海綿城市建設工程應用導向的延續性培養模式在環境工程專業的探索與實踐

張偉　車伍　李俊奇　王建龍

摘要：結合目前我國海綿城市建設背景和重大行業需求，在北京建筑大學城市雨水管理相關課程教學探索和實踐基礎上，按照工程專業認證的新要求，構建了以海綿城市建設工程應用為導向的延續性、一體化培養模式。結合近年來教學改革實踐探索，論述這一模式在環境工程專業的實施效果，并展望了未來進一步優化和完善的發展方向。

關鍵詞：海綿城市；工程應用導向；延續性；培養模式；環境工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0126-03

一、海綿城市建設背景與行業需求

過去三十余年，在國內城鎮化建設取得巨大發展和成就的同時，也面臨著一系列城市內澇、水體黑臭等嚴重的城市環境問題。在此背景下，2013年我國提出了海綿城市建設理念和技術方法體系，并于2014年開始，財政部、住房城鄉建設部和水利部三部委牽頭在全國范圍內開展海綿城市試點建設工作。截止目前，全國已有30個城市入圍第一批和第二批海綿城市建設試點城市。2015年10月，國務院辦公廳印發了《關于推進海綿城市建設的指導意見》（國辦發[2015]75號文），明確了未來我國推進海綿城市建設的工作目標和基本原則，是我全國推進新型城鎮化建設的一個重要行動綱領。2015年12月召開的中國城市工作會議上，將“海綿城市”劃入我國未來城市建設的重點工作之一，進一步明確了海綿城市在我國新型城鎮化建設工作中的定位和重要意義。

隨著海綿城市建設工作的持續推進，一些問題也逐步凸顯，其中一個重要問題就是面對海綿城市建設領域的快速發展和迫切需求，具有系統、扎實的城市雨洪管理理論基礎和工程實踐經驗的技術人才嚴重缺乏[1]。面對海綿城市建設熱潮和大量的工程項目，這方面的問題目前在行業內已十分嚴峻。海綿城市建設為我國城市排水（給水排水工程、環境工程等）領域發展帶來了重大機遇和挑戰，具有大量的工程技術和管理人才需要。鑒于可預見行業和領域的重大需求，對以海綿城市建設相關知識和技能培養為導向的課程體系改革和培養模式創新迫在眉睫。

二、城市雨水管理課程教學探索與實踐

在城市雨洪管理這樣一個十分重要的城市水領域的基礎和工程知識以及綜合素質、能力方面確是我國高等學校相關專業人才培養中一個很大的短板。北京建筑大學環境工程專業結合自身雨水團隊多年研究積累和工程實踐[2]，較早地意識到并重視這一問題，于2005年就在國內率先開設了本科生課程《城市雨水工程》，作為環境工程核心專業課程之一。為強化學生實踐能力和發現并解決復雜工程問題能力的培養，也是工程專業認證的重要要求之一，我校同步開設了為期2周的《城市雨水工程課程設計》實踐教學環節，以城市雨水管理相關實際工程案例為切入點，以“真題真做”的形式鍛煉學生綜合運用課程所學理論知識解決實際工程問題的能力。

在城市雨水管理本科人才培養課程改革基礎上，隨后又開設了《城市雨水與水環境系統工程》等多門城市雨水相關研究生課程。系列研究生課程以城市雨水系統的突出問題為導向，強調問題的復雜性、系統性、隨機性等主要特征，以“系統工程”的角度解決城市雨水和水環境問題的理論和方法體系為授課重點和主要培養方向。從一定意義上可以說，《城市雨水與水環境系統工程》等系列研究生課程是本科生課程《城市雨水工程》在內容、深度和廣度上的進一步延伸和全面深化。

三、“海綿城市”導向的延續性培養模式構建

在環境工程專業過去近二十年城市雨水研究和實踐，以及過去十余年本科和研究生人才培養探索實踐基礎上，按照工程專業認證的總體要求[3，4]，結合我校環境工程專業“創新人才實驗班”試點專業的優勢，構建并逐步完善了以“海綿城市（或城市雨水管理）”為導向的延續性培養模式（圖1）。

該延續性培養模式主要包括本科生人才培養和研究生培養兩個階段，突出以海綿城市或城市雨水管理為導向，強化培養過程的延續性和一貫性，實現研究生培養和本科生人才培養的有效銜接和融合，保障了人才培養效果和質量。

1.本科生培養階段。本科一年級，通過《專業概論》及其他通識課程學習，培養學生對海綿城市建設和城市雨水管理的總體認識，將學生“引入門”。這一階段的主要目標是培養專業興趣、擴寬學生知識面的寬度和廣度。

在專業入門基礎上，本科二年級通過《城市水文水力學基礎》等專業基礎課學習，堅實學生的專業基礎和扎實功底，為本科三、四年級學習專業課程打下堅實基礎。在這一階段，部分學生開始逐步參與學業導師的科學研究工作（注，學業導師為一年級入學后雙選確定），為三年級科技活動做好前期準備。

第三學年是本科人才培養階段的關鍵一年，學生在完成《城市雨水工程》課程學習基礎上，進行城市雨水工程課程設計，同時結合前期參與學業導師的科研項目，進行本科生科技活動實踐環節。

《城市雨水工程》的基本教學內容講授是以問題為導向，突出授課內容銜接和連貫性，授課過程采用問題導入式教學方式，強調課堂上的互動；并設置專題研討、互動式教學環節。同時，結合課堂內容和北京及京津冀城市雨水方面的實際問題，啟發性地布置一些結合校內外現場考察、分析問題和解決方案的討論，開闊思路，擴展眼界，把課堂知識和實際問題、工程實用結合起來，提高學習興趣、改善學習效果、提高解決實際問題的能力。

課程結束后，結合實際案例和實際問題完成為期2周的《城市雨水工程課程設計》。通過一個典型的課程設計系統練習，鞏固及深化所學有關城市雨水工程的知識，培養系統分析、解決較復雜問題及工程應用的能力，使理論與實際相結合。一般通過某城市小區匯水區域雨水系統及水環境的方案設計，進行雨水工程設計的實踐，使學生掌握和鞏固城市雨水工程基本設計原理、流量和水力計算（含排水模型模擬）、雨水系統方案確定、技術設施的比選及設計、方案總圖、豎向設計及部分斷面設計，熟悉有關規范和標準、該領域新理念與新技術的應用。通過課程設計，使學生具有用文字和圖紙準確表達設計方案及各項技術要點的初步能力。同時培養學生查閱資料、獨立思考解決問題的能力，使學生更好地掌握和運用本課程的知識和主要內容。

在本科四年級，根據學生興趣進行導師學生互選，確定畢業設計（論文）題目。對于選擇雨水方向畢業設計或論文研究的學生，將有針對性地設計復雜程度較高的實際工程設計項目或具有一定理論研究深度的課題作為學生畢業設計（論文）題目，是對學生能力的進一步提升，為其今后走上工作崗位從事雨水相關工作或進入研究生生階段進行進一步深造打下堅實基礎。

需要指出的是，在題目來源和設置上，按照畢業設計和畢業論文分別考慮。設計類題目主要來源于海綿城市建設具體項目，包括片區、地塊的雨水系統規劃設計。結合國際工程認證關于“能夠運用現代工具和信息技術”的能力培養要求，畢業設計通常要求采用數學模型軟件進行輔助設計，如SWMM模型等。研究類題目主要來源于指導教師正在承擔的研究課題或任務，體現國際工程認證中關于“能夠基于科學原理、科學方法對復雜環境工程問題進行研究”的能力要求。當然，為了保證研究的順利開展和質量，通常本科畢業論文研究內容與指導教師所指導的研究生的課題相結合，同步統籌推進，又各有側重，從而實現研究生培養和本科生人才培養的有效銜接和高度融合。

2.研究生培養階段。（1）研究生課程學習。結合城市雨水管理和海綿城市建設需求，北京建筑大學環境工程專業先后開設了《城市雨水與水環境系統工程》、《水資源可持續利用技術》、《生態水景觀規劃與設計》等多門雨水相關研究生課程，對環境工程專業，尤其是從事雨水方向研究的學生在城市雨水管理和海綿城市建設方面專業理論的系統提升具有重要作用。（2）優秀研究生參與本科教學與實踐環節。結合每屆研究生的學習情況，將篩選優秀研究生參與本科教學與實踐環節。一是研究生以助教形式參與《城市雨水工程》課程教學工作，如與本科生組成專題研究小組，開展調查研究；更為重要的是參與本科實踐教學環節，如《城市雨水工程課程設計》和本科生科技活動，同時結合實際情況，部分研究生也會參與本科畢業設計（論文）的部分環節。

四、結論與展望

通過十余年環境工程專業本科人才培養實踐和探索，結合我國城市雨水管理的發展以及海綿城市建設的重大行業需求，北京建筑大學環境工程專業逐步構建了以“海綿城市（或城市雨水管理）”為導向的延續性培養模式，是十余年環境工程專業教學改革成果的集中體現。經過不斷改進和優化，該培養模式已經逐步成熟和完善。截至目前，已為我國城市雨水行業累計輸送了千余名專門工程技術和科學研究人才，對我國城市建設領域，尤其是城市排水基礎設施建設領域的發展發揮了重要作用。

結合國家對本科人才培養的最新要求和城市建設領域的發展和行業需求，未來這一培養模式也將進一步完善和提升。如豐富城市雨水相關專業課程體系、專業教材編制、豐富教學手段等方面。同時，近年來環境工程專業國際認證和審核式評估的大背景[5，6]也給我們提出了更高、最新的要求，如強化培養學生解決復雜工程問題的能力、增加新工具和新方法的教學等。目前，我們已將城市排水模型等教學內容納入《城市雨水工程》教學大綱，提高專業課程學時數并及時補充更新課程教學內容、組織新編或修編專業教材等。盡管一些工作正在開展或已經納入我校環境工程專業“十三五”期間主要工作計劃，但是面對著城市建設，尤其是城市排水領域日新月異的發展，仍還有大量工作需要做。“精益求精、止于至善”，通過不斷完善和提升、深化教學改革，以期為京津冀，乃至全國城市雨水管理和海綿城市建設領域輸送更多、更優秀的人才。

參考文獻：

[1]車伍，張偉.海綿城市建設若干問題的理性思考[J].給水排水，2016，（11）：1-5.

[2]張偉，車伍.海綿城市建設內涵與多視角解析[J].水資源保護，2016，（06）：19-26.

[3]樊一陽，易靜怡.《華盛頓協議》對我國高等工程教育的啟示[J].中國高教研究，2014，（08）：45-49.

[4]胡文龍.工程專業認證背景下的高校教師教學發展[J].高等工程教育研究，2015，（01）：73-78.

[5]朱長江，賀占魁，葉飛.審核評估：高等學校內涵式發展的催化劑——華中師范大學對評建工作的認識與應對[J].中國大學教學，2014，（06）：71-73.

[6]張文雪，劉俊霞，彭晶.工程教育專業認證制度的構建及其對高等工程教育的潛在影響[J].清華大學教育研究，2007，（06）：60-64+79.