李楠 邱順添 呂學(xué)斌 劉洪波

摘 ?要：在新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟(jì)背景下，社會在科技發(fā)展與科技需求方面走在了大學(xué)的前面，驅(qū)動了工程教育深度變革的新工科建設(shè)。以水務(wù)行業(yè)為例，近年來行業(yè)、企業(yè)一直需要既有環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，又掌握大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的人才，但是高校目前的培養(yǎng)體制無法滿足上述要求，這就驅(qū)動天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院開展跨學(xué)科復(fù)合型人才培養(yǎng)的智慧水務(wù)新工科建設(shè)探索。文章介紹了天津大學(xué)在智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)中進(jìn)行的探索和實(shí)踐，相關(guān)工作可為智慧水務(wù)新工科人才培養(yǎng)與平臺建設(shè)提供理論參考，實(shí)現(xiàn)面向未來、領(lǐng)導(dǎo)未來的高水平智慧水務(wù)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：新工科;智慧水務(wù);創(chuàng)新人才培養(yǎng)

中圖分類號：G640 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）S1-0085-03

Abstract： Under the background of new scientific and technological revolution， new industrial revolution and new economy， society has been ahead of universities in terms of scientific and technological development and demand， which drives the construction of new engineering in engineering education. In recent years， the industry and enterprises have been in need of talents who not only have basic knowledge of environmental engineering， but also master big data and computer technology in the water industry. However， the current training system of colleges and universities cannot meet the above requirements， which drives the College of Environmental Science and Engineering in Tianjin University to carry out the exploration of the construction of intelligent new engineering in water engineering of interdisciplinary talent cultivation. This paper introduces the exploration and practice of Tianjin University in the new engineering construction of smart water innovative talent training. The relevant work can provide theoretical reference for the new engineering talent training and platform construction of smart water， and realize the training goal of high-level smart water talents facing the future and leading the future.

Keywords： new engineering; smart water; cultivation of innovative talents

新時(shí)代對一流工程人才培養(yǎng)提出了新的要求，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的新工科建設(shè)是服務(wù)新時(shí)代國家發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措[1]。生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在需求對當(dāng)前的水務(wù)行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。作為智慧城市的重要組成部分，水務(wù)行業(yè)的系統(tǒng)性和智慧化發(fā)展也是大勢所趨[2]?！爸腔鬯畡?wù)”是采用4G/5G數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)刃畔⒒夹g(shù)方法[3]，獲得、處理并公開城市水務(wù)信息，繼而有效管理城市的供水、用水、耗水、排水、污水集中處理、再生水綜合利用等過程[4-7]，歷經(jīng)“自動化”到“智慧化”的過程，形成“水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”，使之更加數(shù)字化、智能化、規(guī)范化，從而使水務(wù)系統(tǒng)達(dá)到智慧運(yùn)行的狀態(tài)[8]。

國際水協(xié)會（International Water Association，IWA）把“數(shù)字水務(wù)”列為未來20年世界水務(wù)行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，而國內(nèi)的水務(wù)行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)如北控水務(wù)（中國）投資有限公司、深圳水務(wù)（集團(tuán)）有限公司、北京首創(chuàng)生態(tài)環(huán)保集團(tuán)股份有限公司等更是積極地把“智慧水務(wù)”理念與業(yè)務(wù)管理結(jié)合起來，開拓智慧水務(wù)、智慧管網(wǎng)、智能水表、水務(wù)自控與運(yùn)維等業(yè)務(wù)。與此同時(shí)，高校在智慧水務(wù)技術(shù)人才培養(yǎng)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于水務(wù)市場需求，與行業(yè)的蓬勃發(fā)展形成反差。高校的現(xiàn)有培養(yǎng)模式和機(jī)制下，傳統(tǒng)的環(huán)境工程和給排水專業(yè)畢業(yè)生因?yàn)槭艿綄W(xué)科的局限而無法滿足智慧水務(wù)市場的需求，不能為智慧水務(wù)及智慧城市的未來發(fā)展出謀劃策。針對上述行業(yè)發(fā)展與學(xué)科建設(shè)割裂的現(xiàn)象，天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（以下簡稱“環(huán)境學(xué)院”）以新工科建設(shè)理念為支撐，以行業(yè)和市場需求為驅(qū)動，啟動了智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)。

一、智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)目標(biāo)與建設(shè)基礎(chǔ)

（一）智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)目標(biāo)

智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)整體是在《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》指導(dǎo)思想的基礎(chǔ)上開展的，其目標(biāo)是改進(jìn)當(dāng)前環(huán)境工程領(lǐng)域水工程教學(xué)的短板，引入社會迫切需求的水務(wù)行業(yè)的智慧化元素，形成基于新工科2.0的智慧水務(wù)工程系統(tǒng)教學(xué)模式。以支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展為導(dǎo)向，面向5G時(shí)代水務(wù)行業(yè)數(shù)字化、智能化、智慧化的重大需求，提升學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和國際化視野。最終目標(biāo)是填補(bǔ)行業(yè)空白，培養(yǎng)面向未來、領(lǐng)導(dǎo)未來的高水平智慧水務(wù)人才。

（二）智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)基礎(chǔ)

天津大學(xué)的智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)是以環(huán)境學(xué)院作為主體，與天津大學(xué)智能與計(jì)算學(xué)部（以下簡稱“智算學(xué)部”）、建筑工程學(xué)院（以下簡稱“建工學(xué)院”）以及水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作開展的。作為建設(shè)主體的環(huán)境學(xué)院一直以新工科教育理念為引領(lǐng)，在工程與科學(xué)結(jié)合、技術(shù)與管理結(jié)合等方面做了大量工作。經(jīng)過長期的探索和積累，水污染控制與水資源利用已成為環(huán)境學(xué)院特色優(yōu)勢方向。學(xué)院下設(shè)環(huán)境工程系、建筑環(huán)境與設(shè)備工程系和環(huán)境科學(xué)與生態(tài)系，各自擁有一批圍繞全球重大科技問題的大跨度研究領(lǐng)域。環(huán)境與人工智能是天津大學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域長期重點(diǎn)聚焦的研究主題，天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院和智算學(xué)部在環(huán)境污染控制、水利水務(wù)與大數(shù)據(jù)的交叉融合等方面具有長期良好的合作基礎(chǔ)，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能裝備、新型材料、環(huán)境保護(hù)等方面形成了一批重大原創(chuàng)性研究成果。學(xué)院已建成一個(gè)院級新工科人才培養(yǎng)平臺及三個(gè)項(xiàng)目式教學(xué)改革建設(shè)點(diǎn)。建工學(xué)院和水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在水利工程環(huán)境效應(yīng)與生態(tài)安全方面，面向重大水利工程的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)，研究復(fù)雜變化條件下水利工程環(huán)境生態(tài)效應(yīng)理論與技術(shù)，取得了豐碩的研究成果。智算學(xué)部參與建設(shè)的“未來智能機(jī)器與系統(tǒng)”平臺是天津大學(xué)首個(gè)新工科培養(yǎng)校級平臺，采用全新項(xiàng)目式教學(xué)，通過課程內(nèi)項(xiàng)目、課程組項(xiàng)目、多學(xué)科團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、科研實(shí)踐項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目三類五種項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和領(lǐng)導(dǎo)力。目前已有三屆近400名同學(xué)進(jìn)入平臺，圍繞智能制造、人工智能、自動化、電子科學(xué)與技術(shù)等方向開展學(xué)習(xí)和研究。上述平臺的建設(shè)與合作為智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)內(nèi)容

天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)主要集中在三個(gè)方面開展，分別是水務(wù)模塊與智慧模塊課程體系建設(shè)、智慧水務(wù)師資隊(duì)伍建設(shè)和實(shí)踐平臺建設(shè)。

（一）水務(wù)模塊與智慧模塊課程體系建設(shè)

以水源→輸水→凈水處理→配水→污水處理→排放或回用為主線的水工程系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容是天津大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程體系，也是水務(wù)行業(yè)本科生教學(xué)的基礎(chǔ)課程。在“智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)”新工科建設(shè)中，包含了凈水工程、廢水工程、輸配水工程、建筑給排水的水工程系統(tǒng)課程包，將依然作為智慧水務(wù)的主體課程。在此基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等課程，開設(shè)了智能檢測與在線控制、智慧水務(wù)數(shù)據(jù)庫開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)等課程。強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、專業(yè)模型、預(yù)測技術(shù)和云計(jì)算，將城市給水與排水的故障檢測、追蹤溯源、治理評估以及預(yù)警預(yù)報(bào)鏈條融合貫通，為城市水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)維、污染預(yù)警以及環(huán)境監(jiān)督功能提供云平臺。

（二）服務(wù)于智慧水務(wù)的師資隊(duì)伍建設(shè)

在智慧水務(wù)的師資隊(duì)伍建設(shè)方面，以天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院的教學(xué)科研隊(duì)伍作為骨干力量，由環(huán)境學(xué)院、智算學(xué)部、建工學(xué)院的相關(guān)教師共同組成導(dǎo)師團(tuán)，聘請環(huán)境領(lǐng)域知名企業(yè)的技術(shù)總監(jiān)/總工程師作為工程技術(shù)導(dǎo)師，承擔(dān)聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生、工程案例分析授課等工作;聘請骨干院所優(yōu)秀研究員為兼職導(dǎo)師，固化兼職指導(dǎo)職責(zé)。上述師資資源可以為智慧水務(wù)教育教學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的師資基礎(chǔ)。學(xué)院結(jié)合學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)具體需求與行業(yè)發(fā)展方向，計(jì)劃引進(jìn)和培養(yǎng)一批引領(lǐng)國際學(xué)科前沿、服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、支撐社會文明進(jìn)步的高水平智慧水務(wù)教學(xué)與科研隊(duì)伍。

（三）服務(wù)于智慧水務(wù)的實(shí)踐平臺建設(shè)

水務(wù)行業(yè)和市場需求是智慧水務(wù)新工科建設(shè)的核心驅(qū)動力，創(chuàng)新實(shí)踐能力是人才培養(yǎng)的核心任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院積極探索共建共享的實(shí)踐教學(xué)平臺和課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺基地建設(shè)。強(qiáng)化天津大學(xué)水污染控制工程實(shí)驗(yàn)中心等校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)踐平臺建設(shè)，借助環(huán)境學(xué)院天津市生物質(zhì)燃?xì)馊加图夹g(shù)工程中心、天津市城市河道水質(zhì)生態(tài)凈化技術(shù)工程中心、天津市公共安全大數(shù)據(jù)技術(shù)工程中心、天津市濱海生態(tài)關(guān)鍵帶保護(hù)與功能構(gòu)建工程技術(shù)中心等工程中心的教學(xué)、實(shí)習(xí)功能和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。智算學(xué)部的“計(jì)算機(jī)科學(xué)拔尖學(xué)生培養(yǎng)基地”成功入選基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃2.0基地。此外，智算學(xué)部還擁有天津市智能遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天津市先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天津市網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)國際聯(lián)合中心等科研與實(shí)踐平臺。依托上述創(chuàng)新實(shí)踐平臺，通過學(xué)科交叉、校企交叉、教研交叉，預(yù)計(jì)在未來2年～3年建成“智能仿真、智能診斷、智能預(yù)警、智能調(diào)度”的智慧水務(wù)可視化公共教學(xué)實(shí)踐平臺和智能水環(huán)境監(jiān)測及資源化實(shí)驗(yàn)平臺。

三、結(jié)束語

新工科建設(shè)是面向國家戰(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，是社會在科技發(fā)展與科技需求方面驅(qū)動的工程教育改革方向。在智慧水務(wù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)中，天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院面向行業(yè)需求、企業(yè)需求與專業(yè)建設(shè)需求，聯(lián)合智算學(xué)部、建工學(xué)院以及水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，和企業(yè)深度融合，把企業(yè)融入人才培養(yǎng)體系中來。通過多學(xué)科交叉融合的課程體系建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐平臺建設(shè)，打造智慧水務(wù)特色班，創(chuàng)新、完善和優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，形成智能水務(wù)人才培養(yǎng)的范式。

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