供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)改革初探

◇天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 彭 森 張海亞 吳 卿

供水管網(wǎng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)城市安全供水的保障，其實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置的成功與否也關(guān)系到未來設(shè)計人員的水平和視野。本文在對目前供水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計存在問題分析的基礎(chǔ)上，提出了要結(jié)合實(shí)際工程項目，細(xì)化分組給出設(shè)計題目，充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性；加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的認(rèn)知，突出實(shí)踐性教學(xué)的工程性；同時根據(jù)新時期社會發(fā)展的需要，不斷的拓寬城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)的深度和廣度，并探討了實(shí)踐性教學(xué)改革的內(nèi)容和方法。

城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)包括水廠二級泵站以及輸配水管網(wǎng)，據(jù)統(tǒng)計城市輸水管網(wǎng)和配水管網(wǎng)的投資占給水工程總投資50%～80%，因此合理的布置城市供水管網(wǎng)并優(yōu)化供水二級泵站的設(shè)計對于基建費(fèi)用和管理費(fèi)用的節(jié)約以及保障城市供水安全意義重大?！遁斉渌こ獭肥桥c工程實(shí)踐緊密結(jié)合的應(yīng)用型專業(yè)課程[1]，為適應(yīng)工程教育的培養(yǎng)需求，本文在課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，對其后續(xù)配套的供水管網(wǎng)系統(tǒng)的課程設(shè)計及實(shí)習(xí)部分等的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容、方法進(jìn)行了探討，旨在通過理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合，不斷改進(jìn)教學(xué)過程，獲得更好的教學(xué)效果。

1 目前供水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計存在的問題

《輸配水工程》配套的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)包含泵站課程設(shè)計、給水管網(wǎng)課程設(shè)計等內(nèi)容。在多次指導(dǎo)課程設(shè)計中發(fā)現(xiàn)存在以下問題：①課程教學(xué)與課程設(shè)計環(huán)節(jié)設(shè)置在不同學(xué)期，導(dǎo)致開始課程設(shè)計時學(xué)生需要對所學(xué)課程知識進(jìn)行重新梳理與復(fù)習(xí)，耗時約2～3天左右，導(dǎo)致真正進(jìn)行課程設(shè)計的時間較為倉促；②在設(shè)計條件中一般給定的是同一城市的設(shè)計地形，雖然可以對每個學(xué)生設(shè)定不同規(guī)劃人口數(shù)或用水量定額，仍然會導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計中出現(xiàn)相似的供水管網(wǎng)布置形式，導(dǎo)致設(shè)計缺乏新意、計算相似度大，無法充分的調(diào)動學(xué)生的發(fā)散性思維與主觀能動性；③課程設(shè)置中未增加專業(yè)性繪圖課程尤其對給水工程標(biāo)準(zhǔn)圖集的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生繪圖缺乏規(guī)范性；④在供水管網(wǎng)水力平差校核中，一般要求學(xué)生采用手動平差或者自己編寫程序平差，這與實(shí)際工程中使用的軟件平差有一定的差距。

2 實(shí)踐性教學(xué)的改革方法

如何更好的解決實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中遇到的問題，提高課程的效率，通過近幾年圍繞《輸配水工程》的課程教學(xué)及“給水管網(wǎng)課程設(shè)計”、“泵站課程設(shè)計”的教學(xué)探討，并綜合其他高校相關(guān)的教學(xué)經(jīng)驗，初步進(jìn)行了以下幾點(diǎn)的教學(xué)改革探索。

2.1 細(xì)化分組給出設(shè)計題目，充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性

在分配課程設(shè)計任務(wù)時，結(jié)合老師之前參與的實(shí)際工程項目，考慮不同地區(qū)的地形和道路規(guī)劃，不同的城市規(guī)劃人口、用水量定額、大用戶工業(yè)企業(yè)以及控制點(diǎn)等，分組給出設(shè)計題目。與之對應(yīng)的泵站機(jī)組的布置，排列方式，吸水管路，壓水管路，真空泵，起重設(shè)備等附屬設(shè)備，泵房的平面和高程布置都會差別比較大，使得各個設(shè)計小組間供水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)條件有一定的差異分布。這樣，設(shè)計難度增大，組間無法互相參考，可充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。同時，考慮組內(nèi)不同特長學(xué)生的搭配，互相協(xié)調(diào)，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。在進(jìn)行管網(wǎng)平差時，組內(nèi)的學(xué)生可以利用不同的平差方法，手工平差或者采用管網(wǎng)模型軟件對供水管網(wǎng)進(jìn)行平差。在進(jìn)行消防工況、最大轉(zhuǎn)輸工況、事故工況校核時可以分配給組內(nèi)的不同學(xué)生，真正實(shí)現(xiàn)一人一題，達(dá)到獨(dú)立培養(yǎng)學(xué)生完成設(shè)計的目的。

2.2 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的認(rèn)知，突出實(shí)踐性教學(xué)的工程性

課程實(shí)踐是對所有課堂理論課程知識的深入理解，并充分利用各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范解決實(shí)際工程問題的綜合性訓(xùn)練環(huán)節(jié)。供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)中涉及到的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有《室外給水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50013-2018）、《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB 50265-2010）等。因此，在實(shí)踐性教學(xué)過程中，在介紹課程設(shè)計概況的基礎(chǔ)上，依次介紹上述標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中可能用到的內(nèi)容，讓學(xué)生充分掌握不同城市的綜合生活用水定額的選用，工業(yè)企業(yè)等大用戶用水量的計算，管道定線的原則和方法，掌握水泵機(jī)組的選型方法，多方案比較的設(shè)計原理和方法等，充分掌握設(shè)計原則、方法等步驟，培養(yǎng)和提高計算能力、設(shè)計和繪圖水平；提高學(xué)生分析及解決工程實(shí)際問題的能力，真正做到工程設(shè)計有據(jù)可依，鍛煉獨(dú)立工作能力，提高實(shí)踐性學(xué)習(xí)的效率。

2.3 拓寬供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)的深度和廣度

目前的供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)主要是對傳統(tǒng)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計，并了解常規(guī)的水泵與設(shè)備的選擇。然而，隨著我國城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和高等教育水平的不斷提高，這已不能滿足當(dāng)前工程教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求[2]。因此，供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)也應(yīng)該與時俱進(jìn)，擴(kuò)寬深度和廣度，比如從傳統(tǒng)的城市供水管網(wǎng)管理技術(shù)向新的自動化控制和信息技術(shù)的轉(zhuǎn)變，從新建供水管網(wǎng)向管網(wǎng)的維護(hù)和更新改造轉(zhuǎn)化，從實(shí)際供水管網(wǎng)參觀向?qū)嶒炇掖罱ㄐ⌒凸┧芫W(wǎng)模型轉(zhuǎn)化，構(gòu)造具有不同管材，不同管道配件，不同管網(wǎng)布置形式，不同水泵機(jī)組及布置形式等的供水管網(wǎng)，在理論知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)學(xué)生對課程的認(rèn)識。

2.4 結(jié)合課程進(jìn)度及時發(fā)放課程任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動提升教學(xué)效果

在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中，在時間安排上可結(jié)合理論教學(xué)過程靈活掌握,結(jié)合課程進(jìn)度及時發(fā)放課程任務(wù)[3]。以給水管網(wǎng)為例，可以考慮在給水系統(tǒng)設(shè)計用水量計算講解時同步發(fā)放任務(wù)書，結(jié)合管網(wǎng)定線和方案的選擇同步進(jìn)行課程設(shè)計，后續(xù)的節(jié)點(diǎn)和管段流量分配，管徑及水頭損失的計算，水力平差也相應(yīng)同步進(jìn)行，并作為每次的課后作業(yè)考核課程設(shè)計進(jìn)展情況。此舉不僅可強(qiáng)化理論知識的學(xué)習(xí)效果，還有效提高了學(xué)生的積極性，可及時在老師的輔導(dǎo)下解決遇到的疑難問題，使設(shè)計更有深度。

3 結(jié)語

供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置關(guān)系到未來設(shè)計人員的水平和視野。在分析供水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計存在問題的基礎(chǔ)上，提出了要結(jié)合實(shí)際工程項目，細(xì)化分組給出設(shè)計題目，充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性；加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的認(rèn)知，突出實(shí)踐性教學(xué)的工程性；同時根據(jù)新時期社會發(fā)展的需要，不斷拓寬供水管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)踐性教學(xué)的深度和廣度；在課程設(shè)置時，結(jié)合課程進(jìn)度及時發(fā)放課程任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動促進(jìn)理論教學(xué)的效果，旨在加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際工程問題的能力，探索適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展需要的給排水專業(yè)人才的教學(xué)方法。