新工科背景下給排水科學與工程專業(yè)認識實習教學改革探究

劉彥伶

（同濟大學環(huán)境科學與工程學院 上海 200092）

在新工科建設(shè)中，培養(yǎng)滿足行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的應(yīng)用型人才是核心目標。作為歷史悠久、典型的工科專業(yè)，給排水科學與工程專業(yè)（以下簡稱給排水專業(yè)）為我國給水排水工程設(shè)計、施工、運行、管理及相關(guān)科研教學培養(yǎng)了大批人才，為城市基礎(chǔ)建設(shè)與水資源利用管理提供了有力支撐。給排水專業(yè)學生既要有扎實的基礎(chǔ)理論知識，又要具備優(yōu)秀的實踐操作能力，向創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才方向發(fā)展。因此，傳統(tǒng)給排水專業(yè)在課程體系建設(shè)、培養(yǎng)方案設(shè)定、教學實踐內(nèi)容等方面需要不斷優(yōu)化、提高[1]。

在給排水專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，實習課程是強化學生工程意識、培養(yǎng)學生實踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。給排水專業(yè)一般含有認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習三個實習環(huán)節(jié)[2]。認識實習通常開設(shè)在第四學期末，作為學生最早接觸的實習環(huán)節(jié)，對于學生初步建立對本專業(yè)的總體印象、產(chǎn)生專業(yè)興趣、提升專業(yè)認同感具有重要作用。認識實習的主要目標是讓學生在學習專業(yè)理論課前，能夠?qū)Ρ緦I(yè)涉及的給水和污水處理工藝、構(gòu)筑物以及建筑給排水管道設(shè)備等有一個初步認識，調(diào)動學生的專業(yè)學習興趣，使學生帶著問題主動思考。但在給排水專業(yè)教學與實踐環(huán)節(jié)中，也常遇到學生實習積極性不高、主觀能動性弱、實習收獲較少等問題，這也促使認識實習等實踐教學環(huán)節(jié)的進一步改善提升。

1 認識實習教學改革策略

1.1 實習基地建設(shè)

實習基地是認識實習的重要載體，建立穩(wěn)定、具有代表性、多樣化的實習基地是保障實習教學質(zhì)量的關(guān)鍵。結(jié)合給排水專業(yè)的課程內(nèi)容和發(fā)展趨勢，實習基地建設(shè)應(yīng)涵蓋水源地（取水工程）、自來水廠、污水處理廠、建筑給排水系統(tǒng)等各個方向。高校應(yīng)與實習基地建立穩(wěn)定友好的協(xié)作關(guān)系，為認識實習教學提供良好條件。隨著工科專業(yè)教學改革的不斷推進，實習教學的要求也越來越高。傳統(tǒng)實習基地也存在內(nèi)容形式相對單一、學生參觀時間短、難以深入體驗等問題。因此，構(gòu)建新型實習基地和實習模式具有重要意義。一方面，打通不同實習環(huán)節(jié)，形成 “實習—畢業(yè)—就業(yè)一體化” 的培養(yǎng)模式，以學生就業(yè)需求為導(dǎo)向促進校企合作。另一方面，借助建筑信息模型（BIM）等新型實踐教學平臺對傳統(tǒng)實習基地進行補充。

虛擬仿真教學系統(tǒng)不僅能夠解決實習基地欠缺的問題，還能夠?qū)鹘y(tǒng)實習基地中難以看清的問題清晰地展現(xiàn)出來，大大提升實習教學質(zhì)量。目前，多所高校已經(jīng)建立了校內(nèi)水質(zhì)工程仿真室，讓學生在參觀實際現(xiàn)場前后進行實訓(xùn)，為本專業(yè)實習環(huán)節(jié)提供了有力補充[3]。利用給排水處理仿真教學軟件等工具，學生可深入接觸城市自來水廠和污水廠的各個處理單元，根據(jù)計算機提示輸入?yún)?shù)并操作設(shè)備，監(jiān)測工藝運行指標及狀態(tài)。軟件設(shè)置了多種水廠可能出現(xiàn)的緊急故障處理培訓(xùn)項目，如泵站故障、原水PH低、管網(wǎng)余氯低等[4]。學生應(yīng)用專業(yè)知識，參照提示進行操作，逐步摸索解決問題的思路和方法。虛擬仿真技術(shù)的使用能極大地調(diào)動學生實習的主動性，彌補現(xiàn)場參觀難以進行實操的缺點，有效鍛煉學生分析、解決實際問題的綜合能力。

1.2 教學形式改革

目前，實習現(xiàn)場參觀存在走馬觀花的問題。由于實習場地的限制，能同時容納的人數(shù)有限，參觀隊伍拖得很長，且實習現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的運行噪聲較大，易掩蓋指導(dǎo)老師或工作人員的講解，無法保證知識要點傳遞給所有學生。部分學生在實習中也僅是機械性記錄，并未深入思考和真正理解。針對上述問題，在參觀前，教師應(yīng)提前針對參觀地點的內(nèi)容，向?qū)W生播放相應(yīng)或相似的供排水流程或水處理技術(shù)流程影像資料，例如演示濾池過濾和反沖洗過程中的設(shè)備開關(guān)操作、展現(xiàn)水廠全流程工藝參數(shù)調(diào)節(jié)和控制界面，或模擬各種事故現(xiàn)象及處理方式的視頻，使學生在進入?yún)⒂^現(xiàn)場前對城市水處理系統(tǒng)的復(fù)雜性和關(guān)鍵點形成初步認識。此外，也可提前針對參觀內(nèi)容設(shè)置關(guān)鍵問題，讓學生明確本次實習所要了解和解決的問題是什么。在現(xiàn)場參觀過程中，學生帶著問題有針對性地參觀和聆聽講解，并與預(yù)先了解的信息形成對照互補，可大大提高學習效果。在參觀講解過程中，教師應(yīng)注意以整體工藝為主線，以處理單元及構(gòu)筑物為副線，從大致介紹工藝流程，具體認識單體構(gòu)筑物，再到深入了解設(shè)備及選型方法，逐步將學生從宏觀認識引導(dǎo)到專業(yè)知識上，加深實習印象[5]。

此外，大部分高校在認識實習中主要安排自來水廠、污水處理廠的現(xiàn)場參觀，而建筑給排水方向的實習安排較少[6]。同時，由于建筑給排水方面的實習內(nèi)容，例如建筑管道、供水設(shè)備等一般具有隱蔽性，學生在實習參觀中難以直接接觸，因此，如上文所述，教師可利用虛擬仿真教學手段，將建筑給排水的實習內(nèi)容制作成多維立體、可視化的模型展示給學生，解決建筑管道及設(shè)備安裝后被隱蔽的問題，增強學生在建筑給排水方向的實踐積累。對可實地參觀的給水、污水構(gòu)筑物，參觀后教師再利用虛擬仿真系統(tǒng)向?qū)W生深入展現(xiàn)構(gòu)筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行情況，也能夠進一步提升學生的理解程度和學習效果。

除現(xiàn)場參觀外，學校還可通過專題技術(shù)講座的形式，聘請經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員或管理人員向?qū)W生講授實際工程中所遇到的問題和處理方式，介紹行業(yè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢和工作特點。這樣既能開闊學生視野，也能為學生畢業(yè)后順利進入相關(guān)工作崗位起到銜接作用。

1.3 教學內(nèi)容拓展

隨著社會發(fā)展，給排水專業(yè)的教學內(nèi)容不斷拓展，也需要融入時代特色與發(fā)展理念。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，給排水專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)應(yīng)以水生態(tài)文明為融入點，充分挖掘海綿城市、綠色建筑、綜合管廊等生態(tài)文明建設(shè)案例，強調(diào)水系統(tǒng)問題的整體解決思路，突出水的良性社會循環(huán)理念。例如，在建筑給排水方向的實習教學中，可引入全生命周期評價理論，注重從全生命周期的角度對給水方式、管材選用等進行比較評估，使學生了解從原材料的采集、加工到生產(chǎn)、使用、養(yǎng)護、回收和最終處理的全過程，引導(dǎo)學生在學習專業(yè)知識的同時培養(yǎng)從生態(tài)、經(jīng)濟、社會等多角度思考問題的綜合工程觀。

作為城鄉(xiāng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，給水排水工程是雙碳背景下生態(tài)城市建設(shè)的前沿，也是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。給排水專業(yè)的實踐教學不能僅圍繞水供需矛盾、水污染治理、雨洪管理等傳統(tǒng)內(nèi)容，還應(yīng)融入碳中和理念，著重關(guān)注給排水系統(tǒng)中的碳排放足跡與碳中和路徑。在認識實習過程中，可增加關(guān)于給水廠和污水廠碳足跡的教學內(nèi)容。這些內(nèi)容對于 “雙碳” 背景下給排水專業(yè)的課程實踐拓展和新時代人才培養(yǎng)具有重要意義。

此外，面對水務(wù)行業(yè)智能化、平臺化、產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)化的發(fā)展趨勢，智慧水務(wù)也成為給排水專業(yè)課程及實踐教學的重要內(nèi)容。在認識實習過程中，除了傳統(tǒng)水廠工藝單元及構(gòu)筑物的實地參觀外，還應(yīng)加入智慧水廠、智慧水務(wù)的相關(guān)內(nèi)容，讓學生體會大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)在水廠生產(chǎn)工藝、設(shè)備設(shè)施、運行管理、應(yīng)急指揮方面發(fā)揮的重要作用。

1.4 教師水平提升

優(yōu)秀的教師隊伍是保障教學質(zhì)量、提升實習效果的關(guān)鍵，工程經(jīng)驗豐富的實習指導(dǎo)老師更能夠激發(fā)學生的學習興趣。隨著高校擴招，大量應(yīng)屆碩士或博士畢業(yè)生加入高校教師隊伍。這些年輕教師具有扎實的理論知識，但往往缺乏工程實踐的鍛煉，很難在實習教學環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮指導(dǎo)作用。因此，一方面學校要加強 “雙師型” 教師培養(yǎng)，通過多種措施切實增強教師的現(xiàn)場經(jīng)驗和工程能力。同時，學?？山M織資深教師與年輕教師搭班開展認識實習教學，形成良好的 “傳幫帶” 效果，逐步提升年輕教師的實踐教學水平。另一方面，在認識實習教學過程中，學校可積極引進企業(yè)工程師作為校外導(dǎo)師參與學生實習過程，傳授一線工程技術(shù)經(jīng)驗，提升教師隊伍的實習指導(dǎo)水平。

實習指導(dǎo)教師應(yīng)重視并做好實習備課工作，提前熟悉實習地點的工藝特點和運行管理情況，具體分析各實習地點的參觀重點，規(guī)劃好工藝流程及構(gòu)筑物的講解重點與方式。在實習過程中，指導(dǎo)教師不應(yīng)將全部講解任務(wù)交由現(xiàn)場工作人員，而要通過雙方配合互補，從多個維度向?qū)W生全面展示工藝流程及構(gòu)筑物所涉及的專業(yè)知識和工程要點，提升講解效果和學生的學習效果。

1.5 管理體系完善

認識實習教學過程的科學管理對于保障教學效果也至關(guān)重要。在實習前，教師應(yīng)充分認識到實習動員的重要性，向?qū)W生強調(diào)認識實習盡管時間短，但也是必需的正式教學活動，讓學生端正學習態(tài)度、嚴格遵守紀律、認真完成考核；同時從實習價值、作用等方面調(diào)動學生實習的主動性與積極性。實習結(jié)束后，為了加深學生對參觀實習的印象，教師可組織學生按小組進行實習感受交流與總結(jié)。一方面增進學生之間的交流討論，促進思考和認知；另一方面也能對大批量參觀時遺漏的知識點進行完善補充，使學生獲得更細致充分的講解。

在認識實習課程中，實習報告的撰寫是重要的考核環(huán)節(jié)。實習報告應(yīng)是對實習過程的整體闡述、深入思考及分析總結(jié)。好的實習報告既是學生對實習內(nèi)容的進一步消化理解，加深學習印象，也是指導(dǎo)教師檢驗實習教學效果、改進教學方法的重要依據(jù)。然而，目前的實習報告經(jīng)常存在內(nèi)容參差不齊、思考不深入、格式不規(guī)范等問題，甚至存在相互抄襲的情況，導(dǎo)致實習教學目標難以達到，學生的創(chuàng)新思維與實踐能力得不到鍛煉。為此，建議教師在實習開始前對實習報告的寫作內(nèi)容做出詳細說明，規(guī)定學生在實習過程中應(yīng)了解掌握的知識點，便于學生明確實習教學目標、提前收集相關(guān)資料、準備所需基礎(chǔ)理論知識，也能在實習參觀過程中抓住重點內(nèi)容。同時，實習指導(dǎo)教師可針對實習過程中的重要知識點設(shè)置一定的思考題，引導(dǎo)學生進行外延拓展性思考，將基礎(chǔ)理論知識與實際工程、實踐體會深度結(jié)合，培養(yǎng)學生的表達能力和創(chuàng)造性思維。此外，教師應(yīng)對實習報告的格式規(guī)范做出嚴格要求，以此鍛煉學生的科技應(yīng)用文寫作能力和文檔編輯能力，為今后撰寫學術(shù)論文、工程設(shè)計書、項目實施方案等打下堅實基礎(chǔ)。

除實習報告外，教師還可通過PPT 展示答辯等方式進行認識實習考核，有助于引起學生重視，促使學生充分思考實習的內(nèi)容與收獲。在答辯過程中，實習指導(dǎo)教師和實踐基地工程師的提問和解答，既能夠進一步幫助學生理解實習內(nèi)容、查缺補漏，也能夠讓學生的實習體會和教學效果得以及時反饋，促進師生交流與實習教學水平的不斷提高。

2 結(jié)語

實踐教學是工科專業(yè)教學中的重中之重，而認識實習是實踐教學環(huán)節(jié)的重要起點，對于學生建立給排水專業(yè)印象、激發(fā)專業(yè)學習興趣、了解行業(yè)工作性質(zhì)及內(nèi)容具有重要意義。在新工科教育、生態(tài)文明建設(shè)、 “雙碳” 目標等時代背景下，給排水科學與工程專業(yè)的內(nèi)涵、教學目標與人才要求均在發(fā)生變化。認識實習的教學過程應(yīng)順應(yīng)時代需求，不斷融入新理念、新技術(shù)，從實習基地、教學形式、教學內(nèi)容、教師水平、管理體系等方面進行全面改革升級，提升教學質(zhì)量與人才培養(yǎng)水平。