建筑环境与能源应用工程专业《建筑给水排水工程》课程教学改革与探索

（河南工程学院土木工程学院，河南郑州市，451191） 姬秀娟 薛永飞 张仙平

在国家实施创新驱动发展、“互联网+”、“中国制造2025”等重大发展战略的背景下，培养科学理论基础厚、综合素质高，工程能力强的工程创新科技人才，对于支撑以新技术、新模式、新产业、新业态为特点的新经济蓬勃发展具有非常重要的现实和战略意义，也是向制造强国和创新型国家转变的重要前提[1]。本文结合建筑环境与能源应用工程专业（以下简称“建环专业”）人才培养方案，分析了当前《建筑给水排水工程》课程教学中存在的一些问题，结合市场各用人单位的需求，提出可行的解决方案。旨在夯实学生的理论基础，强化实践教学，提高实践教学质量，提高学生适应变化能力与工程创新能力，培养会设计、能施工、懂管理、符合时代发展与产业行业要求的的高素质复合型工程技术应用人才。

1《建筑给水排水工程》教学上存在的问题

1.1 学科壁垒、专业藩篱窄化了学生的知识体系及大工程观

据“全球竞争力报告（2016～2017）”显示，中国在“availability of scientists and engineers”指标中，仅排名第29位，而马拉西亚排名第7位[2]。究其原因是我国高考文理分科使得学生在高中阶段就过早地接受文理分科教育，教育环节存在不同程度的过早专门化、过分专门化等弊端，使得学生所学知识只限于狭窄的单个学科领域，学生工程知识体系关联性不够[1]。建筑给水排水工程教学过程中不同程度的出现学生知识面狭窄、无大工程观，整个工程知识体系关联性存在欠缺。

1.2 校企隔阂阻碍了学生的市场匹配

产业界未真正参与工程人才培养工作，企业新技术、新材料、新工艺没有出现在教学内容中，教材内容不能满足甚至滞后于产业技术的发展，使学生所学知识面临着“毕业即过时”的尴尬境地。随着高层及超高层建筑的飞速发展、节水技术的广泛应用、绿色建筑的普及、海绵城市的兴建、BIM技术的逐步成熟为本学科注入新的知识点。目前我校使用的《建筑给水排水工程》教材出版于2013年3月，现用教材的滞后性主要表现在以下三方面。首先，在新设备方面，无负压供水设备也称叠压供水设备，是近几年发展起来的一种新型供水设备，该设备具有节能，避免二次水质污染的特点，《建筑给水排水》GB 50015-2003在2009年修订过程中增加叠压供水设备，而在《建筑给水排水工程》课本中未提及此类设备；第二，在新材料方面，给水铝塑复合管和钢塑复合管兼有金属管材和塑料管材的优点，对水质无污染，耐腐蚀，耐压性能好，此类管材在高层给水立管中已基本取代热镀锌钢管，而在《建筑给水排水工程》课本中却未更新。第三，在新规范方面，《建筑设计防火规范》和《高层建筑设计防火规范》合并为《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）且《消防给水及消火栓系统技术规范》从《建筑设计防火规范》中分离出来[3]。调整了两项标准间的不一致、不协调的规定，解决了工程建设和消防工作中反映的突出问题，而在《建筑给水排水工程》课本中却未按照新规范编制。另外《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2017）于2018年1月1日开始执行，规范重新编排了自动喷水灭火系统类型，补充了氯化聚氯乙烯（PVC-C）消防塑料管材的应用技术要求等[4]，而《建筑给水排水工程》课本在自动喷水灭火系统章节也滞后于新规范。理论教学过程难以将课堂内容与实际问题有机结合起来，学生不能有效地及时地对新技术、新设备和新材料进行消化吸收再创造。

1.3 实践教学时间短，缺乏各专业的协调和管道综合训练

原培养方案给水排水课程设计实践为一周，由于学生在课程设计之前鲜有接触建筑设计图纸，不了解相应的制图规则，建筑识图和制图能力欠缺[5]。教师首先指导学生从建筑识图和制图开始，浪费了一定时间；其次才开始建筑给水排水系统的设计和计算，刚理清的思路，定好方案，明白算哪些内容，怎么算，一半时间已经过去了，这使得学生不能完整一个包括给水、热水、排水、消火栓、喷淋和灭火器的完整的设计，与其他专业协调及管道综合也不能训练，达不到预期效果。

2 解决办法

结合建环专业培养方案，鉴于《建筑给水排水工程》课程具有实践性、综合性、经济性和创新性的特点，提出课程教学应以理论教学为基础，以强化实践教学为主，注重“四结合”原则，即理论教学与规范标准相结合，理论教学与现代化教学技术相结合，实践教学与各专业相结合，实践教学与BIM技术相结合，旨在培养具有扎实理论基础及实践知识的复合型工程技术应用人才。

2.1 理论教学与规范标准相结合，优化教学内容

结合授课教师具备多年建筑给水排水设计经验的优点，在授课过程中，以课本理论为基础，以现行规范为依据，其他设计手册、技术措施、设计指南作为参考，收集典型工程实例并精心穿插到各教学章节中，优化教学内容，提高学生对课程学习的兴趣和主动性，培养学生解决实际工程问题的能力。授课过程中，以《城镇给水排水技术规范》（GB 50788-2012）、《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）、《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003（2009年版））、《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2017、《建筑灭火器配置设计规范》（GB 50140-2005）、《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）、《建筑中水设计规范》（GB 50336-2002）、《建筑屋面雨水排水系统技术规程》（CJJ 142-2014）、《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）等规范为依据，当发现教材与规范标准条文存在差异或矛盾时，则以规范标准为授课依据，教材、技术措施、设计手册等只作为授课参考[6]。

2.2 理论教学采用线上与线下两个空间双重互动，提高学生的兴趣

理论教学借助访谈形式以学生提问推动讲授过程，摆脱了单纯由教师讲述的模式，提高学生的兴趣。师生在课堂上互动、展开讨论，辅以老师的讲解和补充。同时。借鉴小视频的处理模式，在不破坏知识结构完整性的条件下，把相对较长的教学内容分割录制成20min左右的小视频[7]。学生可依自己的进度和时间安排进行复习，有效帮助学生完成学习任务。将传统的填鸭式被动灌输的学习模式转为探究式主动互助的学习模式，引导学生主动学习、主动探索、主动实践，鼓励学生悟道、寻道、问道，启发学生求是、求业、创新。

2.3 实践教学与实际工程相结合，促进人才培养与产业需求紧密结合

实践环节在建筑给水排水整个教学环节中占很重要的地位，旨在培养学生的团队协作能力、沟通交流能力、工程设计及适应变化能力。本校建筑给水排水课程设计时间为两周，五人一组，一组一个工程，所有工程均来源于校企合作方的实际工程。整个课程设计分四步：1）根据市政条件，认真学习相关规范确定设计方案；2）根据建筑、结构、暖通、电气专业图纸布置管道，进行水力计算，确定管径及设备型号；3）根据计算结果，绘制给水排水平面图，系统原理图及大样图，撰写给水排水施工图说明书；4）依据CAD二维设计成果，创建三维BIM模型，检查管道碰撞，优化设计成果。具体步骤如图1所示。与传统形式单一的只有建筑图的课程设计相比，本课程设计除了要求方案确定正确、管道布置合理、计算有理有据、图纸表达准确清楚外，还要求综合考虑结构专业的梁、其他机电专业的设备和管线布置情况，最终实现各专业的有机联系和协调统一，为培养具备水、暖、电复合型人才打下坚定基础。

图1 课程设计流程图

2.4 实践教学与BIM相结合，有效提高学生的设计水平与工程创新能力

实践教学采用传统二维CAD设计方式进行，并用其设计成果创建三维BIM模型[7]。学生在三维BIM模型下进行管道碰撞检查及管道系统的优化调整，调整完成后自动生成二维图纸，此二维图纸作为实践教学成果。将BIM技术应用建筑给水排水实践教学后期，可实现二维平面图转化三维立体模型，直接反映工程系统内部的效果以及相关设备的数据信息[8]，使学生更直观深入地了解建筑的空间信息，从而对管线进行更合理的调整布置。利用BIM进行管道三维碰撞检测，通过三维碰撞检测有效减少设计失误，避免因施工图设计失误而给后期施工带来的麻烦，有效提高学生的设计水平与工程创新能力。

3 结语

跨专业背景下《建筑给水排水工程》课程教学的实践与探索是一个不断完善和发展的过程。通过以强化各专业相结合实践教学为主题的教学方式，旨在引导学生如何将学到的理论知识应用于解决实际的工程问题，实现从培养单一型人才向具备水、暖、电知识的复合型人才转变；实现从重视智力的培养向重视能力培养转变。使学生在学习理论知识的基础上，不断学习新规范、新技术、新方法，使学生成为规划、设计、施工、科研、运行管理等方面的复合型创新人才。