給水排水科學(xué)與工程專業(yè)多維立體化教學(xué)模式研究與實踐

信昆侖　李樹平　陶濤等

摘要：工程實踐性是給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)特色之一，該專業(yè)課程教學(xué)也一直秉承理論與工程實際并重的優(yōu)良傳統(tǒng)。文章從教學(xué)條件和教學(xué)手段入手，以給水排水管道工程課程為例，探索構(gòu)建針對給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的多維立體化教學(xué)模式，探討多維度教學(xué)過程的規(guī)范化教學(xué)手段，以推動給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：給水排水科學(xué)與工程；多維立體化；教學(xué)模式

中圖分類號：TU823；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2014）03003603

一、專業(yè)教學(xué)概況

給水排水系統(tǒng)建設(shè)是城市發(fā)展水平的重要標志。目前，在水資源可持續(xù)開發(fā)管理和給水排水工程技術(shù)領(lǐng)域迫切需求專業(yè)人才。中國高等院校給水排水工程專業(yè)已形成具有自身特點的學(xué)科理論體系和工程技術(shù)體系，專業(yè)規(guī)模也不斷擴大，為全國給水排水行業(yè)建設(shè)、科學(xué)研究和人才培養(yǎng)作出了重要貢獻[1-4]。同濟大學(xué)是中國最早開設(shè)給水排水工程專業(yè)的高等學(xué)校之一，也一直處于給水排水工程專業(yè)人才培養(yǎng)的領(lǐng)先行列。2009年教育部實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，同濟大學(xué)是第一批參與試點的高校，而給水排水工程專業(yè)是同濟大學(xué)第一批試點專業(yè)[5]。為了適應(yīng)更廣泛的專業(yè)需求與卓越工程師培養(yǎng)模式的需要，筆者在長期教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，積極開展給水排水工程專業(yè)多維立體化教學(xué)模式的研究。

強調(diào)工程實踐性是給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)特色之一，該專業(yè)課程教學(xué)也一直保持理論與工程實際并重的優(yōu)良傳統(tǒng)。近年來，隨著學(xué)科的不斷發(fā)展進步，專業(yè)理論教學(xué)與科學(xué)研究都有顯著提升，但在工程實踐教學(xué)方面卻未能同步發(fā)展[6-7]。此外，由于飲用水安全的重要性和自來水廠工作環(huán)境的特殊敏感性，學(xué)生的認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也更多的是“認識參觀”“畢業(yè)參觀”，以致學(xué)生對實踐內(nèi)容的認識僅僅停留在課堂學(xué)習(xí)層面，影響了他們對課程相關(guān)理論知識的深入理解和掌握。

綜上所述，單一維度的課程教學(xué)已無法適應(yīng)給水排水工程專業(yè)課程本身的

系統(tǒng)理論、工程實踐、科學(xué)研究等多維度的教學(xué)需求，給水排水工程專業(yè)在實踐教學(xué)和教學(xué)創(chuàng)新研究方面還有較大的空間。有鑒于此，筆者從教學(xué)條件和教學(xué)手段入手，依托給水排水管道工程等課程，積極探索構(gòu)建針對給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的多維立體化教學(xué)模式（圖1），并在多維度教學(xué)過程中采用規(guī)范化教學(xué)手段，推進給水排水科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)和人才培養(yǎng)，為相關(guān)專業(yè)的卓越工程師培養(yǎng)模式提供借鑒[8-9]。

圖1給水排水管道工程課程多維立體化教學(xué)模式

二、多維立體化教學(xué)模式的構(gòu)建

多維立體化教學(xué)模式的構(gòu)建，以強調(diào)給水排水科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)的工程性和創(chuàng)新性為兩大導(dǎo)向原則，將理論教學(xué)、工程實踐基地、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)特色教學(xué)實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設(shè)計及創(chuàng)新實驗等教學(xué)科研環(huán)節(jié)有機結(jié)合起來，主要開展了以下各方面的工作：

（一）給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)實驗室物理模型教學(xué)模式

依托“985”工程，建立了給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)模擬實驗室。該實驗室是目前國內(nèi)領(lǐng)先的給排水管網(wǎng)系統(tǒng)教學(xué)研究平臺之一，建有三層管道物理模型，水源包括2個水箱、2 臺小型變頻泵、2個循環(huán)水槽。采用循環(huán)供水模式，模擬流量規(guī)模為0-70 m3/h，共設(shè)10個在線壓力采集設(shè)備和4個流量監(jiān)測設(shè)備。安排2-4課時組織學(xué)生分組進入實驗室進行水泵、閥門、流量計、壓力計的實際操作和觀測，了解供水管網(wǎng)的實際工作原理、管網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)造、配件、操作方法，了解現(xiàn)代管網(wǎng)系統(tǒng)測流測壓以及水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備的類型、工作方式等。

通過給排水管網(wǎng)系統(tǒng)物理模型的實物教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化教學(xué)效果。

（二）給水排水工程施工現(xiàn)場教學(xué)模式及效果評價

依托與上海自來水公司、中國城鎮(zhèn)給水排水協(xié)會管道技術(shù)部等行業(yè)團體的良好合作關(guān)系與資源優(yōu)勢，探索建立給排水工程施工現(xiàn)場錄像觀摩教學(xué)模式，并對教學(xué)效果與理論教學(xué)進行對比評價。

針對施工現(xiàn)場教學(xué)，與上海自來水公司合作，先后開展了包括國家支撐計劃在內(nèi)的多項科研合作，并聯(lián)合中國城鎮(zhèn)給水排水協(xié)會管道技術(shù)部成功舉辦了《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》教材全國研討會，同時組織了多次管道先進工程施工技術(shù)的現(xiàn)場觀摩。在教學(xué)過程中，通過施工現(xiàn)場錄像預(yù)先觀摩與施工現(xiàn)場考察相結(jié)合的方式，特別是聘請現(xiàn)場專業(yè)技術(shù)人員進行解說，帶領(lǐng)學(xué)生深入給排水工程施工第一線，了解給排水工程施工的過程、最新技術(shù)等，收到了最直觀的工程實踐教學(xué)認知效果。

（三）本科層次學(xué)科專業(yè)前沿科技創(chuàng)新模式

依托同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新實驗基地，以及國家自然科學(xué)基金、水專項、國家科技支撐計劃等科技項目，以科研創(chuàng)新為核心，向?qū)W生介紹給排水科學(xué)領(lǐng)域的最新科研進展，鼓勵有興趣的學(xué)生參與相關(guān)項目的科研。

向?qū)W生講授給排水科學(xué)與工程領(lǐng)域科學(xué)研究的進展、熱點和目標方向。飲用水安全尤其是管網(wǎng)水質(zhì)保障、城市防洪排澇系統(tǒng)是中國城市化進程中人們關(guān)注的重點領(lǐng)域，國家重大水體專項就上述問題設(shè)有多項科研項目，均為該領(lǐng)域的重要前沿研究方向。依托研究團隊負責(zé)和參與的科研課題，結(jié)合承擔(dān)的創(chuàng)新實驗項目和國家科技項目，引導(dǎo)學(xué)生自愿參與相關(guān)研究。自2007年以來，通過一系列創(chuàng)新實驗項目，已先后完成了40余名給水排水專業(yè)三年級學(xué)生的科技創(chuàng)新研究素質(zhì)拓展訓(xùn)練。

（四）城市水系統(tǒng)理論與計算機模型集成教學(xué)模式

給水排水科學(xué)與工程專業(yè)不但要著眼于培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，而且更要注重通過開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維，把學(xué)生培養(yǎng)成綜合性人才。針對目前給水排水科學(xué)與工程專業(yè)分段式課程設(shè)置的特征，基于城市水文循環(huán)及城市水系統(tǒng)理論，將與城市水文循環(huán)不同階段有關(guān)的課程進行有機銜接和綜合集成，以城市水文過程的計算機模型為核心，研究城市水系統(tǒng)理論與計算機模型集成教學(xué)的創(chuàng)新模式。具體來說，就是依托城市水文循環(huán)的不同階段，通過計算機建模的方式，將有關(guān)課程的核心模塊綜合集成，形成涵蓋城市水系統(tǒng)核心功能的整體模型，在給學(xué)生講授水文循環(huán)不同階段專業(yè)知識的同時，進一步加深學(xué)生對城市水系統(tǒng)的整體認識，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維。

三、結(jié)語

在給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)中，除了傳授理論基礎(chǔ)知識外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生認識問題的能力、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力。為此，應(yīng)建立以理論教學(xué)為核心，將科研項目、課程設(shè)計（創(chuàng)新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設(shè)有機結(jié)合，并貫穿于課堂教學(xué)、創(chuàng)新試驗、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)，形成給水排水科學(xué)與工程專業(yè)多維立體化教學(xué)模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學(xué)中，將理論教學(xué)、工程實踐基地、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)特色教學(xué)實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設(shè)計及創(chuàng)新實驗等教學(xué)科研環(huán)節(jié)有機結(jié)合，構(gòu)建給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程的多維立體教學(xué)模式， 探討了如何整合行業(yè)協(xié)會、供排水企業(yè)等工程實踐教學(xué)資源，形成理論教學(xué)—工程實踐—科研創(chuàng)新三位一體的給水排水管道工程課程的穩(wěn)定教學(xué)團隊，為該專業(yè)課程教學(xué)和卓越工程師人才培養(yǎng)提供支撐。參考文獻：

[1]許春紅，應(yīng)一梅.《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》課程教學(xué)改革探討[J].廣州化工，2012（4）：111-113.

[2]王培鳳，鄒冰，劉芳，劉振華.給排水專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)與教學(xué)體系改革研究[J].浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，19（3）：87-90.

[3]黃向陽，杜國峰，康瓊仙，彭鋒. 地方院校給水排水工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究與實踐[J]，高等建筑教育，2013，22（5）：34-37.

[4]武曉剛 張奎.給水排水工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的研究與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008（6）：79.

[5]沈紅心，隋銘?zhàn)?，鄧慧?基于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的給水排水專業(yè)人才模式探索[J].教育教學(xué)論壇，2012，（34）：82-84.

[6]許兵，武道吉.給水排水工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新探索[J].高等建筑教育，2012，21（3）：154-156.

[7]李黎武，張偉.深化校企合作構(gòu)建給水排水工程專業(yè)實踐教學(xué)體系[J].高等建筑教育，2010，19（4）：137-140.

[8]張明皓，朱冬冬，張艷鋒.卓越工程師背景下工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究[J]. 高等建筑教育， 2012，21（6）：13-15.

[9]李方慧，趙永江，孟凡.基于卓越工程師教育計劃的土木工程專業(yè)教學(xué)改革[J]. 高等建筑教育，2012，21（6）：40-42.

三、結(jié)語

在給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)中，除了傳授理論基礎(chǔ)知識外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生認識問題的能力、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力。為此，應(yīng)建立以理論教學(xué)為核心，將科研項目、課程設(shè)計（創(chuàng)新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設(shè)有機結(jié)合，并貫穿于課堂教學(xué)、創(chuàng)新試驗、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)，形成給水排水科學(xué)與工程專業(yè)多維立體化教學(xué)模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學(xué)中，將理論教學(xué)、工程實踐基地、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)特色教學(xué)實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設(shè)計及創(chuàng)新實驗等教學(xué)科研環(huán)節(jié)有機結(jié)合，構(gòu)建給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程的多維立體教學(xué)模式， 探討了如何整合行業(yè)協(xié)會、供排水企業(yè)等工程實踐教學(xué)資源，形成理論教學(xué)—工程實踐—科研創(chuàng)新三位一體的給水排水管道工程課程的穩(wěn)定教學(xué)團隊，為該專業(yè)課程教學(xué)和卓越工程師人才培養(yǎng)提供支撐。參考文獻：

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[8]張明皓，朱冬冬，張艷鋒.卓越工程師背景下工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究[J]. 高等建筑教育， 2012，21（6）：13-15.

[9]李方慧，趙永江，孟凡.基于卓越工程師教育計劃的土木工程專業(yè)教學(xué)改革[J]. 高等建筑教育，2012，21（6）：40-42.

三、結(jié)語

在給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)中，除了傳授理論基礎(chǔ)知識外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生認識問題的能力、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力。為此，應(yīng)建立以理論教學(xué)為核心，將科研項目、課程設(shè)計（創(chuàng)新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設(shè)有機結(jié)合，并貫穿于課堂教學(xué)、創(chuàng)新試驗、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)，形成給水排水科學(xué)與工程專業(yè)多維立體化教學(xué)模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學(xué)中，將理論教學(xué)、工程實踐基地、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)特色教學(xué)實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設(shè)計及創(chuàng)新實驗等教學(xué)科研環(huán)節(jié)有機結(jié)合，構(gòu)建給水排水科學(xué)與工程專業(yè)課程的多維立體教學(xué)模式， 探討了如何整合行業(yè)協(xié)會、供排水企業(yè)等工程實踐教學(xué)資源，形成理論教學(xué)—工程實踐—科研創(chuàng)新三位一體的給水排水管道工程課程的穩(wěn)定教學(xué)團隊，為該專業(yè)課程教學(xué)和卓越工程師人才培養(yǎng)提供支撐。參考文獻：

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