给排水科学与工程专业课程设置与人才培养思考

赵志领

（华侨大学 土木工程学院，福建厦门 361021）

我国水资源相对较少，且分布不均匀，水资源短缺是制约经济社会发展的严峻问题[1]。

给排水科学与工程专业是一门新兴的专业，随着我国城市化进程的不断推进，城市给排水设施建设日益完善，对高级专门人才的需求也日益增加。本专业培养具备较强的工程设计能力、施工组织协调能力、运行维修保障能力以及良好的工程造价、工程施工、水资源开发利用、水土保持、生态环境综合治理相关能力，具备从事城市供水、污水处理及雨水利用，农村供水、污水处理及雨水利用，以及工业企业供水、污水处理及废气净化工作的高级专门人才[2]。

本文基于对水资源有效利用与水处理技术提升的分析，从课程体系和知识体系的建设、教学内容的优化、教学模式的改革等方面进行探讨，提出了相应的课程体系建设建议和建设方案，为给排水领域人才的培养提供有价值的参考。

1 给排水科学与工程专业的发展现状

1.1 给排水科学与工程专业的定位

在我国高校中，哈尔滨工业大学、清华大学、同济大学、北京工业大学、河海大学等高校的给排水科学与工程专业最有实力[3]。该专业的定位是培养能够从事水资源保护、市政给排水、建筑给排水、海绵城市、低影响开发雨水系统等相关复杂工程的规划、设计、咨询、建设与运营、教学及研究以及产品、设备和工艺开发等方面工作的高素质工程技术人才。

为适应注册工程师制度，我国于2003 年建立了给排水工程专业教育评价体系。高校和行业共同对职业教育质量进行评价，大大提高了职业教育质量，促进了职业教育发展。从2004 年开展给排水工程专业教育评价，到2012 年，全国共有29 所高校通过给排水工程专业教育评价（给排水科学与工程）。为了更好地提高学生的实践能力，2011 年，教育部启动了“优秀工程师培养计划”。7 所学校已被批准开展给排水工程试点项目。2012 年，教育部正式批准“给排水工程”专业（080705）变更为“给排水科学与工程”专业（081003)。同年，第一部《给排水科学与工程专业规范》实施，这标志着该专业进入了教育更加规范的新时代[4]。

1.2 目前国内开设有关课程的情况

根据培养给排水科学与工程专业人才所需，培养具有工程师素养和创新意识，获得工程师职称或成为技术骨干，能够运用所学专业知识解决给排水领域的复杂工程问题，并考虑到对于健康与安全、环境与社会以及文化可持续发展影响的解决方案[3，5]，各高校制定的课程具体如表1 所示。

表1 目前国内开设有关给排水专业课程情况

1.3 给排水科学与工程专业发展趋势

在半个多世纪的发展过程中，我国给排水事业满足了经济建设、社会发展和人民生活水平提高的需要。当前，工业的含义发生了很大变化，行业服务对象从城市基础设施建设扩展到水循环全过程、全环节，行业的任务由满足“量”的需求转变为以改善水质为重点。水质并重，促进达成水社会良性循环。相应地，给排水科学与工程人才的数量和质量要求也在不断变化。

人工智能是当前社会发展的热点和趋势之一。它的迅速发展深刻地改变社会生活的各个领域，高等教育也不例外[6]。为适应新技术的发展，需要培养更多掌握水系统智能化技术的复合型人才，开展“给排水+智能化”方向的人才培养模式研究与新项目背景下的课程改革，并且培养给排水行业智能化、创新型人才，构建新的课程体系和知识体系[7]。

将给排水与人工智能相结合，构建智慧水务平台。基于国内智慧水务的相关政策，在我国城市人口持续增长的背景下，城市用水的建设需求呈上升趋势，智慧水务的应用规模逐渐扩大[8]。2014 年至今，国家对智慧水务产业的扶持政策发生了很大变化。2016 年以来，随着物联网、边缘计算、大数据等新一代信息技术的普遍运用，水务行业的数字化需求正朝着复杂化、多元化的方向发展。能否为水务数字化提供整体解决方案，成为行业内企业获得竞争优势的关键。目前，供水管网的快速扩张，导致管理压力增大、供水管网渗漏率高、污水排放量不断上升，使得供水智能化、数字化建设更加迫切[9]。

智慧水务是指借助物联网、大数据、云计算、空间地理信息融合等新一代信息技术，实时感知城市水务系统运行状态，接收并处理水务动态信息，借助大数据技术进行数据分析，提炼出有价值的信息，为决策提供支持。逐步形成了集智能感知、智能诊断、智能模拟、智能预警、智能处置、智能调度、智能服务、智能控制为一体的综合水务系统，达成了水务全过程科学化、智能化、精细化运行管理[10]。智慧水务借助传感器、通信网络，与水务信息系统相结合，进一步提升了水务信息化水平，促进了水资源的高效利用、水资源管理的协调和水务服务的便捷。智能水务系统由智能排水系统、智能供水系统、智能污水回用系统、智能防洪系统、智能节水系统等子系统组成[11]。

国内部分高校如哈尔滨工业大学、重庆大学、华中科技大学、广州大学、华侨大学、青岛理工大学、安徽工业大学、桂林理工大学已经开展给排水智能化相关课程，基础的理论课程包括大学计算机、自动控制原理、Matlab语言程序设计、C语言程序设计、信息技术应用、VB 语言及程序设计。结合给排水专业的智能化课程，如水工艺设备与控制、水系统信息化、智慧水厂、城市水工程仪表与控制、智慧水务与物联网、BIM 技术及在给排水中的应用基础、给排水专业软件应用、智慧海绵城市概论等，开展智慧水务人才培养。

2 建立健全完善的教材体系

给排水科学与工程专业是我国新设立的工科专业，教材体系有待完善。

如何有效地进行专业课程教学，全面培养学生的专业能力，教材体系的构建十分重要。根据给排水科学与工程的实际需要和特点，在设计相应的课程体系时，应考虑以下几个方面：第一，注重理论教学。学生必须具备扎实的理论知识，能够熟练利用所学知识分析解决问题。第二，加强实践实验能力训练。通过开设实验课或实习课程来锻炼学生动手操作能力，使其掌握相关基本技能。第三，丰富课外知识储备。让学生从课堂上获取到各种新的信息源，扩展视野，提升知识广度，增加对本学科领域的了解程度。

饮用水标准不断提高，国家饮用水安全日益受到重视。近年来，微污染水处理技术的研究与开发逐渐成为研究热点，并形成了许多研究成果，促进了微污染水处理技术的改进。这就需要在给排水课程中提高微污染水处理技术的学习深度，在原有的基础上进一步完善这一方向的最新研究成果。微污染水的处理技术，氮、磷等营养物质的高效去除以及废水的资源化利用越来越受到人们的关注。

面对水资源短缺、水环境污染严重和社会发展对水资源需求增大的新形势，给排水行业的发展趋势是：为提高工业和城市废水的处理效率，开发新技术，经济高效地控制水污染；利用和开发新的非传统水资源，包括污水循环利用、雨洪净化利用和海水淡化利用；开发实施建筑节水装置和节水技术，推行循环用水、顺序用水、定性用水措施，提高水资源利用效率，解决资源型缺水和质量型缺水的问题。为满足城乡居民对安全饮水质量的迫切需求，开展安全饮水保障技术、安全输配水技术和改善水质关键技术研究[1]。

3 加强人才培养，以适应市场需要

3.1 通过实习课程培养学生实践能力

该专业主要是为国家、企业和社会提供高素质的给排水工程技术人才，并致力于解决城市水污染问题和水资源短缺问题。围绕这一目标，学校确立了以水资源保护与利用为主线，涵盖工程设计、工程施工、系统集成等领域，能够满足学生毕业后从事技术开发工作或继续学习深造所需的专业知识和能力结构体系。从当前就业市场上需要什么样的技术人员来考虑，制定出适合实际需求的人才培养方案。为此，要加强基础理论知识教学，强化实践技能训练；加大对学生创新能力和实践能力的考核力度，鼓励创新思维；开展多样化课外活动，激发学生潜能。

给排水科学与工程专业课程内容主要涉及水力学、流体力学和热力学等方面的知识。随着社会的发展，人们对环境保护和水资源利用越来越重视，尤其是在城市中。因此，水力学课程成为一门重要的专业基础课，它为学生进一步学习相关学科提供了必要的理论基础。除此之外，给排水科学与工程专业课程还需要培养学生实际应用能力[12]。为此，在进行教学内容设计时注意以下几方面：首先，通过设置实验教学环节来加强实践教学；其次，结合专业特点开设具有特色的课外实验项目，以提高学生分析问题和解决问题的能力；最后，针对学生兴趣组织各种竞赛活动，如设计大赛、建模比赛等，帮助他们在实践中提高自己的动手能力。

3.2 开设就业指导课程，帮助学生了解就业需求

为了帮助给排水科学与工程专业毕业生正确认识就业形势、了解求职相关信息以及做好相应准备工作，面向该专业毕业生开设给排水专业就业指导课程。

毕业生可在政府水务管理部门、给排水工程设计院所、给排水科研机构、给排水建筑工程公司、给排水咨询公司、水环保公司、给排水产品制造生产企业和节水设备研发和销售公司，从事城市供水、排水、污水处理、节水、水循环等的研究、施工、设计、运营、管理和监测等工作，成为合格的给排水工程师、污水处理工程师、机电工程师、暖通工程师、水管工程师[13]。

4 结语

随着新一代信息技术的发展及普遍应用，以及人工智能不断升级发展，传统行业数字化、信息化、智能化发展成为社会发展趋势，给排水行业也不例外，这种发展趋势促使高校排水科学与工程专业内涵发生变化，高校应抓住这种机遇，拓展排水科学与工程专业发展空间，以适应社会对人才需求的变化，更好地为社会培养高素质专业技术人才。