“给水排水管网系统”课程思政教育探索与思考

李树平 信昆仑

[摘 要] “给水排水管网系统”是给排水科学与工程专业的主干课程之一。在授课过程中，挖掘课程思想政治元素，将理想信念、品德修养、法律意识、爱国情怀等融入教育教学中。补充讲解专业发展简史、专业判断示例、优秀企业发展事例、事故案例和专业前沿进展等，着力提高学生的创新意识、实践能力和综合素养。同时课程思政教育也对教师思政素质和思想觉悟提出了更高要求，需要适当准备思政教育素材并有机融入课堂教学中。

[关键词] 给水排水管网系统;课程思政教育;综合素养

[基金项目] 2019年度上海高校课程思政教育教学改革试点课程项目

[作者简介] 李树平（1972—），男，河北永年人，工学博士，同济大学环境科学与工程学院副教授，主要从事给水排水工程设计与运行最优化研究。

[中图分类号] G641   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）07-0089-04   [收稿日期] 2020-12-07

“给水排水管网系统”是给排水科学与工程专业的主干课程之一，系统地阐述给水排水管网系统的功能、布置原理、水量计算、水力分析、工程优化设计，以及管网系统的运行管理论和实践等内容。本课程在讲授专业知识的同时融入课程思政教育内容，将有助于培养学生的自信意识和安全意识，激发学生的创新精神与团队意识，实现全面育人目标。

一、课程思政内容要点

在“给水排水管网系统”授课过程中，深入挖掘该课程思想政治元素，将理想信念、品德修养、法律意识、爱国情怀等融入教育教学中，着力提高学生的创新意识、实践能力和综合素养。根据专业知识点，设计的课程思政教学内容及预期效果见表1。

（一）发展简史介绍

给水排水管网系统的这些发展蕴含着科学家和工程实践人员孜孜以求的探索精神，该方面学习有助于学生对给排水科学与工程专业的情感、态度、价值观产生积极影响。

1.工程发展简史。公元前2700年，位于印度河流域的城市开始使用陶制管道。此后的几百年内，近东和欧洲也出现了管道设施。世界上最早的金属水管来自埃及法老萨胡雷第五王朝的丧葬神庙（公元前2450年前后）。从该遗址出土了长约1300英尺（约合400米）、用折叠铜片做成的水管[1]。

春秋战国时期，楚国郢城，有水井四百口以上。考古发现，在苏州北郊平门外，有汉代水井群。在河南遂平小寨汉代遗址，发现28口水井，其中有陶井16口，砖井5口，分布集中，有规律地排列为六行，与街道成平行分布状态，呈现出汉代市井分布形状。

17世纪的英国哲学家和科学家弗朗西斯·培根，开创了以经验为手段研究感性自然的经验哲学新时代。在他的《十个世纪的自然史（A natural history of ten centuries）》中介绍了十多个水处理实验，所用处理方法包括过滤、煮沸、蒸馏和混凝等。1684年，荷兰博物学家安东·范·列文虎克利用自制的显微镜对微生物进行了观察，并把绘制的微生物略图公布于世。限于当时的科技水平，这些微生物略图并未受到重视（直到二百年后，19世纪的科学家才把这些“微生物”与水、健康联系到一起）。1685年意大利物理学家路西·安东尼奥·保罗设计出多层滤池。该滤池使水流连续通过具有下向流和上向流的两个部分。

2.计算理论发展简史。阿基米德（大约公元前250年）为古希腊著名的水力学家，他发明了螺旋泵，并发现了浮力原理。大约在1500年，达·芬奇重视观察与实验方法，叙述了相对性原理并归纳了定常流动的连续性原理。意大利人伽利略·伽利雷研究了真空和水静力学。大约1640年，意大利人贝内代托·卡斯特里发现了流量（Q）、速度（V）和面积（A）之间的关系，即Q=AV。意大利人伊凡吉利斯塔·托里拆利扩展了卡斯特里和伽利略的工作，证明孔口水流速度与水头的平方根成正比。托里拆利也发明了水银压力计，并进行了早期真空实验研究。

1739年瑞士人丹尼尔·伯努利的《水动力学》的出版，为当时著名的水力原理纲要。其中以描述运动中流体压力的伯努利原理最为著名。1775年欧拉提出流体运动的描述方法和无粘性流体运动的方程组，并开始研究无粘性无旋流体的平面与空间运动，其中包括水波运动。6年后，法国人约瑟夫·路易斯·拉格朗日引进流函数的概念，获得无粘性无旋流动所满足的动力学条件（即拉格朗日定理），提出了求解这类流动的复位势法，完善了无粘性无旋流动的基本理论。

约在1820年，意大利人乔治·比多内首次系统性研究了水跃理论。同一时期意大利人朱塞佩·文图罗利绘制了非均匀流壅水曲线。1839年德国人路德维希·哈根描述了层流和紊流两种流态，建立了这两类水流的水头损失方程。他的工作在1941年通过法国人让·路易斯·泊肃叶证实。哈根-泊肃叶法则相关理论，后来由法国人弗朗兹·纽曼和爱德华·哈根巴克（约1860年）发展。

20世纪初，德国人路德维希·普朗特和他的学生保罗·布拉修斯、西奥多·冯·卡门、约翰·尼古拉兹、赫曼·施利廷等人，研究了边界层理论，即流体与固体间的相互作用，这些工作形成了达西-维斯巴赫水头损失计算公式的理论基础。1944年美国人路易斯·莫迪将前人对摩擦因子、粗糙度和雷诺数之间的关系，重新绘图，形成了莫迪图。

目前的研究多数注重水文、水力和水质设计方法的计算机化、高级软件包的开发，而不是建立新的计算公式。GIS、SCADA、优化和图形用户界面的创新，有助于工程技术人员更加有效地运行和管理系统，计算机已经成为工程技术人员桌面不可缺少的常用工具。

（二）综合分析能力培养

在课堂中纳入给水管网中水箱设置与否的优缺点分析、雨水管理优缺点分析等，提高学生分析问题的能力，告诫学生在今后从事工程建设或科研工作中，務必保持不骄不躁、谦虚谨慎、根据实际情况决策的科学态度。

配水系统内蓄水设施包括清水池、水塔、水泵吸水池等，作用为提高供水可靠性、保证水压、平衡供水量与用水量（处理水量与供水量）之间的流量差、减小管道尺寸、提高运行的灵活性和效率等。但是蓄水设施具有停留时间长、存在死角、容易污染、运行养护难度大等问题。

近年出现了与传统雨水排除方式不同的雨水管理概念。在雨水管理中，雨水认为是需得妥善管理的资源，应进行源头控制。雨水在靠近产生源处，不是立即排除，而是在当地储存、处理或回用。为了改善水质，暴雨径流的污染效应也被充分重视，许多方法被重新检验和完善。

在雨水管理框架内的源头控制技术，能够在水量和水质上取得较大的改善。其中水量效益包括：降低了高峰径流量，缓解了下游排水问题（例如洪水、溢流）;补充了土壤含湿量和地下水;增加了河流基流量，并储存了回用雨水。水质效益包括：通过降低流量和控制流速，减少了对下游管渠的冲刷;降低了进入受纳水体的污染负荷;城市的自然植被和野生生物得到保护和增强。

可是，这些方法也具有许多技术方面的问题，包括：在径流问题严重的密集城市区域，应用受到限制;可能会增加局部系统故障概率（伴随局部泛洪事件）;加大了设施维护和调控工作;可能污染地下水等。

目前雨水管理的有效性、设置各种源头控制的技术还没有被很好地重视，其可能原因包括：缺乏充分的公共场地;需要考虑日常运行维护;与传统方法相比，很少进行全费用分析;需要考虑系统中采用这些措施的合理性，等等。

（三）企业发展事例

通过介绍著名企业，如绍兴水司、新兴铸管、宁波水表、上海凯泉等的企业发展事例，引导学生思考：科技水平要想保持领先，必须要有理论创新和技术创新，而这些创新离不开对细节的精雕细琢和对卓越品质的极致追求。鼓励学生在学习和生活方面要严格要求自己，做到精益求精，领悟工匠精神的内涵。

管网漏损控制一直是供水行业面临的关键问题，也是衡量一个企业经营管理水平的重要标准。经过十几年的努力，绍兴水司一直将控制漏损作为重点工作，不断实践与探索，成功地将漏损率从2000年的21.07%控制在2009年之后的5%以内（见图1）[2]。

经过近五十年的发展成长，新兴铸管股份有限公司销售网络覆盖亚洲、欧洲、非洲、美洲，产品出口世界120多个国家，是全球最大的球墨铸铁管及管铸件研发制造商。新兴铸管股份有限公司有效专利数量1800余项，其中发明专利380余项，PCT14项。

宁波水表（集团）股份有限公司（前身为宁波水表厂）成立于1958年，从单一生产机械水表产品起步。发展到目前，公司年度产销各类水表近千万台，产品覆盖全球80多个国家和地区，成为水表全球贸易竞争和国际水表标准制定的重要参与者。上海凯泉是集设计/生产/销售泵、给水设备机泵用控制设备于一体的大型综合性泵业集团，在上海、浙江、河北、辽宁、安徽等省市拥有7家企业，5个工业园区;内部具有创新思维的梯队型人才团队，通过多年努力，目前其业务名列水泵行业之首。

（四）事故案例分析

针对日常给水排水管网系统运行中出现的负面事件，在课堂上组织学生讨论，从专业角度分析事故产生的原因（例如野蛮施工、管网倒虹吸和负压等），教育学生应有安全意识和责任意识，在工程设计、施工、运行管理中应尽量避免类似情况再次发生。

事故案例如：2012年8月14日下午4时左右，哈尔滨辽阳街90号区域地面塌陷，造成2死2伤;当地相关部门给出的原因是：老旧的排污管道断裂，将地下的防空洞冲塌，泥沙流失导致地面塌陷。2020年4月24日上午，河北省邢台市广宗县部分村庄被曝自来水水质出现异常情况，水质发黄起泡沫并有异味;初步查明原因为现场操作技术员未按照操作规范关闭注水管，由于倒虹吸效应，导致酸液倒流入供水管道。2020年7月26日下午，杭州市西湖区双浦镇湖埠村发生自来水异常事件;调查通报显示，事件是双浦易腐垃圾处置点设备提供方和运营方调试设备时不规范操作造成，导致污水进入市政供水管道。

（五）专业前沿进展

为了满足新时期前沿学科的发展需求，在教学中引入对“智慧水务”的内容介绍。

随着国家发展改革、科技创新、智能制造等相关政策文件的出台，“互联网+”、大数据、云计算、人工智能等技术有力推进了给水排水专业技术的快速发展，使给水排水系统管理方便、快捷、高效。智慧水务通过数据采集仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知给水排水系统的运行状态，形成“城市水务物联网”，将水务信息及时分析与处理，以精细和动态方式管理给水排水系统的生产、管理和服务流程，达到信息采集智能化、数据存储标准化、水务管理智慧化、决策分析科学化、水务服务定制化等目的[3]。

二、教師要求及教学内容思考

课程思政的载体是课程，实施主体是教师。如果教师对思想政治教育理解不深刻，难以将思政元素和专业课巧妙自然地联系起来，可能导致学生厌恶思想教育的同时也厌恶专业课的学习，产生适得其反的作用[4]。因此，专业课教师自身思政素质和思想觉悟的提高尤为重要，既要有针对性地加强学习和领悟相关思政内容;也要全方位地深入学习与贯彻国家关于新时期的人才培养战略和目标;并将思政学习列入日常学习当中。

课程思政不是思政课程，后者以显性教育为主，前者以隐形教育为主，如果在课堂上不合理地穿插思想政治内容，势必会影响教学进度[5]。如何将思政教育有机融入专业课程教学过程中，需要不断探索和改进。因此，笔者认为，并非在每一章节、每一堂课中都要将思政教育作为重要内容，需结合具体章节灵活融入。引用案例时要经过考证，确保案例有代表性，得到社会公认，这样才不会质疑思政材料所表述的要点。介绍案例时间不一定很长，有些内容可以作为作业，供同学课后讨论。

參考文献

[1]李树平.城市水系统[M].上海：同济大学出版社，2015.

[2]陈国扬，陶涛，沈建鑫.供水管网漏损控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2017.

[3]廖正伟，胡彦华，丁陈.智慧水务研究与实践[M].北京：科学技术出版社，2018.

[4]邹游，张峰玮.矿床学教学课程教学活动中的课程思政内容融入方法的浅析[J].科技风，2020（3）：47.

[5]黄草，隆院男，何斯重.新时期工科专业课教学中对课程思政的思考与探索——以“水资源规划与利用”为例[J].中国多媒体与网络教学学报，2020（4）：210-211.

Exploration and Thinking on the Ideological and Political Education in the Course of Water Supply and Drainage Network System

LI Shu-ping， XIN Kun-lun

（College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China）

Abstract： The course of Water Supply and Drainage Network System is one of the main courses of water supply and drainage science and engineering major. In the teaching process， we should excavate the ideological and political elements of the course， integrate the ideal and belief education， moral cultivation， legal consciousness and patriotism into the education and teaching. We will supplement and explain the brief history of professional development， professional judgment examples， excellent enterprise development cases， accident cases and professional frontier progress， and strive to improve students innovation consciousness， practical ability and comprehensive quality. At the same time， “curriculum ideological and political education” also puts forward higher requirements for teachers ideological and political quality and ideological consciousness. It is necessary to properly prepare ideological and political education materials and integrate them into classroom teaching.

Key words： Water Supply and Drainage Network System; “curriculum ideological and political education”; comprehensive quality