“人工智能+”背景下应用型本科院校给排水科学与工程专业课程优化思考

【摘要】针对人工智能如何更好地融入给排水科学与工程专业（以下简称“给排水专业”）课程的问题，文章提出，以专业人才培养方案为基础，引入适合给排水行业的人工智能大模型，以提升专业规划、设计、施工和运营等课程的智能化水平；发挥应用型本科院校办学特色，积极与给排水行业、企事业单位紧密合作，探索人工智能技术与给排水专业课程的融合点；根据人工智能大模型迭代发展水平，明晰其在给排水专业课程中的应用场景和边界，构建安全、可靠、稳定和值得信赖的“人工智能+给排水”专业课程体系。

【关键词】人工智能；给排水科学与工程专业；课程优化

【引用格式】李振华，黄金阳.“人工智能+”背景下应用型本科院校给排水科学与工程专业课程优化思考[J].黑龙江教育（理论与实践），2025，79（4）：54-56.

【中图分类号】G642.0【文献标识码】A【文章编号】1002-4107（2025）04-0054-03

一、引言

近年来，随着OpenAI（美国人工智能研究公司）的ChatGPT和Sora的发布，人工智能的技术突破和快速演进及其呈现的强智能化水平给人类知识结构和各行业带来重大影响。人们担心之前获得的知识和技能在人工智能大模型产品面前能否被淘汰，忧虑自己从事的行业能否最终被人工智能所取代，唯恐人工智能从根本上颠覆现有劳动分工而导致自己失业。

那么，在人工智能技术远超预期的快速发展之时，教育行业该如何迎接智能时代的到来，“人工智能+教育”该如何发展？对于当前依然作为专业知识传承与创新的主要载体之一的高校课程来说，现阶段该如何与人工智能相结合？从人类适应未来时代要求和满足行业需求的角度来看，高校的传统教学内容是否需要重新审视？“人工智能+”对各行业专业人才的新需求是何标准？如何将人工智能技术这把“金钥匙”有效深入到教育教学和管理全过程、全环节？这些问题是当前“人工智能+”背景下各高校亟须深入研究的问题。厦门大学嘉庚学院是一所应用型本科院校，在“人工智能+”背景下，其结合现阶段给排水专业实际，对“人工智能+给排水”专业课程建设进行了探索，以期实现专业课程的优化与升级。

二、“人工智能+给排水”专业优化的必然性

给排水专业是高校工学门类土木类本科专业之一，以水的社会循环为研究对象，为实现水的良性社会循环和水资源可持续利用提供人才与技术支撑[1]。作为一门传统工科专业，从当前的专业说明来看，给排水专业与人工智能的关联性似乎不是那么强，融合难度也比较大。但给排水专业作为高校的独立本科专业，在建立伊始就是一门具有显著多学科交叉特点的本科专业[2]，并在发展过程中不断融合新知识、新技术和新工艺，为人类提供优质的水服务和有力的水安全保障，同时，实现水的良性社会循环。因此，随着人工智能时代的到来，“人工智能+给排水”必将深度融合，让人类充分享受人工智能新技术带来的福祉。由此可见，在“人工智能+”背景下，给排水专业需要主动呼应智能时代的新要求，积极顺应人工智能新技术的发展，努力寻找人工智能技术与给排水行业的结合点，在已有给排水工程自动化和智慧化等的基础上，探索专业的优化升级。

纵观高校给排水专业发展历程可以看出，每个时期的新技术、每次科技革命和产业变革都会为给排水专业带来新的发展。但高校给排水专业在融入历次科技革命的新技术时，如电子技术、自动化技术、基于光与电的水质分析技术等，都保持了应有的“定力”，也就是在新技术来临时，高校给排水专业并没有全面否定之前的专业人才培养体系，而是结合历次新技术的特点，以及给排水行业发展中因新技术的产生而衍生出的对给排水技术人才新知识和新能力的要求，顺势进行了行业专业教育的优化升级，不断提高给排水专业人才培养体系与社会需求的适配度。因此，在以人工智能技术为突破口的新一轮科技革命和产业变革到来时，高校给排水专业应积极拥抱科技和产业变革，顺应经济和社会发展提出的更加安全、更加高效、更加智能的“水需求”，以及“人工智能+给排水”专业的发展趋势，适时必要地实现人工智能加持下的专业课程的优化升级。

三、应用型本科院校“人工智能+给排水”专业课程优化升级思路

当前，人工智能及相关新技术发展迅猛，部分研究型高校已展开了面向“给排水+智能化”方向的课程设置和人才培养计划修订的探索[3]。然而，当应用型本科院校参照研究型高校进行“人工智能+给排水”专业培养计划修订时会发现，在目前专业课学时和学分都比较紧张的情况下，若再单独加入人工智能相关课程模块，就必须对专业知识体系中核心知识领域的课程进行大幅度压缩。但是相比研究型高校，应用型本科院校学生的基础要稍弱一些，此外，人工智能新技术领域的课程与给排水专业传统培养计划中的课程在内容上有少部分存在难以弥合的“鸿沟”，而且当前与人工智能技术相关的课程还未形成体系且相对零散，这些因素的叠加可能导致应用型本科院校难以充分利用人工智能新技术为专业服务，使学生对“人工智能+给排水”专业课程的获得感不强。因此，应用型本科院校“人工智能+给排水”专业课程教学需立足自身实际，发挥培养应用型人才的特色，顺势实现给排水专业课程的优化升级。

（一）以专业基础核心知识单元和知识点为中心

无论是当前或未来深度影响给排水行业的人工智能新技术，还是以往被推广并已在给排水行业大范围使用的工业自动化技术，都可以被认为是利用机器、电子和计算机技术执行给排水工程任务，都是为了精简劳动过程、提升生产效率、减少企业成本、全面提升行业质量。从这一角度而言，“人工智能+”背景下的给排水专业课程升级改革，并不是让教与学像从使用算盘计算过渡到用计算机，使计算机基本取代了传统的算盘那样[4]。此外，从目前的人工智能大模型发展来看，与人工智能互动时，Prompt（人工智能提示词）的设定尤为重要，其会直接影响人工智能大模型生产出的结果[5]，而在未来“人工智能+给排水”大模型互动中，提示词必定是来源于给排水专业的基础核心知识点。因此，给排水专业课程教学是可以找到与人工智能技术的结合点的，并进行很好的融合。在面对眼花缭乱的人工智能新技术和大模型产品时，给排水专业教育教学不能迷失方向，不能为实现人工智能技术在给排水专业的硬着陆而对给排水专业核心知识进行随意删减，进而沉醉于人工智能的程序设计、大模型构建中。这会导致培养出的学生既没有掌握给排水专业的核心知识，又对人工智能技术一知半解，还会因给排水专业基础核心知识的不足而出现未来无法高效使用人工智能大模型工具且对人工智能大模型生成的给排水专业结果的真假难以分辨的问题，也就是说无法利用给排水专业核心知识去交叉验证人工智能输出结果的准确性，从而无法满足给排水行业智能化发展的实际需求。

（二）引入适合给排水行业的人工智能大模型产品

应充分利用人工智能新技术真真切切为给排水行业服务，为人类带来更多的水便利和水福祉，而不是因为人工智能的出现颠覆或抛弃多年积淀形成的给排水专业培养方案。相较于20世纪80和90年代，21世纪以来的高校给排水专业教育教学中已大量使用计算机对专业进行了加持。人工智能新技术是基于计算机和互联网发展而来的，因而现阶段可以在已充分利用计算机或自动化技术的相关给排水专业课程和有关知识点中积极探寻“人工智能+给排水”的结合点。例如，目前在给排水工程图的绘制和建模教学中主要使用AutoCAD和BIM程序，尽管相比手工制图时代已有很大的飞跃，但AutoCAD和BIM程序目前还存在操作比较繁复，且“不够聪明”的问题，二者在智能化操作方面还有很大的提升空间。若能实现人工智能新技术与CAD、BIM的深度融合，通过使用深度学习和强化学习算法，在数据驱动的基础上进行“人工智能+CAD/BIM”的持续优化，让CAD和BIM能更快更好地理解和领悟操作者的意图，不仅可以极大地提升给排水专业学生绘图和建模的速度，也可以大幅度降低给排水工程师的工作强度。目前，“给排水工程仪表与控制”课程教学基于工业自动化，将以可编程控制器PLC为基础的集散控制DCS系统作为主要内容，虽然DCS系统自动化程度高，已大大减少了给排水工程运行的人力消耗，但如何实现给排水工业自动化过程的智能化还有很长的路要走，尤其在故障诊断系统和预测控制方面亟须与人工智能新技术进行有机结合。

（三）探索人工智能技术与专业课程的融合点

给排水专业是为人类提供更加优质高效“水服务”的行业，因而相关智能新技术会很快渗透到给排水行业。与给排水相关的企事业单位直接面对市场，而人工智能技术使市场最大的获益点转变为提升工程效率，降低工程成本。对企事业单位一线的给排水工程师而言，人工智能技术会极大地减小其劳动强度，提高工作效率。所以，相比高校，给排水企事业单位迎接人工智能时代的推动力更大，积极性更高。应用型本科院校给排水专业可开展广泛调研，尤其是对校友使用的由人工智能技术衍生出的“专业神器”进行搜集与汇总，再适时补充进各专业课程或有关知识点对应的章节中，让给排水专业学生也善用人工智能新技术，在走上工作岗位面对这些人工智能的“新神器”时，不再产生不适和违和感，同时，也可以极大地减轻给排水用人单位对新员工的培训投入。此外，自以电子计算机和互联网等广泛应用为代表的第三次科技革命以来，人类的经验和知识不再首先被编入教材，而是优先沉淀进各种计算机程序和APP中，也就是俗称的软件中。人工智能大模型是人类智慧的物化结果，当前的人工智能新技术也是基于计算机、手机等电子终端展开的，因此，可以预见的是应用于给排水行业的人工智能新算法、新模型等也将首先出现在这些人工智能衍生的大模型新产品、新软件中，而高校的教材收录和编写大概率会出现一定的滞后，因此，高校给排水专业应积极与行业内的单位紧密合作，发掘人工智能技术与给排水专业课程的适应性和结合点是十分必要的。

（四）明晰人工智能大模型在给排水专业课程中的应用场景和边界

技术天然具有“两面性”的属性，人工智能新技术也不例外。人工智能的本质是人造机器智能，从目前以大模型为代表的生成式人工智能输出结果来看，其生产内容存在诸多不够严谨的地方，换句话说，人工智能大模型应用也是有风险的，即使这种风险点可能很小，但当其应用于大型工程中时会被放大。例如，隶属水务行业的给排水工程在任何国家都是一个必须保障绝对安全的民生工程，因而给排水专业利用人工智能大模型的前提是其生成的结果必须严谨正确，不能为单方面追求高效和智能而放弃行业安全稳定的第一原则。这就需要人工智能大模型不断进行学习，多次迭代，但目前人工智能大模型生成结果的方式主要采用概率（也叫联合概率分布）分析推测答案，也就是说人工智能大模型生成的结果是基于大模型训练的概率推理，至少当前大多数人工智能大模型是基于概率统计学规律进行推算的。所以，给排水专业需要根据人工智能大模型生成结果的准确率和给排水行业内各要素或工程的风险等级，联合评估人工智能大模型在给排水行业的应用场景，同时评定其应用边界，并在课程优化升级时明确标识出来。此外，像人类在工作中可能出错一样，人工智能大模型也不可能做到百分之百准确，此时就需要给排水专业人员的介入，对人工智能大模型进行纠偏或纠错，并让其再次学习，实实在在地让人工智能大模型逐步从“工具”向“伙伴”转变，并实现给排水专业人员与人工智能大模型相互促进、相互伴生，人机协作，让人工智能大模型生产结果的准确率未来无穷接近百分百。此外，“人工智能+给排水”系统在其全生命周期内必须做到以人为本、可靠、可解释、符合道德，且具有包容性，充分尊重、保护隐私。

四、结束语

给排水专业课程教学需顺应“人工智能+给排水”的新要求，努力实现专业课程的优化升级。文章以给排水专业本科人才培养方案为基础，充分引入适合给排水行业的人工智能大模型产品以提升专业规划、设计、施工和运营等课程的智能化水平，并力争能高水平智能化解决专业难点和痛点；同时，发挥应用型本科院校办学特色，积极与给排水行业、企事业单位紧密合作，探索人工智能与给排水专业课程的融合点，共同制定专业人才培养计划，防止给排水专业教育教学与行业人才需求脱节。此外，还应根据人工智能大模型的发展水平明晰其在给排水专业课程中的应用场景和应用边界，以期构建安全、可靠、稳定和值得信赖的“人工智能+给排水”专业课程体系。

【参考文献】

[1]教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会.高等学校给排水科学与工程本科专业指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2023：2.

[2]赵志伟，李莉，崔福义，等.面向水系统智能化发展的人才培养知识体系构建研究[J].给水排水，2021，57（增刊2）：527.

[3]曾晓岚，崔福义，时文歆，等.人工智能+给排水科学与工程专业复合型人才的行业需求调研[J].中国给水排水，2021，37（24）：14.

[4]刘春富，徐艳艳.人工智能环境下高校外语生态教学体系建设探究[J].黑龙江教育（理论与实践），2022，76（6）：51.

[5]沈强，罗先奎.思想政治教育生成式人工智能语料库建构逻辑和实施进路探析[J].黑龙江教育（理论与实践），2024，78（7）：54.

■编辑∕王力

【收稿日期】2024-05-10【修回日期】2024-05-31

【作者简介】李振华，男，副教授，博士，研究方向为水污染控制；黄金阳，男，副教授，博士，研究方向为水处理药剂的制备。

【基金项目】漳州市自然科学基金项目“剩余污泥无害化处理与资源化循环利用研究”（ZZ2021J35）