新时代水利水电工程专业建设研究

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   [摘 要] 我国社会发展已经进入了一个新的时代,本科教育教学也呈现出新的发展趋势,四十年来首次新时代全国高等学校本科教育工作会议顺利召开,新工科建设先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”,这些都对新时代工科教育教学工作提出了更高的要求,教育工作者也面临着巨大的挑战。本文从国内外同类专业建设现状出发,详细分析了当前社会经济发展对水利水电工程人才的需求标准,提出了自己的一些思考,并从师德师风、专业建设与改革、课程教材体系建设、创新创业训练、国际交流等方面提出了自己的改革建议,希望能对当前水利水电工程等传统工科专业的教学改革起到一定的借鉴作用。
   [关键词] 新时代;新工科;水利水电工程专业;专业改革
   [中图分类号]G642   [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549(2021) 06-0101-03    
  新时代全国高等学校本科教育工作会议于2018年6月21日在四川大学召开,会议以“坚持以本为本,推进四个回归,建设中国特色、世界水平的一流本科教育”为主题,旨在加快建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力,培养堪当民族复兴大任的时代新人。要完成这样一个宏伟的教育目标,我们必须解决如何培养人的问题,而专业建设则是如何培养人的核心内容。建设高水平本科教育,首先要加强专业内涵建设。要着力提升专业建设水平,推进课程内容更新,推动课堂革命,建好质量文化。二是要加强新工科建设,加强医学教育、农林教育、文科教育创新发展,持续深化创新创业教育,努力建设一批新时代中国特色社会主义标杆大学。三是推动优质资源建设与开放共享,重塑教育教学形态,紧紧抓住信息技术变革带来的历史性机遇,推动实现高等教育质量的“变轨超车”。为了适应新时代发展对人才的需求,国内很多专业都开展了深入的专业建设改革[1-3]。水利水电工程专业作为传统专业,高等学校为国家的建设和发展培养了一大批水电人才。但随着水利信息化、数字化技术的发展和行业需求的转变,要求我们必须对传统的水利水电工程专业进行改革,以适应时代和市场对人才的需求。
  一、国内外同类专业建设现状分析
  (一)国外高校同类专业建设发展情况
  自2016年开始,我们对国外高等院校土木水利类本科学生的培养模式开展了持续的现场交流和网上调研,重点调研高校包括美国佐治亚州科技大学、英国爱丁堡大学、澳大利亚昆士兰大学、荷兰德尔夫特科技大学、南洋理工大学、帝国理工等。这些学校都开设了土木水利类专业,总结调研情况,得出如下成果:首先各个学校均强调和重视与其他高校及研究院所的交流与合作;其次强调学生的实践动手能力,均采用新的教学手段,丰富教学内容,强化学生解决工程实际问题的能力;第三强调教学内容的更新,譬如康奈尔大学就认为在过去的十几年中,水电学科教育的变革不大,已远远落后于其他工程学科,甚至于跟不上其他非工程学科教育变革的步伐,对现行的水电育人模式进行了大刀阔斧的改革。华盛顿州立大学提出“为需要定制人才”,专业授课教师一定是具有丰富专业经验的专家、学者;第四在授课过程中均强调新技术、新理论的传授,佐治亚州科技大学建立了一座现代化的实验室,具有三向自由度的水工结构实验可以通过互联网进行远程控制,高速监测器可让学生获得实时的实验数据,该实验室还可以向学生展示各类典型的水电站、大坝及工程实例的实物及网络资料,强化学生对水电站等水工建筑物的感性认识。科罗拉多州立大学为本科生实习设计了一套数据捕捉分析系统,这套系统能有效地阐述水电工程的基本原理及其动作模式;在水力学与水文学的教学中使用商业软件,通过商业软件中的案例分析,引导学生理解并掌握相对来说比较枯燥乏味的原理与公式。以上的做法和经验值得我们思考和借鉴。
  (二)国内高校同类专业的建设发展情况
  目前我国有50余所高等院校开设有水利水电工程专业(本科层次),2016年的水利水电工程专业教指委年会上,与会专家对本专业的人才培养方案进行了热烈的讨论,特别是结合2019年教育部批准的相关新专业来看,当前的人才培养方案主要包含以下两类:
  1.培养方案具有明显的“宽基础、多方向”的特点,该类以清华大学水科学与水工程专业,山东大学土木、水利与海洋专业等为代表,在校学习知识面覆盖广,基础宽,专业分方向培养。
  2.培养方案以国际工程教育专业认证要求为指导,强化专业知识的同时,重视人文、伦理、可持续发展理念的培养,该类以河海大学、武汉大学等学校的水利水电程专业为代表,课程设置要适应基础理论扎实、实践能力强、综合素质高的人才培养需求。
  以上两类人才培养方案的共同特点:一是传统课程设置偏重,人才培养目标与20世纪相比变化不大,均侧重规划、设计、施工环节的人才培养,又特别强调设计。二是对新时代人才需求的考虑不足,與国外同类专业相比较差别明显。
  二、水利水电工程行业发展特点
  (一)由单一水电业务向大水利综合业务拓展
  随着国民经济的快速发展,人民在物质生活满足的同时对生活环境也提出了更高的要求,水利工程可持续发展、科学发展和绿色生态发展的理念也应运而生,国家的投入也逐年加大,需求空前高涨。根据调研,国内传统的水电建设、设计单位都在加大力度调整自己的业务范围,开始了由单一水电业务向大水利综合业务的发展,实现了业务范围的横向拓展。以中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司(以下简称华东院)为例,华东院是中国最早成立的勘测设计院之一,20世纪,全院业务绝大部分为水电工程设计,而近年来业务范围也包括了水电水利和风电等清洁能源的开发利用、建筑与景观工程、交通与市政工程、环境与生态工程、水环境综合治理、水务、海洋与水利等领域,并在努力打造具有为工程全过程提供智慧化服务的一流国际工程公司,华东院目前传统水电业务占比30%左右,水利综合类项目占比逐年增加。国内其他大型水电设计院的情况基本相同。   (二)由单一施工或设计业务为主向总承包业务发展
  建国初期,国家在水利水电工程建设的基础上成立了水电建设、设计的“国家队”,即水电工程局和大型设计院,也明确了他们的任务,水电工程局就是做好水电工程施工,设计院就是做好水电工程的设计工作,但随着社会发展和企业对效率、效益的追求逐渐提升,目前各个单位已不满足于传统的任务分工,开始了业务的纵向拓展,实现规划、设计、施工、管理一条龙。据中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司(以下简称“成勘院”)网站介绍,成勘院目前提供规划咨询、勘察设计、施工建造、投资运营全产业链一体化综合服务,公司制定了四三三的规划布局,其中总承包业务占比要达到公司业务的30%。中国水利水电第七工程局有限公司现已发展成为集施工、设计、科研、投资、电力生产与销售、水电机组安装与维修、机械设备制造与加工等多产业于一体的大型中央骨干企业。随着大型央企在纵横向业务方面的不断拓展,地方企业也在跟进,形成新的发展趋势。
  (三)由国内业务为主向国际业务拓展
  社会发展进入了新阶段,国内水电工程业务量稳中有降,国家“一带一路”倡议的实施,也使国内企业又找到了新的发展机遇,在几年前他们就已经将主营业务向国外延伸。翻看国内传统水电企业的主页,很多企业的公司战略中都提到了向国际化进军,同时也承揽了大量的国际业务。还是以华东院和成勘院为例,华东院国际业务占比25%左右,成勘院国际业务占比20%左右,其他传统施工单位国际业务的拓展规模更大。
  (四)设计、建设、管理运营方式正在实现技术上的重大变革
  水电设计行业在六年前就已经在探索实施建筑信息模型(BIM)技术支持下的三维设计,目前传统的八大设计院均建有自己的BIM研究中心。水利水电行业基于BIM技术的水利工程全生命期智能化管理也在业界大力提倡推行。水利水电BIM标准体系已经于2017年12月由水利水电勘测设计协会(该协会涵盖国内大部分水电设计院、省级水电勘设院)颁布,从数据标准、应用标准、管理标准三个层面共规划了62套标准,截至2018年9月已初步完成27套标准的制定。到2018年10月已有广东、河南、上海、北京等地方水利部门推出了地方BIM标准,江苏也在2018年10月12号由江苏省水利勘测设计研究院起草了平原地区水利工程BIM设计标准(草稿)。
  水电建设更是以糯扎渡水电站为标志实现了信息化、数字化管控,目前正在向智能化管控方向发展。
  随着水利行业数据量的增长和大数据技术的发展,国内外在水利大数据理论研究和工程应用方面都进行了一些尝试[4]。随着遥感、传感网、射频技术等方面信息技术的发展,水利行业数据采集能力不断提升,能够收集到更多、更广的数据。这些数据呈现出多源异构、分布广泛和动态增长的特点。从数据类别看,既有来自物联网设备的水文气象、水位流量、水质水生态等大量的实测信息,还有全国水利普查成果以及与水利相关的各类辅助信息,如人文经济信息、生态环境数据、地质灾害数据和互联网数据等。这些数据并不完全独立,而是存在复杂的业务和逻辑关系,如气候气象数据变化会引起水资源量和空间分布的变化,从而对水利工程、水生态环境、洪旱灾害、水资源分配等产生影响。从数据格式看,海量的水利数据既包括传统的结构化数据,还包括图片、语音、视频、位置等非结构化数据,导致目前的技术架构无法高效地处理如此海量、异构的数据。从价值密度看,随着物联网设备和遥感技术的发展,信息感知无处不在,产生的信息量巨大,但是信息的价值密度相对较低。如何通过模型算法快速地从这些数据中提取有用的信息是目前亟待解决的难题。从时效性看,某些水利数据比如洪涝灾害预警等需要及时高效的信息处理和反馈。因此,需要利用大数据技术来提高水利行业数据的获取和处理能力,也就需要既懂专业知识,又能够掌握大数据获取和处理技能的大批水电人才。
  三、对水利水电工程专业人才培养方案设计的几点建议
  社会经济快速发展,科学技术日新月异,淘汰一批老旧生产方式是社会发展的必然。高校转变人才培养方式也是大势所趋,如何培养符合时代发展要求、能够满足社会需要的高水平人才值得高校教育教学工作者深思。结合个人的理解提出以下几点建议。
  (一)以师德学养为核心,强化教师和教学团队建设
  在教育教学工作中,要坚决贯彻《新时代高校教师职业行为十项准则》,实行师德失范“一票否决”,建设一支“四有”教师队伍。教师一切活动以服务国家需求、做好价值引领、实践全程育人为目标。要完善校院系三个层面的教育引导、制度规范、监督约束、查处警示的师德建设长效机制,着力构建引领教学改革与建设的创新型教学团队,建立稳定投入机制。
  (二)关注专业建设与教学改革
  必须适应水电行业新技术、新产业、新业态、新模式对人才培养的新要求,对人才需求、专业目标、建设内涵、课程设置、课程内容开展覆盖国内外、行业内外的调研,进一步拓宽水利水电工程专业的内涵,采取压缩合并课程内容和扩大课程范围相结合、应用型和研究型内容相结合、传统知识和新技术相结合的方式,创新培养方案,加快专业发展,形成“大水工”专业,满足社会发展需求。现代社会信息获取手段呈现多样化特征,和二十年前相比,课堂不再是学生获取知识的唯一途径,教学方法要适应这一转变,改变传统的授课方式,加大研究型课堂、实践型课堂的占比,调动教师和学生一起学习的积极性和主动性。
  (三)重视课程教材体系建设
  围绕培养目标和各级课程建设项目,开展以水电专业在线课程群建设为主的课程建设工作,大力推动现代信息技术在课程建设过程中的应用,建设立体化教材,推进建设专业核心智慧课程。发挥高校教师科研能力强的优势,推进课程内容更新,将学科研究新进展、实践发展新经验、社会需求新变化及时纳入教材;鼓励教师用好慕课和各种数字化资源,营造立体化知识传授的新环境。同时,在专业课程建设过程中加强课程思政建设,在强化专业学习的同时,树立社会主义核心价值观。形成“德专并重、线上线下互动、主辅互补”的立体课程建设局面。借力人工智能,优化知识体系。在坚持突出行业特色的基础上,以人才培养目标为引领,推进基于人工智能技术的课程体系、课程内容和课堂教学改革,构建“人工智能+水工”的课程体系,拓展课程内容,实现专业内容与人工智能、互联网、云计算和大数据等技术的交叉融合。
  (四)强化实践环节,注重创新研究
  在传统教学实验室的基础上开展智慧实验室建设,将新技术应用于实践教学,全面提升实践教学质量。建设虚拟仿真实验室,帮助学生深刻理解工程概念,激发学生的创新思维;强化野外实习基地建设,缩小学校和社会的距离,缩短学生就业适应期。
  (五)建设国际交流平台,开拓国际视野
  培養具有国际视野的新时代水利类人才是行业的需求,也是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出的要求,“鼓励各级各类学校开展多种形式的国际交流与合作”“培养大批具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务和国际竞争的国际化人才”。就我们而言,学校要通过开展多层次、多形式的国际交流与合作,让学生与世界对话,培养他们通晓国际工程语言的能力。
  新时代对传统工科人才的培养要求和培养模式提出了更多的要求,我们要顺应时代发展,全面贯彻落实全国教育大会精神,紧紧围绕全面提高人才培养能力这个核心点,找差距、定标杆,从师资队伍建设、专业建设、课程与教材建设、创新实践平台建设、教育与教学方式改革等方面出发开展工作,全面优化传统水利水电类工程专业的人才培养模式,以适应社会发展要求。
  参考文献:
  [1]蒋海云,温辉,金继承.创新型新工科人才培养大链的构建及实践[J].大学教育,2018(3):103-110.
  [2]林建.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育教育,2017,38(2):26-35.
  [3]葛动元,李健,罗慧聪,等.新工科背景下大学生创新能力培养的探索[J].大学教育,2018(12):170-173.
  [4]冯育强,李德宜,余东.大数据时代统计学专业建设研究[J].大学教育,2017(7):13-14.
  (责任编辑:刘洁)
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