“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”課程思政教育探索與思考

李樹平 信昆侖

[摘 要] “給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一。在授課過程中，挖掘課程思想政治元素，將理想信念、品德修養(yǎng)、法律意識、愛國情懷等融入教育教學(xué)中。補充講解專業(yè)發(fā)展簡史、專業(yè)判斷示例、優(yōu)秀企業(yè)發(fā)展事例、事故案例和專業(yè)前沿進展等，著力提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力和綜合素養(yǎng)。同時課程思政教育也對教師思政素質(zhì)和思想覺悟提出了更高要求，需要適當準備思政教育素材并有機融入課堂教學(xué)中。

[關(guān)鍵詞] 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng);課程思政教育;綜合素養(yǎng)

[基金項目] 2019年度上海高校課程思政教育教學(xué)改革試點課程項目

[作者簡介] 李樹平（1972—），男，河北永年人，工學(xué)博士，同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事給水排水工程設(shè)計與運行最優(yōu)化研究。

[中圖分類號] G641? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）07-0089-04? ?[收稿日期] 2020-12-07

“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一，系統(tǒng)地闡述給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的功能、布置原理、水量計算、水力分析、工程優(yōu)化設(shè)計，以及管網(wǎng)系統(tǒng)的運行管理論和實踐等內(nèi)容。本課程在講授專業(yè)知識的同時融入課程思政教育內(nèi)容，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的自信意識和安全意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神與團隊意識，實現(xiàn)全面育人目標。

一、課程思政內(nèi)容要點

在“給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)”授課過程中，深入挖掘該課程思想政治元素，將理想信念、品德修養(yǎng)、法律意識、愛國情懷等融入教育教學(xué)中，著力提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力和綜合素養(yǎng)。根據(jù)專業(yè)知識點，設(shè)計的課程思政教學(xué)內(nèi)容及預(yù)期效果見表1。

（一）發(fā)展簡史介紹

給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的這些發(fā)展蘊含著科學(xué)家和工程實踐人員孜孜以求的探索精神，該方面學(xué)習(xí)有助于學(xué)生對給排水科學(xué)與工程專業(yè)的情感、態(tài)度、價值觀產(chǎn)生積極影響。

1.工程發(fā)展簡史。公元前2700年，位于印度河流域的城市開始使用陶制管道。此后的幾百年內(nèi)，近東和歐洲也出現(xiàn)了管道設(shè)施。世界上最早的金屬水管來自埃及法老薩胡雷第五王朝的喪葬神廟（公元前2450年前后）。從該遺址出土了長約1300英尺（約合400米）、用折疊銅片做成的水管[1]。

春秋戰(zhàn)國時期，楚國郢城，有水井四百口以上?？脊虐l(fā)現(xiàn)，在蘇州北郊平門外，有漢代水井群。在河南遂平小寨漢代遺址，發(fā)現(xiàn)28口水井，其中有陶井16口，磚井5口，分布集中，有規(guī)律地排列為六行，與街道成平行分布狀態(tài)，呈現(xiàn)出漢代市井分布形狀。

17世紀的英國哲學(xué)家和科學(xué)家弗朗西斯·培根，開創(chuàng)了以經(jīng)驗為手段研究感性自然的經(jīng)驗哲學(xué)新時代。在他的《十個世紀的自然史（A natural history of ten centuries）》中介紹了十多個水處理實驗，所用處理方法包括過濾、煮沸、蒸餾和混凝等。1684年，荷蘭博物學(xué)家安東·范·列文虎克利用自制的顯微鏡對微生物進行了觀察，并把繪制的微生物略圖公布于世。限于當時的科技水平，這些微生物略圖并未受到重視（直到二百年后，19世紀的科學(xué)家才把這些“微生物”與水、健康聯(lián)系到一起）。1685年意大利物理學(xué)家路西·安東尼奧·保羅設(shè)計出多層濾池。該濾池使水流連續(xù)通過具有下向流和上向流的兩個部分。

2.計算理論發(fā)展簡史。阿基米德（大約公元前250年）為古希臘著名的水力學(xué)家，他發(fā)明了螺旋泵，并發(fā)現(xiàn)了浮力原理。大約在1500年，達·芬奇重視觀察與實驗方法，敘述了相對性原理并歸納了定常流動的連續(xù)性原理。意大利人伽利略·伽利雷研究了真空和水靜力學(xué)。大約1640年，意大利人貝內(nèi)代托·卡斯特里發(fā)現(xiàn)了流量（Q）、速度（V）和面積（A）之間的關(guān)系，即Q=AV。意大利人伊凡吉利斯塔·托里拆利擴展了卡斯特里和伽利略的工作，證明孔口水流速度與水頭的平方根成正比。托里拆利也發(fā)明了水銀壓力計，并進行了早期真空實驗研究。

1739年瑞士人丹尼爾·伯努利的《水動力學(xué)》的出版，為當時著名的水力原理綱要。其中以描述運動中流體壓力的伯努利原理最為著名。1775年歐拉提出流體運動的描述方法和無粘性流體運動的方程組，并開始研究無粘性無旋流體的平面與空間運動，其中包括水波運動。6年后，法國人約瑟夫·路易斯·拉格朗日引進流函數(shù)的概念，獲得無粘性無旋流動所滿足的動力學(xué)條件（即拉格朗日定理），提出了求解這類流動的復(fù)位勢法，完善了無粘性無旋流動的基本理論。

約在1820年，意大利人喬治·比多內(nèi)首次系統(tǒng)性研究了水躍理論。同一時期意大利人朱塞佩·文圖羅利繪制了非均勻流壅水曲線。1839年德國人路德維希·哈根描述了層流和紊流兩種流態(tài)，建立了這兩類水流的水頭損失方程。他的工作在1941年通過法國人讓·路易斯·泊肅葉證實。哈根-泊肅葉法則相關(guān)理論，后來由法國人弗朗茲·紐曼和愛德華·哈根巴克（約1860年）發(fā)展。

20世紀初，德國人路德維?！て绽侍睾退膶W(xué)生保羅·布拉修斯、西奧多·馮·卡門、約翰·尼古拉茲、赫曼·施利廷等人，研究了邊界層理論，即流體與固體間的相互作用，這些工作形成了達西-維斯巴赫水頭損失計算公式的理論基礎(chǔ)。1944年美國人路易斯·莫迪將前人對摩擦因子、粗糙度和雷諾數(shù)之間的關(guān)系，重新繪圖，形成了莫迪圖。

目前的研究多數(shù)注重水文、水力和水質(zhì)設(shè)計方法的計算機化、高級軟件包的開發(fā)，而不是建立新的計算公式。GIS、SCADA、優(yōu)化和圖形用戶界面的創(chuàng)新，有助于工程技術(shù)人員更加有效地運行和管理系統(tǒng)，計算機已經(jīng)成為工程技術(shù)人員桌面不可缺少的常用工具。

（二）綜合分析能力培養(yǎng)

在課堂中納入給水管網(wǎng)中水箱設(shè)置與否的優(yōu)缺點分析、雨水管理優(yōu)缺點分析等，提高學(xué)生分析問題的能力，告誡學(xué)生在今后從事工程建設(shè)或科研工作中，務(wù)必保持不驕不躁、謙虛謹慎、根據(jù)實際情況決策的科學(xué)態(tài)度。

配水系統(tǒng)內(nèi)蓄水設(shè)施包括清水池、水塔、水泵吸水池等，作用為提高供水可靠性、保證水壓、平衡供水量與用水量（處理水量與供水量）之間的流量差、減小管道尺寸、提高運行的靈活性和效率等。但是蓄水設(shè)施具有停留時間長、存在死角、容易污染、運行養(yǎng)護難度大等問題。

近年出現(xiàn)了與傳統(tǒng)雨水排除方式不同的雨水管理概念。在雨水管理中，雨水認為是需得妥善管理的資源，應(yīng)進行源頭控制。雨水在靠近產(chǎn)生源處，不是立即排除，而是在當?shù)貎Υ?、處理或回用。為了改善水質(zhì)，暴雨徑流的污染效應(yīng)也被充分重視，許多方法被重新檢驗和完善。

在雨水管理框架內(nèi)的源頭控制技術(shù)，能夠在水量和水質(zhì)上取得較大的改善。其中水量效益包括：降低了高峰徑流量，緩解了下游排水問題（例如洪水、溢流）;補充了土壤含濕量和地下水;增加了河流基流量，并儲存了回用雨水。水質(zhì)效益包括：通過降低流量和控制流速，減少了對下游管渠的沖刷;降低了進入受納水體的污染負荷;城市的自然植被和野生生物得到保護和增強。

可是，這些方法也具有許多技術(shù)方面的問題，包括：在徑流問題嚴重的密集城市區(qū)域，應(yīng)用受到限制;可能會增加局部系統(tǒng)故障概率（伴隨局部泛洪事件）;加大了設(shè)施維護和調(diào)控工作;可能污染地下水等。

目前雨水管理的有效性、設(shè)置各種源頭控制的技術(shù)還沒有被很好地重視，其可能原因包括：缺乏充分的公共場地;需要考慮日常運行維護;與傳統(tǒng)方法相比，很少進行全費用分析;需要考慮系統(tǒng)中采用這些措施的合理性，等等。

（三）企業(yè)發(fā)展事例

通過介紹著名企業(yè)，如紹興水司、新興鑄管、寧波水表、上海凱泉等的企業(yè)發(fā)展事例，引導(dǎo)學(xué)生思考：科技水平要想保持領(lǐng)先，必須要有理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，而這些創(chuàng)新離不開對細節(jié)的精雕細琢和對卓越品質(zhì)的極致追求。鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活方面要嚴格要求自己，做到精益求精，領(lǐng)悟工匠精神的內(nèi)涵。

管網(wǎng)漏損控制一直是供水行業(yè)面臨的關(guān)鍵問題，也是衡量一個企業(yè)經(jīng)營管理水平的重要標準。經(jīng)過十幾年的努力，紹興水司一直將控制漏損作為重點工作，不斷實踐與探索，成功地將漏損率從2000年的21.07%控制在2009年之后的5%以內(nèi)（見圖1）[2]。

經(jīng)過近五十年的發(fā)展成長，新興鑄管股份有限公司銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋亞洲、歐洲、非洲、美洲，產(chǎn)品出口世界120多個國家，是全球最大的球墨鑄鐵管及管鑄件研發(fā)制造商。新興鑄管股份有限公司有效專利數(shù)量1800余項，其中發(fā)明專利380余項，PCT14項。

寧波水表（集團）股份有限公司（前身為寧波水表廠）成立于1958年，從單一生產(chǎn)機械水表產(chǎn)品起步。發(fā)展到目前，公司年度產(chǎn)銷各類水表近千萬臺，產(chǎn)品覆蓋全球80多個國家和地區(qū)，成為水表全球貿(mào)易競爭和國際水表標準制定的重要參與者。上海凱泉是集設(shè)計/生產(chǎn)/銷售泵、給水設(shè)備機泵用控制設(shè)備于一體的大型綜合性泵業(yè)集團，在上海、浙江、河北、遼寧、安徽等省市擁有7家企業(yè)，5個工業(yè)園區(qū);內(nèi)部具有創(chuàng)新思維的梯隊型人才團隊，通過多年努力，目前其業(yè)務(wù)名列水泵行業(yè)之首。

（四）事故案例分析

針對日常給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的負面事件，在課堂上組織學(xué)生討論，從專業(yè)角度分析事故產(chǎn)生的原因（例如野蠻施工、管網(wǎng)倒虹吸和負壓等），教育學(xué)生應(yīng)有安全意識和責任意識，在工程設(shè)計、施工、運行管理中應(yīng)盡量避免類似情況再次發(fā)生。

事故案例如：2012年8月14日下午4時左右，哈爾濱遼陽街90號區(qū)域地面塌陷，造成2死2傷;當?shù)叵嚓P(guān)部門給出的原因是：老舊的排污管道斷裂，將地下的防空洞沖塌，泥沙流失導(dǎo)致地面塌陷。2020年4月24日上午，河北省邢臺市廣宗縣部分村莊被曝自來水水質(zhì)出現(xiàn)異常情況，水質(zhì)發(fā)黃起泡沫并有異味;初步查明原因為現(xiàn)場操作技術(shù)員未按照操作規(guī)范關(guān)閉注水管，由于倒虹吸效應(yīng)，導(dǎo)致酸液倒流入供水管道。2020年7月26日下午，杭州市西湖區(qū)雙浦鎮(zhèn)湖埠村發(fā)生自來水異常事件;調(diào)查通報顯示，事件是雙浦易腐垃圾處置點設(shè)備提供方和運營方調(diào)試設(shè)備時不規(guī)范操作造成，導(dǎo)致污水進入市政供水管道。

（五）專業(yè)前沿進展

為了滿足新時期前沿學(xué)科的發(fā)展需求，在教學(xué)中引入對“智慧水務(wù)”的內(nèi)容介紹。

隨著國家發(fā)展改革、科技創(chuàng)新、智能制造等相關(guān)政策文件的出臺，“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)有力推進了給水排水專業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，使給水排水系統(tǒng)管理方便、快捷、高效。智慧水務(wù)通過數(shù)據(jù)采集儀、無線網(wǎng)絡(luò)、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測設(shè)備實時感知給水排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，形成“城市水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)”，將水務(wù)信息及時分析與處理，以精細和動態(tài)方式管理給水排水系統(tǒng)的生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，達到信息采集智能化、數(shù)據(jù)存儲標準化、水務(wù)管理智慧化、決策分析科學(xué)化、水務(wù)服務(wù)定制化等目的[3]。

二、教師要求及教學(xué)內(nèi)容思考

課程思政的載體是課程，實施主體是教師。如果教師對思想政治教育理解不深刻，難以將思政元素和專業(yè)課巧妙自然地聯(lián)系起來，可能導(dǎo)致學(xué)生厭惡思想教育的同時也厭惡專業(yè)課的學(xué)習(xí)，產(chǎn)生適得其反的作用[4]。因此，專業(yè)課教師自身思政素質(zhì)和思想覺悟的提高尤為重要，既要有針對性地加強學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟相關(guān)思政內(nèi)容;也要全方位地深入學(xué)習(xí)與貫徹國家關(guān)于新時期的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略和目標;并將思政學(xué)習(xí)列入日常學(xué)習(xí)當中。

課程思政不是思政課程，后者以顯性教育為主，前者以隱形教育為主，如果在課堂上不合理地穿插思想政治內(nèi)容，勢必會影響教學(xué)進度[5]。如何將思政教育有機融入專業(yè)課程教學(xué)過程中，需要不斷探索和改進。因此，筆者認為，并非在每一章節(jié)、每一堂課中都要將思政教育作為重要內(nèi)容，需結(jié)合具體章節(jié)靈活融入。引用案例時要經(jīng)過考證，確保案例有代表性，得到社會公認，這樣才不會質(zhì)疑思政材料所表述的要點。介紹案例時間不一定很長，有些內(nèi)容可以作為作業(yè)，供同學(xué)課后討論。

參考文獻

[1]李樹平.城市水系統(tǒng)[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2015.

[2]陳國揚，陶濤，沈建鑫.供水管網(wǎng)漏損控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

[3]廖正偉，胡彥華，丁陳.智慧水務(wù)研究與實踐[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2018.

[4]鄒游，張峰瑋.礦床學(xué)教學(xué)課程教學(xué)活動中的課程思政內(nèi)容融入方法的淺析[J].科技風(fēng)，2020（3）：47.

[5]黃草，隆院男，何斯重.新時期工科專業(yè)課教學(xué)中對課程思政的思考與探索——以“水資源規(guī)劃與利用”為例[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報，2020（4）：210-211.

Exploration and Thinking on the Ideological and Political Education in the Course of Water Supply and Drainage Network System

LI Shu-ping， XIN Kun-lun

（College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China）

Abstract： The course of Water Supply and Drainage Network System is one of the main courses of water supply and drainage science and engineering major. In the teaching process， we should excavate the ideological and political elements of the course， integrate the ideal and belief education， moral cultivation， legal consciousness and patriotism into the education and teaching. We will supplement and explain the brief history of professional development， professional judgment examples， excellent enterprise development cases， accident cases and professional frontier progress， and strive to improve students innovation consciousness， practical ability and comprehensive quality. At the same time， “curriculum ideological and political education” also puts forward higher requirements for teachers ideological and political quality and ideological consciousness. It is necessary to properly prepare ideological and political education materials and integrate them into classroom teaching.

Key words： Water Supply and Drainage Network System; “curriculum ideological and political education”; comprehensive quality