建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)《建筑給水排水工程》課程教學(xué)改革與探索

（河南工程學(xué)院土木工程學(xué)院，河南鄭州市，451191） 姬秀娟 薛永飛 張仙平

在國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國(guó)制造2025”等重大發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，培養(yǎng)科學(xué)理論基礎(chǔ)厚、綜合素質(zhì)高，工程能力強(qiáng)的工程創(chuàng)新科技人才，對(duì)于支撐以新技術(shù)、新模式、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義，也是向制造強(qiáng)國(guó)和創(chuàng)新型國(guó)家轉(zhuǎn)變的重要前提[1]。本文結(jié)合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“建環(huán)專(zhuān)業(yè)”）人才培養(yǎng)方案，分析了當(dāng)前《建筑給水排水工程》課程教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，結(jié)合市場(chǎng)各用人單位的需求，提出可行的解決方案。旨在夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生適應(yīng)變化能力與工程創(chuàng)新能力，培養(yǎng)會(huì)設(shè)計(jì)、能施工、懂管理、符合時(shí)代發(fā)展與產(chǎn)業(yè)行業(yè)要求的的高素質(zhì)復(fù)合型工程技術(shù)應(yīng)用人才。

1《建筑給水排水工程》教學(xué)上存在的問(wèn)題

1.1 學(xué)科壁壘、專(zhuān)業(yè)藩籬窄化了學(xué)生的知識(shí)體系及大工程觀

據(jù)“全球競(jìng)爭(zhēng)力報(bào)告（2016～2017）”顯示，中國(guó)在“availability of scientists and engineers”指標(biāo)中，僅排名第29位，而馬拉西亞排名第7位[2]。究其原因是我國(guó)高考文理分科使得學(xué)生在高中階段就過(guò)早地接受文理分科教育，教育環(huán)節(jié)存在不同程度的過(guò)早專(zhuān)門(mén)化、過(guò)分專(zhuān)門(mén)化等弊端，使得學(xué)生所學(xué)知識(shí)只限于狹窄的單個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)生工程知識(shí)體系關(guān)聯(lián)性不夠[1]。建筑給水排水工程教學(xué)過(guò)程中不同程度的出現(xiàn)學(xué)生知識(shí)面狹窄、無(wú)大工程觀，整個(gè)工程知識(shí)體系關(guān)聯(lián)性存在欠缺。

1.2 校企隔閡阻礙了學(xué)生的市場(chǎng)匹配

產(chǎn)業(yè)界未真正參與工程人才培養(yǎng)工作，企業(yè)新技術(shù)、新材料、新工藝沒(méi)有出現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容中，教材內(nèi)容不能滿足甚至滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)面臨著“畢業(yè)即過(guò)時(shí)”的尷尬境地。隨著高層及超高層建筑的飛速發(fā)展、節(jié)水技術(shù)的廣泛應(yīng)用、綠色建筑的普及、海綿城市的興建、BIM技術(shù)的逐步成熟為本學(xué)科注入新的知識(shí)點(diǎn)。目前我校使用的《建筑給水排水工程》教材出版于2013年3月，現(xiàn)用教材的滯后性主要表現(xiàn)在以下三方面。首先，在新設(shè)備方面，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備也稱(chēng)疊壓供水設(shè)備，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型供水設(shè)備，該設(shè)備具有節(jié)能，避免二次水質(zhì)污染的特點(diǎn)，《建筑給水排水》GB 50015-2003在2009年修訂過(guò)程中增加疊壓供水設(shè)備，而在《建筑給水排水工程》課本中未提及此類(lèi)設(shè)備；第二，在新材料方面，給水鋁塑復(fù)合管和鋼塑復(fù)合管兼有金屬管材和塑料管材的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水質(zhì)無(wú)污染，耐腐蝕，耐壓性能好，此類(lèi)管材在高層給水立管中已基本取代熱鍍鋅鋼管，而在《建筑給水排水工程》課本中卻未更新。第三，在新規(guī)范方面，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》合并為《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2014）且《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》從《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中分離出來(lái)[3]。調(diào)整了兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)間的不一致、不協(xié)調(diào)的規(guī)定，解決了工程建設(shè)和消防工作中反映的突出問(wèn)題，而在《建筑給水排水工程》課本中卻未按照新規(guī)范編制。另外《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084-2017）于2018年1月1日開(kāi)始執(zhí)行，規(guī)范重新編排了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)類(lèi)型，補(bǔ)充了氯化聚氯乙烯（PVC-C）消防塑料管材的應(yīng)用技術(shù)要求等[4]，而《建筑給水排水工程》課本在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)章節(jié)也滯后于新規(guī)范。理論教學(xué)過(guò)程難以將課堂內(nèi)容與實(shí)際問(wèn)題有機(jī)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生不能有效地及時(shí)地對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備和新材料進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)造。

1.3 實(shí)踐教學(xué)時(shí)間短，缺乏各專(zhuān)業(yè)的協(xié)調(diào)和管道綜合訓(xùn)練

原培養(yǎng)方案給水排水課程設(shè)計(jì)實(shí)踐為一周，由于學(xué)生在課程設(shè)計(jì)之前鮮有接觸建筑設(shè)計(jì)圖紙，不了解相應(yīng)的制圖規(guī)則，建筑識(shí)圖和制圖能力欠缺[5]。教師首先指導(dǎo)學(xué)生從建筑識(shí)圖和制圖開(kāi)始，浪費(fèi)了一定時(shí)間；其次才開(kāi)始建筑給水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，剛理清的思路，定好方案，明白算哪些內(nèi)容，怎么算，一半時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了，這使得學(xué)生不能完整一個(gè)包括給水、熱水、排水、消火栓、噴淋和滅火器的完整的設(shè)計(jì)，與其他專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)及管道綜合也不能訓(xùn)練，達(dá)不到預(yù)期效果。

2 解決辦法

結(jié)合建環(huán)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案，鑒于《建筑給水排水工程》課程具有實(shí)踐性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)，提出課程教學(xué)應(yīng)以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)為主，注重“四結(jié)合”原則，即理論教學(xué)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，理論教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)與各專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)與BIM技術(shù)相結(jié)合，旨在培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)及實(shí)踐知識(shí)的復(fù)合型工程技術(shù)應(yīng)用人才。

2.1 理論教學(xué)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合授課教師具備多年建筑給水排水設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，在授課過(guò)程中，以課本理論為基礎(chǔ)，以現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)，其他設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)措施、設(shè)計(jì)指南作為參考，收集典型工程實(shí)例并精心穿插到各教學(xué)章節(jié)中，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。授課過(guò)程中，以《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》（GB 50788-2012）、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）、《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50015-2003（2009年版））、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014）、《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084-2017、《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50140-2005）、《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50555-2010）、《建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50336-2002）、《建筑屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（CJJ 142-2014）、《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2014）等規(guī)范為依據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)教材與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)條文存在差異或矛盾時(shí)，則以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為授課依據(jù)，教材、技術(shù)措施、設(shè)計(jì)手冊(cè)等只作為授課參考[6]。

2.2 理論教學(xué)采用線上與線下兩個(gè)空間雙重互動(dòng)，提高學(xué)生的興趣

理論教學(xué)借助訪談形式以學(xué)生提問(wèn)推動(dòng)講授過(guò)程，擺脫了單純由教師講述的模式，提高學(xué)生的興趣。師生在課堂上互動(dòng)、展開(kāi)討論，輔以老師的講解和補(bǔ)充。同時(shí)。借鑒小視頻的處理模式，在不破壞知識(shí)結(jié)構(gòu)完整性的條件下，把相對(duì)較長(zhǎng)的教學(xué)內(nèi)容分割錄制成20min左右的小視頻[7]。學(xué)生可依自己的進(jìn)度和時(shí)間安排進(jìn)行復(fù)習(xí)，有效幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。將傳統(tǒng)的填鴨式被動(dòng)灌輸?shù)膶W(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)為探究式主動(dòng)互助的學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索、主動(dòng)實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生悟道、尋道、問(wèn)道，啟發(fā)學(xué)生求是、求業(yè)、創(chuàng)新。

2.3 實(shí)踐教學(xué)與實(shí)際工程相結(jié)合，促進(jìn)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合

實(shí)踐環(huán)節(jié)在建筑給水排水整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中占很重要的地位，旨在培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通交流能力、工程設(shè)計(jì)及適應(yīng)變化能力。本校建筑給水排水課程設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周，五人一組，一組一個(gè)工程，所有工程均來(lái)源于校企合作方的實(shí)際工程。整個(gè)課程設(shè)計(jì)分四步：1）根據(jù)市政條件，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)范確定設(shè)計(jì)方案；2）根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣專(zhuān)業(yè)圖紙布置管道，進(jìn)行水力計(jì)算，確定管徑及設(shè)備型號(hào)；3）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制給水排水平面圖，系統(tǒng)原理圖及大樣圖，撰寫(xiě)給水排水施工圖說(shuō)明書(shū)；4）依據(jù)CAD二維設(shè)計(jì)成果，創(chuàng)建三維BIM模型，檢查管道碰撞，優(yōu)化設(shè)計(jì)成果。具體步驟如圖1所示。與傳統(tǒng)形式單一的只有建筑圖的課程設(shè)計(jì)相比，本課程設(shè)計(jì)除了要求方案確定正確、管道布置合理、計(jì)算有理有據(jù)、圖紙表達(dá)準(zhǔn)確清楚外，還要求綜合考慮結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的梁、其他機(jī)電專(zhuān)業(yè)的設(shè)備和管線布置情況，最終實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的有機(jī)聯(lián)系和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為培養(yǎng)具備水、暖、電復(fù)合型人才打下堅(jiān)定基礎(chǔ)。

圖1 課程設(shè)計(jì)流程圖

2.4 實(shí)踐教學(xué)與BIM相結(jié)合，有效提高學(xué)生的設(shè)計(jì)水平與工程創(chuàng)新能力

實(shí)踐教學(xué)采用傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)方式進(jìn)行，并用其設(shè)計(jì)成果創(chuàng)建三維BIM模型[7]。學(xué)生在三維BIM模型下進(jìn)行管道碰撞檢查及管道系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整完成后自動(dòng)生成二維圖紙，此二維圖紙作為實(shí)踐教學(xué)成果。將BIM技術(shù)應(yīng)用建筑給水排水實(shí)踐教學(xué)后期，可實(shí)現(xiàn)二維平面圖轉(zhuǎn)化三維立體模型，直接反映工程系統(tǒng)內(nèi)部的效果以及相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息[8]，使學(xué)生更直觀深入地了解建筑的空間信息，從而對(duì)管線進(jìn)行更合理的調(diào)整布置。利用BIM進(jìn)行管道三維碰撞檢測(cè)，通過(guò)三維碰撞檢測(cè)有效減少設(shè)計(jì)失誤，避免因施工圖設(shè)計(jì)失誤而給后期施工帶來(lái)的麻煩，有效提高學(xué)生的設(shè)計(jì)水平與工程創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語(yǔ)

跨專(zhuān)業(yè)背景下《建筑給水排水工程》課程教學(xué)的實(shí)踐與探索是一個(gè)不斷完善和發(fā)展的過(guò)程。通過(guò)以強(qiáng)化各專(zhuān)業(yè)相結(jié)合實(shí)踐教學(xué)為主題的教學(xué)方式，旨在引導(dǎo)學(xué)生如何將學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際的工程問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從培養(yǎng)單一型人才向具備水、暖、電知識(shí)的復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)從重視智力的培養(yǎng)向重視能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，不斷學(xué)習(xí)新規(guī)范、新技術(shù)、新方法，使學(xué)生成為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、科研、運(yùn)行管理等方面的復(fù)合型創(chuàng)新人才。