尹家波，楊 光

(1.武漢大學(xué) 水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430072；2.武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室，湖北，武漢 430072；3.意大利米蘭理工大學(xué) 電子信息與生物工程系，米蘭 20133)

0 引言

近年來，為提升我國的科學(xué)技術(shù)水平和國際競爭力，加快由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，我國正在開展高等教育改革，大力發(fā)展“新工科”教育?！靶鹿た啤笔腔趪覒?zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的一項重大發(fā)展戰(zhàn)略，對積極應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“一帶一路”和“中國制造2025”戰(zhàn)略均具有關(guān)鍵意義。2020年，國務(wù)院、教育部發(fā)布《專業(yè)學(xué)位研究生教育發(fā)展方案(2020—2025)》，對新時期專業(yè)學(xué)位研究生教育提出新要求。近年來，我國土木水利專業(yè)學(xué)位碩士研究生的招生人數(shù)大幅攀升，大多數(shù)培養(yǎng)單位以“大土木”寬口徑模式制定土木水利工程研究生的培養(yǎng)方案，理論課程與學(xué)術(shù)碩士基本相同。當(dāng)前，國內(nèi)土木水利專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)過程中普遍存在理論性強(qiáng)、技能型弱、邏輯關(guān)系差等問題，亟需通過教育教學(xué)和培養(yǎng)方案改革，培養(yǎng)一大批實踐性較強(qiáng)、工程實踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)高的土木水利研究生。與此同時，我國逐漸開始探索培養(yǎng)土木工程和水利工程交叉融合的拔尖創(chuàng)新本科生。本文瞄準(zhǔn)武漢大學(xué) “寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型”人才培養(yǎng)目標(biāo)，以“水土交融”為理念構(gòu)建多學(xué)科融合發(fā)展的人才培養(yǎng)體系，有效提升高校實踐育人能力和師生實踐創(chuàng)新能力；將新工科理念融入學(xué)生教育和培養(yǎng)全過程，解決人才培養(yǎng)面臨的封閉性、滯后性、空泛化等問題，解決“培養(yǎng)什么樣的人”和“如何培養(yǎng)人”的問題，促進(jìn)工程教育與國際接軌，提高武漢大學(xué)土木水利專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 “新工科”背景下土木水利復(fù)合型人才培養(yǎng)的迫切需求

在“新工科”背景下，中國正大力邁進(jìn)創(chuàng)新型國家行列，工程建設(shè)中的新材料、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，建筑工業(yè)化、BIM技術(shù)、裝配式建筑、3D打印、智能建造、綠色建造、“互聯(lián)網(wǎng)+”等快速發(fā)展，大型工程的國際化招標(biāo)、投標(biāo)政策的推行對工程項目管理水平也提出了更高要求，我國土木水利行業(yè)正快速趨向規(guī)范化、先進(jìn)化和國際化。但受多種因素的影響，我國的土木水利專業(yè)碩士培養(yǎng)大多按照學(xué)術(shù)學(xué)位研究生的固有模式，缺乏特色優(yōu)勢，造成用人單位對專業(yè)學(xué)位碩士的認(rèn)可度不高，土木水利學(xué)士培養(yǎng)則處于探索階段，當(dāng)前迫切需要開展土木水利拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究，以服務(wù)“一帶一路”“長江經(jīng)濟(jì)帶”和“生態(tài)文明建設(shè)”等國家重大戰(zhàn)略。

近年來，武漢大學(xué)積極響應(yīng)國家培養(yǎng)跨學(xué)科人才的現(xiàn)實需求，開始招收土木水利專業(yè)學(xué)位研究生，新工科交叉融合發(fā)展面臨新的歷史機(jī)遇。武漢大學(xué)水利工程專業(yè)是國家新工科建設(shè)的重要發(fā)展方向之一，作為國家首批“雙一流”建設(shè)學(xué)科、“985”“211”工程重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，培養(yǎng)的畢業(yè)生承擔(dān)了三峽工程、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，推動了我國水利水電事業(yè)蓬勃發(fā)展，學(xué)科實力在國內(nèi)外享有盛譽(yù)。武漢大學(xué)土木工程專業(yè)為國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，是國家第一類特色專業(yè)、“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”和綜合改革試點(diǎn)專業(yè)，在國內(nèi)土木行業(yè)的影響力舉足輕重。當(dāng)前，迫切需要研究如何整合兩個學(xué)科的優(yōu)勢資源，提高土木水利人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的基本規(guī)律

土木水利拔尖創(chuàng)新人才具有國際化、復(fù)合型、應(yīng)用導(dǎo)向等特點(diǎn)，需要結(jié)合新工科建設(shè)的切實需求，聚焦土木水利培養(yǎng)，尤其是專業(yè)學(xué)位研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)這一重要議題，分析研究生培養(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)動力，從多學(xué)科交叉融合的課程體系、多方位的協(xié)同育人平臺、多方式教學(xué)模式3個方面構(gòu)建土木水利專業(yè)學(xué)位研究生協(xié)同育人培養(yǎng)新模式，將新工科理念融入研究生教育和培養(yǎng)全過程。當(dāng)前，迫切需要從以下三方面探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式：(1)梳理國內(nèi)外高校土木水利工程研究生的培養(yǎng)方案，比較和評價武漢大學(xué)與國內(nèi)外其他高校人才培養(yǎng)模式的差異及特色；(2)從多學(xué)科交叉融合的課程體系、多方位的協(xié)同育人平臺、多方式教學(xué)模式3個方面，研究適用于武漢大學(xué)的水利工程專業(yè)研究生課程體系；(3)瞄準(zhǔn)“長江大保護(hù)”和“生態(tài)文明建設(shè)”等國家重大戰(zhàn)略，面向“新工科”建設(shè)和中國土木水利事業(yè)發(fā)展新形勢，研究土木水利專業(yè)研究生的校企協(xié)同育人機(jī)制。整體而言，培養(yǎng)土木水利拔尖創(chuàng)新人才應(yīng)遵循以下三點(diǎn)規(guī)律：(1)注重理論培養(yǎng)和工程應(yīng)用相結(jié)合，土木水利工程培養(yǎng)過程中既要加強(qiáng)水循環(huán)、氣候變化、水文學(xué)原理等知識滲透，又要結(jié)合“南水北調(diào)”工程等大國重器，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力；(2)注重國內(nèi)特色與國際視野相結(jié)合，培養(yǎng)土木水利拔尖創(chuàng)新人才不僅要注重對中國國情的理解，也要培養(yǎng)學(xué)生的國際化視野和跨文化溝通能力，致力于培養(yǎng)土木水利的全球治理人才；(3)注重培養(yǎng)跨學(xué)科能力，人才培養(yǎng)過程中要加強(qiáng)人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、衛(wèi)星遙感、全球變化、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、大氣科學(xué)等多學(xué)科交叉融合，培養(yǎng)復(fù)合型拔尖創(chuàng)新土木水利領(lǐng)軍人才。

3 土木水利工程領(lǐng)域的新興科學(xué)技術(shù)難題

3.1 全球變暖與水資源危機(jī)

全球變暖是當(dāng)前土木水利工程領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題，由此引發(fā)的一系列問題引起學(xué)界和社會各界廣泛關(guān)注。工業(yè)革命以來，大氣中二氧化碳等溫室氣體排放量增加，干旱、洪水、颶風(fēng)、野火、高溫?zé)崂?、寒潮等極端災(zāi)害頻發(fā)，多變量復(fù)合災(zāi)害事件發(fā)生也愈加頻繁，社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的不均衡、不平等日益加劇[1-2]。21世紀(jì)末，中國升溫幅度可能超過2 ℃，將對降水、大氣濕度、蒸散發(fā)、徑流、陸地水儲量等水文要素產(chǎn)生顯著影響，水資源短缺矛盾可能進(jìn)一步加劇，基于衛(wèi)星遙感及再分析資料的風(fēng)險評估和數(shù)據(jù)融合成為新的技術(shù)手段[3]。重力恢復(fù)與氣候?qū)嶒?Gravity Recovery And Climate Experiment, GRACE)衛(wèi)星為獲取全球大尺度地球表面物質(zhì)遷移提供了連續(xù)、高精度的直接觀測手段，能有效反映冰雪、地表水、土壤水、地下水以及人為因素造成的重力變化，全面監(jiān)測陸地水儲量異常信號[4]。當(dāng)前，全球正在經(jīng)歷以“變暖”為主導(dǎo)的氣候變化，降水對氣候變暖的響應(yīng)具有顯著的時空異質(zhì)性，其變化受大氣水汽容量、相對濕度以及大氣穩(wěn)定性影響，可能引發(fā)干旱、洪水等極端水文災(zāi)害，對水資源配置和洪水風(fēng)險管理提出新的挑戰(zhàn)[5]，亟待培養(yǎng)土木水利拔尖創(chuàng)新人才研究該議題。

3.2 變化環(huán)境下的水資源調(diào)配

變化環(huán)境下的水資源調(diào)配也是土木水利領(lǐng)域關(guān)注的核心科學(xué)問題。我國水利工程點(diǎn)多、面廣、量大，類型復(fù)雜，其調(diào)控問題正朝著大規(guī)模、多尺度、多目標(biāo)等方向發(fā)展，氣候變化和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展會加劇水資源供需矛盾，給我國水資源聯(lián)合調(diào)控提出了更高的要求，其導(dǎo)致的水文循環(huán)和水資源分布規(guī)律變化會進(jìn)一步降低現(xiàn)有水利工程運(yùn)行及水資源管理的有效性[6]，亟需提高水資源系統(tǒng)對未來變化環(huán)境的適應(yīng)能力。目前，大部分應(yīng)對氣候變化的水資源適應(yīng)性調(diào)度研究僅針對單一時間尺度，且缺乏水資源與人類社會系統(tǒng)對變化環(huán)境響應(yīng)機(jī)理方面的探索，因此，在適應(yīng)復(fù)雜的多時間尺度變化方面具有一定的局限性。同時，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出了“構(gòu)建智慧水利體系，以流域為單元提升水情測報和智能調(diào)度能力”的明確要求；充分發(fā)揮信息化對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的驅(qū)動引領(lǐng)作用已成為全社會共識，如何運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)構(gòu)建智慧流域體系，并制定相應(yīng)的適應(yīng)性水資源智能調(diào)控系統(tǒng)，是新時期土木水利創(chuàng)新人才必須面對的挑戰(zhàn)。

4 土木水利拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實施路徑

4.1 系統(tǒng)設(shè)計，構(gòu)建“水土交融”的大土木人才培養(yǎng)體系

對標(biāo)國內(nèi)外一流大學(xué)大土木專業(yè)培養(yǎng)模式，通過系統(tǒng)設(shè)計、廣泛調(diào)研，建設(shè)“土木、水利與海洋工程”大類專業(yè)，制定“水土交融”大土木人才培養(yǎng)方案。圍繞第一課堂的專業(yè)學(xué)習(xí)，設(shè)計開展第二課堂，引導(dǎo)學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等科研實踐，提高創(chuàng)新能力；選配優(yōu)秀教師指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生周培源力學(xué)競賽、湖北省建筑信息模型比賽等，探索通過結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、土木工程材料創(chuàng)意比賽等拓寬學(xué)生視野，增加知識儲備。積極探索武漢大學(xué)土木水利專業(yè)導(dǎo)師責(zé)任制，學(xué)生根據(jù)自身興趣及發(fā)展方向選擇學(xué)科方向(團(tuán)隊)和導(dǎo)師，踐行科研實踐育人。

4.2 團(tuán)隊管理，構(gòu)建“多元化、高水平”育人隊伍

主動適應(yīng)學(xué)科發(fā)展趨勢和國家戰(zhàn)略需求，按學(xué)科方向重點(diǎn)研究基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維、地下空間工程、城市水務(wù)、水資源水生態(tài)、河海動力過程等學(xué)術(shù)方向的育人模式和科技前沿，按團(tuán)隊組建教研室，創(chuàng)新“學(xué)院—團(tuán)隊”的管理模式，聯(lián)通教學(xué)與科研，推進(jìn)“產(chǎn)科教融合、校地企協(xié)同”，培養(yǎng)教師實踐創(chuàng)新和實踐育人能力；推動長江水利委員會水文局、三峽集團(tuán)、湖北清江公司等業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)和武漢大學(xué)建立常態(tài)化研究生育人機(jī)制，依托具體工程應(yīng)用項目和技術(shù)研發(fā)課題，基于校企聯(lián)合模式培養(yǎng)研究生。

4.3 產(chǎn)科教融合，建設(shè)“場網(wǎng)一體”實踐育人共享平臺

依托武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室、測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實驗室以及國家多媒體軟件技術(shù)研究中心、武漢大氣遙感國家野外科學(xué)觀測研究站等國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和國家制造業(yè)創(chuàng)新中心，以“互(物)聯(lián)網(wǎng)+足尺及原位試驗場”為基礎(chǔ)，建設(shè)“場網(wǎng)一體”實踐育人共享平臺，探索“多主體合作、多形式投入”共建模式，匯聚足尺及原位試驗設(shè)施優(yōu)質(zhì)資源；結(jié)合水利行業(yè)需求，依托“智慧大壩”科技攻關(guān)項目，與業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)協(xié)作，通過開展跨學(xué)科國際合作、參加國際學(xué)術(shù)會議和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽事，提高研究生的國際化視野和跨文化溝通能力。

5 結(jié)語

當(dāng)前新工科大力發(fā)展，迫切需要瞄準(zhǔn)“長江大保護(hù)”和“生態(tài)文明建設(shè)”等國家重大工程戰(zhàn)略，面向“新工科”建設(shè)和中國土木水利事業(yè)發(fā)展的新形勢，提出有專業(yè)特色的校企協(xié)同育人機(jī)制；對接國家第四次工業(yè)革命建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，探索“教學(xué)-競賽-科研-實踐”四融合的水利類專業(yè)雙創(chuàng)型研究生培養(yǎng)新模式，實現(xiàn)了理論教學(xué)與學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實踐環(huán)節(jié)的有效貫通，提高研究生的工程實踐與創(chuàng)新能力；基于“先創(chuàng)新、后創(chuàng)業(yè)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，打通研究生培養(yǎng)的“產(chǎn)學(xué)研用”全鏈條，依托“智慧大壩”的科技攻關(guān)項目提高研究生的多學(xué)科交叉研究能力和國際競爭力，促進(jìn)土木水利類本科生和研究生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作。