数字孪生水利专业人才培养方案（拟）-数字孪生水利高等研究院

数字孪生水利专业人才培养方案（拟）

作者：时间：2024-11-06 点击数：

数字孪生水利专业人才培养放哪包括培养目标、基本要求、修业年限、授予学位、主要课程、主要实践性教学环节和主要专业实验、教学计划等内容

一、专业名称、授予学位专业名称：数字孪生水利授予学位：工学学士

二、培养目标

数字孪生水利专业是培养能够运用物联网、云计算、大数据、人工智能、3S技术等新一代信息技术，参与建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施，参与流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业的工程技术人才、研究型人才和管理型人才。培养目标可分解成如下五个方面：

目标1：品德人文素养

具有健康的体魄和良好的心理素质，具备高尚的职业道德、社会责任感和

良好的人文科学素养。

目标2：基础及专业知识

具有系统的基础理论知识、专业知识，并能够解决建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施，解决流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业的问题。

目标3：工程素养

具备较强的工程实践能力、自我学习能力和创新实践能力，能够成为单位的业务骨干，具有获得中级技术职称的能力。

目标4：专业能力

针对数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施的复杂问题，具备识别、判断和准确描述复杂问题的能力；从事流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业等工作的工程技术人才、研究型人才和管理型人才。

目标5：协作及交流能力

具有国际视野和多文化交流与合作能力，能够在多学科团队中承担特定的角色并发挥相应的作用。

三、毕业要求

本专业学生学习数字孪生水利专业所必需的基本理论和基本知识，接受必要的数字孪生水利技术的基本训练，掌握新一代信息技术、科学计算、实验和测试等方面的基本技能，具有较好的人文社会科学素养、较强的创新意识、国际视野和终身学习能力，具备解决数字孪生水利和水利新质生产力等领域中复杂工程问题的基本能力。毕业生应达到如下要求：

1. 工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施的复杂工程问题。

2.问题分析：能够应用新一代信息技术、数学、自然科学的基本原理，识别、准确表达并通过文献研究分析解决建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施的复杂问题，以获得有效结论。

3. 设计/开发解决方案：在综合考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素的前提下，设计满足使用要求的数字孪生水利工程设计方案、施工方案和管理方法；能够设计出针对解决建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施和流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业中复杂工程问题的解决方案，并具有一定的创新能力。

4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对解决建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施和流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业中复杂工程问题开展研究，包括设计和实施实验方案，分析与解释数据，并通过综合分析、判断能够得到合理、有效的结论。

5. 使用现代工具：能够针对解决建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施和流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用

“四预”作业中复杂工程问题，选择、使用先进的新一代信息技术、资源、工具，对复杂工程问题的进行分析、预测与模拟，并分析其有效性、先进性和局限性。

6. 工程与社会：能够基于数字孪生水利相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的

影响，并理解应承担的责任。

7. 环境和可持续发展：能够理解和评价针对数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等复杂专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

8. 职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

9. 个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10. 沟通：能够就数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程等新型基础设施和流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务应用“四预”作业中的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备国际视野，能够针对数字孪生水利工程问题在跨文化背景下进行沟通和交流。

11. 项目管理：理解并掌握数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程的原理和技术与管理决策方法，并能在水利工程、计算机科学与技术、地理信息科学等多学科环境中应用。

12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

四、学制、学位及毕业学分要求

标准学制：4年；实行弹性学制，最低修业年限不少于3年。

学生在规定学习年限内，修满本方案规定的最低171学分，符合学校毕业要求，颁发全日制本科毕业证书；获得毕业资格的学生，达到学校学位授予标准，经校学位委员会审议，颁发工学学士学位证书。

五、主干学科与核心课程

主干学科：水利工程、计算机科学与技术、地理信息科学。核心课程：

摄影测量学、虚拟现实与水利数据可视化、数字孪生流域、Python程序设计，系统建模与数值仿真、机器学习与人工智能、多模态知识平台理论与技

术、水资源管理与调配、水利工程BIM技术与应用。

六、主要实践性教学环节

数字孪生水利认知实习、虚拟现实与水利数据可视化课程设计、Java Web开发课程设计、机器学习与人工智能课程设计、遥感原理与技术实习、工程训练、摄影测量学实习、数字孪生流域实习、数据库技术及前沿课程设计、生产实习、毕业实习等。

七、专业课程体系框架见附表1

八、专业指导性教学计划见附表2

九、课程体系导图见附图1

附表1：数字孪生水利专业课程体系框架

（一）最低毕业学分要求

模块	课程类别	学时	学分	学分占比	备注
通识教育	通识必修课	1000	57	33.3%	含课内实践176学时
通识教育	通识选修课	128	8	4.7%
专业教育	学科基础课	288	18	10.5%	含课内实践84学时
	工程基础课	304	19	11.1%	含课内实践58学时
	专业核心课	336	21	12.3%	含课内实践80学时
	专业选修课	≥192	≥12	7.0%
	实践类课	480	30	17.5%	仅指专业集中实践环节所占比例
拓展教育	社会实践	16	1	0.6%	详见《关于全日制本科生素质拓展与学分认定办法》
	劳动教育	≥32	1	0.6%
	创新创业（含学科竞赛、大学生创新创业训练、职业规划		3	1.8%
	军事技能	≥112	1	0.6%
总计		≥2888	171

（二）各类课程学分比例

专业认证标准课程类别		标准要求	必修		选修		小计
专业认证标准课程类别		标准要求	学分	占比	学分	占比	学分	占比
数学与自然科学类		15%	26	15.2%	0	0%	26	15.2%
工程基础类、专业基础类与专业类	工程基础类	30%	19	11.1%	0	0%	19	11.1%
	专业基础类		18	10.5%	0	0%	18	10.5%
	专业类		21	12.3%	12	7.0%	33	19.3%
	小计		58	33.9%	12	7.0%	70	40.9%
工程实践与毕业设计（论文）类		20%	36	21.1%	0	0%	36	21.1%
人文社会科学类		15%	31	18.1%	8	4.7%	39	22.8%

附表2：数字孪生水利专业指导性教学计划

（一）通识教育课程设置

课程模块	课程代码	课程名称	学分	学时分配			开课学期	修读要求	开课单位
课程模块	课程代码	课程名称	学分	合计	理论	实践	开课学期	修读要求	开课单位
通识必修		思想道德与法治 MoralCultivationandIntroductionofLaw	2.5	40	40		秋	必修	马院
		中国近现代史纲要 TheIntroductionofModernChineseHistory	2.5	40	40		春	必修	马院
		马克思主义基本原理 TheBasicPrinciplesofMarxism	2.5	40	40		秋	必修	马院
		毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论 TheIntroductionofMaoTse-tungThoughtand SocialistTheoretical Systemwith ChineseCharacteristics	2.5	40	40		春	必修	马院
		习近平新时代中国特色社会主义思想 Xi Jinping Thought on Socialism with Chinese Characteristics fora New Era	3	48	48		春	必修	马院
		形势与政策 Situation and Policies	2	32	32		春秋	必修	马院
		思想政治理论课程实践 PracticeofIdeologicalandPoliticalTheory	2	32		32	春秋	必修	马院
		大学外语(1) College Foreign Language (1)	3	48	32	16	秋	必修	外语
		大学外语(2) College Foreign Language (2)	2	32	16	16	春	必修	外语
		大学外语(3) College Foreign Language (3)	2	32	16	16	秋	必修	外语
		大学外语(4) College Foreign Language (4)	2	32	16	16	春	必修	外语
		军事理论 Military Theory	1	32	8	24	秋	必修	体育
		体育（1） Physical Education (1)	1	32	32		秋	必修	体育
		体育（2） Physical Education (2)	1	32	32		春	必修	体育
		体育（3） Physical Education (3)	1	32	32		秋	必修	体育

		体育（4） Physical Education (4)	1	32	32		春	必修	体育
		高等数学A（1） Advanced MathematicsA (1)	4	64	64		秋	必修	数统
		高等数学A（2） Advanced MathematicsA (2)	5	80	80		春	必修	数统
		线性代数A LinearAlgebraA	3	48	48		秋	必修	数统
		概率统计A Probability andStatistics A	3	48	48		春	必修	数统
		大学物理B（1） College Physics B(1)	2	32	32		春	必修	电子
		大学物理B（2） College Physics B(2)	3	48	48		秋	必修	电子
		物理实验（1） Physical Experiment(1)	1	20		20	春	必修	电子
		物理实验（2） Physical Experiment(2)	1	20		20	秋	必修	电子
		数字孪生水利概论 Introduction to digital twin water conservancy	1	16	16		秋	必修	数字孪生水利
		面向对象程序设计 Object-Oriented Programming	3	48	32	16	秋	必修	数字孪生水利
	小计（共计26门）		57	1000	8224	176
通识选修课	艺术与审美类 Art and Aesthetics		8	通识选修课要求为8学分，其中必须修读艺术与审美类、社会科学素养类（“四史”教育限选）、生命与健康类（大学生心理健康教育限选）、水利特色课程类课程。
	文化与沟通类 Culture and Communication
	社会科学素养类 SocialScience Literacy
	自然科学素养类 NaturalScience Literacy
	生命与健康类Life andHealth
	水利特色课程类 Courses with Characteristics ofWater Resources
合计			65

备注：

1.大一、大二每学期除进行32学时的体育理论授课以外，还需开展4学时的体育实践活动，计学时不计学分。

（二）数字孪生水利专业教育课程设置

课程模块	课程代码	课程名称	学分	学时分配			开课学期	修读要求	开课单位
课程模块	课程代码	课程名称	学分	合计	理论	实践	开课学期	修读要求	开课单位
学科基础课		水力学 Fluid Mechanics	3	48	40	8	春	必修	数字孪生水利
		算法与数据结构 Algorithms and DataStructures	3	48	32	16	春	必修	数字孪生水利
		地理信息系统原理 PrinciplesofGeographicInformationSystem	3	48	32	16	春	必修	数字孪生水利
		水信息监测技术 WaterInformation Monitoring Technology	3	48	36	12	春	必修	数字孪生水利
		水利遥感原理及应用 Principles and Applications ofWater RemoteSensing	3	48	32	16	秋	必修	数字孪生水利
		数据库技术及前沿 Database Technology and Frontier	3	48	32	16	秋	必修	数字孪生水利
	小结（共计6门）		18	288	204	84
工程基础课		工程水文学概论 Introduction to Engineering Hydrology	2	32	32		春	必修	数字孪生水利
		Java Web编程 Java Web Programming	3	48	32	16	秋	必修	数字孪生水利
		水利大数据与信息挖掘技术 Water Conservancy Big Dataand Information Mining Technology	2	32	32		秋	必修	数字孪生水利
		数字图像处理 Digital Image Processing	2	32	22	10	春	必修	数字孪生水利
		智能感知与水利物联网 Intelligent Perception and Water Conservancy Internet ofThings Technology	2	32	28	4	秋	必修	数字孪生水利
		计算机网络与安全 Computer Networks andSecurity	2	32	24	8	春	必修	数字孪生水利
		水利大模型及应用 Hydraulic Large-scale Model andApplication	2	32	28	4	春	必修	数字孪生水利
		水文与水动力模型 Hydrological and Hydrodynamic Model	2	32	32		春	必修	数字孪生水利
		水利工程图学 Hydraulic Engineering Graphics	2	32	16	16	秋	必修	数字孪生水利

	小结（共计9门）		19	304	246	58
专业核心课		摄影测量学 Photogrammetry	3	48	36	12	秋	必修	数字孪生水利
		虚拟现实与水利数据可视化 Virtual Reality and Water Conservancy Data Visualization	2	32	24	8	春	必修	数字孪生水利
		数字孪生流域 Digital Twin River Basin	3	48	32	16	秋	必修	数字孪生水利
		Python程序设计 Python Programming	2	32	24	8	春	选修	数字孪生水利
		系统建模与数值仿真 System Modeling and NumericSimulation	2	32	24	8	秋	选修	数字孪生水利
		机器学习与人工智能 Machine Learning and Artificial Intelligence	3	48	40	8	春	必修	数字孪生水利
		多模态知识平台理论与技术 Multi-modal Knowledge PlatformTherory and Technology	2	32	24	8	秋	必修	数字孪生水利
		水资源管理与调配 Water Resources Management and Allocation	2	32	32		秋	必修	数字孪生水利
		水利工程BIM技术与应用 BIM Technology and Application ofHydraulic Engineering	2	32	20	12	秋	必修	数字孪生水利
	小结（共计9门）		21	336	256	80
专业选修课		水旱灾害防御与应急管理 Flood and Drought Disaster Prevention and EmergencyManagement	2	32	32		秋	选修	数字孪生水利
		数字孪生水网 Digital Twin Water Network	2	32	24	8	春	必修	数字孪生水利
		数字孪生水利工程 Digital Twin Hydraulic Engineering	2	32	24	8	春	必修	数字孪生水利
		水工建筑学 Hydraulic StructureScience	2	32	32		春	选修	数字孪生水利
		专业英语 Professional English	1	16	16		秋	选修	数字孪生水利
		深度学习及应用 Deep Learning andApplications	2	32	24	8	春	选修	数字孪生水利
		水生态与水环境理论与技术 Theory and TechnologyofWater Ecology and Water Environment	2	32	28	4	秋	选修	数字孪生水利
		工程伦理学 Engineering Ethics	1	16	16		春	选修	数字孪生水利

		有限元分析及水利工程应用Finite Element Programming	2	32	16	16	秋	选修	数字孪生水利
		水利工程数智运维 Hydropower Station andIts Intelligence	2	32	28	4	春	选修	数字孪生水利
		智能Agent技术 Intelligent Agent Technology	2	32	32		春	选修	数字孪生水利
		水利工程项目管理 Water Conservancy Project Management	2	32	24	8	秋	选修	数字孪生水利
		遥感图像处理与分析 RemoteSensing Image Processing andAnalysis	2	32	24	8	秋	选修	数字孪生水利
		电气工程及自动化 Electrical Engineering andAutomation	2	32	32		春	选修	数字孪生水利
		计算机视觉 Computer Vision	2	32	24	8	秋	选修	数字孪生水利
		高级Web开发技术 Advanced Web Development Technology	2	32	24	8	秋	选修	数字孪生水利
		机器人技术及水利行业应用 Robotics and Water Industry Applications	2	32	32		秋	选修	数字孪生水利
		通信技术及应用 Communication Technology andApplication	2	32	32		秋	选修	数字孪生水利
	小结（共计15门，必须修够12学分）
课程模块	课程代码	实践环节名称	学分	周数	开课学期	修读要求	开课单位	备注
实践类课		数字孪生水利认知实习 Digital Twin Water Conservancy Cognitive Practice	1	1	春	必修	数字孪生水利
		虚拟现实与水利数据可视化课程设计 CourseDesignofVirtualRealityandDataVisualization	1	1	春	必修	数字孪生水利
		Java Web开发课程设计 Course Design ofJava WebDevelopment	2	2	秋	必修	数字孪生水利
		机器学习与人工智能课程设计 CourseDesignofMachineLearningandArtificialIntelligence	1	1	春	必修	数字孪生水利
		遥感原理与技术实习 Practice for Principles and Technologies ofRemoteSensing	2	2	秋	必修	数字孪生水利

		工程训练D Engineering Training D	1	1	春	必修	工训
		摄影测量学实习 Practice for Photogrammetry	2	2	秋	必修	数字孪生水利
		数字孪生流域实习 Practice for Digital Twin River Basin	1	1	秋	必修	数字孪生水利
		数据库技术及前沿课程设计 Course Design ofDatabase Technology andFrontier	2	2	春	必修	数字孪生水利
		生产实习 Production Practice	1	1	秋	必修	数字孪生水利
		毕业实习 Graduation Practice	2	2	春	必修	数字孪生水利
		毕业设计（论文） Graduation Design（Thesis）	14	14	春	必修	数字孪生水利
	小计（共计13门）		30	30
合计			100

（三）拓展教育课程设置

课程代码	课程名称	学分	学时	开课学期	修读要求	开课单位	备注
	社会实践 Social Practice	1	16	1-5	必修	校团委
	劳动教育 Labor Education	1	≥32	1-4	必修	学生处
	创新创业基础 Innovation and Entrepreneurship Basics	2	32	1-4	必修	创新创业
	创新创业实践 Innovation and EntrepreneurshipPractice	1		1-7	必修	创新创业	第7学期记载成绩
	军事技能 Military Skills Training	1	≥112	1	必修	人民武装部
合计		6	≥192