新工科背景下给排水科学与工程专业认识实习教学改革探究

刘彦伶

（同济大学环境科学与工程学院 上海 200092）

在新工科建设中，培养满足行业、产业发展所需的应用型人才是核心目标。作为历史悠久、典型的工科专业，给排水科学与工程专业（以下简称给排水专业）为我国给水排水工程设计、施工、运行、管理及相关科研教学培养了大批人才，为城市基础建设与水资源利用管理提供了有力支撑。给排水专业学生既要有扎实的基础理论知识，又要具备优秀的实践操作能力，向创新型、应用型人才方向发展。因此，传统给排水专业在课程体系建设、培养方案设定、教学实践内容等方面需要不断优化、提高[1]。

在给排水专业的人才培养方案中，实习课程是强化学生工程意识、培养学生实践能力的关键环节。给排水专业一般含有认识实习、生产实习、毕业实习三个实习环节[2]。认识实习通常开设在第四学期末，作为学生最早接触的实习环节，对于学生初步建立对本专业的总体印象、产生专业兴趣、提升专业认同感具有重要作用。认识实习的主要目标是让学生在学习专业理论课前，能够对本专业涉及的给水和污水处理工艺、构筑物以及建筑给排水管道设备等有一个初步认识，调动学生的专业学习兴趣，使学生带着问题主动思考。但在给排水专业教学与实践环节中，也常遇到学生实习积极性不高、主观能动性弱、实习收获较少等问题，这也促使认识实习等实践教学环节的进一步改善提升。

1 认识实习教学改革策略

1.1 实习基地建设

实习基地是认识实习的重要载体，建立稳定、具有代表性、多样化的实习基地是保障实习教学质量的关键。结合给排水专业的课程内容和发展趋势，实习基地建设应涵盖水源地（取水工程）、自来水厂、污水处理厂、建筑给排水系统等各个方向。高校应与实习基地建立稳定友好的协作关系，为认识实习教学提供良好条件。随着工科专业教学改革的不断推进，实习教学的要求也越来越高。传统实习基地也存在内容形式相对单一、学生参观时间短、难以深入体验等问题。因此，构建新型实习基地和实习模式具有重要意义。一方面，打通不同实习环节，形成 “实习—毕业—就业一体化” 的培养模式，以学生就业需求为导向促进校企合作。另一方面，借助建筑信息模型（BIM）等新型实践教学平台对传统实习基地进行补充。

虚拟仿真教学系统不仅能够解决实习基地欠缺的问题，还能够将传统实习基地中难以看清的问题清晰地展现出来，大大提升实习教学质量。目前，多所高校已经建立了校内水质工程仿真室，让学生在参观实际现场前后进行实训，为本专业实习环节提供了有力补充[3]。利用给排水处理仿真教学软件等工具，学生可深入接触城市自来水厂和污水厂的各个处理单元，根据计算机提示输入参数并操作设备，监测工艺运行指标及状态。软件设置了多种水厂可能出现的紧急故障处理培训项目，如泵站故障、原水PH低、管网余氯低等[4]。学生应用专业知识，参照提示进行操作，逐步摸索解决问题的思路和方法。虚拟仿真技术的使用能极大地调动学生实习的主动性，弥补现场参观难以进行实操的缺点，有效锻炼学生分析、解决实际问题的综合能力。

1.2 教学形式改革

目前，实习现场参观存在走马观花的问题。由于实习场地的限制，能同时容纳的人数有限，参观队伍拖得很长，且实习现场生产设备的运行噪声较大，易掩盖指导老师或工作人员的讲解，无法保证知识要点传递给所有学生。部分学生在实习中也仅是机械性记录，并未深入思考和真正理解。针对上述问题，在参观前，教师应提前针对参观地点的内容，向学生播放相应或相似的供排水流程或水处理技术流程影像资料，例如演示滤池过滤和反冲洗过程中的设备开关操作、展现水厂全流程工艺参数调节和控制界面，或模拟各种事故现象及处理方式的视频，使学生在进入参观现场前对城市水处理系统的复杂性和关键点形成初步认识。此外，也可提前针对参观内容设置关键问题，让学生明确本次实习所要了解和解决的问题是什么。在现场参观过程中，学生带着问题有针对性地参观和聆听讲解，并与预先了解的信息形成对照互补，可大大提高学习效果。在参观讲解过程中，教师应注意以整体工艺为主线，以处理单元及构筑物为副线，从大致介绍工艺流程，具体认识单体构筑物，再到深入了解设备及选型方法，逐步将学生从宏观认识引导到专业知识上，加深实习印象[5]。

此外，大部分高校在认识实习中主要安排自来水厂、污水处理厂的现场参观，而建筑给排水方向的实习安排较少[6]。同时，由于建筑给排水方面的实习内容，例如建筑管道、供水设备等一般具有隐蔽性，学生在实习参观中难以直接接触，因此，如上文所述，教师可利用虚拟仿真教学手段，将建筑给排水的实习内容制作成多维立体、可视化的模型展示给学生，解决建筑管道及设备安装后被隐蔽的问题，增强学生在建筑给排水方向的实践积累。对可实地参观的给水、污水构筑物，参观后教师再利用虚拟仿真系统向学生深入展现构筑物的内部结构和运行情况，也能够进一步提升学生的理解程度和学习效果。

除现场参观外，学校还可通过专题技术讲座的形式，聘请经验丰富的工程技术人员或管理人员向学生讲授实际工程中所遇到的问题和处理方式，介绍行业技术发展的现状、趋势和工作特点。这样既能开阔学生视野，也能为学生毕业后顺利进入相关工作岗位起到衔接作用。

1.3 教学内容拓展

随着社会发展，给排水专业的教学内容不断拓展，也需要融入时代特色与发展理念。在生态文明建设背景下，给排水专业的实践教学环节应以水生态文明为融入点，充分挖掘海绵城市、绿色建筑、综合管廊等生态文明建设案例，强调水系统问题的整体解决思路，突出水的良性社会循环理念。例如，在建筑给排水方向的实习教学中，可引入全生命周期评价理论，注重从全生命周期的角度对给水方式、管材选用等进行比较评估，使学生了解从原材料的采集、加工到生产、使用、养护、回收和最终处理的全过程，引导学生在学习专业知识的同时培养从生态、经济、社会等多角度思考问题的综合工程观。

作为城乡建设的重要基础设施，给水排水工程是双碳背景下生态城市建设的前沿，也是实现水资源可持续利用和城乡可持续发展的重要保障。给排水专业的实践教学不能仅围绕水供需矛盾、水污染治理、雨洪管理等传统内容，还应融入碳中和理念，着重关注给排水系统中的碳排放足迹与碳中和路径。在认识实习过程中，可增加关于给水厂和污水厂碳足迹的教学内容。这些内容对于 “双碳” 背景下给排水专业的课程实践拓展和新时代人才培养具有重要意义。

此外，面对水务行业智能化、平台化、产业化、生态化的发展趋势，智慧水务也成为给排水专业课程及实践教学的重要内容。在认识实习过程中，除了传统水厂工艺单元及构筑物的实地参观外，还应加入智慧水厂、智慧水务的相关内容，让学生体会大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术在水厂生产工艺、设备设施、运行管理、应急指挥方面发挥的重要作用。

1.4 教师水平提升

优秀的教师队伍是保障教学质量、提升实习效果的关键，工程经验丰富的实习指导老师更能够激发学生的学习兴趣。随着高校扩招，大量应届硕士或博士毕业生加入高校教师队伍。这些年轻教师具有扎实的理论知识，但往往缺乏工程实践的锻炼，很难在实习教学环节中充分发挥指导作用。因此，一方面学校要加强 “双师型” 教师培养，通过多种措施切实增强教师的现场经验和工程能力。同时，学校可组织资深教师与年轻教师搭班开展认识实习教学，形成良好的 “传帮带” 效果，逐步提升年轻教师的实践教学水平。另一方面，在认识实习教学过程中，学校可积极引进企业工程师作为校外导师参与学生实习过程，传授一线工程技术经验，提升教师队伍的实习指导水平。

实习指导教师应重视并做好实习备课工作，提前熟悉实习地点的工艺特点和运行管理情况，具体分析各实习地点的参观重点，规划好工艺流程及构筑物的讲解重点与方式。在实习过程中，指导教师不应将全部讲解任务交由现场工作人员，而要通过双方配合互补，从多个维度向学生全面展示工艺流程及构筑物所涉及的专业知识和工程要点，提升讲解效果和学生的学习效果。

1.5 管理体系完善

认识实习教学过程的科学管理对于保障教学效果也至关重要。在实习前，教师应充分认识到实习动员的重要性，向学生强调认识实习尽管时间短，但也是必需的正式教学活动，让学生端正学习态度、严格遵守纪律、认真完成考核；同时从实习价值、作用等方面调动学生实习的主动性与积极性。实习结束后，为了加深学生对参观实习的印象，教师可组织学生按小组进行实习感受交流与总结。一方面增进学生之间的交流讨论，促进思考和认知；另一方面也能对大批量参观时遗漏的知识点进行完善补充，使学生获得更细致充分的讲解。

在认识实习课程中，实习报告的撰写是重要的考核环节。实习报告应是对实习过程的整体阐述、深入思考及分析总结。好的实习报告既是学生对实习内容的进一步消化理解，加深学习印象，也是指导教师检验实习教学效果、改进教学方法的重要依据。然而，目前的实习报告经常存在内容参差不齐、思考不深入、格式不规范等问题，甚至存在相互抄袭的情况，导致实习教学目标难以达到，学生的创新思维与实践能力得不到锻炼。为此，建议教师在实习开始前对实习报告的写作内容做出详细说明，规定学生在实习过程中应了解掌握的知识点，便于学生明确实习教学目标、提前收集相关资料、准备所需基础理论知识，也能在实习参观过程中抓住重点内容。同时，实习指导教师可针对实习过程中的重要知识点设置一定的思考题，引导学生进行外延拓展性思考，将基础理论知识与实际工程、实践体会深度结合，培养学生的表达能力和创造性思维。此外，教师应对实习报告的格式规范做出严格要求，以此锻炼学生的科技应用文写作能力和文档编辑能力，为今后撰写学术论文、工程设计书、项目实施方案等打下坚实基础。

除实习报告外，教师还可通过PPT 展示答辩等方式进行认识实习考核，有助于引起学生重视，促使学生充分思考实习的内容与收获。在答辩过程中，实习指导教师和实践基地工程师的提问和解答，既能够进一步帮助学生理解实习内容、查缺补漏，也能够让学生的实习体会和教学效果得以及时反馈，促进师生交流与实习教学水平的不断提高。

2 结语

实践教学是工科专业教学中的重中之重，而认识实习是实践教学环节的重要起点，对于学生建立给排水专业印象、激发专业学习兴趣、了解行业工作性质及内容具有重要意义。在新工科教育、生态文明建设、 “双碳” 目标等时代背景下，给排水科学与工程专业的内涵、教学目标与人才要求均在发生变化。认识实习的教学过程应顺应时代需求，不断融入新理念、新技术，从实习基地、教学形式、教学内容、教师水平、管理体系等方面进行全面改革升级，提升教学质量与人才培养水平。