建筑環境與能源應用工程專業《建筑給水排水工程》課程教學改革與探索

（河南工程學院土木工程學院，河南鄭州市，451191） 姬秀娟 薛永飛 張仙平

在國家實施創新驅動發展、“互聯網+”、“中國制造2025”等重大發展戰略的背景下，培養科學理論基礎厚、綜合素質高，工程能力強的工程創新科技人才，對于支撐以新技術、新模式、新產業、新業態為特點的新經濟蓬勃發展具有非常重要的現實和戰略意義，也是向制造強國和創新型國家轉變的重要前提[1]。本文結合建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱“建環專業”）人才培養方案，分析了當前《建筑給水排水工程》課程教學中存在的一些問題，結合市場各用人單位的需求，提出可行的解決方案。旨在夯實學生的理論基礎，強化實踐教學，提高實踐教學質量，提高學生適應變化能力與工程創新能力，培養會設計、能施工、懂管理、符合時代發展與產業行業要求的的高素質復合型工程技術應用人才。

1《建筑給水排水工程》教學上存在的問題

1.1 學科壁壘、專業藩籬窄化了學生的知識體系及大工程觀

據“全球競爭力報告（2016～2017）”顯示，中國在“availability of scientists and engineers”指標中，僅排名第29位，而馬拉西亞排名第7位[2]。究其原因是我國高考文理分科使得學生在高中階段就過早地接受文理分科教育，教育環節存在不同程度的過早專門化、過分專門化等弊端，使得學生所學知識只限于狹窄的單個學科領域，學生工程知識體系關聯性不夠[1]。建筑給水排水工程教學過程中不同程度的出現學生知識面狹窄、無大工程觀，整個工程知識體系關聯性存在欠缺。

1.2 校企隔閡阻礙了學生的市場匹配

產業界未真正參與工程人才培養工作，企業新技術、新材料、新工藝沒有出現在教學內容中，教材內容不能滿足甚至滯后于產業技術的發展，使學生所學知識面臨著“畢業即過時”的尷尬境地。隨著高層及超高層建筑的飛速發展、節水技術的廣泛應用、綠色建筑的普及、海綿城市的興建、BIM技術的逐步成熟為本學科注入新的知識點。目前我校使用的《建筑給水排水工程》教材出版于2013年3月，現用教材的滯后性主要表現在以下三方面。首先，在新設備方面，無負壓供水設備也稱疊壓供水設備，是近幾年發展起來的一種新型供水設備，該設備具有節能，避免二次水質污染的特點，《建筑給水排水》GB 50015-2003在2009年修訂過程中增加疊壓供水設備，而在《建筑給水排水工程》課本中未提及此類設備；第二，在新材料方面，給水鋁塑復合管和鋼塑復合管兼有金屬管材和塑料管材的優點，對水質無污染，耐腐蝕，耐壓性能好，此類管材在高層給水立管中已基本取代熱鍍鋅鋼管，而在《建筑給水排水工程》課本中卻未更新。第三，在新規范方面，《建筑設計防火規范》和《高層建筑設計防火規范》合并為《建筑設計防火規范》（GB 50016-2014）且《消防給水及消火栓系統技術規范》從《建筑設計防火規范》中分離出來[3]。調整了兩項標準間的不一致、不協調的規定，解決了工程建設和消防工作中反映的突出問題，而在《建筑給水排水工程》課本中卻未按照新規范編制。另外《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084-2017）于2018年1月1日開始執行，規范重新編排了自動噴水滅火系統類型，補充了氯化聚氯乙烯（PVC-C）消防塑料管材的應用技術要求等[4]，而《建筑給水排水工程》課本在自動噴水滅火系統章節也滯后于新規范。理論教學過程難以將課堂內容與實際問題有機結合起來，學生不能有效地及時地對新技術、新設備和新材料進行消化吸收再創造。

1.3 實踐教學時間短，缺乏各專業的協調和管道綜合訓練

原培養方案給水排水課程設計實踐為一周，由于學生在課程設計之前鮮有接觸建筑設計圖紙，不了解相應的制圖規則，建筑識圖和制圖能力欠缺[5]。教師首先指導學生從建筑識圖和制圖開始，浪費了一定時間；其次才開始建筑給水排水系統的設計和計算，剛理清的思路，定好方案，明白算哪些內容，怎么算，一半時間已經過去了，這使得學生不能完整一個包括給水、熱水、排水、消火栓、噴淋和滅火器的完整的設計，與其他專業協調及管道綜合也不能訓練，達不到預期效果。

2 解決辦法

結合建環專業培養方案，鑒于《建筑給水排水工程》課程具有實踐性、綜合性、經濟性和創新性的特點，提出課程教學應以理論教學為基礎，以強化實踐教學為主，注重“四結合”原則，即理論教學與規范標準相結合，理論教學與現代化教學技術相結合，實踐教學與各專業相結合，實踐教學與BIM技術相結合，旨在培養具有扎實理論基礎及實踐知識的復合型工程技術應用人才。

2.1 理論教學與規范標準相結合，優化教學內容

結合授課教師具備多年建筑給水排水設計經驗的優點，在授課過程中，以課本理論為基礎，以現行規范為依據，其他設計手冊、技術措施、設計指南作為參考，收集典型工程實例并精心穿插到各教學章節中，優化教學內容，提高學生對課程學習的興趣和主動性，培養學生解決實際工程問題的能力。授課過程中，以《城鎮給水排水技術規范》（GB 50788-2012）、《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）、《建筑給水排水設計規范》（GB 50015-2003（2009年版））、《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974-2014）、《自動噴水滅火系統設計規范》（GB 50084-2017、《建筑滅火器配置設計規范》（GB 50140-2005）、《民用建筑節水設計標準》（GB50555-2010）、《建筑中水設計規范》（GB 50336-2002）、《建筑屋面雨水排水系統技術規程》（CJJ 142-2014）、《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2014）等規范為依據，當發現教材與規范標準條文存在差異或矛盾時，則以規范標準為授課依據，教材、技術措施、設計手冊等只作為授課參考[6]。

2.2 理論教學采用線上與線下兩個空間雙重互動，提高學生的興趣

理論教學借助訪談形式以學生提問推動講授過程，擺脫了單純由教師講述的模式，提高學生的興趣。師生在課堂上互動、展開討論，輔以老師的講解和補充。同時。借鑒小視頻的處理模式，在不破壞知識結構完整性的條件下，把相對較長的教學內容分割錄制成20min左右的小視頻[7]。學生可依自己的進度和時間安排進行復習，有效幫助學生完成學習任務。將傳統的填鴨式被動灌輸的學習模式轉為探究式主動互助的學習模式，引導學生主動學習、主動探索、主動實踐，鼓勵學生悟道、尋道、問道，啟發學生求是、求業、創新。

2.3 實踐教學與實際工程相結合，促進人才培養與產業需求緊密結合

實踐環節在建筑給水排水整個教學環節中占很重要的地位，旨在培養學生的團隊協作能力、溝通交流能力、工程設計及適應變化能力。本校建筑給水排水課程設計時間為兩周，五人一組，一組一個工程，所有工程均來源于校企合作方的實際工程。整個課程設計分四步：1）根據市政條件，認真學習相關規范確定設計方案；2）根據建筑、結構、暖通、電氣專業圖紙布置管道，進行水力計算，確定管徑及設備型號；3）根據計算結果，繪制給水排水平面圖，系統原理圖及大樣圖，撰寫給水排水施工圖說明書；4）依據CAD二維設計成果，創建三維BIM模型，檢查管道碰撞，優化設計成果。具體步驟如圖1所示。與傳統形式單一的只有建筑圖的課程設計相比，本課程設計除了要求方案確定正確、管道布置合理、計算有理有據、圖紙表達準確清楚外，還要求綜合考慮結構專業的梁、其他機電專業的設備和管線布置情況，最終實現各專業的有機聯系和協調統一，為培養具備水、暖、電復合型人才打下堅定基礎。

圖1 課程設計流程圖

2.4 實踐教學與BIM相結合，有效提高學生的設計水平與工程創新能力

實踐教學采用傳統二維CAD設計方式進行，并用其設計成果創建三維BIM模型[7]。學生在三維BIM模型下進行管道碰撞檢查及管道系統的優化調整，調整完成后自動生成二維圖紙，此二維圖紙作為實踐教學成果。將BIM技術應用建筑給水排水實踐教學后期，可實現二維平面圖轉化三維立體模型，直接反映工程系統內部的效果以及相關設備的數據信息[8]，使學生更直觀深入地了解建筑的空間信息，從而對管線進行更合理的調整布置。利用BIM進行管道三維碰撞檢測，通過三維碰撞檢測有效減少設計失誤，避免因施工圖設計失誤而給后期施工帶來的麻煩，有效提高學生的設計水平與工程創新能力。

3 結語

跨專業背景下《建筑給水排水工程》課程教學的實踐與探索是一個不斷完善和發展的過程。通過以強化各專業相結合實踐教學為主題的教學方式，旨在引導學生如何將學到的理論知識應用于解決實際的工程問題，實現從培養單一型人才向具備水、暖、電知識的復合型人才轉變；實現從重視智力的培養向重視能力培養轉變。使學生在學習理論知識的基礎上，不斷學習新規范、新技術、新方法，使學生成為規劃、設計、施工、科研、運行管理等方面的復合型創新人才。