Fremtidens byer har brug for en helhedsvision til gavn for hele samfundet

Catherine Peters, formand og professor i civil- og miljøteknik, diskuterer fremtiden for infrastruktur, det haster med at integrere store systemer og de færdigheder, eleverne har brug for for at løse morgendagens problemer.

Q. Hvilken nylig udvikling inden for civil- og miljøteknik har du glædet dig til for feltets fremtid?

A. Det er et godt tidspunkt at stille det spørgsmål. Jeg deltog for nylig i et topmøde for American Society of Civil Engineers (ASCE), hvilket sker cirka hvert 10. år. Vi diskuterede dette emne indgående, og jeg ser tre hovedtemaer dukke op i de kommende år.

Den ene er, hvordan folk vil leve i fremtidens byer, som skal være robust og bæredygtig og kan omfatte flydende byer, arktiske byer og megabyer. Masseurbanisering driver behovet for at genskabe infrastrukturen, men lærebøgerne er endnu uskrevne om, hvordan man bygger disse nye byer. Jeg mener, at to områder er nøglen til fremtidens uddannelse i CEE:avanceret materialeteknik og datadrevne bysystemer. Ud over det stål og beton, vi har brugt i det sidste århundrede, vi vil bruge højtydende, tilpasningsdygtig, energieffektiv, materialer med lavt CO2-fodaftryk. Det er meget anderledes end for 30 år siden, når fag af avanceret materiale og datavidenskab ikke var en del af denne disciplin.

Et andet tema er behovet for, at ingeniører er parate til at designe og administrere systemer. Området bliver hele tiden mere tværfagligt, hovedsagelig på grund af anerkendelsen af ​​bysystemernes indbyrdes forbundne sammenhæng. Infrastruktur. Transport. Fordeling af vandressourcer. Fødevaresystemer. Miljøbeskyttelse. Menneskets sundhed. Disse systemer skal integreres og optimeres holistisk, og det vil være civil- og miljøingeniørerne, der leder disse tværfaglige teams.

Endelig, alt dette fremskridt vil ske i sammenhæng med et klima i forandring. Det er det tredje tema. Det er civilingeniører, der skal finde ud af, hvordan mennesker vil leve på denne planet, og vores arbejde bliver mere og mere udfordrende, efterhånden som samfundet spilder tid på at sætte spørgsmålstegn ved de globale klimaforandringers realiteter. De fleste byer ligger ved kysten, hvor beboerne står over for havstigninger og en øget hyppighed og sværhedsgrad af storme. Vi er nødt til at forstå virkningerne af klimaændringer på miljøprocesser, vi er nødt til at afbøde drivhusgasser, og vi skal tilpasse os nye måder at leve på. Hvis vi skal designe flydende byer til at rumme masseurbanisering, de skal modstå disse skiftende forhold.

Q. Fakultetsmedlemmer i denne afdeling ser ud til at samarbejde bredt med kolleger på andre områder. Hvorfor engagerer arbejdet fra denne afdeling så mange forskellige forskningsområder?

A. Grunden til, at vi samarbejder så meget, er fordi vi bygger store, komplekse tekniske systemer. Og mens civil- og miljøingeniører forstår disse systemer i det hele taget, processen kræver samarbejde med alle mulige andre ingeniører og humanister og samfundsforskere, samt folk fra finans og regering. Målet er at tjene en optimal løsning for hele samfundet. For 50 år siden, vi ville optimere et vanddistributionssystem uden at overveje, hvor meget energi det kræver at pumpe vandet rundt. Vi ville designe veje under overvejelse af de bedste måder for folk at komme rundt med minimal trængsel, men vi tænkte ikke på den forurening, der kom fra alle de biler. Vi ville bygge massive betonkonstruktioner uden bekymring for de tilhørende drivhusgasemissioner.

Det er ikke længere nok at designe og optimere et enkelt system ad gangen. Vi skal tænke på integrationen af ​​alle disse ting – fysisk infrastruktur, vand distribution, mobilitet, arbejde, menneskets sundhed, energi, mad. Fordi de er indbyrdes forbundne. Vi ved allerede, at hvis du optimerer én uden hensyntagen til de andre, får du en suboptimal helhedsløsning.

Q. Hvad er nyt inden for bacheloruddannelsen i CEE? Hvordan tager eleverne deres læring ud over klasseværelset?

A. Ud over al den grundlæggende viden, som eleverne har brug for – inden for konstruktionsteknik og hydrologi og mekanik og miljøbeskyttelse – er det nu vigtigere end nogensinde for eleverne at tilegne sig det, der kaldes "kraftfærdigheder". Livslang læring, kommunikation og teamwork. Historisk set disse blev kaldt bløde færdigheder, som om det var ting, du lige har samlet op undervejs, mens du laver det "hårde" arbejde med problemsæt. Nej. Ikke alene er disse færdigheder nogle gange sværere at opnå, men de kan være endnu vigtigere. Hvis du har magtfærdighederne, ved du, hvordan du er ressourcestærk, du ved, hvordan du finder de mennesker, du har brug for, du ved, hvordan man kommunikerer med en række forskellige mennesker, og du ved, hvordan du arbejder effektivt med mennesker fra forskellige discipliner, baggrunde, perspektiver. Kandidater med disse færdigheder er et stort aktiv for arbejdsgivere.

Sandheden er, vi gør det allerede rigtig godt hos Princeton. Vores kandidater er meget velforberedte til fremtiden. Vi instruerer på en sådan måde, at eleverne går ud over de tekniske problemer, vi præsenterer dem for, for at identificere og formulere problemerne med morgendagens udfordringer. Eleverne udvikler mere end evnen til at skrive og præsentere, de lærer deres publikum at kende og tilpasse deres budskaber. Og de træner den omhyggelige balance mellem teamwork, hvilket kan være svært for elever, der har haft så stor succes hver for sig.

Tag for eksempel min klasse om de miljømæssige konsekvenser af energiproduktion, CEE 304. Det er et gigantisk emne. Så min tilgang er at undervise i grundlæggende principper for omkring halvdelen af ​​kurset, og resten af ​​kurset fokuserer på selvstændige studier. Eleverne påtager sig miljømæssige udfordringer efter eget valg. Det kan være globale klimaforandringer, eller det kan være kviksølvforurening i De Store Søer eller sur regn i det nordøstlige eller olieudslip i Golfen. De skal finde ud af, hvilke tekniske principper der kræves for at forstå den miljømæssige udfordring. Så skal de tænke på innovative løsninger på disse problemer. Nogle gange er løsningerne ikke tekniske, men i stedet er politiske instrumenter eller økonomiske incitamenter. Endelig, Kurset kulminerer med teambaserede projekter, begyndende med at dele arbejdet op og finde ud af, hvordan man samler det hele igen. De skal kommunikere de tekniske detaljer til et lægmandspublikum, og senere præsentere for et panel af eksperter, der evaluerer dem. Livslang læring, samarbejde, og kommunikation. Det "hårde" arbejde, de gør, er at studere relevante ingeniørprincipper. Men kraften kommer ind og demonstrerer klart, at de har lært disse principper til bunds. Det er en samlet pakke.