水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究

摘要：為適應智慧水利背景下水利工程建設的要求，迫切需要培養具有融合新技術知識背景的高層次智慧水利專業人才。本文分析了水利工程專業智慧水利能力培養與實踐的意義，總結歸納了水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究現狀，提出智慧水利特色人才培養可以從校企合作協同育人模式、水利工程專業課程體系以及智慧水利實踐能力培養基地等方面進行改革探討，達到培養具有水利工程智能型應用能力的高素質特色人才的目的，可為我國社會主義現代化水利事業建設奠定人才基礎。

關鍵詞：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文獻標志碼：A

一、概述

近年來隨著經濟社會的快速發展，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期。目前我國水利行業已經由“水利1.0（工程水利）”、“水利2.0（資源水利）”、“水利3.0（生態水利）”發展到“水利4.0（智慧水利）”[1]。采用物聯網、虛擬現實、人工智能等前沿科學的消息傳輸，推動智慧水利的實施，有助于更好地實現水資源的有效配置，更有效地預測洪澇災害，更好地維護水環境，更有助于實現國家的水安全，以及實現經濟社會的長期健康發展。2018年中央一號文件顯示，推動智慧農業、森林、河流、湖泊等領域的發展，將會極大地促進水利的信息化、現代化、智能化，并且有助于更有效地管理水利資產，從而極大地改善水環境，促進水利的持續健康發展[2]。2018年，中央一號文件明確提出組織實施智慧農林水利工程；水利部提出的水利九大業務和水利監督業務需求，都是智慧水利的重要組成部分。由此可見，水利智能化、現代化和信息化的發展已經迎來良好的發展契機，發展智慧水利，已經成為水利行業快速提升水資源高效利用的有力抓手和必然選擇。

二、水利工程專業智慧水利能力培養的意義

水利工程建設已進入新的發展階段，急需一批具備新新技術知識背景的高層次智慧水利綜合專業人才。隨著"工程水利"的普及，智慧水利的發展給水利行業帶來了前所未有的挑戰，這種挑戰使得水利領域的從業者們需要擁有較強的綜合素養、深厚的學歷和豐富的經驗，特別是物聯網、人工智能、移動互聯網等前沿科學的應用，使得水利領域的發展變得越來越先進，這也使得水利行業的從業者們需要擁有較強的實踐經驗和創造力，才能夠滿足“工程水利”的建設要求；第二，“水利信息化”的要求明顯超越以往[3]；第三，智能化水利技術的應用，不僅可以徹底顛覆傳統的水務管理模式，還能夠將多種學科的理念融合到一起，使得行業的技術水平和管理水平獲得巨大的進步；第四，“運營管理工作”和“強監管、補短板”的理念正在推動“智慧監管”的制定，以滿足“水利信息化”和“運營管理工作”的規定，以及“智慧監管”的指導，以期達到“運營管理工作”的目標。隨著“工程水利”到“智慧水利”的重大改革，水利行業正處于快速發展之中，為滿足其發展的迫切需求，迫切地需要具備良好的水利專業素質和現代信息技能的高素質的人才來滿足其發展的需求。但是，目前的水利專業的教育仍不能完全滿足當前的發展趨勢，無法滿足當前社會的發展和經濟的增長。盡管“工程水利”的發展給我們帶來了許多便利，但是，由于當前的技術不足，我們的水利專業的人才培養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的技術創新，并且根據“工程水利”的發展趨勢，制定更加具體的、針對性的技術發展規劃，來滿足當前智慧水利的發展需求。隨著"智慧水利"的出現，我們有必要研究如何利用最前沿的科學技術，主要是虛擬現實、互聯網和物聯網技術，來培養和提高水利工程專業的智慧水利能力，以滿足當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，針對水利工程專業人才的能力培養提出了新要求，結合目標導向教育理念和水利行業實踐培養的內涵建設要求，為此，迫切需要對“智慧水利”背景下的專業人才培養模式進行系統的探索和探索。在當前“智慧水利”的大背景下，如何把新一代的信息技術，如云計算，大數據，人工智能，物聯網等與水利建設緊密結合起來，開展水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究，并進而培養適應社會發展需求的智慧水利特色人才迫切需要開展深入研究。

三、水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究現狀

（一）水利專業校企合作協同育人模式探索

近幾年來，高校與企業之間的關系一直是學術界和實務界關注的焦點。高校水利單位和行業企業之間的合作領域比較單一，大多主要集中在通過建立實習基地、進行學工交替和訂單培養等幾方面，而實質性和全面性的合作相對較少，普遍存在產教融合不高、校企合作深度不夠、動能不足、機制不暢等問題[5]?？梢?，水利類院校在校企合作深度和合作效果上還有待進一步提升。深入開展校企緊密合作，互相扶持，互相促進，協同育人，是推進水利科技人才供給側結構性改革，促進精準就業，培育新的經濟和社會發展動能的迫切需求。

（二）智慧水利專業課程體系的構建

目前，在中國水利工程領域由"工程水利"到"智慧水利"的轉型過程中，由于現有的水利工程管理人才制度并不健全，導致了新培育的管理人才無法滿足行業變革的需求。首先，在中國當下的人才培養方案中，水利工程類學科的主要培養目標是在"工程水利"的總體架構下，按照總體方案中規定的畢業規定、課程體系，學校重點突出了技術知識、工程理論和計算能力等方面的特點。上述方面雖然體現了水利工程建設對人才培養的需求，但在智慧水利背景下，培養的學生的適應性不足的問題也不容忽視，實際工作中欠缺從事相關工作所需要的技術能力[8]。其次，在目前的課程體系中，傳統的專業基礎課程、專業主干課程和專業選修課程為水工專業主要課程，缺少相關的“智慧化”專業課程，課程體系建設與大數據、物聯網、人工智能等新技術的發展相差較大，部分專業課程內容老套，使得畢業生不能很好地適應與智慧水利相關的工作需求[11]。最后，隨著新一代信息技術的加速發展，在水利工程的設計、施工等主要環節，已經在不同程度上實現了與人工智能、信息技術等相關聯的實際應用，但目前的課程教學大綱，未能及時與行業技術的快速發展和反映學科的交叉融合信息保持同步，導致課程教學內容與工程技術實踐之間存在“落差”[9]。

（三）水利工程創新實踐及教學基地建設

國內各水利類高校的實踐及教學基地主要有三種模式：專業知識的實踐基地、職業技能培訓基地、校企聯合的開發基地[10.11]。這幾種實踐模式推動了水利類高校校內實踐基地的建設，實踐教學有明顯的效果，但在發展過程中也出現了一些需要改進的問題，主要表現在：（1）實踐基地建設環境缺乏“仿真性”。大多數高校注重在實踐基地培養學生職業技能、專業能力，并沒有為學生的實踐創造“仿真性”的真實工程環境，使學生在實踐過程中缺乏真實感，欠缺在工作崗位上的責任感；（2）實踐教學模式和教學方法落后。大多數高校在實踐基地的建設、教學實踐模式的建立以及教學方法的改進上不能同步。目前多數高校的實踐性教學方法暫未得到改進和提升，還停留在認知教學程度上，學生循規蹈矩地對所學理論知識進行認知性地驗證，對實際技能加以實踐操作即可達到培養要求，這樣的“技術實踐”模式不僅沒有培養學生解決綜合性和復雜性問題的能力，更達不到創新能力的培養要求；（3）智慧水利專業技術更新較快，但設備更新趕不上技術更新速度，資源匱乏。近幾年，隨著大數據、物聯網、人工智能等新技術的發展，在水利行業先進技術與智慧管理模式的應用方面，對人才規格的需求提出新的要求[12.13]。

由此可見，大學生智慧水利創新實踐及教學基地是高校培養實踐型人才的重要陣地，需充分發揮企業、高校、學生和教師的優勢，并堅持以培養學生水利專業知識與高新技術能力為教育目標，為社會培養高技能、高素質的綜合型智慧水利專業人才。

四、水利工程專業智慧水利能力培養與實踐的措施

（一）智慧水利特色人才校企合作協同育人模式的探索

立足當前產教深度融合的大背景與國家水利高質量發展需求，積極引入智慧水利類社會企業資源，加強校企合作方式的改革，提高智慧水利人才培養模式的創新。為了更好地推動企業發展，我們應該建立“師生進公司、工程師進課堂、產學研用創一體”的全方位協作，實現資源的優質互補、科技的協作創新、緊缺的人才的培養構筑“政府、行業、公司、院校”四位一體的聯合辦學，以及“資源共享、人才培養、責任擔當、合作雙贏”的四大共贏的辦學機制，以此來推動公司、政府和高等院校之間的深入協作，并為培養具有智能化和信息化能力的高素質專門技術人才提供有力支撐。我們應該攜手為促進經濟和社會的發展做出貢獻。

（二）智慧水利背景下水利工程專業課程體系建設

針對現階段高校水利工程專業普遍存在的課程體系和課程內容跟不上大數據、物聯網、人工智能等新技術發展的問題，按照“任務驅動，目標導向”的原則構建合理的水利工程專業智慧水利課程體系的改革目標與改革內容。通過整合智慧科技，優化傳統水利基礎專業課程內容，增設水利大數據、人工智能導論、智慧大壩與大壩智能建設、水利工程智慧監管與病害治理與水利BIM與3D設計等新課程，通過構建“基礎通用課程+傳統專業課程+智慧創新課程”的專業群課程體系，搭建三層“底層共享-中層分類-高層自選”梯度培養模式，進一步提升水利類學生智慧化專業技能與職業素養。

（三）智慧水利實踐能力培養基地建設

聚焦智慧水利人才培養目標，分析水利類專業校內實踐基地建設的現狀與不足。依托水利工程虛擬仿真實驗教學中心，完善智能感知系統與三維可視化平臺建設，建設綜合業務門戶應用和智能調度決策支持系統，建設智慧水利實踐能力培養基地。考慮本省地域特點和行業需求，開展水利工程智能基礎處理創新實踐基地建設，搭建智能注漿試驗模型與基礎處理信息展示平臺，提升水利類專業基礎處理智能化實踐教學水平。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體系，推行開放共享的服務模式，完善組織管理體系框架，打造現代水利行業的實踐育人環境，從而提高智慧水利人才培養的質量。

結語

本文立足于解決現階段水利類專業人才培養質量難以滿足社會智慧水利特色人才需求的問題，分析水利類專業人才培養缺陷，開展水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究，達到培養具有水利工程智能型應用能力的高素質特色人才的目的，可為我國社會主義現代化水利事業建設奠定人才基礎。

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基金項目：2023年長沙理工大學教學改革研究項目“水利工程專業智慧水利能力培養與實踐研究”（項目編號：XJG23-007）；2023年湖南省學位與研究生教學改革研究項目（服務“三高四新”的土木水利專業學位研究生培養模式研究）；2023年長沙理工大學教學改革研究項目“智能嵌入視域下獨立學院水電專業概預算課程教學改革研究”（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與研究工作。