給水排水工程專業(yè)實踐教學模式及考核方法探究

馬偉芳+孫德智+倫曉秀+程翔

摘要：為適應給水排水工程專業(yè)對學生實踐能力的高要求，分析了當前高等院校在實踐課程設置及教學和考核中存在的不足，針對實踐教學環(huán)節(jié)涉及的實驗、實習和設計三大部分，結(jié)合北京林業(yè)大學“給排水專業(yè)實踐教學”課程幾年來的經(jīng)驗與問題進行總結(jié)和分析，指出新形勢下，實踐教學工作應通過準確掌握目前社會對專業(yè)實踐能力的要求定位和目標，優(yōu)化設置課程的核心內(nèi)容，并緊密結(jié)合給排水工程學科的最新研究進展與科研成果及工程案例，通過大學生科技創(chuàng)新等不同層次的實驗科研訓練等方面來豐富實踐教學內(nèi)容和形式，建立水處理全流程實驗設計及盲樣考核、管網(wǎng)制作及壓力實驗考核、實際水廠設計及設計運行核心參數(shù)考核的多途徑教學模式及考核渠道探索，充分調(diào)動了學生的能動性，提高了教學的效率和效果，從而滿足當前給排水工程領域?qū)?chuàng)新性實踐人才的培養(yǎng)要求。

關鍵詞：給排水實踐課程;課程定位;教學內(nèi)容;考核方法

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2014）42-0154-04

水環(huán)境是關系國計民生的焦點問題，因此當今社會對給排水工程專業(yè)的需求日益增加，同時對人才的實踐能力提出了更高的要求。給水排水工程專業(yè)是一門理論和實踐緊密結(jié)合的多學科知識體系綜合學科，實踐教學對整體教學效果影響甚大，實踐教學不僅鍛煉了學生的實踐和操作能力，同時也加深了學生對課堂講授內(nèi)容的理解和記憶。

北京林業(yè)大學“給水排水工程專業(yè)實踐教學”包括實驗、實習和設計三大部分，涉及課程實驗、金工實習、認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、課程設計、畢業(yè)設計等七個實踐性教學環(huán)節(jié)，共計32學分。如何在有限的時間內(nèi)，全面培養(yǎng)學生的綜合實踐能力，提升學生理論知識和實際應用能力的綜合水平，提高實踐教學考核的公平公正性，促進教學效果，是本研究的核心任務。筆者對北京林業(yè)大學給排水科學與工程專業(yè)近幾年的實踐教學模式及考核方法的實踐嘗試進行了綜合分析，對問題和經(jīng)驗進行了研究總結(jié)。

一、課程定位

給排水工程專業(yè)實踐課程是一門應用型的專業(yè)課程，不僅涵蓋生物、力學、物理和化學的知識，而且與電子信息技術和自動化技術的發(fā)展密切相關，是一門涉及多學科知識的綜合學科，是介于自然科學和技術科學之間的邊緣學科[1]。專業(yè)實踐課程是在學習專業(yè)基礎理論知識的背景下，通過實驗、實習和設計進一步加深對理論知識的理解、掌握和應用，同時也是獲取新知識、充分調(diào)動和發(fā)揮學生的能動性和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)分析問題和解決問題的科學實踐方法。實踐課程的定位是通過實踐課程實訓，具備一定的實驗技能和動手能力、了解給排水科學技術的理論前沿和發(fā)展動態(tài)，初步具備科學研究和實際工作的能力和水平。因此確定了整個實踐課程的設置、重點內(nèi)容和教學考核方式，體現(xiàn)理論知識和工程實踐能力的緊密結(jié)合，更好地促進實踐教學效果。

二、實驗教學：學院統(tǒng)一設計實驗，自編實驗講義，擴展考核方式

（一）實驗課程

給排水工程專業(yè)的實驗課程分為專業(yè)基礎課實驗和專業(yè)課實驗[2]，專業(yè)基礎課實驗包括水分析化學實驗、水力學實驗和水處理微生物實驗三類，專業(yè)課實驗包括給水處理技術實驗、供排水管網(wǎng)實驗和污水處理技術實驗。北京林業(yè)大學環(huán)境學院通過對目前國內(nèi)的核心水處理企業(yè)如北京排水集團、北京自來水集團、北控水務集團、碧水源公司等企業(yè)，進行技術需求調(diào)研的基礎上，組織全院老師編制了6門實驗課程的講義，并要求實驗課帶班老師提前親自做好每一次實驗，把實驗中可能出現(xiàn)的問題編寫在實驗注意事項中，并根據(jù)實驗原理和設計提出思考題，提高了學生的實驗效果和思考能力。如根據(jù)目前飲用水中出現(xiàn)的內(nèi)分泌干擾物，設計了臭氧活性炭處理飲用水中內(nèi)分泌干擾物的實驗課程，同時在分析手段上設計了利用UPLC-MS-MS分析內(nèi)分泌干擾物的中間代謝產(chǎn)物，畢業(yè)生受到自來水集團的青睞。

每門實驗課程都由專業(yè)任課的老師親自帶班，實驗課的安排保證與理論教學同步。實驗課的分組合理，微生物實驗2人一組，水處理實驗4人一組，化學實驗每人單獨進行，既保證了有效的利用資源，也充分調(diào)動了學生參與的積極性和主動性。同時，要求學生課前準備預習報告，課后提交實驗報告，并要求學生實驗報告工整清晰，數(shù)據(jù)測定真實、數(shù)據(jù)處理規(guī)范，實驗教師對測定數(shù)據(jù)進行檢查和簽字后方可生效，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，為學生適應現(xiàn)實工作崗位的需要提供了良好的素質(zhì)訓練。

（二）大學生科技創(chuàng)新實踐

北京林業(yè)大學設置了3類大學生科技創(chuàng)新實驗，包括國家級、北京市級和校級。專業(yè)教師可結(jié)合科研實際，提出相應的大學生科技創(chuàng)新實踐題目，由感興趣的學生組成團隊進行申報，與學生一起從事科研活動。其中三類項目有嚴格的驗收標準，國家級項目須有SCI文章、市級項目須有核心期刊文章，而校級項目也必須有公開發(fā)表的文章。該實驗實踐課程的參與，大大提高了學生的實驗動手能力和科研實踐能力，每年由于發(fā)表SCI文章而被清華、北大等知名院校錄取為直博的學生大有人在，且呈逐年增加的趨勢。

北京林業(yè)大學環(huán)境學院開展了豐富的環(huán)保社團活動，其中“綠手指”社團的地溝油制肥皂項目獲得了國家20萬元的經(jīng)費支持，提高了學生素質(zhì)和豐富校園文化生活，逐步實現(xiàn)第一課堂的有效延伸。

（三）實驗考核

給排水工程專業(yè)實驗課程是單獨的課程，因此執(zhí)行嚴格的考核制度，采用實際考操作和筆試相結(jié)合的形式，其中平時實驗占50%，實操和筆試各占30%和20%。主考教師準備不同濃度的樣品，考核時學生隨機抽簽，進行濃度的測定，在測定的基礎上根據(jù)平時實驗積累的經(jīng)驗，設計實驗方案進行污染物去除，并分析取出后的污染物濃度，監(jiān)考教師根據(jù)統(tǒng)一制定的評分標準，對實驗結(jié)果進行打分;筆試主要反應對實驗原理、注意事項和問題思考的把握程度。通過考核不僅檢查了學生的操作水平，而且更深刻領會了每次實驗的內(nèi)涵，避免了平時實驗中分組實驗中個別同學依賴其他同學操作的不良習慣，調(diào)動了每位學生的積極性，使學習上了一個新臺階。以上筆試和實際操作的考核形式，經(jīng)過實踐檢驗，是切實可行的考核方法。endprint

三、實習教學：與生產(chǎn)實際結(jié)合，影像與現(xiàn)場相結(jié)合

認識實習、金工實習額、生產(chǎn)實習和畢業(yè)綜合實習是給排水專業(yè)本科階段非常重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。實習是課堂教學的繼續(xù)和發(fā)展，是檢驗教學成果的重要途徑[3]。北京林業(yè)大學長期以來與北京排水集團、北京自來水集團、北京翠湖濕地公園等單位達成了長期的實訓校外合作基地，還與校內(nèi)的污水處理站等基地簽訂實習協(xié)議，進一步拓寬了學生學習專業(yè)知識的渠道。

（一）認識實習

認識實習主要是學生到自來水廠、污水處理廠和高層建筑供排水及消防系統(tǒng)進行參觀[4]，加深學生對給排水工程的認識和了解，初步建立起對本專業(yè)的總體工作任務印象。

在認識實習前，帶隊教師召開實習布置大會，具體明確的提出實習的目的和主要內(nèi)容，并針對實習內(nèi)容播放各個實習機構拍攝的供排水流程或水處理工藝技術流程，并利用計算機仿真技術模擬生產(chǎn)過程環(huán)境中，如北京市水源九廠對褐煤和石英砂雙層濾料的過濾和反沖洗過程中各個閥門、開關、設備的操作;吳家村污水處理廠的全流程和各工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制界面，可以模擬各種事故現(xiàn)象及處理方式，在進入現(xiàn)場前對城市水處理系統(tǒng)的復雜性和突發(fā)事件形成深刻的感性認識。在現(xiàn)場實習過程中，學生可以帶著問題有針對性認識實習，大大提高效果。在認識實習工程中，以工藝為主線，以單體構筑物為副線，通過先大體了解流程再具體認識單體構筑物，最后了解具體涉及的設備及選型方法，一步一步將學生從宏觀的認知引導到專業(yè)知識的細節(jié)上。

（二）金工實習

北京林業(yè)大學給排水專業(yè)的金工實習是集設計制作與實際加工于一體的實習教學方式，將創(chuàng)新工程能力的培養(yǎng)與傳統(tǒng)的機械加工技能操作訓練巧妙地結(jié)合在一起。實習的基本要求是給用戶安裝洗浴系統(tǒng)及衛(wèi)生潔具，因此首先要設計各個器具的具體位置，然后設計管路系統(tǒng)，最后進行管理和潔具的安裝。因此突破了一般金工實習車削、銑削、刨削、磨削、鑄造、鍛造、焊接等基本機械加工工藝知識[5]，更加注重基本操作技能的訓練和設計創(chuàng)新能力的結(jié)合。最后的考核為系統(tǒng)穩(wěn)定運行不漏水。開放式的金工實習模式成為培養(yǎng)學生工程能力的一個基礎平臺，在理論聯(lián)系實際的同時著重培養(yǎng)工程動手能力，使學生發(fā)展成為一個適應現(xiàn)代化企業(yè)需求的合格工程師。

（三）生產(chǎn)實習

生產(chǎn)實習是學生結(jié)合已學習的水質(zhì)工程學[6]、建筑給排水、水處理工藝設備及儀表等專業(yè)課程的基礎上，與工程實際聯(lián)系起來，進一步加深對所學知識的理解。北京林業(yè)大學建立了給水排水工程專業(yè)的生產(chǎn)實習資料庫，其中包括：實習大綱、影音資料、實習圖紙、實習思考題等。通過學生進駐自來水廠、污水處理廠、建筑公司及高層建筑現(xiàn)場，參觀并跟班運行等手段了解工藝及運行情況、污染物處理過程、建筑施工場景等，進一步鞏固理論知識，也為學生今后選擇職業(yè)打下基礎。

生產(chǎn)實習之前指導教師召開實習動員大會，講解一些安全注意事項、實習大綱，播放實習影音資料和PPT課件，閱覽設計圖紙，讓同學初步了解主要處理構筑物的平剖面圖、動畫、建筑給排水三維系統(tǒng)圖等，并結(jié)合實驗室的模型演示，讓學生對各構筑物內(nèi)部構造、運行機理有初步的了解。實習期間嚴格按照實習場地分班組實習，同時學生需要記錄實習工況，編制實習報告。在生產(chǎn)實習的過程中針對實習中的共性問題和難點問題，與學生進行面對面的交流，在擴展實習空間的同時也延伸了實習的時間。

1.畢業(yè)綜合實習。畢業(yè)實習是學生結(jié)合自己的畢設選題，有針對性地進行實際工程參觀實習，為順利進行畢設打下基礎。北京林業(yè)大學的畢業(yè)設計全部來自于實際課題，因此每名畢業(yè)生根據(jù)自己的選題，選擇到類似工藝的水廠或高層建筑的場所進行為期一周的實地考察，包括核心工藝流程，各個工藝構筑物的形式和用途，主要設備及選型，同時對自動化控制環(huán)節(jié)進行學習。對于污水處理廠出水達地表IV水體出水標準要求的選題，不僅需要去污水廠和再生水廠進行實習，同時去設計院進行學習，以達到工藝符合實際設計的要求。通過綜合實現(xiàn)的訓練，為畢業(yè)設計的順利開展打下良好的基礎。

2.實習考核。實習結(jié)束后要求學生提交實習記錄和實習報告，并由教研室組成專業(yè)團隊對其實習內(nèi)容進行現(xiàn)場答辯，最后根據(jù)實習報告及實習答辯記錄評定學生的生產(chǎn)實習成績。金工實習的考核為供排水系統(tǒng)穩(wěn)定運行不漏水。對不及格的學生要求再重新實習，直至達到實習要求為止。因此，大大提高了實習的效果。

四、設計教學：命題全部源自實際項目，每個學生單獨選題

（一）課程設計

課程設計作為給排水專業(yè)實踐教學的基本環(huán)節(jié)，可在很大程度上提高學生對專業(yè)知識的深度理解和獨立的工作能力。給排水專業(yè)課程設計包括泵站設計、給水排水管網(wǎng)設計、給水廠設計、污水處理廠設計和建筑給排水設計。設計題目盡量選用目前國內(nèi)外的主流工藝，且難易適中，以鞏固學生的基礎知識為目的。指導教師在授課之前將設計任務書下達給學生，將課程設計的知識貫穿于授課過程，使學生掌握設計計算的方法。在課程結(jié)束后，統(tǒng)一進行設計任務布置和任務解答。

設計過程中，在核心設計參數(shù)的設定上，采取統(tǒng)分相結(jié)合的方式。每種方案由5～6人組成，同一組里的每個學生在處理規(guī)模和進水水質(zhì)等方面略有不同，這樣的參數(shù)率定有助于同組學生間的討論，同時又能發(fā)揮學生獨特的設計理念，充分發(fā)揮學生對工藝的獨特見解，反應對基礎知識的領悟能力和拓展水平。

（二）畢業(yè)設計

畢業(yè)設計選題百分之百是指導教師正在設計與研究的現(xiàn)實課題，80%以上的選題體現(xiàn)了水環(huán)境污染控制與水處理新工藝。如在水環(huán)境方面：更側(cè)重于目前水體污染控制要求的緩流水體水生態(tài)和水質(zhì)保持工程設計、初期雨水的收集凈化與利用工程設計、面源污染控制工程設計、多自然型河流生態(tài)凈化工程設計。在污水處理方面：更注重與我國污水排放新標準結(jié)合，新建污水處理廠設計全部實現(xiàn)一級A的排放要求，核心工藝包括MBR工藝、生化+濾布過濾工藝、生化+微濾等;同時更加注重污泥處理工藝的體現(xiàn)，在傳統(tǒng)污泥脫水的工程設計的基礎上，增加污泥消化、污泥堆肥及生態(tài)利用、污泥鈣化及建筑材料回用等污泥綜合處理及資源化工程設計;重視污水廠臭氣對環(huán)境的影響，增加了污水廠的臭氣收集和處理方面的工程設計;在部分傳統(tǒng)的污水處理工藝如活性污泥法、A2/O、SBR和氧化溝[7]的選題也結(jié)合目前污水處理廠升級改造實現(xiàn)一級A達標排放的新標準要求，體現(xiàn)深度脫氮除磷工藝，同時將除磷精確控制及磷回收的工程設計納入新的設計體系;同時結(jié)合北方缺水地區(qū)水環(huán)境對污水排放的達地表IV水體的高標準出水要求，更多的在組合工藝和新工藝的應用方面進行設計嘗試;在飲用水處理方面：注重新型污染物的處理工藝及消毒副產(chǎn)物控制技術，并結(jié)合北京市面臨的南水北調(diào)與海水淡化進京的多水源優(yōu)化調(diào)度的管網(wǎng)分配，核心工藝包括多層濾料過濾、膜過濾及臭氧消毒、紫外消毒等新工藝設計。因此，學生經(jīng)過課程設計和畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)能夠適應當前用人單位的技術需求，保持了較好的本專業(yè)就業(yè)率。endprint

（三）設計考核

由教研室主任為答辯考核組長，全體教研室老師為組員組成考核團隊，對同學設計中的三個環(huán)節(jié)“開題、中期和最后的設計成果”進行統(tǒng)一考核，成績的核定按照去除最高分和最低分之后取平均分，3次答辯取10%、20%和70%作為最終的成績，保證了考核的公平和公正性。由于選題來自實際的課題，且每人一個選題，因此不僅避免了設計雷同，設計成果也有助于提高學生在工作面試中的競爭能力。

畢業(yè)設計限定了學生的基本合格線，最少8張圖紙，其中2張手繪，且設計沒有工藝失誤和圖紙基本沒有錯誤，答辯過程對設計工藝介紹清楚，關鍵環(huán)節(jié)提問回答無誤;對于不達標的同學，限期整改后進行二次答辯，二次答辯不合格者，不授予學士學位。嚴格的設計考核制度和設計規(guī)范，確保了設計質(zhì)量，使得每年都有數(shù)名同學考入設計院工作。

五、結(jié)束語

實踐教學是給排水專業(yè)的重要組成部分，是培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)、高水平應用型人才的基礎。整個實踐教學，從實驗、實習和設計三個教學和考核環(huán)節(jié)進行全方位的改革，為實踐教學改革探索出一條新路。通過實驗的統(tǒng)一編排、實習的與生產(chǎn)實際結(jié)合、影像與現(xiàn)場的雙結(jié)合及設計的單獨選題及實際命題的實踐教學路線設計，結(jié)合水處理全流程實驗設計及盲樣考核、管網(wǎng)制作及壓力實驗考核、實際水廠設計及設計運行核心參數(shù)考核的多途徑教學模式及公平考核渠道探索，充分調(diào)動了學生的能動性，整體有效地推進實踐性教學改革，提高了教學的效率和效果，滿足了當前給排水工程領域?qū)?chuàng)新性實踐人才的培養(yǎng)要求。

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基金項目：北京林業(yè)大學教改項目《給排水專業(yè)實踐教學質(zhì)量監(jiān)控體系改革與實踐研究》資助。

作者簡介：馬偉芳（1974-），女，河北石家莊人，副教授，研究方向：水污染控制技術。endprint