工程-支持可持续发展

序 言 
联合国教科文组织 
工程在解决人类的基本需求方面发挥着关键作用，它能够改善我们的生活质量，并为当地、国家、地区和全球的可持续增长创造机会。至关重要的是，它还有助于推动联合国教科文组织的两个全球优先事项：非洲和性别平等。
工程具有很大的潜力，我们需要更好地利用这种潜力，尤其是要将更多的女性纳入进来。世界各国政府有责任为所有人提供机会，并吸引年轻人考虑将工程作为自己的职业和专业。这些职业选择取决于能否获得科学、技术、工程和数学（STEM）学科的优质课程、指导和辅导，以及能否获得有价值的信息和交流以及政府的支持和奖学金。
在应对气候变化、人口增长和城市化挑战的同时解决可持续发展问题，这需要创新型工程和技术解决方案。工程能力和建设对于确保有足够数量的工程师有能力和准备好应对这些全球性挑战至关重要。这一点在非洲尤其重要，因为非洲工程专业人员的人均数量低于世界其他区域。例如，在斯威士兰，17 万多人中仅有一名工程专业毕业生，而英国每1,100 人中就有一名工程专业毕业生。弥合这一知识鸿沟至关重要，也是工程面临的关键挑战之一。
联合国 17 项可持续发展目标旨在提高人们对可持续发展各个方面的认识，从概述到具体子目标，其中包括一项行动计划，涉及从减贫、人人享有健康、基础设施发展、教育、性别平等到可持续利用海洋、能源、清洁饮水和卫生设施等一系列广泛的社会、环境和技术问题。所有 17 项目标都与工程有关，每个目标都需要工程来实现。
这份题为《工程——支持可持续发展》的报告介绍了工程师为实现《2030 年可持续发展议程》和可持续发展目标做出贡献的不同工程领域。本报告通过提供创新和行动的实例以及建议，展示了工程专业在应对可持续发展挑战方面的重要性，以及包容和公平的教育是如何带来新的视角，从而应对工程师短缺（经济增长的主要障碍之一）。
在第四次工业革命来临之际，本报告重点介绍了当前人工智能、大数据和物联网领域的技术进步，这些技术正在改变我们在物理、生物和数字空间中的生活和互动方式。这些变革体现在工程的各个领域，深刻影响着工业体系、生产和治理。 
本报告在全球新冠肺炎疫情期间定稿并发布。疫情不仅没有削弱全球工程的重要性，反而扩大了全球合作的必要性，以创造针对长期和新出现的环境问题根源的解决办法。国际社会对此次疫情做出了紧急反应，但在应对疫情过程中，也占用了用于解决气候变化、环境退化以及获得清洁水和能源等其他紧迫问题的资源。
此外，当前的疫情对工程教育造成了更大的压 
力。为了培养秀的工程师来应对这些全球性挑战，我们需要年轻人从小学习数学和科学。然而，这一全球流行病已导致大量教育机构关闭，使得全球 15 亿学习者（占全球在校学生人数的 90% 以上）无法继续学习，因而严重影响了教育质量和结果。面对这种灾难性的教育状况，联合国教科文组织联合全球教育联盟携手开展工作，以确保学习、特别是科学领域学习的连续性。
工程一直是联合国教科文组织的一部分。联合国教科文组织（UNESCO）诞生于 1945 年 11 月，按照创始人的设想，UNESCO 中的 “S” 代表科学与技术。事实上，联合国教科文组织在英国土木工程师学会所在地成立，该学会是世界上历史悠久的工程机构之一。多年来，联合国教科文组织借助 “ 工程计划 ” 一直通过其人力和机构能力建设项目来发展工程教育，特别是非洲的工程教育。此外，它还通过为国际工程组织和非政府组织提供支持，努力改变妇女在工程领域代表性不足的现象，以弥合知识鸿沟，促进跨文化合作。1968 年，联合国教科文组织参与创建了世界工程组织联合会（WFEO），该联合会在各国政府和国际社会制定别政策中享有发言权。近年来，相关方发起了世界工程日和联合国教科文组织非洲工程周等重要倡议，以庆祝工程师的成就及其对可持续发展和全人类生活质量提高的贡献。 
这份题为《工程——支持可持续发展》的报告是联合国教科文组织标准制定工作的一个重要里程碑。在此，我谨向编制本报告的联合国教科文组织工作团队，我们的合作伙伴世界工程组织联合会、中国工程院（CAE）和清华大学，以及联合国教科文组织国际工程教育中心（ICEE）表示衷心的感谢：正是因为有了各位合作伙伴的鼎力支持，这一重要的出版物才得以面世。这也完美地体现了实现可持续世界这一共同愿景的合作精神。 

奥德蕾 · 阿祖莱女士（Ms Audrey Azoulay） 
联合国教科文组织总干事

序 言 
中国工程院与清华大学
工程科技是经济发展的引擎，为人类文明的进步提供不竭的动力源泉。 
面向可持续发展，工程将扮演更加重要的角色。联合国于 2015 年通过了《2030 年可持续发展议程》，该议程提出了 17 项可持续发展目标（SDGs），这是解决全球发展问题的一项共同行动计划。工程是实现所有 17 项可持续发展目标的基础，在可持续发展中发挥着重要的推动作用。我们相信，联合国教科文组织 2021 年工程报告《工程——支持可持续发展》的出版，将为世界可持续发展和未来工程事业的发展贡献一份力量。 
面向可持续发展，工程面临着严峻挑战。工程正经历着深刻的变革，工程的外延正在快速拓展，它不仅仅是探究如何创造 “ 人工物 ” 的学科，还迅速向经济系统、生态系统和社会系统渗透。全球工程科技发展正在进入新一轮变革期，新发现、新技术、新材料和新产品迭代周期越来越短。与此同时，工程所面临的挑战，包括涉及实现可持续发展目标方面的挑战，正变得更加复杂，往往需要提出跨学科、跨国家和跨文化的解决方案。这种跨界解决方案对预防和控制新冠肺炎疫情发挥了宝贵作用。 
面向可持续发展，需要创新工程教育。要培养更多创新型和高质量的工程人才，工程教育的每一个分支都必须肩负起责任，将可持续发展作为核心竞争力，让未来新一代工程师具备促进可持续发展的创新创造能力、伦理意识和为人民服务的理念。要将可持续发展和高质量发展的理念贯穿到工程职业和工程活动的各个环节，使负责任的工程成为工程企业和工程专业人员的共同信念。 
面向可持续发展，需要加强合作和伙伴关系。但是当前世界工程科技和工程教育的资源分配很不均衡，特别是一些发展中国家和地区的合格工程师和工程资源还十分缺乏。因此，我们呼吁全球工程界共同努力，政府、行业和学术界密切合作，建立一个更加平等、包容、发展和共赢的共同体，支持不发达地区提升工程能力，共同应对可持续发展中面临的全球挑战。 
联合国教科文组织国际工程教育中心（ICEE） 由中国工程院和清华大学于 2016 年在联合国教科文组织的指导下共同建立。该中心通过协调全世界工程领域特别是工程教育领域的资源，支持联合国可持续发展目标的实现。这项使命体现在上述报告的准备、组织和编撰中。国际工程教育中心期待与国际工程界和工程教育界密切协作，为实现联合国可
持续发展目标贡献力量。 
我们希望这份 2021 年联合国教科文组织工程报告能够为世界各国政府、工业界和学术界提供新的视角，让众多的利益攸关者更加重视工程，创新和改进工程，充分发挥工程的潜力，使工程成为人类和地球走向可持续发展道路的驱动力量。 

周济
中国工程院主席团名誉主席 
联合国教科文组织国际工程教育中心（ICEE） 
顾问委员会联合主席

本报告强调了工程在实现联合国 17 项可持续发展目标中的关键作用，并表明所有人机会均等是确保包容、性别平等的职业发展之关键——只有如此，方能更好地应对实现可持续发展目标的工程师短缺问题。本报告简述了塑造当今世界的工程创新，特别是大数据、人工智能等新兴技术，这些技术对于应对人类和地球所面临的紧迫挑战来说至关重要。本报告分析了在第四次工业革命来临之际，工程教育和能力建设所发生的变革，这将有助于工程师应对未来的挑战。本报告强调了解决具体地区差异所需的全球努力，同时总结了世界不同地区的工程趋势。 
通过介绍案例研究和方法以及可能的解决方案，报告揭示了为什么工程对可持续发展至关重要，以及为什么工程师的作用对解决人类的基本需求至关重要，例如减轻贫困，提供清洁水和能源，应对自然灾害，建设有弹性的基础设施，弥合发展鸿沟，以及在许多其他行动中不让任何人掉队。希望本报告为各国政府、工程组织、学术界和教育机构及产业界提供有益参考，打造全球伙伴关系，促进工程领域合作，实现可持续发展目标。

本书为联合国教科文组织著。
联合国教科文组织为联合国教育、科学及文化组织的简称，英文缩写为UNESCO（United Nations Educationnel, Scientific and Cultural Organization）。联合国教科文组织致力于推动各国在教育、科学和文化领域开展国际合作，以此共筑和平。联合国大会于2015年通过了《2030年可持续发展议程》，教科文组织开展的各项目将助力实现该议程中的可持续发展目标。

序言 
联合国教科文组织 4 
中国工程院与清华大学 6 
致谢 8 
引言 10
1.工程构建更可持续的世界 18
2.所有人机会均等 44 
2.1 工程领域的多样性和包容性 47 
2.2 工程领域的女性 51 
2.3 年轻工程师及其作用 56
3.工程创新与可持续发展目标 62 
3.1 推动工程创新，以抗击新冠肺炎疫情和改善人类健康 65 
3.2 助力可持续发展的水利工程 75 
3.2.1 清洁水与人类健康 77 
3.2.2 水文助力可持续发展目标 83 
3.3 气候变化——严峻的环境危机 88 
3.4 工程：降低灾害风险的重要途径 94 
3.5 开发可持续、有弹性的能源系统 100 
3.6 面向未来的矿业工程 105 
3.7 工程与大数据 110 
3.8 工程和人工智能 117 
3.9 工程与智慧城市 124

4. 工程教育与可持续发展能力建设 132 
4.1 面向未来的工程教育 135 
4.2 工程领域的终身学习： 实现可持续发展目标的必要条件 143 
4.3 工程师的持续专业发展 151 
5. 工程领域的区域趋势 156 
5.1 主要跨区域趋势 158 
5.2 欧洲和北美 166 
5.3 亚洲和太平洋地区 176 
5.4 拉丁美洲和加勒比海地区 184 
5.5 非洲 190 
5.6 阿拉伯国家 200 
缩略语列表 205

本报告强调了工程在实现联合国 17 项可持续发展目标中的关键作用，并表明所有人机会均等是确保包容、性别平等的职业发展之关键——只有如此，方能更好地应对实现可持续发展目标的工程师短缺问题。本报告简述了塑造当今世界的工程创新，特别是大数据、人工智能等新兴技术，这些技术对于应对人类和地球所面临的紧迫挑战来说至关重要。本报告分析了在第四次工业革命来临之际，工程教育和能力建设所发生的变革，这将有助于工程师应对未来的挑战。本报告强调了解决具体地区差异所需的全球努力，同时总结了世界不同地区的工程趋势。 
通过介绍案例研究和方法以及可能的解决方案，报告揭示了为什么工程对可持续发展至关重要，以及为什么工程师的作用对解决人类的基本需求至关重要，例如减轻贫困，提供清洁水和能源，应对自然灾害，建设有弹性的基础设施，弥合发展鸿沟，以及在许多其他行动中不让任何人掉队。希望本报告为各国政府、工程组织、学术界和教育机构及产业界提供有益参考，打造全球伙伴关系，促进工程领域合作，实现可持续发展目标。

本书为联合国教科文组织著。
联合国教科文组织为联合国教育、科学及文化组织的简称，英文缩写为UNESCO（United Nations Educationnel, Scientific and Cultural Organization）。联合国教科文组织致力于推动各国在教育、科学和文化领域开展国际合作，以此共筑和平。联合国大会于2015年通过了《2030年可持续发展议程》，教科文组织开展的各项目将助力实现该议程中的可持续发展目标。