高校給水管網實驗教學的現狀調查及對策

趙文玉 陸建紅 曾曉嵐 宋瑋華 郭育碩

[摘 要] “管網平差理論”是“給水管網系統”課程的核心知識點，是質量守恒定律和能量守恒定律在管網流量和壓力分配的應用，是該課程學習的難點。由于給水管網系統實驗設備建造困難，大多數高學校都無法開展“給水管網系統”課程的“管網平差理論”實驗環節，影響了多數學生對“管網平差理論”這一知識點的理解程度，對該知識點的學習進度變慢、學習效果普遍一般。以高校給水管網系統課程為研究對象，對該課程的實驗教學相關問題進行調查，分析其教學現狀，借此提出相關的應對之策，調查分析結果表明：少數有條件的高校建設實物與仿真結合的管網實驗教學平臺并共享給其他高校用于給水管網實驗教學是解決全國高校給水管網實驗教學問題的有效對策。

[關鍵詞] 實驗教學;給水管網;現狀調查;遠程共享

[基金項目] 2019年度教育部高等學校給排水科學與工程專業教學指導分委員會教學改革項目“新工科背景下地方高校給排水科學與工程專業人才多維協同培養模式探索與構建”（GPSJZW2019-13）;2019年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“基于共享教育理念的給水管網綜合實驗平臺的構建與實踐”（2019JGB215）;2019年度河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“打造線下一流金課的課程教學融合改革實踐研究”（2019SJGLX285）

[作者簡介] 趙文玉（1973—），男，四川內江人，博士，桂林理工大學環境科學與工程學院副教授，主要從事水處理理論與技術研究;陸建紅（1973—），女，河南許昌人，博士，華北水利水電大學環境與市政工程學院副教授，主要從事水處理理論與技術、城市水務規劃與信息化管理研究;曾曉嵐（1972—），女，云南文山人，工學博士，重慶大學環境與生態學院副教授（通信作者），主要從事廢水處理理論與技術研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）37-0033-04? ? [收稿日期] 2021-04-06

自1952年以來，給排水科學與工程專業（以下簡稱給排水專業）歷經近70年的歷程逐漸發展壯大，為國家經濟建設和人才培養做出了重要貢獻。給排水專業是一個具有很強的實踐性要求和很廣的實際工程運用度的工科專業，給水管網系統是其中最重要的專業課之一。在高校給排水專業的教學中，給水管網作為專業學習的核心內容之一，目前已經具備了完善的理論知識體系，實際工作中給水管網平差理論及計算在給水管網優化、智慧水務中有十分重要的意義。而給水管網的設計、計算、平差、校核等內容都是學生學習的重點和難點，課本上抽象的概念難以理解，需要實驗教學來輔助理解，如“水力學”“工程力學”等專業基礎課及“建筑給水排水工程”“水質工程學”等專業課程都有實驗課輔助理解相關的理論。由于給水管網管線較長，成環復雜，占地面積大，無法在室內搭建模型等，國內大多數高校都缺少關于管網平差的實驗教學環節，對于需要較強動手能力與實際具體理解的學科來說，會讓學生難以在客觀層面上理解，從而更難運用在實際工作中及在實際工作中存在理解不透徹的問題。因此，開展“高校給水管網實驗教學的現狀調查及對策研究”，了解高校對給水管網實驗的需求，并提出相應的對策，有十分重要的現實意義。

一、研究目的、研究對象和研究方法

（一）研究目的

截至2019年底，全國高校有187個給排水專業辦學點，給排水專業全國每年招生及畢業生人數均達到了1.1萬人左右，在校生人數達到了4萬余人[1]。給水排水專業是一個具有很強的實踐性要求和很廣實際工程運用度的工科專業，給水管網系統是其中最重要的專業課之一。實驗教學對給水管網課程具有非常重要的作用，有助于學生理解管網平差理論。通過本次調研，全面了解全國高校關于給水管網的實驗教學的基本情況，根據調查數據進行深層分析，提出相關對策，擬提出建設一套基于共享教育的給水管網綜合實驗平臺（簡稱共享管網平臺），開展給水管網及與之相關的實驗（如水泵、水力學、自控等），使同學們更易理解管網平差理論，更能理解給水管網的系統性。結合“互聯網+”模式，實現共享教育及遠程課堂實驗，實現教育資源有效利用及知識的即時理解掌握等，以解決目前高校給水管網實驗教學的難題。

（二）研究對象

教師問卷抽樣調查對象為全國本科高校給排水專業“給水管網”課程任課教師，參與答卷的高校有79所，占全國給排水科學與工程專業辦學點高校數的42%，其中雙一流大學9所（原985高校4所，原211高校1所），一般本科高校65所，三本高校5所，問卷樣本具有很好的代表性。

（三）研究方法

文獻研究法：通過查閱給水管網實驗教學等方面的文獻，為問卷的編制、論文的撰寫做了理論準備工作。針對所獲取的大量文獻資料及問卷所得資料，緊密結合研究的問題，采取一系列邏輯方法，進行多角度、多方面的考查與分析。

問卷調查法：由桂林理工大學、華北水利水電大學、重慶大學、吉林建筑科技學院等數名“給水管網系統”課程及相關課程的教師討論設計了一份教師問卷，用問卷調查法進行研究。教師問卷主要從教師實驗教學能力、實驗室條件、學校重視程度等方面進行調查。問卷的發放與收集利用“問卷星”平臺完成，本次調查發放問卷114份，收回問卷114份，其中有效問卷114份[2]。

統計分析法：根據問卷調查獲得的數據，進行統計、分析，獲得與給水管網實驗教學相關的可靠的結論和應對策略。

二、調查結果與分析

（一）給水管網平差理論在智慧水務中重要性的調查研究

65.79%的教師認為給水管網平差理論的工程應用[管網建模，數據采集（SCADA系統），優化調度（節能調度、事故調度），控制漏損等]在智慧水務升級中非常重要。32.46%的教師認為其在智慧水務升級中重要。僅有1.75%的教師認為其在智慧水務升級中重要性一般。