知識的教師團隊，深度參與課程體系的革新工作。一方面，教師團隊將合作革新專業(yè)核心課程，融入相應(yīng)的信息技術(shù)知識，引入“水利+互聯(lián)網(wǎng)”前沿教學(xué)案例，鼓勵學(xué)生利用新技術(shù)手段解決水利問題，增強課程的高階性。另一方面，教師團隊將合作打造交叉融合課程，信息技術(shù)與水利專業(yè)教師將聯(lián)合向?qū)W生開展水利前沿科研、信息技術(shù)專業(yè)技能等系列講座進行興趣與能力培養(yǎng)，提倡自主科研。

此外，學(xué)校應(yīng)建立交叉學(xué)科教師教學(xué)評價標準，設(shè)置合理的教師評價制度和激勵制度，以促進教師間的深度交流與合作進而提高課程質(zhì)量；配合提供教學(xué)資源支持，促進教師團隊充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，掌握多元混合式教學(xué)模式的應(yīng)用；建設(shè)“中國大學(xué)MOOC”等繼續(xù)教育學(xué)習(xí)平臺，發(fā)揮名師、金課的示范引領(lǐng)作用，促進教師保持學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，以適應(yīng)新形勢下的新挑戰(zhàn)。

（四） 搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺

隨著新工科建設(shè)背景下人才培養(yǎng)目標的轉(zhuǎn)變，高校在為“水利信息化”培養(yǎng)人才的過程中要適應(yīng)新時代要求，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與實踐教育，使學(xué)生能夠熟練利用所學(xué)專業(yè)知識，快速抓住實際生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題并提出應(yīng)對的解決方案。在此過程中，教學(xué)實踐須依托水利專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺。

1 校內(nèi)平臺

根據(jù)教師團隊開發(fā)的水利信息化產(chǎn)品建設(shè)校內(nèi)實踐平臺，結(jié)合課程中的實際工程案例進行專業(yè)技術(shù)的實踐學(xué)習(xí)，打造“校園實驗室”以加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，如依托學(xué)校支持建立校園供水智能監(jiān)測與管理實踐平臺，依托學(xué)校水資源重點實驗室建立校內(nèi)河流水質(zhì)檢測與修復(fù)實踐平臺等。

2 校外平臺

教師團隊與水資源相關(guān)政府、企業(yè)等社會部門聯(lián)合建立實習(xí)平臺，建立產(chǎn)學(xué)研合作，在學(xué)生實踐過程中了解水利行業(yè)發(fā)展的運行現(xiàn)狀，應(yīng)用“水利+互聯(lián)網(wǎng)”知識，真正加入現(xiàn)代水利生產(chǎn)活動中，如與大連市水資源集團、大連理工大學(xué)人工智能研究院的隸屬企業(yè)共同建立實習(xí)平臺，與大連市水務(wù)局、大連市環(huán)保局等政府部門共同建立實習(xí)平臺等。

在此基礎(chǔ)上，教師團隊通過利用“雙創(chuàng)”平臺激發(fā)學(xué)生自主研發(fā)的興趣與解決問題的能力，依托相關(guān)項目帶領(lǐng)學(xué)生參加“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”“國際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽”等國內(nèi)外賽事，以幫助學(xué)生在實際實踐中提高他們的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

三 結(jié)束語

本文探討了在新工科背景下如何推動高校水利專業(yè)的改革與實踐，以滿足水利行業(yè)“水利信息化”對專業(yè)人才的迫切需求。本文以大連理工大學(xué)傳統(tǒng)水利類專業(yè)為切入點，深入分析了專業(yè)升級改革過程中即將面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括人才培養(yǎng)模式的不適用、教師團隊配置亟待優(yōu)化，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與實際需求之間的脫節(jié)。面對這些挑戰(zhàn)，本文基于OBE工程認證教育理念，為大連理工大學(xué)水利專業(yè)改革提出四項舉措，以適應(yīng)水利專業(yè)的改革與實踐需求，包括創(chuàng)新培養(yǎng)模式、革新課程體系、組建師資團隊與打造“雙創(chuàng)”平臺四項針對性的關(guān)鍵舉措。

通過這些措施，本文探索了水利專業(yè)升級改革與實踐的可行路徑，并強調(diào)了滿足水利信息化需求的重要性，有助于培養(yǎng)新工科背景下具備“水利+互聯(lián)網(wǎng)”專業(yè)技能、擁有“雙創(chuàng)”實踐能力的復(fù)合型人才，并為其他高校在新工科背景下的專業(yè)改革提供了有益的經(jīng)驗和啟示。

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