基于BIM技術(shù)的高職水處理工程技術(shù)課程改革探討

摘 要 文章探討了基于BIM技術(shù)的高職水處理工程技術(shù)課程改革，旨在提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。通過(guò)明確課程建設(shè)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)課程資源、革新教學(xué)方式、改革考核方式以及提升師資素質(zhì)等方面的改革措施，將BIM技術(shù)有機(jī)融入水處理工程技術(shù)課程教學(xué)中，以更好地適應(yīng)行業(yè)需求和培養(yǎng)一專多能的給排水專業(yè)復(fù)合型人才。

關(guān)鍵詞 水處理技術(shù)；課程改革； BIM技術(shù)

中圖分類號(hào)：G424 " """""""""""""""""""""""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A """DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.15.028

Exploration of the Curriculum Reform of Water Treatment Engineering

Technology in Higher Vocational Education Based on BIM Technology

PENG Yanli1， JIANG Keran1， LI Li2

（1. Guangxi Vocational and Technical College of Water Resources and Electric Power， Nanning， Guangxi 530023;

2. Nanning Water Construction Engineering Co.， Ltd.， Nanning， Guangxi 530200）

Abstract This article explores the reform of vocational water treatment engineering technology courses based on BIM technology， aiming to improve teaching quality， cultivate students' practical abilities and comprehensive qualities. By clarifying the goals of course construction， optimizing teaching content， constructing course resources， innovating teaching methods， reforming assessment methods， and improving the quality of teaching staff， BIM technology is organically integrated into the teaching of water treatment engineering technology courses to better meet the needs of the industry and cultivate versatile talents in the field of water supply and drainage.

Keywords water treatment technology; curriculum reform; BIM technology

水處理工程技術(shù)是高職給排水工程技術(shù)專業(yè)中最重要的一門核心課程，涵蓋水處理工程領(lǐng)域的基本概念、工藝原理和流程、水處理設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)等方面的技術(shù)知識(shí)，是學(xué)生進(jìn)入涉水行業(yè)并從事水處理相關(guān)工作的基礎(chǔ)。

本課程綜合運(yùn)用了化學(xué)、物理、生物以及環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科的理論和方法，要求學(xué)生能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于實(shí)際水處理工程項(xiàng)目中，進(jìn)行項(xiàng)目的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用水處理技術(shù)的能力，具有學(xué)科綜合性、實(shí)操?gòu)?fù)雜性、職業(yè)導(dǎo)向性、創(chuàng)新性和團(tuán)隊(duì)合作性等特點(diǎn)。水處理工程項(xiàng)目的實(shí)施通常是一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程，需要有不同專業(yè)背景的人員協(xié)同工作，這就要求我們培養(yǎng)出的學(xué)生同時(shí)具備團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通協(xié)調(diào)能力，能夠與他人合作解決實(shí)際問題。如何能讓學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)獲得水處理工程領(lǐng)域全面的知識(shí)和實(shí)踐能力，為他們未來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，給水處理工程技術(shù)課程教學(xué)提出了更多挑戰(zhàn)。

隨著BIM技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的大量應(yīng)用，根據(jù)教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020 年）》和住建部《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》等文件的具體要求，目前我國(guó)建筑工程領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，國(guó)內(nèi)眾多高校的工程管理和土木工程等專業(yè)的 BIM 教育也已形成了較為成熟的教學(xué)模式，針對(duì)高職給排水工程技術(shù)專業(yè)而言，目前BIM技術(shù)在建筑給排水工程課程的教學(xué)改革中得到了廣泛的應(yīng)用，已有供參考的成功案例。然而BIM技術(shù)在水處理工程技術(shù)課程改革中的應(yīng)用案例，目前所能查閱到的文獻(xiàn)描述非常有限。基于此，下文將對(duì)基于 BIM 技術(shù)的水處理工程技術(shù)課程改革加以探討。

1 "明確課程建設(shè)目標(biāo)，適配崗位需求

依據(jù)水處理工程崗位能力的要求，明確課程建設(shè)目標(biāo)，即在考慮BIM技術(shù)可為水處理工程提供三維建模、數(shù)據(jù)管理、碰撞檢測(cè)、工程可視化等功能，進(jìn)行項(xiàng)目全生命周期管理的背景下，培養(yǎng)通曉水處理基礎(chǔ)知識(shí)，熟練掌握水處理運(yùn)維操作和技能，同時(shí)具備應(yīng)用BIM技術(shù)解決水處理工程中實(shí)際問題能力的一專多能技術(shù)技能型給排水人才。為此，本課程的建設(shè)應(yīng)使學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)之后，掌握水處理的基本工藝，并能夠進(jìn)一步利用BIM軟件創(chuàng)建水處理工程的三維模型，進(jìn)行碰撞檢測(cè)、沖突解決、資源調(diào)度等工作；同時(shí)能夠在團(tuán)隊(duì)中合作使用BIM技術(shù)，與其他專業(yè)人員進(jìn)行有效的溝通和協(xié)作，參與多學(xué)科的團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，共同完成水處理工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理任務(wù)。

2 "優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)四項(xiàng)能力

水處理工程技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容較為傳統(tǒng)的編排模式主要有兩種，一種是按處理的方法進(jìn)行章節(jié)編排，主要分為物理處理、化學(xué)處理和生化處理；另一種是按處理對(duì)象編排，主要分為給水處理、污廢水處理和污泥處理。本文探討的教學(xué)改革將以第二種編排方式為基礎(chǔ)，為后續(xù)項(xiàng)目化教學(xué)方式的實(shí)施進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。以產(chǎn)教融合、校企合作單位，即學(xué)校所在工業(yè)園區(qū)的凈水廠和污水處理廠為真實(shí)項(xiàng)目載體，學(xué)生在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)已有感性認(rèn)知。設(shè)計(jì)給水和污水兩大真實(shí)的工程案例進(jìn)行教學(xué)。

以給水為例，園區(qū)的凈水廠有一、二兩期工程，都是采用典型的混凝―沉淀―過(guò)濾―消毒工藝，但在選擇的池型上有所不同，一期為混凝（隔板+折板）—沉淀（管板）—過(guò)濾（虹吸濾池）—消毒（次氯酸鈉），二期為混凝（網(wǎng)格）—沉淀（管板）—過(guò)濾（V型）—消毒（次氯酸鈉）。優(yōu)化前的教學(xué)內(nèi)容各工序基本相同，以過(guò)濾為例，包括基本概念和機(jī)理、池體種類和結(jié)構(gòu)，池體計(jì)算、運(yùn)行方式及影響因素。在傳統(tǒng)課堂中，教師注重傳授水處理工程的基礎(chǔ)知識(shí)和工藝流程，對(duì)于一些晦澀難懂的原理和復(fù)雜的工藝計(jì)算，更傾向于給出結(jié)論而不深入解釋，使得課程內(nèi)容脫離實(shí)際，學(xué)生僅僅是聽講，激不起學(xué)習(xí)興趣，教師僅使用文字和圖片難以講清池體構(gòu)造，對(duì)運(yùn)行方式更難描述清楚。為解決這一教學(xué)痛點(diǎn)，教師可以利用BIM軟件進(jìn)行池體的建模，將平面轉(zhuǎn)為立體，更有助于池體構(gòu)造的講解。進(jìn)行優(yōu)化后，第一步通過(guò)三維模型講解池體構(gòu)造，第二步通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手建模，引出模型參數(shù)獲取，即池體計(jì)算，第三步使用仿真軟件模擬水廠運(yùn)行，使學(xué)生在動(dòng)手調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的過(guò)程中，通過(guò)教師講解原理幫助學(xué)生理解其中緣由。借助BIM技術(shù)優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容及編排順序，更符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)模式，更適用于教學(xué)做一體化的教學(xué)模式。

3 "課程資源建設(shè)，豐富教學(xué)素材

①建設(shè)水處理構(gòu)筑物參數(shù)化模型庫(kù)圖庫(kù)，通過(guò)自建和搜集兩種方式。一是教師選拔在工程制圖與CAD和BIM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)課程中成績(jī)優(yōu)秀，或是參加過(guò)BIM技術(shù)相關(guān)技能競(jìng)賽的學(xué)生，組成水處理建模小組，先將典型的水處理構(gòu)筑物進(jìn)行參數(shù)化建模，之后逐年更新和補(bǔ)充。二是利用所建參數(shù)化模型進(jìn)行構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化，形成模型應(yīng)用案例，豐富教學(xué)資源。三是組織研討活動(dòng)，邀請(qǐng)校企合作企業(yè)的專家來(lái)校進(jìn)行交流，使學(xué)生深入了解BIM技術(shù)在水處理工程領(lǐng)域的前沿技術(shù)和應(yīng)用成果，優(yōu)化模型。

②引入BIM仿真操作軟件，進(jìn)行水處理工程運(yùn)維模擬。包括各種水處理設(shè)備啟停機(jī)的基礎(chǔ)操作和故障處理，工藝運(yùn)行的啟停機(jī)操作、參數(shù)控制和事故應(yīng)急處理，生產(chǎn)協(xié)作管理等。

③定期更新教學(xué)資源。為確保教學(xué)內(nèi)容與最新的BIM技術(shù)和實(shí)踐保持同步，課程組通過(guò)參加行業(yè)會(huì)議、研討會(huì)、閱讀最新文獻(xiàn)等方式，持續(xù)跟蹤BIM技術(shù)在水處理工程領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用趨勢(shì)。通過(guò)建立定期評(píng)估反饋調(diào)整機(jī)制，收集學(xué)生使用和教師教學(xué)的意見，了解資源的實(shí)際使用情況和效果，對(duì)教學(xué)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

4 "教學(xué)方式革新 "提升教學(xué)效果

以園區(qū)凈水廠和污水處理廠的真實(shí)項(xiàng)目為載體，設(shè)計(jì)滿足教―學(xué)―做一體化同步的具有挑戰(zhàn)性和實(shí)用性的BIM項(xiàng)目，以項(xiàng)目貫穿整門課程的教學(xué)。在項(xiàng)目啟動(dòng)階段，教師需要給學(xué)生明確的項(xiàng)目目標(biāo)、要求和時(shí)間表，并提供指導(dǎo)和BIM技術(shù)支持，確保學(xué)生能夠熟練運(yùn)用相關(guān)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬，例如在超星課程平臺(tái)上存放BIM軟件的操作視頻，工程案例等。教師定期對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，包括模型參數(shù)的合理性、模擬結(jié)果的吻合度等，并提供及時(shí)的反饋和建議，幫助學(xué)生修正。學(xué)生需要以小組的方式進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，各成員負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，通過(guò)實(shí)際操作來(lái)掌握BIM工具的使用方法，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，反向促進(jìn)學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中按需去自主學(xué)習(xí)水處理的理論知識(shí)，探索BIM技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐方法，發(fā)現(xiàn)問題并尋找解決方案，以提高學(xué)習(xí)效果。

在項(xiàng)目進(jìn)行中，師生間應(yīng)建立實(shí)時(shí)的互動(dòng)和溝通機(jī)制，線上和線下及時(shí)交流信息和進(jìn)展，解決問題和調(diào)整方向，此外，教師可以根據(jù)學(xué)生的不同水平和需求，提供個(gè)性化的指導(dǎo)，幫助他們更好地完成項(xiàng)目任務(wù)。

5 "考核方式改革 "促進(jìn)學(xué)風(fēng)建設(shè)

從傳統(tǒng)結(jié)果性考核改革為過(guò)程+結(jié)果的考核方式，具體考核內(nèi)容及方式見下表：

表1

通過(guò)改革考核方式，營(yíng)造積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)學(xué)生之間的合作與交流，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作精神和解決問題的能力，同時(shí)促進(jìn)了學(xué)風(fēng)建設(shè)。

6 "師資素質(zhì)提升 "提高教學(xué)質(zhì)量

要將BIM技術(shù)融入水處理工程技術(shù)課程教學(xué)中，提升師資素質(zhì)是至關(guān)重要的一環(huán)。教師只有具備BIM技術(shù)應(yīng)用能力及參與真實(shí)BIM技術(shù)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生理解和應(yīng)用BIM技術(shù)，提升教學(xué)效果。

6.1 "專業(yè)培訓(xùn)

為教師提供針對(duì)BIM技術(shù)的專業(yè)培訓(xùn)，例如舉辦BIM應(yīng)用軟件培訓(xùn)班，安排教師參加BIM軟件應(yīng)用訓(xùn)練營(yíng)等，使教師熟悉BIM工具和軟件的操作，了解其在水處理工程中的應(yīng)用場(chǎng)景。

6.2 "學(xué)術(shù)交流

鼓勵(lì)教師參加水處理領(lǐng)域BIM技術(shù)應(yīng)用的學(xué)術(shù)會(huì)議、研討會(huì)等活動(dòng)，與同行交流經(jīng)驗(yàn)，了解行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的最新動(dòng)態(tài)，了解最新的教學(xué)方法和技術(shù)應(yīng)用。

6.3 "真實(shí)項(xiàng)目實(shí)踐

教師可以參與學(xué)校建設(shè)的BIM項(xiàng)目；或與當(dāng)?shù)氐慕ㄖ⒐こ坦净蛟O(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系，參與公司承接的建筑、水處理工程BIM項(xiàng)目；或參與科研項(xiàng)目，如與政府部門或企業(yè)合作的科研項(xiàng)目，將BIM技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際的研究中，提升實(shí)踐能力。教師可以作為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的一員，參與項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施和監(jiān)控等各個(gè)階段，與工程師、設(shè)計(jì)師等專業(yè)人士合作。也可以為企業(yè)提供BIM技術(shù)方面的支持，包括模型建立、數(shù)據(jù)分析、可視化展示等工作，教師還可以組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)，幫助他們學(xué)習(xí)和應(yīng)用BIM技術(shù)，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力。

通過(guò)以上幾種提升途徑，可以幫助教師獲得寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升其在BIM技術(shù)應(yīng)用方面的能力和水平。同時(shí)可以幫助教師積累豐富和前沿的教學(xué)資源和案例，也有助于提升其在行業(yè)內(nèi)的聲譽(yù)和認(rèn)可度，助推學(xué)生就業(yè)。

7 "結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將BIM技術(shù)融入課程教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生掌握水處理基本工藝和BIM技術(shù)應(yīng)用能力，使其具備一專多能技術(shù)技能，適應(yīng)行業(yè)需求為教學(xué)目標(biāo)，明確課程建設(shè)目標(biāo)；引入真實(shí)工程案例，優(yōu)化課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)能力、思維能力、合作能力和創(chuàng)新能力；進(jìn)行水處理構(gòu)筑物參數(shù)化模型圖庫(kù)建設(shè)，引入BIM仿真操作軟件，豐富教學(xué)素材，提供實(shí)踐模擬環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升；以真實(shí)項(xiàng)目為載體，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性和實(shí)用性的BIM項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的提升；改革考核方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，促進(jìn)學(xué)風(fēng)建設(shè)；通過(guò)專業(yè)培訓(xùn)、學(xué)術(shù)交流、項(xiàng)目實(shí)踐等方式，不斷提升教師的實(shí)踐能力和專業(yè)水平，以更好地引導(dǎo)學(xué)生理解和應(yīng)用BIM技術(shù)。

在未來(lái)的發(fā)展中，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)使學(xué)生在水處理工程領(lǐng)域獲得更全面的知識(shí)和實(shí)踐能力，為他們未來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，希望通過(guò)課程改革，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的綜合能力和創(chuàng)新思維，成為具備團(tuán)隊(duì)合作和溝通協(xié)調(diào)能力的給排水專業(yè)一專多能的技術(shù)技能型人才。

基金項(xiàng)目：廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+’數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下基于建筑信息模型（BIM）的給排水專業(yè)課程信息化建設(shè)研究”（2019B115）。

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