尹家波

(武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072)

近年來(lái)，為提升我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，加快由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，我國(guó)正大力發(fā)展新工科教育。當(dāng)前，新工科已成為我國(guó)高等教育發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，對(duì)滿足國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需求和應(yīng)對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)具有關(guān)鍵意義。新工科的建設(shè)目標(biāo)是助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)一批創(chuàng)新型卓越工程技術(shù)人才，支撐我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展[1]。水利工程專(zhuān)業(yè)對(duì)于我國(guó)解決治水問(wèn)題、參與國(guó)際氣候治理和水資源優(yōu)化配置具有重要的時(shí)代意義，但是目前關(guān)于水利工程新工科建設(shè)的相關(guān)研究較少?；诖?，以水利工程專(zhuān)業(yè)新工科建設(shè)為例，分析我國(guó)新工科發(fā)展建設(shè)存在的改善空間及對(duì)策。

1 新工科建設(shè)的迫切需求

2018年，教育部、工業(yè)和信息化部、中國(guó)工程院聯(lián)合發(fā)布相關(guān)政策文件，強(qiáng)調(diào)要加快發(fā)展新工科建設(shè)，探索形成中國(guó)特色、世界水平的工程教育體系，促進(jìn)我國(guó)從工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)，緊密對(duì)接經(jīng)濟(jì)帶、城市群、產(chǎn)業(yè)鏈布局，加快培養(yǎng)能夠引領(lǐng)科技革命的國(guó)際化卓越工程科技人才，打造世界級(jí)的工程創(chuàng)新中心和全球性人才高地，全面提升國(guó)家科技創(chuàng)新實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。水利工程專(zhuān)業(yè)是國(guó)家新工科建設(shè)的重要發(fā)展方向之一，水利工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生承擔(dān)著三峽工程、南水北調(diào)等一批重大水利水電工程的建設(shè)和技術(shù)攻關(guān)工作，推動(dòng)了我國(guó)水利水電事業(yè)蓬勃發(fā)展。近年來(lái)，空天遙感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能制造和機(jī)器人等新技術(shù)興起[2]，但是在水利工程領(lǐng)域應(yīng)用不足，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求的能力不足，水利行業(yè)的工程應(yīng)用性較強(qiáng)，當(dāng)前亟需培養(yǎng)一大批具有實(shí)踐能力的復(fù)合應(yīng)用型拔尖創(chuàng)新人才，以解決制約我國(guó)水利水電工程發(fā)展的實(shí)際問(wèn)題。

2 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)水利工程領(lǐng)域新問(wèn)題的解決能力

氣候變化是當(dāng)前水利工程領(lǐng)域面臨的重大科學(xué)問(wèn)題之一，自第二次工業(yè)革命以來(lái)，大氣中CO2等溫室氣體含量增加，氣候系統(tǒng)的能量收支平衡與物質(zhì)循環(huán)過(guò)程發(fā)生改變，造成全球水資源在不同時(shí)空尺度上的再分配，改變了環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的物理演化過(guò)程。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)發(fā)布的《全球1.5℃增暖特別報(bào)告》指出，全球變暖加之劇烈的人類(lèi)活動(dòng)(如水利工程的修建和城市化進(jìn)程等)將繼續(xù)加速全球水循環(huán)過(guò)程，可能導(dǎo)致水旱災(zāi)害更加頻繁，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國(guó)是最易受全球氣候變化影響的發(fā)展中國(guó)家之一，增溫速率遠(yuǎn)高于全球平均水平，氣溫上升將嚴(yán)重威脅我國(guó)的供水安全、糧食安全、防洪安全、能源安全和生態(tài)環(huán)境安全。信息化建設(shè)也是水利事業(yè)發(fā)展的新興方向之一，當(dāng)前需要以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略為牽引，建設(shè)智能化流域調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)防洪搶險(xiǎn)、會(huì)商決策、聯(lián)合調(diào)度、聯(lián)動(dòng)指揮、災(zāi)情評(píng)估等業(yè)務(wù)智能化處理，建立防汛抗旱、水資源優(yōu)化配置、應(yīng)急搶險(xiǎn)的立體指揮體系，并對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)的功能模塊進(jìn)行抽取封裝，基于會(huì)商決策成果集成可視化平臺(tái)，通過(guò)科學(xué)智慧調(diào)度，系統(tǒng)防范“黑天鵝”事件和“灰犀牛”事件。需要通過(guò)培養(yǎng)優(yōu)秀水利工程專(zhuān)業(yè)人才發(fā)展我國(guó)的水利事業(yè)，大力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)水利工程新問(wèn)題的認(rèn)識(shí)水平，通過(guò)課外實(shí)踐、工程實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、海外交流等多種方式培養(yǎng)新工科背景下水利工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 大力培養(yǎng)綜合素質(zhì)高的氣候變化治理人才

極端水文事件對(duì)人類(lèi)社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了重大威脅，當(dāng)前洪澇災(zāi)害是全球造成損失最大、危害最深、影響最廣的自然災(zāi)害之一。在過(guò)去50年，洪澇災(zāi)害造成了大量的人口死亡、財(cái)產(chǎn)損失和基礎(chǔ)設(shè)施損壞。由于海平面升高和極端氣象災(zāi)害增多，全球大多數(shù)地區(qū)的洪澇損失仍顯示出增加的態(tài)勢(shì)，近年來(lái)因洪水造成的財(cái)產(chǎn)損失巨大。目前，全球仍有超過(guò)1 000萬(wàn)人生活在洪泛區(qū)，極端氣候?yàn)?zāi)害對(duì)洪泛區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅，氣候變暖更是加劇了洪澇災(zāi)害進(jìn)一步發(fā)展的可能。變化環(huán)境下洪水等極端水文事件可能造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，部分學(xué)者耦合CMIP5的11個(gè)全球氣候模式和全球河道演進(jìn)模型，模擬預(yù)測(cè)了21世紀(jì)全球洪水量級(jí)變化情況，并基于2005年的全球格點(diǎn)數(shù)據(jù)評(píng)估了未來(lái)氣候變化情景下的受災(zāi)人口。

關(guān)于極端水文事件的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響研究大多是基于某一個(gè)水平年的人口和GDP的靜態(tài)數(shù)據(jù)，忽略了未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化特征，不符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的客觀規(guī)律，制約了極端事件社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響評(píng)估的合理性和科學(xué)性。2010年，IPCC將溫室氣體排放情景與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，提出了共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑(shared socioeconomic pathways, SSPs)，通過(guò)設(shè)定5種社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑用來(lái)闡述全尺度的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能狀態(tài)及演變趨勢(shì)。近年來(lái)，學(xué)者們將氣候變化情景和共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑結(jié)合，進(jìn)一步評(píng)估了未來(lái)氣候變化情景下極端水文事件對(duì)人口和GDP變化的影響情況。當(dāng)前，氣候治理人才對(duì)國(guó)家氣候談判、實(shí)現(xiàn)“碳中和”戰(zhàn)略和未來(lái)綠色低碳科技發(fā)展具有重要意義，但是現(xiàn)有的水利工程專(zhuān)業(yè)教育對(duì)氣候變化的滲透較少，迫切需要通過(guò)開(kāi)設(shè)氣候?qū)W專(zhuān)業(yè)課程提高學(xué)生對(duì)氣候變化的關(guān)注度，培養(yǎng)學(xué)生的氣候治理能力和全球公民意識(shí)。

4 積極推進(jìn)校企協(xié)同育人機(jī)制建設(shè)

水利工程學(xué)科的發(fā)展需要依托工程項(xiàng)目，面對(duì)水利類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科建設(shè)的切實(shí)需求，當(dāng)前需要系統(tǒng)分析本科生和研究生培養(yǎng)模式現(xiàn)狀，遵循復(fù)合應(yīng)用型拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，以校企聯(lián)合培養(yǎng)為驅(qū)動(dòng)力，從構(gòu)建多學(xué)科交叉的課程體系、打造多方位的協(xié)同育人平臺(tái)、創(chuàng)新融合式教學(xué)模式等方面構(gòu)建水利工程專(zhuān)業(yè)的協(xié)同育人培養(yǎng)新模式，將新工科理念融入教育教學(xué)和培養(yǎng)全過(guò)程，解決我國(guó)水利工程研究生培養(yǎng)的封閉性、滯后性、空泛化等問(wèn)題，促進(jìn)工程教育與國(guó)際接軌，提高水利工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

水利類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要依托工程實(shí)際解決問(wèn)題，近年來(lái)“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)需要一大批高素質(zhì)的水利工程師[4]。長(zhǎng)江流域是我國(guó)最重要的水電能源基地和戰(zhàn)略水源地，興建了以三峽為核心的世界上規(guī)模最大的水庫(kù)群，也是南水北調(diào)水源地。因此，長(zhǎng)江流域控制性水庫(kù)在保障防洪安全、供水安全、生態(tài)安全、能源安全、水運(yùn)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等方面，具有十分突出和重要的地位。長(zhǎng)江流域水旱災(zāi)害頻發(fā)，充分發(fā)揮長(zhǎng)江中上游水庫(kù)群協(xié)同運(yùn)行的調(diào)度作用，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江上游與中下游支流洪水錯(cuò)峰調(diào)節(jié)，提高流域抵御特大洪水能力，增強(qiáng)枯水期生態(tài)補(bǔ)償和環(huán)境安全保障能力，是面向我國(guó)水旱災(zāi)害防御、水資源綜合利用以及水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重大國(guó)家需求。高校要大力培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，大力開(kāi)展校企協(xié)同教育。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前新工科大力發(fā)展，迫切需要建立多學(xué)科交叉融合的課程體系、成立多方位的協(xié)同育人平臺(tái)、創(chuàng)新多方式的教學(xué)模式，建設(shè)適用于水利工程專(zhuān)業(yè)的校企協(xié)同育人培養(yǎng)新模式。同時(shí)，需要結(jié)合水利行業(yè)需求，依托高校的科技攻關(guān)項(xiàng)目，與業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)合作，通過(guò)開(kāi)展跨學(xué)科國(guó)際合作、參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽事，提高學(xué)生的國(guó)際化視野和跨文化溝通能力。