給排水科學(xué)與工程專業(yè)課程設(shè)置與人才培養(yǎng)思考

趙志領(lǐng)

（華僑大學(xué) 土木工程學(xué)院，福建廈門 361021）

我國水資源相對(duì)較少，且分布不均勻，水資源短缺是制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的嚴(yán)峻問題[1]。

給排水科學(xué)與工程專業(yè)是一門新興的專業(yè)，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市給排水設(shè)施建設(shè)日益完善，對(duì)高級(jí)專門人才的需求也日益增加。本專業(yè)培養(yǎng)具備較強(qiáng)的工程設(shè)計(jì)能力、施工組織協(xié)調(diào)能力、運(yùn)行維修保障能力以及良好的工程造價(jià)、工程施工、水資源開發(fā)利用、水土保持、生態(tài)環(huán)境綜合治理相關(guān)能力，具備從事城市供水、污水處理及雨水利用，農(nóng)村供水、污水處理及雨水利用，以及工業(yè)企業(yè)供水、污水處理及廢氣凈化工作的高級(jí)專門人才[2]。

本文基于對(duì)水資源有效利用與水處理技術(shù)提升的分析，從課程體系和知識(shí)體系的建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)模式的改革等方面進(jìn)行探討，提出了相應(yīng)的課程體系建設(shè)建議和建設(shè)方案，為給排水領(lǐng)域人才的培養(yǎng)提供有價(jià)值的參考。

1 給排水科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 給排水科學(xué)與工程專業(yè)的定位

在我國高校中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、河海大學(xué)等高校的給排水科學(xué)與工程專業(yè)最有實(shí)力[3]。該專業(yè)的定位是培養(yǎng)能夠從事水資源保護(hù)、市政給排水、建筑給排水、海綿城市、低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)等相關(guān)復(fù)雜工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、咨詢、建設(shè)與運(yùn)營、教學(xué)及研究以及產(chǎn)品、設(shè)備和工藝開發(fā)等方面工作的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

為適應(yīng)注冊(cè)工程師制度，我國于2003 年建立了給排水工程專業(yè)教育評(píng)價(jià)體系。高校和行業(yè)共同對(duì)職業(yè)教育質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，大大提高了職業(yè)教育質(zhì)量，促進(jìn)了職業(yè)教育發(fā)展。從2004 年開展給排水工程專業(yè)教育評(píng)價(jià)，到2012 年，全國共有29 所高校通過給排水工程專業(yè)教育評(píng)價(jià)（給排水科學(xué)與工程）。為了更好地提高學(xué)生的實(shí)踐能力，2011 年，教育部啟動(dòng)了“優(yōu)秀工程師培養(yǎng)計(jì)劃”。7 所學(xué)校已被批準(zhǔn)開展給排水工程試點(diǎn)項(xiàng)目。2012 年，教育部正式批準(zhǔn)“給排水工程”專業(yè)（080705）變更為“給排水科學(xué)與工程”專業(yè)（081003)。同年，第一部《給排水科學(xué)與工程專業(yè)規(guī)范》實(shí)施，這標(biāo)志著該專業(yè)進(jìn)入了教育更加規(guī)范的新時(shí)代[4]。

1.2 目前國內(nèi)開設(shè)有關(guān)課程的情況

根據(jù)培養(yǎng)給排水科學(xué)與工程專業(yè)人才所需，培養(yǎng)具有工程師素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)，獲得工程師職稱或成為技術(shù)骨干，能夠運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決給排水領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，并考慮到對(duì)于健康與安全、環(huán)境與社會(huì)以及文化可持續(xù)發(fā)展影響的解決方案[3，5]，各高校制定的課程具體如表1 所示。

表1 目前國內(nèi)開設(shè)有關(guān)給排水專業(yè)課程情況

1.3 給排水科學(xué)與工程專業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

在半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過程中，我國給排水事業(yè)滿足了經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的需要。當(dāng)前，工業(yè)的含義發(fā)生了很大變化，行業(yè)服務(wù)對(duì)象從城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)擴(kuò)展到水循環(huán)全過程、全環(huán)節(jié)，行業(yè)的任務(wù)由滿足“量”的需求轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿纳扑|(zhì)為重點(diǎn)。水質(zhì)并重，促進(jìn)達(dá)成水社會(huì)良性循環(huán)。相應(yīng)地，給排水科學(xué)與工程人才的數(shù)量和質(zhì)量要求也在不斷變化。

人工智能是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢(shì)之一。它的迅速發(fā)展深刻地改變社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，高等教育也不例外[6]。為適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，需要培養(yǎng)更多掌握水系統(tǒng)智能化技術(shù)的復(fù)合型人才，開展“給排水+智能化”方向的人才培養(yǎng)模式研究與新項(xiàng)目背景下的課程改革，并且培養(yǎng)給排水行業(yè)智能化、創(chuàng)新型人才，構(gòu)建新的課程體系和知識(shí)體系[7]。

將給排水與人工智能相結(jié)合，構(gòu)建智慧水務(wù)平臺(tái)?；趪鴥?nèi)智慧水務(wù)的相關(guān)政策，在我國城市人口持續(xù)增長的背景下，城市用水的建設(shè)需求呈上升趨勢(shì)，智慧水務(wù)的應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大[8]。2014 年至今，國家對(duì)智慧水務(wù)產(chǎn)業(yè)的扶持政策發(fā)生了很大變化。2016 年以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的普遍運(yùn)用，水務(wù)行業(yè)的數(shù)字化需求正朝著復(fù)雜化、多元化的方向發(fā)展。能否為水務(wù)數(shù)字化提供整體解決方案，成為行業(yè)內(nèi)企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。目前，供水管網(wǎng)的快速擴(kuò)張，導(dǎo)致管理壓力增大、供水管網(wǎng)滲漏率高、污水排放量不斷上升，使得供水智能化、數(shù)字化建設(shè)更加迫切[9]。

智慧水務(wù)是指借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、空間地理信息融合等新一代信息技術(shù)，實(shí)時(shí)感知城市水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，接收并處理水務(wù)動(dòng)態(tài)信息，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提煉出有價(jià)值的信息，為決策提供支持。逐步形成了集智能感知、智能診斷、智能模擬、智能預(yù)警、智能處置、智能調(diào)度、智能服務(wù)、智能控制為一體的綜合水務(wù)系統(tǒng)，達(dá)成了水務(wù)全過程科學(xué)化、智能化、精細(xì)化運(yùn)行管理[10]。智慧水務(wù)借助傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)，與水務(wù)信息系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)一步提升了水務(wù)信息化水平，促進(jìn)了水資源的高效利用、水資源管理的協(xié)調(diào)和水務(wù)服務(wù)的便捷。智能水務(wù)系統(tǒng)由智能排水系統(tǒng)、智能供水系統(tǒng)、智能污水回用系統(tǒng)、智能防洪系統(tǒng)、智能節(jié)水系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成[11]。

國內(nèi)部分高校如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)、廣州大學(xué)、華僑大學(xué)、青島理工大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)、桂林理工大學(xué)已經(jīng)開展給排水智能化相關(guān)課程，基礎(chǔ)的理論課程包括大學(xué)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制原理、Matlab語言程序設(shè)計(jì)、C語言程序設(shè)計(jì)、信息技術(shù)應(yīng)用、VB 語言及程序設(shè)計(jì)。結(jié)合給排水專業(yè)的智能化課程，如水工藝設(shè)備與控制、水系統(tǒng)信息化、智慧水廠、城市水工程儀表與控制、智慧水務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)、BIM 技術(shù)及在給排水中的應(yīng)用基礎(chǔ)、給排水專業(yè)軟件應(yīng)用、智慧海綿城市概論等，開展智慧水務(wù)人才培養(yǎng)。

2 建立健全完善的教材體系

給排水科學(xué)與工程專業(yè)是我國新設(shè)立的工科專業(yè)，教材體系有待完善。

如何有效地進(jìn)行專業(yè)課程教學(xué)，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，教材體系的構(gòu)建十分重要。根據(jù)給排水科學(xué)與工程的實(shí)際需要和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)相應(yīng)的課程體系時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：第一，注重理論教學(xué)。學(xué)生必須具備扎實(shí)的理論知識(shí)，能夠熟練利用所學(xué)知識(shí)分析解決問題。第二，加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練。通過開設(shè)實(shí)驗(yàn)課或?qū)嵙?xí)課程來鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力，使其掌握相關(guān)基本技能。第三，豐富課外知識(shí)儲(chǔ)備。讓學(xué)生從課堂上獲取到各種新的信息源，擴(kuò)展視野，提升知識(shí)廣度，增加對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域的了解程度。

飲用水標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，國家飲用水安全日益受到重視。近年來，微污染水處理技術(shù)的研究與開發(fā)逐漸成為研究熱點(diǎn)，并形成了許多研究成果，促進(jìn)了微污染水處理技術(shù)的改進(jìn)。這就需要在給排水課程中提高微污染水處理技術(shù)的學(xué)習(xí)深度，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善這一方向的最新研究成果。微污染水的處理技術(shù)，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的高效去除以及廢水的資源化利用越來越受到人們的關(guān)注。

面對(duì)水資源短缺、水環(huán)境污染嚴(yán)重和社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源需求增大的新形勢(shì)，給排水行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是：為提高工業(yè)和城市廢水的處理效率，開發(fā)新技術(shù)，經(jīng)濟(jì)高效地控制水污染；利用和開發(fā)新的非傳統(tǒng)水資源，包括污水循環(huán)利用、雨洪凈化利用和海水淡化利用；開發(fā)實(shí)施建筑節(jié)水裝置和節(jié)水技術(shù)，推行循環(huán)用水、順序用水、定性用水措施，提高水資源利用效率，解決資源型缺水和質(zhì)量型缺水的問題。為滿足城鄉(xiāng)居民對(duì)安全飲水質(zhì)量的迫切需求，開展安全飲水保障技術(shù)、安全輸配水技術(shù)和改善水質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)研究[1]。

3 加強(qiáng)人才培養(yǎng)，以適應(yīng)市場需要

3.1 通過實(shí)習(xí)課程培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

該專業(yè)主要是為國家、企業(yè)和社會(huì)提供高素質(zhì)的給排水工程技術(shù)人才，并致力于解決城市水污染問題和水資源短缺問題。圍繞這一目標(biāo)，學(xué)校確立了以水資源保護(hù)與利用為主線，涵蓋工程設(shè)計(jì)、工程施工、系統(tǒng)集成等領(lǐng)域，能夠滿足學(xué)生畢業(yè)后從事技術(shù)開發(fā)工作或繼續(xù)學(xué)習(xí)深造所需的專業(yè)知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)體系。從當(dāng)前就業(yè)市場上需要什么樣的技術(shù)人員來考慮，制定出適合實(shí)際需求的人才培養(yǎng)方案。為此，要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐技能訓(xùn)練；加大對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的考核力度，鼓勵(lì)創(chuàng)新思維；開展多樣化課外活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生潛能。

給排水科學(xué)與工程專業(yè)課程內(nèi)容主要涉及水力學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué)等方面的知識(shí)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和水資源利用越來越重視，尤其是在城市中。因此，水力學(xué)課程成為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科提供了必要的理論基礎(chǔ)。除此之外，給排水科學(xué)與工程專業(yè)課程還需要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力[12]。為此，在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)注意以下幾方面：首先，通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)來加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)；其次，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)開設(shè)具有特色的課外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力；最后，針對(duì)學(xué)生興趣組織各種競賽活動(dòng)，如設(shè)計(jì)大賽、建模比賽等，幫助他們?cè)趯?shí)踐中提高自己的動(dòng)手能力。

3.2 開設(shè)就業(yè)指導(dǎo)課程，幫助學(xué)生了解就業(yè)需求

為了幫助給排水科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)生正確認(rèn)識(shí)就業(yè)形勢(shì)、了解求職相關(guān)信息以及做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，面向該專業(yè)畢業(yè)生開設(shè)給排水專業(yè)就業(yè)指導(dǎo)課程。

畢業(yè)生可在政府水務(wù)管理部門、給排水工程設(shè)計(jì)院所、給排水科研機(jī)構(gòu)、給排水建筑工程公司、給排水咨詢公司、水環(huán)保公司、給排水產(chǎn)品制造生產(chǎn)企業(yè)和節(jié)水設(shè)備研發(fā)和銷售公司，從事城市供水、排水、污水處理、節(jié)水、水循環(huán)等的研究、施工、設(shè)計(jì)、運(yùn)營、管理和監(jiān)測等工作，成為合格的給排水工程師、污水處理工程師、機(jī)電工程師、暖通工程師、水管工程師[13]。

4 結(jié)語

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展及普遍應(yīng)用，以及人工智能不斷升級(jí)發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化發(fā)展成為社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，給排水行業(yè)也不例外，這種發(fā)展趨勢(shì)促使高校排水科學(xué)與工程專業(yè)內(nèi)涵發(fā)生變化，高校應(yīng)抓住這種機(jī)遇，拓展排水科學(xué)與工程專業(yè)發(fā)展空間，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才需求的變化，更好地為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才。