給水排水科學與工程專業多維立體化教學模式研究與實踐

信昆侖　李樹平　陶濤等

摘要：工程實踐性是給水排水科學與工程專業的專業特色之一，該專業課程教學也一直秉承理論與工程實際并重的優良傳統。文章從教學條件和教學手段入手，以給水排水管道工程課程為例，探索構建針對給水排水科學與工程專業的多維立體化教學模式，探討多維度教學過程的規范化教學手段，以推動給水排水科學與工程專業的人才培養。

關鍵詞：給水排水科學與工程；多維立體化；教學模式

中圖分類號：TU823；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2014）03003603

一、專業教學概況

給水排水系統建設是城市發展水平的重要標志。目前，在水資源可持續開發管理和給水排水工程技術領域迫切需求專業人才。中國高等院校給水排水工程專業已形成具有自身特點的學科理論體系和工程技術體系，專業規模也不斷擴大，為全國給水排水行業建設、科學研究和人才培養作出了重要貢獻[1-4]。同濟大學是中國最早開設給水排水工程專業的高等學校之一，也一直處于給水排水工程專業人才培養的領先行列。2009年教育部實施“卓越工程師教育培養計劃”，同濟大學是第一批參與試點的高校，而給水排水工程專業是同濟大學第一批試點專業[5]。為了適應更廣泛的專業需求與卓越工程師培養模式的需要，筆者在長期教學實踐的基礎上，積極開展給水排水工程專業多維立體化教學模式的研究。

強調工程實踐性是給水排水科學與工程專業的專業特色之一，該專業課程教學也一直保持理論與工程實際并重的優良傳統。近年來，隨著學科的不斷發展進步，專業理論教學與科學研究都有顯著提升，但在工程實踐教學方面卻未能同步發展[6-7]。此外，由于飲用水安全的重要性和自來水廠工作環境的特殊敏感性，學生的認識實習、畢業實習等實踐教學環節也更多的是“認識參觀”“畢業參觀”，以致學生對實踐內容的認識僅僅停留在課堂學習層面，影響了他們對課程相關理論知識的深入理解和掌握。

綜上所述，單一維度的課程教學已無法適應給水排水工程專業課程本身的

系統理論、工程實踐、科學研究等多維度的教學需求，給水排水工程專業在實踐教學和教學創新研究方面還有較大的空間。有鑒于此，筆者從教學條件和教學手段入手，依托給水排水管道工程等課程，積極探索構建針對給水排水科學與工程專業的多維立體化教學模式（圖1），并在多維度教學過程中采用規范化教學手段，推進給水排水科學與工程專業的教學和人才培養，為相關專業的卓越工程師培養模式提供借鑒[8-9]。

圖1給水排水管道工程課程多維立體化教學模式

二、多維立體化教學模式的構建

多維立體化教學模式的構建，以強調給水排水科學與工程專業教學的工程性和創新性為兩大導向原則，將理論教學、工程實踐基地、給水排水管網系統特色教學實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設計及創新實驗等教學科研環節有機結合起來，主要開展了以下各方面的工作：

（一）給水排水管網系統實驗室物理模型教學模式

依托“985”工程，建立了給水排水管網系統模擬實驗室。該實驗室是目前國內領先的給排水管網系統教學研究平臺之一，建有三層管道物理模型，水源包括2個水箱、2 臺小型變頻泵、2個循環水槽。采用循環供水模式，模擬流量規模為0-70 m3/h，共設10個在線壓力采集設備和4個流量監測設備。安排2-4課時組織學生分組進入實驗室進行水泵、閥門、流量計、壓力計的實際操作和觀測，了解供水管網的實際工作原理、管網系統的構造、配件、操作方法，了解現代管網系統測流測壓以及水質監測設備的類型、工作方式等。

通過給排水管網系統物理模型的實物教學，培養了學生的學習興趣，深化教學效果。

（二）給水排水工程施工現場教學模式及效果評價

依托與上海自來水公司、中國城鎮給水排水協會管道技術部等行業團體的良好合作關系與資源優勢，探索建立給排水工程施工現場錄像觀摩教學模式，并對教學效果與理論教學進行對比評價。

針對施工現場教學，與上海自來水公司合作，先后開展了包括國家支撐計劃在內的多項科研合作，并聯合中國城鎮給水排水協會管道技術部成功舉辦了《給水排水管網系統》教材全國研討會，同時組織了多次管道先進工程施工技術的現場觀摩。在教學過程中，通過施工現場錄像預先觀摩與施工現場考察相結合的方式，特別是聘請現場專業技術人員進行解說，帶領學生深入給排水工程施工第一線，了解給排水工程施工的過程、最新技術等，收到了最直觀的工程實踐教學認知效果。

（三）本科層次學科專業前沿科技創新模式

依托同濟大學環境科學與工程學院大學生科技創新實驗基地，以及國家自然科學基金、水專項、國家科技支撐計劃等科技項目，以科研創新為核心，向學生介紹給排水科學領域的最新科研進展，鼓勵有興趣的學生參與相關項目的科研。

向學生講授給排水科學與工程領域科學研究的進展、熱點和目標方向。飲用水安全尤其是管網水質保障、城市防洪排澇系統是中國城市化進程中人們關注的重點領域，國家重大水體專項就上述問題設有多項科研項目，均為該領域的重要前沿研究方向。依托研究團隊負責和參與的科研課題，結合承擔的創新實驗項目和國家科技項目，引導學生自愿參與相關研究。自2007年以來，通過一系列創新實驗項目，已先后完成了40余名給水排水專業三年級學生的科技創新研究素質拓展訓練。

（四）城市水系統理論與計算機模型集成教學模式

給水排水科學與工程專業不但要著眼于培養專業技術人才，而且更要注重通過開拓學生視野，培養學生的系統思維，把學生培養成綜合性人才。針對目前給水排水科學與工程專業分段式課程設置的特征，基于城市水文循環及城市水系統理論，將與城市水文循環不同階段有關的課程進行有機銜接和綜合集成，以城市水文過程的計算機模型為核心，研究城市水系統理論與計算機模型集成教學的創新模式。具體來說，就是依托城市水文循環的不同階段，通過計算機建模的方式，將有關課程的核心模塊綜合集成，形成涵蓋城市水系統核心功能的整體模型，在給學生講授水文循環不同階段專業知識的同時，進一步加深學生對城市水系統的整體認識，培養學生的系統思維。

三、結語

在給水排水科學與工程專業課程教學中，除了傳授理論基礎知識外，還應培養學生認識問題的能力、創新能力以及工程實踐能力。為此，應建立以理論教學為核心，將科研項目、課程設計（創新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設有機結合，并貫穿于課堂教學、創新試驗、課程設計等教學環節，形成給水排水科學與工程專業多維立體化教學模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學中，將理論教學、工程實踐基地、給水排水管網系統特色教學實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設計及創新實驗等教學科研環節有機結合，構建給水排水科學與工程專業課程的多維立體教學模式， 探討了如何整合行業協會、供排水企業等工程實踐教學資源，形成理論教學—工程實踐—科研創新三位一體的給水排水管道工程課程的穩定教學團隊，為該專業課程教學和卓越工程師人才培養提供支撐。參考文獻：

[1]許春紅，應一梅.《給水排水管網系統》課程教學改革探討[J].廣州化工，2012（4）：111-113.

[2]王培鳳，鄒冰，劉芳，劉振華.給排水專業應用型人才培養與教學體系改革研究[J].浙江水利水電專科學校學報，2007，19（3）：87-90.

[3]黃向陽，杜國峰，康瓊仙，彭鋒. 地方院校給水排水工程專業應用型人才培養的研究與實踐[J]，高等建筑教育，2013，22（5）：34-37.

[4]武曉剛 張奎.給水排水工程專業應用型人才培養體系的研究與實踐[J].中國科教創新導刊，2008（6）：79.

[5]沈紅心，隋銘皓，鄧慧萍.基于卓越工程師教育培養計劃的給水排水專業人才模式探索[J].教育教學論壇，2012，（34）：82-84.

[6]許兵，武道吉.給水排水工程專業實踐教學環節創新探索[J].高等建筑教育，2012，21（3）：154-156.

[7]李黎武，張偉.深化校企合作構建給水排水工程專業實踐教學體系[J].高等建筑教育，2010，19（4）：137-140.

[8]張明皓，朱冬冬，張艷鋒.卓越工程師背景下工程創新人才培養模式研究[J]. 高等建筑教育， 2012，21（6）：13-15.

[9]李方慧，趙永江，孟凡.基于卓越工程師教育計劃的土木工程專業教學改革[J]. 高等建筑教育，2012，21（6）：40-42.

三、結語

在給水排水科學與工程專業課程教學中，除了傳授理論基礎知識外，還應培養學生認識問題的能力、創新能力以及工程實踐能力。為此，應建立以理論教學為核心，將科研項目、課程設計（創新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設有機結合，并貫穿于課堂教學、創新試驗、課程設計等教學環節，形成給水排水科學與工程專業多維立體化教學模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學中，將理論教學、工程實踐基地、給水排水管網系統特色教學實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設計及創新實驗等教學科研環節有機結合，構建給水排水科學與工程專業課程的多維立體教學模式， 探討了如何整合行業協會、供排水企業等工程實踐教學資源，形成理論教學—工程實踐—科研創新三位一體的給水排水管道工程課程的穩定教學團隊，為該專業課程教學和卓越工程師人才培養提供支撐。參考文獻：

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[8]張明皓，朱冬冬，張艷鋒.卓越工程師背景下工程創新人才培養模式研究[J]. 高等建筑教育， 2012，21（6）：13-15.

[9]李方慧，趙永江，孟凡.基于卓越工程師教育計劃的土木工程專業教學改革[J]. 高等建筑教育，2012，21（6）：40-42.

三、結語

在給水排水科學與工程專業課程教學中，除了傳授理論基礎知識外，還應培養學生認識問題的能力、創新能力以及工程實踐能力。為此，應建立以理論教學為核心，將科研項目、課程設計（創新實驗）、工程實踐基地與實驗室建設有機結合，并貫穿于課堂教學、創新試驗、課程設計等教學環節，形成給水排水科學與工程專業多維立體化教學模式。本文重點闡述了在給水排水管道工程課程教學中，將理論教學、工程實踐基地、給水排水管網系統特色教學實驗室、科研項目（國家水體重大專項、國家支撐計劃）、課程設計及創新實驗等教學科研環節有機結合，構建給水排水科學與工程專業課程的多維立體教學模式， 探討了如何整合行業協會、供排水企業等工程實踐教學資源，形成理論教學—工程實踐—科研創新三位一體的給水排水管道工程課程的穩定教學團隊，為該專業課程教學和卓越工程師人才培養提供支撐。參考文獻：

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