供水管網系統實踐性教學改革初探

◇天津大學環境科學與工程學院 彭 森 張海亞 吳 卿

供水管網系統是實現城市安全供水的保障，其實踐性教學環節設置的成功與否也關系到未來設計人員的水平和視野。本文在對目前供水管網系統課程設計存在問題分析的基礎上，提出了要結合實際工程項目，細化分組給出設計題目，充分調動學生主觀能動性；加強標準和規范的認知，突出實踐性教學的工程性；同時根據新時期社會發展的需要，不斷的拓寬城市供水管網系統實踐性教學的深度和廣度，并探討了實踐性教學改革的內容和方法。

城市供水管網系統包括水廠二級泵站以及輸配水管網，據統計城市輸水管網和配水管網的投資占給水工程總投資50%～80%，因此合理的布置城市供水管網并優化供水二級泵站的設計對于基建費用和管理費用的節約以及保障城市供水安全意義重大。《輸配水工程》是與工程實踐緊密結合的應用型專業課程[1]，為適應工程教育的培養需求，本文在課程教學的基礎上，對其后續配套的供水管網系統的課程設計及實習部分等的實踐性教學環節的內容、方法進行了探討，旨在通過理論教學與實踐環節的有機結合，不斷改進教學過程，獲得更好的教學效果。

1 目前供水管網系統課程設計存在的問題

《輸配水工程》配套的實踐性教學環節包含泵站課程設計、給水管網課程設計等內容。在多次指導課程設計中發現存在以下問題：①課程教學與課程設計環節設置在不同學期，導致開始課程設計時學生需要對所學課程知識進行重新梳理與復習，耗時約2～3天左右，導致真正進行課程設計的時間較為倉促；②在設計條件中一般給定的是同一城市的設計地形，雖然可以對每個學生設定不同規劃人口數或用水量定額，仍然會導致學生在設計中出現相似的供水管網布置形式，導致設計缺乏新意、計算相似度大，無法充分的調動學生的發散性思維與主觀能動性；③課程設置中未增加專業性繪圖課程尤其對給水工程標準圖集的學習，導致學生繪圖缺乏規范性；④在供水管網水力平差校核中，一般要求學生采用手動平差或者自己編寫程序平差，這與實際工程中使用的軟件平差有一定的差距。

2 實踐性教學的改革方法

如何更好的解決實踐性教學環節中遇到的問題，提高課程的效率，通過近幾年圍繞《輸配水工程》的課程教學及“給水管網課程設計”、“泵站課程設計”的教學探討，并綜合其他高校相關的教學經驗，初步進行了以下幾點的教學改革探索。

2.1 細化分組給出設計題目，充分調動學生主觀能動性

在分配課程設計任務時，結合老師之前參與的實際工程項目，考慮不同地區的地形和道路規劃，不同的城市規劃人口、用水量定額、大用戶工業企業以及控制點等，分組給出設計題目。與之對應的泵站機組的布置，排列方式，吸水管路，壓水管路，真空泵，起重設備等附屬設備，泵房的平面和高程布置都會差別比較大，使得各個設計小組間供水管網系統的設計基礎條件有一定的差異分布。這樣，設計難度增大，組間無法互相參考，可充分調動學生的主觀能動性。同時，考慮組內不同特長學生的搭配，互相協調，增強學生的團隊協作能力。在進行管網平差時，組內的學生可以利用不同的平差方法，手工平差或者采用管網模型軟件對供水管網進行平差。在進行消防工況、最大轉輸工況、事故工況校核時可以分配給組內的不同學生，真正實現一人一題，達到獨立培養學生完成設計的目的。

2.2 加強標準和規范的認知，突出實踐性教學的工程性

課程實踐是對所有課堂理論課程知識的深入理解，并充分利用各種標準和規范解決實際工程問題的綜合性訓練環節。供水管網系統實踐性教學中涉及到的規范和標準有《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）、《泵站設計規范》（GB 50265-2010）等。因此，在實踐性教學過程中，在介紹課程設計概況的基礎上，依次介紹上述標準和規范中可能用到的內容，讓學生充分掌握不同城市的綜合生活用水定額的選用，工業企業等大用戶用水量的計算，管道定線的原則和方法，掌握水泵機組的選型方法，多方案比較的設計原理和方法等，充分掌握設計原則、方法等步驟，培養和提高計算能力、設計和繪圖水平；提高學生分析及解決工程實際問題的能力，真正做到工程設計有據可依，鍛煉獨立工作能力，提高實踐性學習的效率。

2.3 拓寬供水管網系統實踐性教學的深度和廣度

目前的供水管網系統實踐性教學環節主要是對傳統供水管網系統的設計，并了解常規的水泵與設備的選擇。然而，隨著我國城市供水管網系統的不斷發展和高等教育水平的不斷提高，這已不能滿足當前工程教育的人才培養目標要求[2]。因此，供水管網系統實踐性教學環節也應該與時俱進，擴寬深度和廣度，比如從傳統的城市供水管網管理技術向新的自動化控制和信息技術的轉變，從新建供水管網向管網的維護和更新改造轉化，從實際供水管網參觀向實驗室搭建小型供水管網模型轉化，構造具有不同管材，不同管道配件，不同管網布置形式，不同水泵機組及布置形式等的供水管網，在理論知識學習的基礎上加強學生對課程的認識。

2.4 結合課程進度及時發放課程任務，以任務驅動提升教學效果

在實踐性教學環節中，在時間安排上可結合理論教學過程靈活掌握,結合課程進度及時發放課程任務[3]。以給水管網為例，可以考慮在給水系統設計用水量計算講解時同步發放任務書，結合管網定線和方案的選擇同步進行課程設計，后續的節點和管段流量分配，管徑及水頭損失的計算，水力平差也相應同步進行，并作為每次的課后作業考核課程設計進展情況。此舉不僅可強化理論知識的學習效果，還有效提高了學生的積極性，可及時在老師的輔導下解決遇到的疑難問題，使設計更有深度。

3 結語

供水管網系統實踐性教學環節設置關系到未來設計人員的水平和視野。在分析供水管網系統課程設計存在問題的基礎上，提出了要結合實際工程項目，細化分組給出設計題目，充分調動學生主觀能動性；加強標準和規范的認知，突出實踐性教學的工程性；同時根據新時期社會發展的需要，不斷拓寬供水管網系統實踐性教學的深度和廣度；在課程設置時，結合課程進度及時發放課程任務，以任務驅動促進理論教學的效果，旨在加強學生運用理論知識解決實際工程問題的能力，探索適應現代社會發展需要的給排水專業人才的教學方法。