新時代水利水電工程專業建設研究*

張繼勛 趙翠華 徐磊

（1.河海大學水利水電學院；2.河海大學能源與電氣學院）

新時代全國高等學校本科教育工作會議于2018 年6 月21 日在四川大學召開，會議以“堅持以本為本，推進四個回歸，建設中國特色、世界水平的一流本科教育”為主題，旨在加快建設高水平本科教育、全面提高人才培養能力，培養堪當民族復興大任的時代新人。要完成這樣一個宏偉的教育目標，我們必須解決如何培養人的問題，而專業建設則是如何培養人的核心內容。建設高水平本科教育，首先要加強專業內涵建設。要著力提升專業建設水平，推進課程內容更新，推動課堂革命，建好質量文化。二是要加強新工科建設，加強醫學教育、農林教育、文科教育創新發展，持續深化創新創業教育，努力建設一批新時代中國特色社會主義標桿大學。三是推動優質資源建設與開放共享，重塑教育教學形態，緊緊抓住信息技術變革帶來的歷史性機遇，推動實現高等教育質量的“變軌超車”。為了適應新時代發展對人才的需求，國內很多專業都開展了深入的專業建設改革[1-3]。水利水電工程專業作為傳統專業，高等學校為國家的建設和發展培養了一大批水電人才。但隨著水利信息化、數字化技術的發展和行業需求的轉變，要求我們必須對傳統的水利水電工程專業進行改革，以適應時代和市場對人才的需求。

一、國內外同類專業建設現狀分析

（一）國外高校同類專業建設發展情況

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

（二）國內高校同類專業的建設發展情況

目前我國有50 余所高等院校開設有水利水電工程專業（本科層次），2016 年的水利水電工程專業教指委年會上，與會專家對本專業的人才培養方案進行了熱烈的討論，特別是結合2019 年教育部批準的相關新專業來看，當前的人才培養方案主要包含以下兩類：

1.培養方案具有明顯的“寬基礎、多方向”的特點，該類以清華大學水科學與水工程專業，山東大學土木、水利與海洋專業等為代表，在校學習知識面覆蓋廣，基礎寬，專業分方向培養。

2.培養方案以國際工程教育專業認證要求為指導，強化專業知識的同時，重視人文、倫理、可持續發展理念的培養，該類以河海大學、武漢大學等學校的水利水電程專業為代表，課程設置要適應基礎理論扎實、實踐能力強、綜合素質高的人才培養需求。

以上兩類人才培養方案的共同特點：一是傳統課程設置偏重，人才培養目標與20 世紀相比變化不大，均側重規劃、設計、施工環節的人才培養，又特別強調設計。二是對新時代人才需求的考慮不足，與國外同類專業相比較差別明顯。

二、水利水電工程行業發展特點

（一）由單一水電業務向大水利綜合業務拓展

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

（二）由單一施工或設計業務為主向總承包業務發展

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

（三）由國內業務為主向國際業務拓展

社會發展進入了新階段，國內水電工程業務量穩中有降，國家“一帶一路”倡議的實施，也使國內企業又找到了新的發展機遇，在幾年前他們就已經將主營業務向國外延伸。翻看國內傳統水電企業的主頁，很多企業的公司戰略中都提到了向國際化進軍，同時也承攬了大量的國際業務。還是以華東院和成勘院為例，華東院國際業務占比25%左右，成勘院國際業務占比20%左右，其他傳統施工單位國際業務的拓展規模更大。

（四）設計、建設、管理運營方式正在實現技術上的重大變革

水電設計行業在六年前就已經在探索實施建筑信息模型（BIM）技術支持下的三維設計，目前傳統的八大設計院均建有自己的BIM 研究中心。水利水電行業基于BIM 技術的水利工程全生命期智能化管理也在業界大力提倡推行。水利水電BIM 標準體系已經于2017 年12 月由水利水電勘測設計協會（該協會涵蓋國內大部分水電設計院、省級水電勘設院）頒布，從數據標準、應用標準、管理標準三個層面共規劃了62 套標準，截至2018 年9 月已初步完成27 套標準的制定。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 標準，江蘇也在2018 年10 月12 號由江蘇省水利勘測設計研究院起草了平原地區水利工程BIM設計標準（草稿）。

水電建設更是以糯扎渡水電站為標志實現了信息化、數字化管控，目前正在向智能化管控方向發展。

隨著水利行業數據量的增長和大數據技術的發展，國內外在水利大數據理論研究和工程應用方面都進行了一些嘗試[4]。隨著遙感、傳感網、射頻技術等方面信息技術的發展，水利行業數據采集能力不斷提升，能夠收集到更多、更廣的數據。這些數據呈現出多源異構、分布廣泛和動態增長的特點。從數據類別看，既有來自物聯網設備的水文氣象、水位流量、水質水生態等大量的實測信息，還有全國水利普查成果以及與水利相關的各類輔助信息，如人文經濟信息、生態環境數據、地質災害數據和互聯網數據等。這些數據并不完全獨立，而是存在復雜的業務和邏輯關系，如氣候氣象數據變化會引起水資源量和空間分布的變化，從而對水利工程、水生態環境、洪旱災害、水資源分配等產生影響。從數據格式看，海量的水利數據既包括傳統的結構化數據，還包括圖片、語音、視頻、位置等非結構化數據，導致目前的技術架構無法高效地處理如此海量、異構的數據。從價值密度看，隨著物聯網設備和遙感技術的發展，信息感知無處不在，產生的信息量巨大，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據中提取有用的信息是目前亟待解決的難題。從時效性看，某些水利數據比如洪澇災害預警等需要及時高效的信息處理和反饋。因此，需要利用大數據技術來提高水利行業數據的獲取和處理能力，也就需要既懂專業知識，又能夠掌握大數據獲取和處理技能的大批水電人才。

三、對水利水電工程專業人才培養方案設計的幾點建議

社會經濟快速發展，科學技術日新月異，淘汰一批老舊生產方式是社會發展的必然。高校轉變人才培養方式也是大勢所趨，如何培養符合時代發展要求、能夠滿足社會需要的高水平人才值得高校教育教學工作者深思。結合個人的理解提出以下幾點建議。

（一）以師德學養為核心，強化教師和教學團隊建設

在教育教學工作中，要堅決貫徹《新時代高校教師職業行為十項準則》，實行師德失范“一票否決”，建設一支“四有”教師隊伍。教師一切活動以服務國家需求、做好價值引領、實踐全程育人為目標。要完善校院系三個層面的教育引導、制度規范、監督約束、查處警示的師德建設長效機制，著力構建引領教學改革與建設的創新型教學團隊，建立穩定投入機制。

（二）關注專業建設與教學改革

必須適應水電行業新技術、新產業、新業態、新模式對人才培養的新要求，對人才需求、專業目標、建設內涵、課程設置、課程內容開展覆蓋國內外、行業內外的調研，進一步拓寬水利水電工程專業的內涵，采取壓縮合并課程內容和擴大課程范圍相結合、應用型和研究型內容相結合、傳統知識和新技術相結合的方式，創新培養方案，加快專業發展，形成“大水工”專業，滿足社會發展需求。現代社會信息獲取手段呈現多樣化特征，和二十年前相比，課堂不再是學生獲取知識的唯一途徑，教學方法要適應這一轉變，改變傳統的授課方式，加大研究型課堂、實踐型課堂的占比，調動教師和學生一起學習的積極性和主動性。

（三）重視課程教材體系建設

圍繞培養目標和各級課程建設項目，開展以水電專業在線課程群建設為主的課程建設工作，大力推動現代信息技術在課程建設過程中的應用，建設立體化教材，推進建設專業核心智慧課程。發揮高校教師科研能力強的優勢，推進課程內容更新，將學科研究新進展、實踐發展新經驗、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字化資源，營造立體化知識傳授的新環境。同時，在專業課程建設過程中加強課程思政建設，在強化專業學習的同時，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”的立體課程建設局面。借力人工智能，優化知識體系。在堅持突出行業特色的基礎上，以人才培養目標為引領，推進基于人工智能技術的課程體系、課程內容和課堂教學改革，構建“人工智能+水工”的課程體系，拓展課程內容，實現專業內容與人工智能、互聯網、云計算和大數據等技術的交叉融合。

（四）強化實踐環節，注重創新研究

在傳統教學實驗室的基礎上開展智慧實驗室建設，將新技術應用于實踐教學，全面提升實踐教學質量。建設虛擬仿真實驗室，幫助學生深刻理解工程概念，激發學生的創新思維；強化野外實習基地建設，縮小學校和社會的距離，縮短學生就業適應期。

（五）建設國際交流平臺，開拓國際視野

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

新時代對傳統工科人才的培養要求和培養模式提出了更多的要求，我們要順應時代發展，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能力這個核心點，找差距、定標桿，從師資隊伍建設、專業建設、課程與教材建設、創新實踐平臺建設、教育與教學方式改革等方面出發開展工作，全面優化傳統水利水電類工程專業的人才培養模式，以適應社會發展要求。