融合海绵城市和智慧水务《水污染控制工程》（上册）教学探索
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作者:孔繁鑫 陈进富
摘要：环境工程专业学生是城市发展、环境治理持续提升的主力军之一，然而，环境工程专业主干课程《水污染控制工程》的污水、雨水的收集等部分内容，长期得不到环境工程专业的重视，存在重处理、轻收集的教学模式，甚至一些院校教学中直接忽略《水污染控制工程》上册这部分内容教学，同时教材内容也不能适应海绵城市与智慧水务教学需求。文章以海绵城市建设与智慧水务为基点，以新工科工程师培养目标为定位，探索适合《水污染控制工程》上册的教学与实践模式，通过课程教学模式探索满足环境工程专业新的实践教学体系，培养符合未来行业发展需求的环境工程专业学生。
关键词：海绵城市;智慧水务;教学改革;水污染控制工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）16-0174-02
一、前言
近年来，由于暴雨导致的城市内涝问题频频出现，严重影响了居民的日常生活和工作，造成了城市经济的巨大损失。《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》（国办发〔2013〕23号）、《住房城乡建设部关于印发城市排水防涝设施普查数据采集与管理技术导则（试行）的通知》（建城〔2013〕88号）中，提出需要加强海绵城市建设和城市水务系统的智能化管理。环境工程专业的学生是将来城市排水设施建设的主力军之一，作为环境工程专业主干课程，在最新《水污染控制工程》（2014版）上册中只有很少一部分内容介绍城镇低影响开发，而没有提及海绵城市建设，同时排水管网管理和养护部分也没有涉及智慧水务的问题。作为一门应用性很强的课程，如何让学生在课程教学中更扎实地学好专业知识，在课程教学中渗入海绵城市建设与传统排水管网设计相结合理念，提高学生的专业使命感，显得尤为重要。针对课程新的教学内容，本文旨在针对环境工程专业《水污染控制工程》（上册）教学方面存在的问题，从教学内容、教学方法、网络资源库建设、考核方式以及课程设计等方面对课程的教学进行探索和实践。
二、结合实际，培养学生对课程的兴趣
兴趣是最好的老师。针对环境工程学生只重视污水处理过程，而忽视污水和雨水的收集和储运过程，可以以设问的形式问学生：我们平时的生活污水都去哪里了？为了防止内涝，雨水到哪里去了？引出排水管网的重要性，同时指出我们城市管网和国外管网的差距。让学生认识到虽然这是一门古老的学科和应用性较强的学科，但是也随着我们城市建设的发展不断发展，理论和实践需要不断创新。
三、针对现有教材内容，延伸教学内容
在教学中，在径流系数教完后，通過例题，让学生计算不同的小区绿化组成对平均径流系数的影响。启发学生可以通过降低径流系数，减轻城市的内涝。进一步针对海绵城市建设，结合低影响开发，阐明海绵城市与低影响开发之间关系以及传统灰色管网设施和绿色“低影响开发”相结合的城市建设。通过海绵城市的建设使得城市像海绵一样，降雨时能够就地或就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水，调节水循环，在干旱时对蓄存的水加以利用。海绵城市的核心目标是维持场地开发前后径流不变。总量控制目标应以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌的径流排放量为标准，进一步介绍海绵城市建设的四大指标体系。
针对排水管网的管理部分，介绍智慧水务提出的背景，基础信息采集程度不高、部门间资源共享不足、系统功能不健全、普查标准不统一以及智慧化程度不高等问题带来的危害。随着物联网、云计算、大数据、下一代互联网和新一代移动宽带网的发展，为了顺应新一代信息技术发展潮流，以物联网、云计算、水动力分析等技术为支持，形成以“物联化排水防涝设施、互联化水务时空信息、模型化城市内涝风险、协同化专业管理服务”为特点，由感知层、数据层、应用支持层、应用系统层以及信息发布层组成的智慧水务系统，以现有排水系统及信息化建设成果为基础，积极融入新一代信息技术和先进的设计理念，建立集“集、排、治、处、防、控、管及公众服务”于一体的多功能智慧型综合系统平台，助力智慧建设，提供高质量的排水信息服务，提升民众生活品质，提供排水系统风险评估依据，提升应急指挥能力，变革排水系统管理运行方式，提升综合运营能力，加强排水系统监测体系建设，提高整体把控能力，将城市水环境、水安全突发事件对人员、财产和环境造成的损失降到最低程度，为城市安全与正常运行提供保障。启发学生现代科技的发展也带来了城市排水管网建设的革命性变革。
在理论教学基础上结合城市洪涝和排涝的部分内容，以工程为导引、以专业为背景，进行教学分析探讨，在课堂教学中针对实际的工程案例和研究项目进行讲解，比如结合典型海绵城市示范区的案例以及智慧水务的顶层设计，让学生更深刻地掌握工程前沿知识，使学生意识到课程的重要性，加深学生对理论知识的理解。与此同时进行分组讨论，引导学生搜集正在进行的某些海绵城市或者智慧水务的案例，并在课堂上进行讲解，激发学生学习积极性。要激发学生对本课程的学习兴趣，锻炼学生理论结合实践、工程分析的能力，培养学生的专业精神。
四、课程网络资源库建设
我国给排水行业发展迅速，特别是相关专业前沿理论成果更新，技术标准和规范也在不断更新。如海绵城市和智慧水务等理论和技术从问世到编入教材有一定的滞后性，在教学过程中要充分注意课程内容与现行的标准规范紧密结合;贯穿排水管网教学始终的《室外排水设计规范》也在不断更新，需要不断地更新规范标准和技术导则，在课程教学中结合雨课堂的教学，建设课程资料库，进一步提升工程教育质量。
针对海绵城市和智慧水务的建设，需要通过课程网络资源库的建设补充教材内容的不足，同时为了培养学生自我更新知识和搜索能力，课堂教学中以学生为中心，建立了海绵城市和智慧水务的案例库及最新政策等相关文献，结果表明，这一举措能培养学生独立分析问题及解决问题的能力，调动学生参与排水管网学习的积极性，更为重要的是能够引导学生了解专业的最新动向和发展趋势。 五、从多方面评价教学效果，提高学生的综合应用能力
教学内容的改变需要对考核方式进行改革。要通过在考核中增加相关部分的考核内容，持续保证和提高相关内容的教学质量。
我校2017年修订环境工程培养方案，开设了《水污染控制工程I》，采用了《水污染控制工程》（上册）作为教材，学时32学时。排水管网是一门工程性和实践性很强的课程，《室外排水设计规范》贯穿教材与课程教学的始终，因此对于学生成绩的评定，结合理论课教学名词解释、简答（包含海绵城市以及智慧水务等部分）、计算等内容，同时在考试中增加案例部分。在教学实践中发现课堂教学课时偏少情况下，通过将新形势下排水管网的理论和工程需求应用于考试中，在教学课时不变的情况下，获得更好的教学效果。同时提高了过程考核的占比，通过课堂表现、作业完成情况、案例分析（雨洪管理、排水改造等）和考勤情况来综合考核平时成绩。与此同时，通过课堂教学与课程设计有机融合，结合最终的课程设计的完成情况综合评定。
针对排水管网实践性较强的特点，开设水污染控制工程I课程设计（污水管网设计和雨水管网课程设计各1周），让同学们参与一些研究或者工程。区分理论课教学和课程设计的侧重点，使得学生掌握真实的工程设计方法，图纸达到施工图设计的深度。在课程设计过程中，划出一部分区域，让学生实践海绵城市建设的理念，进行雨水的规划设计，进行综合考核。
六、结语
为应对城市管网系统的不断升级及城市发展建设要求，不断深化《水污染控制工程》上册的教学改革，需要融合海绵城市和智慧水务到教学中，增加低影响开发雨水系统构建和城市智慧水务的内容、要求和方法，并依托现有典型的城市示范工程开展实践案例教学，建立网络资源库，在课程理论和设计实践考核中予以体现，对于培养拥有掌握海绵城市以及智慧水务新技术、适应城市排水管网整治及管理的应用型环境工程技术人才具有非常重要的意义，也给我们《水污染控制工程》上册教学的理论和实践提出了新的要求。
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（汉族），河南洛阳人，博士，副教授，硕导，研究方向：水处理理论与技术。
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