融合海綿城市和智慧水務《水污染控制工程》（上冊）教學探索

孔繁鑫　陳進富

摘要：環境工程專業學生是城市發展、環境治理持續提升的主力軍之一，然而，環境工程專業主干課程《水污染控制工程》的污水、雨水的收集等部分內容，長期得不到環境工程專業的重視，存在重處理、輕收集的教學模式，甚至一些院校教學中直接忽略《水污染控制工程》上冊這部分內容教學，同時教材內容也不能適應海綿城市與智慧水務教學需求。文章以海綿城市建設與智慧水務為基點，以新工科工程師培養目標為定位，探索適合《水污染控制工程》上冊的教學與實踐模式，通過課程教學模式探索滿足環境工程專業新的實踐教學體系，培養符合未來行業發展需求的環境工程專業學生。

關鍵詞：海綿城市;智慧水務;教學改革;水污染控制工程

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）16-0174-02

一、前言

近年來，由于暴雨導致的城市內澇問題頻頻出現，嚴重影響了居民的日常生活和工作，造成了城市經濟的巨大損失。《國務院辦公廳關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》（國辦發〔2013〕23號）、《住房城鄉建設部關于印發城市排水防澇設施普查數據采集與管理技術導則（試行）的通知》（建城〔2013〕88號）中，提出需要加強海綿城市建設和城市水務系統的智能化管理。環境工程專業的學生是將來城市排水設施建設的主力軍之一，作為環境工程專業主干課程，在最新《水污染控制工程》（2014版）上冊中只有很少一部分內容介紹城鎮低影響開發，而沒有提及海綿城市建設，同時排水管網管理和養護部分也沒有涉及智慧水務的問題。作為一門應用性很強的課程，如何讓學生在課程教學中更扎實地學好專業知識，在課程教學中滲入海綿城市建設與傳統排水管網設計相結合理念，提高學生的專業使命感，顯得尤為重要。針對課程新的教學內容，本文旨在針對環境工程專業《水污染控制工程》（上冊）教學方面存在的問題，從教學內容、教學方法、網絡資源庫建設、考核方式以及課程設計等方面對課程的教學進行探索和實踐。

二、結合實際，培養學生對課程的興趣

興趣是最好的老師。針對環境工程學生只重視污水處理過程，而忽視污水和雨水的收集和儲運過程，可以以設問的形式問學生：我們平時的生活污水都去哪里了？為了防止內澇，雨水到哪里去了？引出排水管網的重要性，同時指出我們城市管網和國外管網的差距。讓學生認識到雖然這是一門古老的學科和應用性較強的學科，但是也隨著我們城市建設的發展不斷發展，理論和實踐需要不斷創新。

三、針對現有教材內容，延伸教學內容

在教學中，在徑流系數教完后，通過例題，讓學生計算不同的小區綠化組成對平均徑流系數的影響。啟發學生可以通過降低徑流系數，減輕城市的內澇。進一步針對海綿城市建設，結合低影響開發，闡明海綿城市與低影響開發之間關系以及傳統灰色管網設施和綠色“低影響開發”相結合的城市建設。通過海綿城市的建設使得城市像海綿一樣，降雨時能夠就地或就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水，補充地下水，調節水循環，在干旱時對蓄存的水加以利用。海綿城市的核心目標是維持場地開發前后徑流不變。總量控制目標應以開發建設后徑流排放量接近開發建設前自然地貌的徑流排放量為標準，進一步介紹海綿城市建設的四大指標體系。

針對排水管網的管理部分，介紹智慧水務提出的背景，基礎信息采集程度不高、部門間資源共享不足、系統功能不健全、普查標準不統一以及智慧化程度不高等問題帶來的危害。隨著物聯網、云計算、大數據、下一代互聯網和新一代移動寬帶網的發展，為了順應新一代信息技術發展潮流，以物聯網、云計算、水動力分析等技術為支持，形成以“物聯化排水防澇設施、互聯化水務時空信息、模型化城市內澇風險、協同化專業管理服務”為特點，由感知層、數據層、應用支持層、應用系統層以及信息發布層組成的智慧水務系統，以現有排水系統及信息化建設成果為基礎，積極融入新一代信息技術和先進的設計理念，建立集“集、排、治、處、防、控、管及公眾服務”于一體的多功能智慧型綜合系統平臺，助力智慧建設，提供高質量的排水信息服務，提升民眾生活品質，提供排水系統風險評估依據，提升應急指揮能力，變革排水系統管理運行方式，提升綜合運營能力，加強排水系統監測體系建設，提高整體把控能力，將城市水環境、水安全突發事件對人員、財產和環境造成的損失降到最低程度，為城市安全與正常運行提供保障。啟發學生現代科技的發展也帶來了城市排水管網建設的革命性變革。

在理論教學基礎上結合城市洪澇和排澇的部分內容，以工程為導引、以專業為背景，進行教學分析探討，在課堂教學中針對實際的工程案例和研究項目進行講解，比如結合典型海綿城市示范區的案例以及智慧水務的頂層設計，讓學生更深刻地掌握工程前沿知識，使學生意識到課程的重要性，加深學生對理論知識的理解。與此同時進行分組討論，引導學生搜集正在進行的某些海綿城市或者智慧水務的案例，并在課堂上進行講解，激發學生學習積極性。要激發學生對本課程的學習興趣，鍛煉學生理論結合實踐、工程分析的能力，培養學生的專業精神。

四、課程網絡資源庫建設

我國給排水行業發展迅速，特別是相關專業前沿理論成果更新，技術標準和規范也在不斷更新。如海綿城市和智慧水務等理論和技術從問世到編入教材有一定的滯后性，在教學過程中要充分注意課程內容與現行的標準規范緊密結合;貫穿排水管網教學始終的《室外排水設計規范》也在不斷更新，需要不斷地更新規范標準和技術導則，在課程教學中結合雨課堂的教學，建設課程資料庫，進一步提升工程教育質量。

針對海綿城市和智慧水務的建設，需要通過課程網絡資源庫的建設補充教材內容的不足，同時為了培養學生自我更新知識和搜索能力，課堂教學中以學生為中心，建立了海綿城市和智慧水務的案例庫及最新政策等相關文獻，結果表明，這一舉措能培養學生獨立分析問題及解決問題的能力，調動學生參與排水管網學習的積極性，更為重要的是能夠引導學生了解專業的最新動向和發展趨勢。

五、從多方面評價教學效果，提高學生的綜合應用能力

教學內容的改變需要對考核方式進行改革。要通過在考核中增加相關部分的考核內容，持續保證和提高相關內容的教學質量。

我校2017年修訂環境工程培養方案，開設了《水污染控制工程I》，采用了《水污染控制工程》（上冊）作為教材，學時32學時。排水管網是一門工程性和實踐性很強的課程，《室外排水設計規范》貫穿教材與課程教學的始終，因此對于學生成績的評定，結合理論課教學名詞解釋、簡答（包含海綿城市以及智慧水務等部分）、計算等內容，同時在考試中增加案例部分。在教學實踐中發現課堂教學課時偏少情況下，通過將新形勢下排水管網的理論和工程需求應用于考試中，在教學課時不變的情況下，獲得更好的教學效果。同時提高了過程考核的占比，通過課堂表現、作業完成情況、案例分析（雨洪管理、排水改造等）和考勤情況來綜合考核平時成績。與此同時，通過課堂教學與課程設計有機融合，結合最終的課程設計的完成情況綜合評定。

針對排水管網實踐性較強的特點，開設水污染控制工程I課程設計（污水管網設計和雨水管網課程設計各1周），讓同學們參與一些研究或者工程。區分理論課教學和課程設計的側重點，使得學生掌握真實的工程設計方法，圖紙達到施工圖設計的深度。在課程設計過程中，劃出一部分區域，讓學生實踐海綿城市建設的理念，進行雨水的規劃設計，進行綜合考核。

六、結語

為應對城市管網系統的不斷升級及城市發展建設要求，不斷深化《水污染控制工程》上冊的教學改革，需要融合海綿城市和智慧水務到教學中，增加低影響開發雨水系統構建和城市智慧水務的內容、要求和方法，并依托現有典型的城市示范工程開展實踐案例教學，建立網絡資源庫，在課程理論和設計實踐考核中予以體現，對于培養擁有掌握海綿城市以及智慧水務新技術、適應城市排水管網整治及管理的應用型環境工程技術人才具有非常重要的意義，也給我們《水污染控制工程》上冊教學的理論和實踐提出了新的要求。

Integrated Sponge City and Urban Intelligent Water Services into the Teaching of Water Pollution Control Engineering

KONG Fan-xin，CHEN Jin-fu

（College of Chemical Engineering and Environment，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Abstract：Sponge city and urban intelligent water services are important process for the current urban development and sustainable improvement of environmental governance.Students majored in environmental engineering are one of the main forces for these projects.However，"Water Pollution Control Engineering" which focused on sewage and rainwater collection has long been ignored by environmental engineering education.There is a teaching mode which only emphasizes treatment and neglects collection for sewage and rain water.Even in some colleges and universities，this part of the content of "Water Pollution Control Engineering" is absent.Based on the construction of sponge city and intelligent water affairs，this paper explores the teaching and practical mode for the environmental engineering education，explores a new practical teaching system to meet the needs of environmental engineering education by reforming the teaching mode to meet the needs of sponge city and urban intelligent water services.

Key words：sponge city;urban intelligent water services;education reform;water pollution control engineering

收稿日期：2019-10-10

作者簡介：孔繁鑫（1985-），男（漢族），河南洛陽人，博士，副教授，碩導，研究方向：水處理理論與技術。