融合海綿城市和智慧水務(wù)《水污染控制工程》（上冊）教學(xué)探索

孔繁鑫　陳進(jìn)富

摘要：環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生是城市發(fā)展、環(huán)境治理持續(xù)提升的主力軍之一，然而，環(huán)境工程專業(yè)主干課程《水污染控制工程》的污水、雨水的收集等部分內(nèi)容，長期得不到環(huán)境工程專業(yè)的重視，存在重處理、輕收集的教學(xué)模式，甚至一些院校教學(xué)中直接忽略《水污染控制工程》上冊這部分內(nèi)容教學(xué)，同時(shí)教材內(nèi)容也不能適應(yīng)海綿城市與智慧水務(wù)教學(xué)需求。文章以海綿城市建設(shè)與智慧水務(wù)為基點(diǎn)，以新工科工程師培養(yǎng)目標(biāo)為定位，探索適合《水污染控制工程》上冊的教學(xué)與實(shí)踐模式，通過課程教學(xué)模式探索滿足環(huán)境工程專業(yè)新的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)符合未來行業(yè)發(fā)展需求的環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生。

關(guān)鍵詞：海綿城市;智慧水務(wù);教學(xué)改革;水污染控制工程

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）16-0174-02

一、前言

近年來，由于暴雨導(dǎo)致的城市內(nèi)澇問題頻頻出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了居民的日常生活和工作，造成了城市經(jīng)濟(jì)的巨大損失?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》（國辦發(fā)〔2013〕23號）、《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市排水防澇設(shè)施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術(shù)導(dǎo)則（試行）的通知》（建城〔2013〕88號）中，提出需要加強(qiáng)海綿城市建設(shè)和城市水務(wù)系統(tǒng)的智能化管理。環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生是將來城市排水設(shè)施建設(shè)的主力軍之一，作為環(huán)境工程專業(yè)主干課程，在最新《水污染控制工程》（2014版）上冊中只有很少一部分內(nèi)容介紹城鎮(zhèn)低影響開發(fā)，而沒有提及海綿城市建設(shè)，同時(shí)排水管網(wǎng)管理和養(yǎng)護(hù)部分也沒有涉及智慧水務(wù)的問題。作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，如何讓學(xué)生在課程教學(xué)中更扎實(shí)地學(xué)好專業(yè)知識，在課程教學(xué)中滲入海綿城市建設(shè)與傳統(tǒng)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)相結(jié)合理念，提高學(xué)生的專業(yè)使命感，顯得尤為重要。針對課程新的教學(xué)內(nèi)容，本文旨在針對環(huán)境工程專業(yè)《水污染控制工程》（上冊）教學(xué)方面存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)、考核方式以及課程設(shè)計(jì)等方面對課程的教學(xué)進(jìn)行探索和實(shí)踐。

二、結(jié)合實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣

興趣是最好的老師。針對環(huán)境工程學(xué)生只重視污水處理過程，而忽視污水和雨水的收集和儲運(yùn)過程，可以以設(shè)問的形式問學(xué)生：我們平時(shí)的生活污水都去哪里了？為了防止內(nèi)澇，雨水到哪里去了？引出排水管網(wǎng)的重要性，同時(shí)指出我們城市管網(wǎng)和國外管網(wǎng)的差距。讓學(xué)生認(rèn)識到雖然這是一門古老的學(xué)科和應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，但是也隨著我們城市建設(shè)的發(fā)展不斷發(fā)展，理論和實(shí)踐需要不斷創(chuàng)新。

三、針對現(xiàn)有教材內(nèi)容，延伸教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)中，在徑流系數(shù)教完后，通過例題，讓學(xué)生計(jì)算不同的小區(qū)綠化組成對平均徑流系數(shù)的影響。啟發(fā)學(xué)生可以通過降低徑流系數(shù)，減輕城市的內(nèi)澇。進(jìn)一步針對海綿城市建設(shè)，結(jié)合低影響開發(fā)，闡明海綿城市與低影響開發(fā)之間關(guān)系以及傳統(tǒng)灰色管網(wǎng)設(shè)施和綠色“低影響開發(fā)”相結(jié)合的城市建設(shè)。通過海綿城市的建設(shè)使得城市像海綿一樣，降雨時(shí)能夠就地或就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水，補(bǔ)充地下水，調(diào)節(jié)水循環(huán)，在干旱時(shí)對蓄存的水加以利用。海綿城市的核心目標(biāo)是維持場地開發(fā)前后徑流不變?？偭靠刂颇繕?biāo)應(yīng)以開發(fā)建設(shè)后徑流排放量接近開發(fā)建設(shè)前自然地貌的徑流排放量為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步介紹海綿城市建設(shè)的四大指標(biāo)體系。

針對排水管網(wǎng)的管理部分，介紹智慧水務(wù)提出的背景，基礎(chǔ)信息采集程度不高、部門間資源共享不足、系統(tǒng)功能不健全、普查標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一以及智慧化程度不高等問題帶來的危害。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、下一代互聯(lián)網(wǎng)和新一代移動寬帶網(wǎng)的發(fā)展，為了順應(yīng)新一代信息技術(shù)發(fā)展潮流，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、水動力分析等技術(shù)為支持，形成以“物聯(lián)化排水防澇設(shè)施、互聯(lián)化水務(wù)時(shí)空信息、模型化城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)、協(xié)同化專業(yè)管理服務(wù)”為特點(diǎn)，由感知層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支持層、應(yīng)用系統(tǒng)層以及信息發(fā)布層組成的智慧水務(wù)系統(tǒng)，以現(xiàn)有排水系統(tǒng)及信息化建設(shè)成果為基礎(chǔ)，積極融入新一代信息技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，建立集“集、排、治、處、防、控、管及公眾服務(wù)”于一體的多功能智慧型綜合系統(tǒng)平臺，助力智慧建設(shè)，提供高質(zhì)量的排水信息服務(wù)，提升民眾生活品質(zhì)，提供排水系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估依據(jù)，提升應(yīng)急指揮能力，變革排水系統(tǒng)管理運(yùn)行方式，提升綜合運(yùn)營能力，加強(qiáng)排水系統(tǒng)監(jiān)測體系建設(shè)，提高整體把控能力，將城市水環(huán)境、水安全突發(fā)事件對人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境造成的損失降到最低程度，為城市安全與正常運(yùn)行提供保障。啟發(fā)學(xué)生現(xiàn)代科技的發(fā)展也帶來了城市排水管網(wǎng)建設(shè)的革命性變革。

在理論教學(xué)基礎(chǔ)上結(jié)合城市洪澇和排澇的部分內(nèi)容，以工程為導(dǎo)引、以專業(yè)為背景，進(jìn)行教學(xué)分析探討，在課堂教學(xué)中針對實(shí)際的工程案例和研究項(xiàng)目進(jìn)行講解，比如結(jié)合典型海綿城市示范區(qū)的案例以及智慧水務(wù)的頂層設(shè)計(jì)，讓學(xué)生更深刻地掌握工程前沿知識，使學(xué)生意識到課程的重要性，加深學(xué)生對理論知識的理解。與此同時(shí)進(jìn)行分組討論，引導(dǎo)學(xué)生搜集正在進(jìn)行的某些海綿城市或者智慧水務(wù)的案例，并在課堂上進(jìn)行講解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。要激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐、工程分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)精神。

四、課程網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)

我國給排水行業(yè)發(fā)展迅速，特別是相關(guān)專業(yè)前沿理論成果更新，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也在不斷更新。如海綿城市和智慧水務(wù)等理論和技術(shù)從問世到編入教材有一定的滯后性，在教學(xué)過程中要充分注意課程內(nèi)容與現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范緊密結(jié)合;貫穿排水管網(wǎng)教學(xué)始終的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》也在不斷更新，需要不斷地更新規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)導(dǎo)則，在課程教學(xué)中結(jié)合雨課堂的教學(xué)，建設(shè)課程資料庫，進(jìn)一步提升工程教育質(zhì)量。

針對海綿城市和智慧水務(wù)的建設(shè)，需要通過課程網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)補(bǔ)充教材內(nèi)容的不足，同時(shí)為了培養(yǎng)學(xué)生自我更新知識和搜索能力，課堂教學(xué)中以學(xué)生為中心，建立了海綿城市和智慧水務(wù)的案例庫及最新政策等相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)果表明，這一舉措能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題及解決問題的能力，調(diào)動學(xué)生參與排水管網(wǎng)學(xué)習(xí)的積極性，更為重要的是能夠引導(dǎo)學(xué)生了解專業(yè)的最新動向和發(fā)展趨勢。

五、從多方面評價(jià)教學(xué)效果，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力

教學(xué)內(nèi)容的改變需要對考核方式進(jìn)行改革。要通過在考核中增加相關(guān)部分的考核內(nèi)容，持續(xù)保證和提高相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)質(zhì)量。

我校2017年修訂環(huán)境工程培養(yǎng)方案，開設(shè)了《水污染控制工程I》，采用了《水污染控制工程》（上冊）作為教材，學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)。排水管網(wǎng)是一門工程性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》貫穿教材與課程教學(xué)的始終，因此對于學(xué)生成績的評定，結(jié)合理論課教學(xué)名詞解釋、簡答（包含海綿城市以及智慧水務(wù)等部分）、計(jì)算等內(nèi)容，同時(shí)在考試中增加案例部分。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)課時(shí)偏少情況下，通過將新形勢下排水管網(wǎng)的理論和工程需求應(yīng)用于考試中，在教學(xué)課時(shí)不變的情況下，獲得更好的教學(xué)效果。同時(shí)提高了過程考核的占比，通過課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、案例分析（雨洪管理、排水改造等）和考勤情況來綜合考核平時(shí)成績。與此同時(shí)，通過課堂教學(xué)與課程設(shè)計(jì)有機(jī)融合，結(jié)合最終的課程設(shè)計(jì)的完成情況綜合評定。

針對排水管網(wǎng)實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，開設(shè)水污染控制工程I課程設(shè)計(jì)（污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)和雨水管網(wǎng)課程設(shè)計(jì)各1周），讓同學(xué)們參與一些研究或者工程。區(qū)分理論課教學(xué)和課程設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)，使得學(xué)生掌握真實(shí)的工程設(shè)計(jì)方法，圖紙達(dá)到施工圖設(shè)計(jì)的深度。在課程設(shè)計(jì)過程中，劃出一部分區(qū)域，讓學(xué)生實(shí)踐海綿城市建設(shè)的理念，進(jìn)行雨水的規(guī)劃設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合考核。

六、結(jié)語

為應(yīng)對城市管網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級及城市發(fā)展建設(shè)要求，不斷深化《水污染控制工程》上冊的教學(xué)改革，需要融合海綿城市和智慧水務(wù)到教學(xué)中，增加低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建和城市智慧水務(wù)的內(nèi)容、要求和方法，并依托現(xiàn)有典型的城市示范工程開展實(shí)踐案例教學(xué)，建立網(wǎng)絡(luò)資源庫，在課程理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐考核中予以體現(xiàn)，對于培養(yǎng)擁有掌握海綿城市以及智慧水務(wù)新技術(shù)、適應(yīng)城市排水管網(wǎng)整治及管理的應(yīng)用型環(huán)境工程技術(shù)人才具有非常重要的意義，也給我們《水污染控制工程》上冊教學(xué)的理論和實(shí)踐提出了新的要求。

Integrated Sponge City and Urban Intelligent Water Services into the Teaching of Water Pollution Control Engineering

KONG Fan-xin，CHEN Jin-fu

（College of Chemical Engineering and Environment，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Abstract：Sponge city and urban intelligent water services are important process for the current urban development and sustainable improvement of environmental governance.Students majored in environmental engineering are one of the main forces for these projects.However，"Water Pollution Control Engineering" which focused on sewage and rainwater collection has long been ignored by environmental engineering education.There is a teaching mode which only emphasizes treatment and neglects collection for sewage and rain water.Even in some colleges and universities，this part of the content of "Water Pollution Control Engineering" is absent.Based on the construction of sponge city and intelligent water affairs，this paper explores the teaching and practical mode for the environmental engineering education，explores a new practical teaching system to meet the needs of environmental engineering education by reforming the teaching mode to meet the needs of sponge city and urban intelligent water services.

Key words：sponge city;urban intelligent water services;education reform;water pollution control engineering

收稿日期：2019-10-10

作者簡介：孔繁鑫（1985-），男（漢族），河南洛陽人，博士，副教授，碩導(dǎo)，研究方向：水處理理論與技術(shù)。