面向卓越工程师培养的给水排水管网系统课程教学改革

汪艳宁 员 建 李文朴 田素凤

天津城建大学 天津 300384

“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。“卓越计划”有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力[1]。

我校“卓越计划”试点班始于2011年10月，是从2011级新生中通过笔试和面试遴选出优秀学生组成的。给水排水工程专业“卓越计划”定位于培养应用型卓越工程师，通过校企联合的理论学习和实践训练，实现给水排水工程专业应用型卓越工程师的培养。目前，这些学生已进入专业课学习阶段。给水排水管网系统是给水排水工程专业的主干课之一，在卓越班的培养计划中，其定位是企业技术平台课程。该课程主要讲授给水的输送和分配以及废水的收集和输送管道系统网络的理论、工程设计，管网的管理、维护和运行调度的基础理论和工程技术。针对课程基础要求，结合卓越班的培养计划，我校从师资队伍、教学内容、教学方法和课程设计等方面对课程教学进行了改革。

1 引进人才，加强校企联合，构建新型师资队伍

师资队伍建设是提高专业教学质量的根本所在。实施“卓越计划”，师资是关键。学校采取措施，打造了一支满足行业创新性、应用型人才培养的师资队伍。

我校引进教授、博士、企业技术骨干等优秀人才充实教师队伍，同时聘任具有行业影响力的专家学者作为兼职教师；定期举办学术讲座和各种科技交流活动，让教师及时了解科技前沿及企业急需解决的问题，使学校的相关科研项目与实际更贴近，拓展“产学研”结合的深度和广度。

学校还有效利用企业的工程实践条件，鼓励教师深入企业锻炼，切实提高教师的工程设计能力和专业教学水平。学校与企业签订实习协议，建设校外实践基地，为专业实践教学的顺利进行提供可靠的物质保障[2]，从而更好地提高学生的工程实践能力和创新能力。

本专业优化课程组梯队，发挥老教师的传、帮、带作用，定期举办教研活动，鼓励青年教师参与实践课题或工程项目研究工作，有效地提高了教师的专业教学水平，保证了专业教学质量。

2 合理选取教材，加强教学内容改革

作为卓越班必修的企业技术平台课程，给水排水管网系统课程在课时安排上，与普通给水排水专业班一样，都是48学时。但是面对卓越班的优秀学生，教师要在同样的学时内，将理论内容讲得更深更透，这就需要将课程内容更好地整合和提炼。

2.1 新旧教材，结合使用

我校给水排水专业在2003年之前用的教材是中国建筑工业出版社出版的《给水工程》和《排水工程》(上)，之后用的教材是给水排水专业指导委员会推荐的《给水排水管网系统》。新教材将给水管网和排水管网整合成一个统一的内容体系，并引入了国内外最新的管网理论和科技成果，对给水管网设计的水力计算和优化理论与计算方法等内容做了较大的变动和改进[3]。使用新教材，可使学生认识和掌握本领域的最新技术及发展方向，激发学生学习潜能，更好地保障“卓越计划”的顺利进行。但是在污水管网设计部分，新教材采用公式计算，计算量大，旧教材采用水力计算图和水力计算表计算，学生更容易掌握和使用。旧教材“排水管渠系统上的构筑物”部分编写得较好，新教材则无此内容。因此，在教学过程中，我们将新旧教材结合使用，完善教学内容，达到了较好的教学效果。

2.2 简化内容，强调重点

由于该课程学时相对较少，教学内容较多，我们在授课过程中精简内容，突出重点和难点。我们对教学内容进行了如下调整：与水力学、水泵等专业基础课程重复的内容，少讲或不讲，如新教材中的3.1和3.2节；叙述性内容较多的章节让学生自学，如2.1节，第11章和第12章；选讲的教学内容可供学有余力的学生自学，如第7章和第8章等内容。我们将教学的重点放在给水排水管网设计与计算部分。如给水管网节点流量和管段流量的合理计算与分配方法，管网平差中解环程组的基本算法；排水管网中管段设计流量的计算和水力计算，截流式合流制排水管网的设计计算。

2.3 及时更新，与时俱进

我校目前使用的教材是严煦世主编的《给水排水管网系统》(第二版)，该书2008年出版，滞后于现行的《室外排水设计规范》(GB50014-2006)(2011年版)，因此，有必要及时补充或修订教材的相关内容。如应科学地看待分流制与合流制，在干旱地区(年降雨量在300 mm以下)新建的排水系统可以采用合流制。《室外排水设计规范》提高了雨水管渠的设计重现期，并增加了排水系统的排除积水能力校核，还增加了雨水综合管理的低影响开发(LID)理念、雨水量计算的数学模型法、雨水的调蓄利用等内容。现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求检测管网水质，故在课程教学中应补充有关给水管网水质变化与控制方面的内容[4]。

教材中雨水管渠的设计重现期以及最高日设计用水量、浇洒道路和绿化用水量定额与现行的《室外给水设计规范》不符，教学时应及时指导学生修改。

除了推广《室外排水设计规范》的新内容，我们还给学生补充给排水管网的新技术、新方法和新理论，如新型给排水管道材料、给水管网水力与水质分析软件、管网平差软件等。

3 改进教学方法，提高教学效果

教师应有效利用宝贵的课堂教学时间，不断改进教学方法，将传统教学手段与现代化教学手段有机结合，使教学过程高效进行。同时，学校应完善网络教学平台，将课堂延伸，以弥补学时不足的影响。

3.1 合理使用多媒体

目前大多数教师使用多媒体上课。与传统的板书教学相比，多媒体教学信息量大、图文并茂，在一定程度上可以提高课堂教学的效率，但多媒体教学也存在着一些问题，如上课节奏太快、信息量太大不易把握重点、课堂缺乏活力等。教师在教学中应合理使用多媒体，使板书和多媒体教学有机结合，根据教学内容，灵活调整教学方式。对于以文字为主的概念、规范、标准等内容应以多媒体教学为主；对于理论推导计算部分，应以板书为主。具体到给水管网设计的环能量方程组求解、哈罗斯算法、分区给水管网供水能量分析等重要知识点的讲解，教师宜采用板书教学，边写边问，一步一步引导学生理解和掌握。雨水、污水管网管段设计计算部分，也应从例题中选取其中的某几个管段进行详细的流量计算和水力计算。教师在黑板上一步步计算的过程，既是对难点问题剖析的过程，也是帮助学生理解和消化的过程。

3.2 有效利用网络平台

课堂时间是有限的，通过建设网络平台，将知识的传播空间扩展到无限的网络平台，可以延伸课堂教学内容。教师可将教学大纲、课件、视频、图纸和习题等相关课程资料上传至网络教学平台，督促学生在课余时间使用网上相关资源，加强对本课程所学知识的复习、自学和交流[5]。我们给学生推荐的相关专业网站有，给排水在线、土木在线、中国水网、国际水协会等；相关科技期刊有，《中国给水排水》《给水排水》《环境科学》《环境工程》“Environmental Science &Technology”“Water Research”“Water Science and Technology”等，让这些未来的卓越工程师有更多的机会及时了解学科前沿的研究成果和发展方向。我们还给学生布置相关专题，如世界各国的排水体制现状、雨水回用技术等，让学生通过文献检索，搜集并整理资料，写出简短的小论文。通过查阅文献，学生培养了独立分析和解决问题的能力，提升了专业素养和创新能力。

我们参考全国勘察设计注册公用设备工程师(给水排水专业)执业资格考试题和教材章节习题，建立试题库，提高学生对知识的理解和灵活应用能力，让他们了解相关资格考试难度及题型，以便毕业后能尽早通过考试，建立更好的专业前景。同时，该专业教师鼓励学生积极参与学校、企业的科研项目或工程项目，提高学生的认知水平并积累实践经验。

4 深化课程设计内容，打造个性化设计题目

课程设计是给水排水管网系统课程的实践性教学环节。该课程设置给水管网和排水管网两个课程设计，主要内容是根据城市规划图，分别进行一个区域给水管网和排水管网的定线、水力计算和管道纵剖面图的绘制。学生通过课程设计，掌握城市给水排水管网设计的内容、步骤和方法；熟悉设计规范、标准、手册、图集和专著的内容及使用；学习设计图纸绘制及成果总结；培养综合应用知识和分析解决问题的能力，提高工程设计与制图的能力，为从事给水排水工程的规划、设计和施工等奠定基础。

卓越班的给水排水管网系统课程设计(企业实训)共四周，比普通班多两周，形式也更多样化，学生可以在学校，也可以在企业，由企业导师和校内教师联合指导，并配合学生到现场参观。我校的课设题目一直是一人一题，卓越班的题目在此基础上更加深入，排水管网增加了雨水管道纵断面图，可更清晰地理解跌水井；学有余力的学生还可以做截流式合流制排水系统，更深入地理解溢流井，并为日后参与合流制改造工程项目打下基础。通过灵活多样的课程设计，教学实现了从重视知识的传授、智力的培养向重视能力培养的转变；实现了从以学习知识为主的“知识目标观”向以学习方法为主的“能力目标观”的转变。

5 结束语

“卓越计划”要求培养出高质量的具有创新能力和较强工程实践能力的给水排水工程技术人才，只有做好本学科体系的每一个环节的工作，才能培养出创新型工程人才。给水排水管网系统是一门理论性、实践性较强的专业核心课程，既有较为抽象的基础理论，又有较高的工程设计要求。任课教师应不断整合教学内容，合理使用多媒体和学校的网络教学平台，理论与实践相结合，注重课程设计，只有这样才能使学生的学习系统深入，达到培养学生工程设计能力、提高学生专业工程意识的目的，同时有效保障“卓越计划”正常进行。

[1]陈希.着力培养卓越工程师后备人才[N].人民日报,2010-07-09.

[2]张建锋,黄延林.基于“卓越工程师”目标下的给水排水工程专业实践教学改革[J].西安建筑科技大学学报:社会科学版,2011,30(5):93-96.

[3]严煦世,刘遂庆.给水排水管网系统[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[4]刘绍根.《给水排水管网系统》课程教学改革的探索和实践[J].赤峰学院学报:自然科学版,2012,28(3):210-213.

[5]赵玲萍,涂保华.给水排水管网系统课程教学改革与实践[J].化工高等教育,2012,126(4):59-62.