新工科背景下水利类拔尖创新人才培养模式探索

尹家波

(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072)

近年来，为提升我国的科学技术水平和国际竞争力，加快由制造大国向制造强国转变，我国正大力发展新工科教育。当前，新工科已成为我国高等教育发展的重点方向之一，对满足国家战略发展需求和应对国际竞争具有关键意义。新工科的建设目标是助力高等教育强国建设，加快工程教育改革创新，培养一批创新型卓越工程技术人才，支撑我国产业转型升级和创新发展[1]。水利工程专业对于我国解决治水问题、参与国际气候治理和水资源优化配置具有重要的时代意义，但是目前关于水利工程新工科建设的相关研究较少。基于此，以水利工程专业新工科建设为例，分析我国新工科发展建设存在的改善空间及对策。

1 新工科建设的迫切需求

2018年，教育部、工业和信息化部、中国工程院联合发布相关政策文件，强调要加快发展新工科建设，探索形成中国特色、世界水平的工程教育体系，促进我国从工程教育大国迈向工程教育强国，紧密对接经济带、城市群、产业链布局，加快培养能够引领科技革命的国际化卓越工程科技人才，打造世界级的工程创新中心和全球性人才高地，全面提升国家科技创新实力和国际竞争力。水利工程专业是国家新工科建设的重要发展方向之一，水利工程专业的毕业生承担着三峡工程、南水北调等一批重大水利水电工程的建设和技术攻关工作，推动了我国水利水电事业蓬勃发展。近年来，空天遥感、大数据、云计算、5G、人工智能、区块链、虚拟现实、智能制造和机器人等新技术兴起[2]，但是在水利工程领域应用不足，服务国家战略需求的能力不足，水利行业的工程应用性较强，当前亟需培养一大批具有实践能力的复合应用型拔尖创新人才，以解决制约我国水利水电工程发展的实际问题。

2 培养学生对水利工程领域新问题的解决能力

气候变化是当前水利工程领域面临的重大科学问题之一，自第二次工业革命以来，大气中CO2等温室气体含量增加，气候系统的能量收支平衡与物质循环过程发生改变，造成全球水资源在不同时空尺度上的再分配，改变了环境和生态系统的物理演化过程。联合国政府间气候变化专门委员会发布的《全球1.5℃增暖特别报告》指出，全球变暖加之剧烈的人类活动(如水利工程的修建和城市化进程等)将继续加速全球水循环过程，可能导致水旱灾害更加频繁，对社会经济系统和生态环境的可持续发展构成严峻挑战。我国是最易受全球气候变化影响的发展中国家之一，增温速率远高于全球平均水平，气温上升将严重威胁我国的供水安全、粮食安全、防洪安全、能源安全和生态环境安全。信息化建设也是水利事业发展的新兴方向之一，当前需要以创新驱动发展战略为牵引，建设智能化流域调度中心，实现防洪抢险、会商决策、联合调度、联动指挥、灾情评估等业务智能化处理，建立防汛抗旱、水资源优化配置、应急抢险的立体指挥体系，并对相关业务的功能模块进行抽取封装，基于会商决策成果集成可视化平台，通过科学智慧调度，系统防范“黑天鹅”事件和“灰犀牛”事件。需要通过培养优秀水利工程专业人才发展我国的水利事业，大力培养学生对水利工程新问题的认识水平，通过课外实践、工程实习、毕业实习、海外交流等多种方式培养新工科背景下水利工程专业学生解决实际问题的能力。

3 大力培养综合素质高的气候变化治理人才

极端水文事件对人类社会和生态系统构成了重大威胁，当前洪涝灾害是全球造成损失最大、危害最深、影响最广的自然灾害之一。在过去50年，洪涝灾害造成了大量的人口死亡、财产损失和基础设施损坏。由于海平面升高和极端气象灾害增多，全球大多数地区的洪涝损失仍显示出增加的态势，近年来因洪水造成的财产损失巨大。目前，全球仍有超过1 000万人生活在洪泛区，极端气候灾害对洪泛区居民的生命财产安全构成重大威胁，气候变暖更是加剧了洪涝灾害进一步发展的可能。变化环境下洪水等极端水文事件可能造成的社会经济影响引起了国内外学者的广泛关注，部分学者耦合CMIP5的11个全球气候模式和全球河道演进模型，模拟预测了21世纪全球洪水量级变化情况，并基于2005年的全球格点数据评估了未来气候变化情景下的受灾人口。

关于极端水文事件的社会经济影响研究大多是基于某一个水平年的人口和GDP的静态数据，忽略了未来社会经济发展的动态变化特征，不符合社会经济运行的客观规律，制约了极端事件社会经济影响评估的合理性和科学性。2010年，IPCC将温室气体排放情景与社会经济发展相结合，提出了共享社会经济路径(shared socioeconomic pathways, SSPs)，通过设定5种社会经济发展路径用来阐述全尺度的社会经济发展可能状态及演变趋势。近年来，学者们将气候变化情景和共享社会经济路径结合，进一步评估了未来气候变化情景下极端水文事件对人口和GDP变化的影响情况。当前，气候治理人才对国家气候谈判、实现“碳中和”战略和未来绿色低碳科技发展具有重要意义，但是现有的水利工程专业教育对气候变化的渗透较少，迫切需要通过开设气候学专业课程提高学生对气候变化的关注度，培养学生的气候治理能力和全球公民意识。

4 积极推进校企协同育人机制建设

水利工程学科的发展需要依托工程项目，面对水利类专业新工科建设的切实需求，当前需要系统分析本科生和研究生培养模式现状，遵循复合应用型拔尖创新人才的培养目标，以校企联合培养为驱动力，从构建多学科交叉的课程体系、打造多方位的协同育人平台、创新融合式教学模式等方面构建水利工程专业的协同育人培养新模式，将新工科理念融入教育教学和培养全过程，解决我国水利工程研究生培养的封闭性、滞后性、空泛化等问题，促进工程教育与国际接轨，提高水利工程教育人才培养质量[3]。

水利类专业学生培养要依托工程实际解决问题，近年来“长江经济带”建设需要一大批高素质的水利工程师[4]。长江流域是我国最重要的水电能源基地和战略水源地，兴建了以三峡为核心的世界上规模最大的水库群，也是南水北调水源地。因此，长江流域控制性水库在保障防洪安全、供水安全、生态安全、能源安全、水运安全和经济社会可持续发展等方面，具有十分突出和重要的地位。长江流域水旱灾害频发，充分发挥长江中上游水库群协同运行的调度作用，实现长江上游与中下游支流洪水错峰调节，提高流域抵御特大洪水能力，增强枯水期生态补偿和环境安全保障能力，是面向我国水旱灾害防御、水资源综合利用以及水生态环境保护的重大国家需求。高校要大力培养学生的工程实践能力，提升学生解决实际问题的能力，大力开展校企协同教育。

5 结语

当前新工科大力发展，迫切需要建立多学科交叉融合的课程体系、成立多方位的协同育人平台、创新多方式的教学模式，建设适用于水利工程专业的校企协同育人培养新模式。同时，需要结合水利行业需求，依托高校的科技攻关项目，与业内龙头企业合作，通过开展跨学科国际合作、参加国际学术会议和创新创业赛事，提高学生的国际化视野和跨文化沟通能力。