給排水科學與工程專業課程設置與人才培養思考

趙志領

（華僑大學 土木工程學院，福建廈門 361021）

我國水資源相對較少，且分布不均勻，水資源短缺是制約經濟社會發展的嚴峻問題[1]。

給排水科學與工程專業是一門新興的專業，隨著我國城市化進程的不斷推進，城市給排水設施建設日益完善，對高級專門人才的需求也日益增加。本專業培養具備較強的工程設計能力、施工組織協調能力、運行維修保障能力以及良好的工程造價、工程施工、水資源開發利用、水土保持、生態環境綜合治理相關能力，具備從事城市供水、污水處理及雨水利用，農村供水、污水處理及雨水利用，以及工業企業供水、污水處理及廢氣凈化工作的高級專門人才[2]。

本文基于對水資源有效利用與水處理技術提升的分析，從課程體系和知識體系的建設、教學內容的優化、教學模式的改革等方面進行探討，提出了相應的課程體系建設建議和建設方案，為給排水領域人才的培養提供有價值的參考。

1 給排水科學與工程專業的發展現狀

1.1 給排水科學與工程專業的定位

在我國高校中，哈爾濱工業大學、清華大學、同濟大學、北京工業大學、河海大學等高校的給排水科學與工程專業最有實力[3]。該專業的定位是培養能夠從事水資源保護、市政給排水、建筑給排水、海綿城市、低影響開發雨水系統等相關復雜工程的規劃、設計、咨詢、建設與運營、教學及研究以及產品、設備和工藝開發等方面工作的高素質工程技術人才。

為適應注冊工程師制度，我國于2003 年建立了給排水工程專業教育評價體系。高校和行業共同對職業教育質量進行評價，大大提高了職業教育質量，促進了職業教育發展。從2004 年開展給排水工程專業教育評價，到2012 年，全國共有29 所高校通過給排水工程專業教育評價（給排水科學與工程）。為了更好地提高學生的實踐能力，2011 年，教育部啟動了“優秀工程師培養計劃”。7 所學校已被批準開展給排水工程試點項目。2012 年，教育部正式批準“給排水工程”專業（080705）變更為“給排水科學與工程”專業（081003)。同年，第一部《給排水科學與工程專業規范》實施，這標志著該專業進入了教育更加規范的新時代[4]。

1.2 目前國內開設有關課程的情況

根據培養給排水科學與工程專業人才所需，培養具有工程師素養和創新意識，獲得工程師職稱或成為技術骨干，能夠運用所學專業知識解決給排水領域的復雜工程問題，并考慮到對于健康與安全、環境與社會以及文化可持續發展影響的解決方案[3，5]，各高校制定的課程具體如表1 所示。

表1 目前國內開設有關給排水專業課程情況

1.3 給排水科學與工程專業發展趨勢

在半個多世紀的發展過程中，我國給排水事業滿足了經濟建設、社會發展和人民生活水平提高的需要。當前，工業的含義發生了很大變化，行業服務對象從城市基礎設施建設擴展到水循環全過程、全環節，行業的任務由滿足“量”的需求轉變為以改善水質為重點。水質并重，促進達成水社會良性循環。相應地，給排水科學與工程人才的數量和質量要求也在不斷變化。

人工智能是當前社會發展的熱點和趨勢之一。它的迅速發展深刻地改變社會生活的各個領域，高等教育也不例外[6]。為適應新技術的發展，需要培養更多掌握水系統智能化技術的復合型人才，開展“給排水+智能化”方向的人才培養模式研究與新項目背景下的課程改革，并且培養給排水行業智能化、創新型人才，構建新的課程體系和知識體系[7]。

將給排水與人工智能相結合，構建智慧水務平臺。基于國內智慧水務的相關政策，在我國城市人口持續增長的背景下，城市用水的建設需求呈上升趨勢，智慧水務的應用規模逐漸擴大[8]。2014 年至今，國家對智慧水務產業的扶持政策發生了很大變化。2016 年以來，隨著物聯網、邊緣計算、大數據等新一代信息技術的普遍運用，水務行業的數字化需求正朝著復雜化、多元化的方向發展。能否為水務數字化提供整體解決方案，成為行業內企業獲得競爭優勢的關鍵。目前，供水管網的快速擴張，導致管理壓力增大、供水管網滲漏率高、污水排放量不斷上升，使得供水智能化、數字化建設更加迫切[9]。

智慧水務是指借助物聯網、大數據、云計算、空間地理信息融合等新一代信息技術，實時感知城市水務系統運行狀態，接收并處理水務動態信息，借助大數據技術進行數據分析，提煉出有價值的信息，為決策提供支持。逐步形成了集智能感知、智能診斷、智能模擬、智能預警、智能處置、智能調度、智能服務、智能控制為一體的綜合水務系統，達成了水務全過程科學化、智能化、精細化運行管理[10]。智慧水務借助傳感器、通信網絡，與水務信息系統相結合，進一步提升了水務信息化水平，促進了水資源的高效利用、水資源管理的協調和水務服務的便捷。智能水務系統由智能排水系統、智能供水系統、智能污水回用系統、智能防洪系統、智能節水系統等子系統組成[11]。

國內部分高校如哈爾濱工業大學、重慶大學、華中科技大學、廣州大學、華僑大學、青島理工大學、安徽工業大學、桂林理工大學已經開展給排水智能化相關課程，基礎的理論課程包括大學計算機、自動控制原理、Matlab語言程序設計、C語言程序設計、信息技術應用、VB 語言及程序設計。結合給排水專業的智能化課程，如水工藝設備與控制、水系統信息化、智慧水廠、城市水工程儀表與控制、智慧水務與物聯網、BIM 技術及在給排水中的應用基礎、給排水專業軟件應用、智慧海綿城市概論等，開展智慧水務人才培養。

2 建立健全完善的教材體系

給排水科學與工程專業是我國新設立的工科專業，教材體系有待完善。

如何有效地進行專業課程教學，全面培養學生的專業能力，教材體系的構建十分重要。根據給排水科學與工程的實際需要和特點，在設計相應的課程體系時，應考慮以下幾個方面：第一，注重理論教學。學生必須具備扎實的理論知識，能夠熟練利用所學知識分析解決問題。第二，加強實踐實驗能力訓練。通過開設實驗課或實習課程來鍛煉學生動手操作能力，使其掌握相關基本技能。第三，豐富課外知識儲備。讓學生從課堂上獲取到各種新的信息源，擴展視野，提升知識廣度，增加對本學科領域的了解程度。

飲用水標準不斷提高，國家飲用水安全日益受到重視。近年來，微污染水處理技術的研究與開發逐漸成為研究熱點，并形成了許多研究成果，促進了微污染水處理技術的改進。這就需要在給排水課程中提高微污染水處理技術的學習深度，在原有的基礎上進一步完善這一方向的最新研究成果。微污染水的處理技術，氮、磷等營養物質的高效去除以及廢水的資源化利用越來越受到人們的關注。

面對水資源短缺、水環境污染嚴重和社會發展對水資源需求增大的新形勢，給排水行業的發展趨勢是：為提高工業和城市廢水的處理效率，開發新技術，經濟高效地控制水污染；利用和開發新的非傳統水資源，包括污水循環利用、雨洪凈化利用和海水淡化利用；開發實施建筑節水裝置和節水技術，推行循環用水、順序用水、定性用水措施，提高水資源利用效率，解決資源型缺水和質量型缺水的問題。為滿足城鄉居民對安全飲水質量的迫切需求，開展安全飲水保障技術、安全輸配水技術和改善水質關鍵技術研究[1]。

3 加強人才培養，以適應市場需要

3.1 通過實習課程培養學生實踐能力

該專業主要是為國家、企業和社會提供高素質的給排水工程技術人才，并致力于解決城市水污染問題和水資源短缺問題。圍繞這一目標，學校確立了以水資源保護與利用為主線，涵蓋工程設計、工程施工、系統集成等領域，能夠滿足學生畢業后從事技術開發工作或繼續學習深造所需的專業知識和能力結構體系。從當前就業市場上需要什么樣的技術人員來考慮，制定出適合實際需求的人才培養方案。為此，要加強基礎理論知識教學，強化實踐技能訓練；加大對學生創新能力和實踐能力的考核力度，鼓勵創新思維；開展多樣化課外活動，激發學生潛能。

給排水科學與工程專業課程內容主要涉及水力學、流體力學和熱力學等方面的知識。隨著社會的發展，人們對環境保護和水資源利用越來越重視，尤其是在城市中。因此，水力學課程成為一門重要的專業基礎課，它為學生進一步學習相關學科提供了必要的理論基礎。除此之外，給排水科學與工程專業課程還需要培養學生實際應用能力[12]。為此，在進行教學內容設計時注意以下幾方面：首先，通過設置實驗教學環節來加強實踐教學；其次，結合專業特點開設具有特色的課外實驗項目，以提高學生分析問題和解決問題的能力；最后，針對學生興趣組織各種競賽活動，如設計大賽、建模比賽等，幫助他們在實踐中提高自己的動手能力。

3.2 開設就業指導課程，幫助學生了解就業需求

為了幫助給排水科學與工程專業畢業生正確認識就業形勢、了解求職相關信息以及做好相應準備工作，面向該專業畢業生開設給排水專業就業指導課程。

畢業生可在政府水務管理部門、給排水工程設計院所、給排水科研機構、給排水建筑工程公司、給排水咨詢公司、水環保公司、給排水產品制造生產企業和節水設備研發和銷售公司，從事城市供水、排水、污水處理、節水、水循環等的研究、施工、設計、運營、管理和監測等工作，成為合格的給排水工程師、污水處理工程師、機電工程師、暖通工程師、水管工程師[13]。

4 結語

隨著新一代信息技術的發展及普遍應用，以及人工智能不斷升級發展，傳統行業數字化、信息化、智能化發展成為社會發展趨勢，給排水行業也不例外，這種發展趨勢促使高校排水科學與工程專業內涵發生變化，高校應抓住這種機遇，拓展排水科學與工程專業發展空間，以適應社會對人才需求的變化，更好地為社會培養高素質專業技術人才。