水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究

摘要：為適應(yīng)智慧水利背景下水利工程建設(shè)的要求，迫切需要培養(yǎng)具有融合新技術(shù)知識背景的高層次智慧水利專業(yè)人才。本文分析了水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐的意義，總結(jié)歸納了水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究現(xiàn)狀，提出智慧水利特色人才培養(yǎng)可以從校企合作協(xié)同育人模式、水利工程專業(yè)課程體系以及智慧水利實踐能力培養(yǎng)基地等方面進(jìn)行改革探討，達(dá)到培養(yǎng)具有水利工程智能型應(yīng)用能力的高素質(zhì)特色人才的目的，可為我國社會主義現(xiàn)代化水利事業(yè)建設(shè)奠定人才基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水利工程；智慧水利；育人模式；課程體系；實踐基地

中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

一、概述

近年來隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人們對水資源的安全利用和水利工程的有效性提出了更高的要求和預(yù)期。目前我國水利行業(yè)已經(jīng)由“水利1.0（工程水利）”、“水利2.0（資源水利）”、“水利3.0（生態(tài)水利）”發(fā)展到“水利4.0（智慧水利）”[1]。采用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、人工智能等前沿科學(xué)的消息傳輸，推動智慧水利的實施，有助于更好地實現(xiàn)水資源的有效配置，更有效地預(yù)測洪澇災(zāi)害，更好地維護水環(huán)境，更有助于實現(xiàn)國家的水安全，以及實現(xiàn)經(jīng)濟社會的長期健康發(fā)展。2018年中央一號文件顯示，推動智慧農(nóng)業(yè)、森林、河流、湖泊等領(lǐng)域的發(fā)展，將會極大地促進(jìn)水利的信息化、現(xiàn)代化、智能化，并且有助于更有效地管理水利資產(chǎn)，從而極大地改善水環(huán)境，促進(jìn)水利的持續(xù)健康發(fā)展[2]。2018年，中央一號文件明確提出組織實施智慧農(nóng)林水利工程；水利部提出的水利九大業(yè)務(wù)和水利監(jiān)督業(yè)務(wù)需求，都是智慧水利的重要組成部分。由此可見，水利智能化、現(xiàn)代化和信息化的發(fā)展已經(jīng)迎來良好的發(fā)展契機，發(fā)展智慧水利，已經(jīng)成為水利行業(yè)快速提升水資源高效利用的有力抓手和必然選擇。

二、水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)的意義

水利工程建設(shè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，急需一批具備新新技術(shù)知識背景的高層次智慧水利綜合專業(yè)人才。隨著"工程水利"的普及，智慧水利的發(fā)展給水利行業(yè)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)使得水利領(lǐng)域的從業(yè)者們需要擁有較強的綜合素養(yǎng)、深厚的學(xué)歷和豐富的經(jīng)驗，特別是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等前沿科學(xué)的應(yīng)用，使得水利領(lǐng)域的發(fā)展變得越來越先進(jìn)，這也使得水利行業(yè)的從業(yè)者們需要擁有較強的實踐經(jīng)驗和創(chuàng)造力，才能夠滿足“工程水利”的建設(shè)要求；第二，“水利信息化”的要求明顯超越以往[3]；第三，智能化水利技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以徹底顛覆傳統(tǒng)的水務(wù)管理模式，還能夠?qū)⒍喾N學(xué)科的理念融合到一起，使得行業(yè)的技術(shù)水平和管理水平獲得巨大的進(jìn)步；第四，“運營管理工作”和“強監(jiān)管、補短板”的理念正在推動“智慧監(jiān)管”的制定，以滿足“水利信息化”和“運營管理工作”的規(guī)定，以及“智慧監(jiān)管”的指導(dǎo)，以期達(dá)到“運營管理工作”的目標(biāo)。隨著“工程水利”到“智慧水利”的重大改革，水利行業(yè)正處于快速發(fā)展之中，為滿足其發(fā)展的迫切需求，迫切地需要具備良好的水利專業(yè)素質(zhì)和現(xiàn)代信息技能的高素質(zhì)的人才來滿足其發(fā)展的需求。但是，目前的水利專業(yè)的教育仍不能完全滿足當(dāng)前的發(fā)展趨勢，無法滿足當(dāng)前社會的發(fā)展和經(jīng)濟的增長。盡管“工程水利”的發(fā)展給我們帶來了許多便利，但是，由于當(dāng)前的技術(shù)不足，我們的水利專業(yè)的人才培養(yǎng)還存在著很大的空白。因此，我們必須采取更加積極的措施，加強對水利工程專業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，并且根據(jù)“工程水利”的發(fā)展趨勢，制定更加具體的、針對性的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，來滿足當(dāng)前智慧水利的發(fā)展需求。隨著"智慧水利"的出現(xiàn)，我們有必要研究如何利用最前沿的科學(xué)技術(shù)，主要是虛擬現(xiàn)實、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來培養(yǎng)和提高水利工程專業(yè)的智慧水利能力，以滿足當(dāng)今社會對智慧水利的日益增長的需求[4]。因此，在智慧水利背景下，針對水利工程專業(yè)人才的能力培養(yǎng)提出了新要求，結(jié)合目標(biāo)導(dǎo)向教育理念和水利行業(yè)實踐培養(yǎng)的內(nèi)涵建設(shè)要求，為此，迫切需要對“智慧水利”背景下的專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行系統(tǒng)的探索和探索。在當(dāng)前“智慧水利”的大背景下，如何把新一代的信息技術(shù)，如云計算，大數(shù)據(jù)，人工智能，物聯(lián)網(wǎng)等與水利建設(shè)緊密結(jié)合起來，開展水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究，并進(jìn)而培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需求的智慧水利特色人才迫切需要開展深入研究。

三、水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究現(xiàn)狀

（一）水利專業(yè)校企合作協(xié)同育人模式探索

近幾年來，高校與企業(yè)之間的關(guān)系一直是學(xué)術(shù)界和實務(wù)界關(guān)注的焦點。高校水利單位和行業(yè)企業(yè)之間的合作領(lǐng)域比較單一，大多主要集中在通過建立實習(xí)基地、進(jìn)行學(xué)工交替和訂單培養(yǎng)等幾方面，而實質(zhì)性和全面性的合作相對較少，普遍存在產(chǎn)教融合不高、校企合作深度不夠、動能不足、機制不暢等問題[5]。可見，水利類院校在校企合作深度和合作效果上還有待進(jìn)一步提升。深入開展校企緊密合作，互相扶持，互相促進(jìn)，協(xié)同育人，是推進(jìn)水利科技人才供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)精準(zhǔn)就業(yè)，培育新的經(jīng)濟和社會發(fā)展動能的迫切需求。

（二）智慧水利專業(yè)課程體系的構(gòu)建

目前，在中國水利工程領(lǐng)域由"工程水利"到"智慧水利"的轉(zhuǎn)型過程中，由于現(xiàn)有的水利工程管理人才制度并不健全，導(dǎo)致了新培育的管理人才無法滿足行業(yè)變革的需求。首先，在中國當(dāng)下的人才培養(yǎng)方案中，水利工程類學(xué)科的主要培養(yǎng)目標(biāo)是在"工程水利"的總體架構(gòu)下，按照總體方案中規(guī)定的畢業(yè)規(guī)定、課程體系，學(xué)校重點突出了技術(shù)知識、工程理論和計算能力等方面的特點。上述方面雖然體現(xiàn)了水利工程建設(shè)對人才培養(yǎng)的需求，但在智慧水利背景下，培養(yǎng)的學(xué)生的適應(yīng)性不足的問題也不容忽視，實際工作中欠缺從事相關(guān)工作所需要的技術(shù)能力[8]。其次，在目前的課程體系中，傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)主干課程和專業(yè)選修課程為水工專業(yè)主要課程，缺少相關(guān)的“智慧化”專業(yè)課程，課程體系建設(shè)與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展相差較大，部分專業(yè)課程內(nèi)容老套，使得畢業(yè)生不能很好地適應(yīng)與智慧水利相關(guān)的工作需求[11]。最后，隨著新一代信息技術(shù)的加速發(fā)展，在水利工程的設(shè)計、施工等主要環(huán)節(jié)，已經(jīng)在不同程度上實現(xiàn)了與人工智能、信息技術(shù)等相關(guān)聯(lián)的實際應(yīng)用，但目前的課程教學(xué)大綱，未能及時與行業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展和反映學(xué)科的交叉融合信息保持同步，導(dǎo)致課程教學(xué)內(nèi)容與工程技術(shù)實踐之間存在“落差”[9]。

（三）水利工程創(chuàng)新實踐及教學(xué)基地建設(shè)

國內(nèi)各水利類高校的實踐及教學(xué)基地主要有三種模式：專業(yè)知識的實踐基地、職業(yè)技能培訓(xùn)基地、校企聯(lián)合的開發(fā)基地[10.11]。這幾種實踐模式推動了水利類高校校內(nèi)實踐基地的建設(shè)，實踐教學(xué)有明顯的效果，但在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的問題，主要表現(xiàn)在：（1）實踐基地建設(shè)環(huán)境缺乏“仿真性”。大多數(shù)高校注重在實踐基地培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能、專業(yè)能力，并沒有為學(xué)生的實踐創(chuàng)造“仿真性”的真實工程環(huán)境，使學(xué)生在實踐過程中缺乏真實感，欠缺在工作崗位上的責(zé)任感；（2）實踐教學(xué)模式和教學(xué)方法落后。大多數(shù)高校在實踐基地的建設(shè)、教學(xué)實踐模式的建立以及教學(xué)方法的改進(jìn)上不能同步。目前多數(shù)高校的實踐性教學(xué)方法暫未得到改進(jìn)和提升，還停留在認(rèn)知教學(xué)程度上，學(xué)生循規(guī)蹈矩地對所學(xué)理論知識進(jìn)行認(rèn)知性地驗證，對實際技能加以實踐操作即可達(dá)到培養(yǎng)要求，這樣的“技術(shù)實踐”模式不僅沒有培養(yǎng)學(xué)生解決綜合性和復(fù)雜性問題的能力，更達(dá)不到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求；（3）智慧水利專業(yè)技術(shù)更新較快，但設(shè)備更新趕不上技術(shù)更新速度，資源匱乏。近幾年，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，在水利行業(yè)先進(jìn)技術(shù)與智慧管理模式的應(yīng)用方面，對人才規(guī)格的需求提出新的要求[12.13]。

由此可見，大學(xué)生智慧水利創(chuàng)新實踐及教學(xué)基地是高校培養(yǎng)實踐型人才的重要陣地，需充分發(fā)揮企業(yè)、高校、學(xué)生和教師的優(yōu)勢，并堅持以培養(yǎng)學(xué)生水利專業(yè)知識與高新技術(shù)能力為教育目標(biāo)，為社會培養(yǎng)高技能、高素質(zhì)的綜合型智慧水利專業(yè)人才。

四、水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐的措施

（一）智慧水利特色人才校企合作協(xié)同育人模式的探索

立足當(dāng)前產(chǎn)教深度融合的大背景與國家水利高質(zhì)量發(fā)展需求，積極引入智慧水利類社會企業(yè)資源，加強校企合作方式的改革，提高智慧水利人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。為了更好地推動企業(yè)發(fā)展，我們應(yīng)該建立“師生進(jìn)公司、工程師進(jìn)課堂、產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)一體”的全方位協(xié)作，實現(xiàn)資源的優(yōu)質(zhì)互補、科技的協(xié)作創(chuàng)新、緊缺的人才的培養(yǎng)構(gòu)筑“政府、行業(yè)、公司、院校”四位一體的聯(lián)合辦學(xué)，以及“資源共享、人才培養(yǎng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、合作雙贏”的四大共贏的辦學(xué)機制，以此來推動公司、政府和高等院校之間的深入?yún)f(xié)作，并為培養(yǎng)具有智能化和信息化能力的高素質(zhì)專門技術(shù)人才提供有力支撐。我們應(yīng)該攜手為促進(jìn)經(jīng)濟和社會的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（二）智慧水利背景下水利工程專業(yè)課程體系建設(shè)

針對現(xiàn)階段高校水利工程專業(yè)普遍存在的課程體系和課程內(nèi)容跟不上大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)發(fā)展的問題，按照“任務(wù)驅(qū)動，目標(biāo)導(dǎo)向”的原則構(gòu)建合理的水利工程專業(yè)智慧水利課程體系的改革目標(biāo)與改革內(nèi)容。通過整合智慧科技，優(yōu)化傳統(tǒng)水利基礎(chǔ)專業(yè)課程內(nèi)容，增設(shè)水利大數(shù)據(jù)、人工智能導(dǎo)論、智慧大壩與大壩智能建設(shè)、水利工程智慧監(jiān)管與病害治理與水利BIM與3D設(shè)計等新課程，通過構(gòu)建“基礎(chǔ)通用課程+傳統(tǒng)專業(yè)課程+智慧創(chuàng)新課程”的專業(yè)群課程體系，搭建三層“底層共享-中層分類-高層自選”梯度培養(yǎng)模式，進(jìn)一步提升水利類學(xué)生智慧化專業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)。

（三）智慧水利實踐能力培養(yǎng)基地建設(shè)

聚焦智慧水利人才培養(yǎng)目標(biāo)，分析水利類專業(yè)校內(nèi)實踐基地建設(shè)的現(xiàn)狀與不足。依托水利工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，完善智能感知系統(tǒng)與三維可視化平臺建設(shè)，建設(shè)綜合業(yè)務(wù)門戶應(yīng)用和智能調(diào)度決策支持系統(tǒng)，建設(shè)智慧水利實踐能力培養(yǎng)基地。考慮本省地域特點和行業(yè)需求，開展水利工程智能基礎(chǔ)處理創(chuàng)新實踐基地建設(shè)，搭建智能注漿試驗?zāi)Ｐ团c基礎(chǔ)處理信息展示平臺，提升水利類專業(yè)基礎(chǔ)處理智能化實踐教學(xué)水平。采用全方位的考核機制，建立完善的實踐基地管理評價指標(biāo)體系，推行開放共享的服務(wù)模式，完善組織管理體系框架，打造現(xiàn)代水利行業(yè)的實踐育人環(huán)境，從而提高智慧水利人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

結(jié)語

本文立足于解決現(xiàn)階段水利類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量難以滿足社會智慧水利特色人才需求的問題，分析水利類專業(yè)人才培養(yǎng)缺陷，開展水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究，達(dá)到培養(yǎng)具有水利工程智能型應(yīng)用能力的高素質(zhì)特色人才的目的，可為我國社會主義現(xiàn)代化水利事業(yè)建設(shè)奠定人才基礎(chǔ)。

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基金項目：2023年長沙理工大學(xué)教學(xué)改革研究項目“水利工程專業(yè)智慧水利能力培養(yǎng)與實踐研究”（項目編號：XJG23-007）；2023年湖南省學(xué)位與研究生教學(xué)改革研究項目（服務(wù)“三高四新”的土木水利專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式研究）；2023年長沙理工大學(xué)教學(xué)改革研究項目“智能嵌入視域下獨立學(xué)院水電專業(yè)概預(yù)算課程教學(xué)改革研究”（項目編號：XJG23-098）

作者簡介：劉杰（1992—），男，漢族，湖南祁東人，博士，講師，研究方向：水工巖土方向的教學(xué)與研究工作。