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[關鍵詞]天正給排水;建筑給排水;課程設計
[DOI]1013939/jcnkizgsc201550214
隨著我國城市化進程的加速,城市人口越來越密集,城市建筑越來越多,一棟建筑離不開水暖電基礎設施。《建筑給排水工程》這門課程主要是介紹建筑的供水和排水,包括建筑給水、排水、消防及熱水等系統的分類、組成、供水排水方式、管材設備選擇等內容,本門課程要求學生掌握以上各個系統的設計、施工和運行管理。
目前社會用人單位對畢業生實際操作能力要求越來越高,除掌握基本的專業理論知識外,還需具備一定的專業實踐操作能力,包括專業軟件的使用和設備管道的安裝調試等。為適應社會對給排水專業人才的要求,培養學生掌握實踐操作基本技能,非常重要。
《建筑給水排水工程》是給水排水工程專業一門主干課,全國70%~80%給排水專業畢業生選擇建筑給排水領域的工作。為此,熟練掌握目前建筑給水排水工程繪圖的基本軟件――天正給水排水,非常重要。
天正給排水軟件,是專門針對建筑給水排水設計而開發的軟件,使用此軟件繪圖計算,不僅可提高效率,還可以通過軟件檢查,發現管道碰撞的問題。此軟件有大量圖塊附件使用,衛生器具可定義當量流量,方便管道尺寸計算。對于復雜的大樣系統圖,通過天正給排水軟件的繪制,也能變得簡單快速,不易出錯。
1《建筑給水排水工程》課程主要內容
11建筑給水系統
建筑給水系統是將室外小區道路旁的自來水(或市政管道自來水)引入建筑物室內,并且分配給每一個衛生器具。基本組成有各種管道:引入管、橫干管、立管、入戶管、支管;為了保證水流通常及檢修方便,管道上設置各種閥門附件,如截止閥、閘閥等;為了保證足夠的水量和水壓,某些建筑可能會設置水泵、水池和水箱。
建筑給排水管道、閥門、附件的設置既要保證檢修的方便,又要保證不影響建筑物的正常使用,不占用空間,管道力求橫平豎直,沿墻角和屋頂敷設。
12建筑排水系統
建筑排水系統可分為建筑物內污廢水排水系統和雨水排水系統。污廢水排水包括衛生間排水、廚房排水、空調排水、陽臺洗衣機排水、地下車庫清洗排水等。雨水排水一般包括屋面雨雪水排水、陽臺排水、車庫入口排水等。
污廢水排水系統基本靠重力將衛生器具產生的污廢水通過管道輸送至室外道路旁的污水管道。因為污廢水水質較差,容易堵塞,污水橫管和立管必須設置一定的檢查裝置,如清掃口、檢查口等;并且污水橫管盡量短,少轉彎,立管靠近排水量大及水質差的衛生器具。
13建筑熱水系統
建筑熱水系統根據供水時間分為全日制和定時制。為了保證用戶及時取到一定水溫的熱水,熱水系統一般設有循環系統,補充管路散失的熱量。熱水管道系統的組成、敷設方式基本與給水系統一樣。但是熱水系統一般需要設置水加熱裝置:鍋爐、太陽能、地源熱泵等。
14建筑消防系統
常見的建筑消防系統主要有消火栓系統和濕式自動噴水滅火系統。這兩種系統平時處于戒備狀態時,管道系統中有一定的壓力。
消火栓系統除平時可見到的消防箱、消防管道外,一般情況下還需設置一些加壓措施保證滅火和戒備狀態水量水壓的要求。為了保證戒備狀態的壓力,一般會設置屋頂消防水箱氣壓罐等設施,保證初期滅火的水量和水壓;后續滅火的有效性、及時性能夠得到保障,一般還需要設置消防水池和消防水泵。為了預防室內消防水池水量不足,水泵損壞,不能及時滅火,達到一定規模的建筑,在其周圍設置水泵接合器與室內消防干管連接,火災時由消防車加壓向室內消防系統供水。
自動噴水滅火系統比消火栓系統滅火更及時,在滅火成功率上更高,系統組成也更復雜。除平時可見的吊頂上的噴頭外,該系統還有多個報警裝置,像水流指示器、報警閥、感煙感溫等設施。在發生火災時,噴頭爆破,可自動出水滅火并進行報警,啟動消防泵等設施。
15室外管道系統
室外管道系統一般有室外給水管道系統、室外污廢水管道系統、室外雨水管道系統、室外消防管道系統,當有中水回用設施時,還會增設中水管路回用系統。
室外管道系統組成主要是管道和給水井;室外污廢水管道系統和雨水管道系統主要是排水管道和污水井、雨水井;室外消防管道系統除必要的閥門外,主要還設置有室外消火栓、水泵接合器等裝置。
以上是建筑給排水工程的主要的幾個組成系統,為了保質保量保壓地將自來水、消防水、熱水送給用戶,并及時可靠將使用后的污廢水或雨水排除,需要對各個系統進行合理地設計。
2天正給排水軟件應用
為了學生在建筑給排水的設計中更加合理,所出圖紙工程適用性強,錯誤少,下面介紹天正給排水軟件在建筑給排水領域中的應用,主要從三個方面作介紹:大樣圖、平面系統原理圖和室外管道圖繪制。
21大樣圖
衛生間大樣圖主要有衛生間大樣平面圖和衛生間大樣系統圖。使用天正給排水軟件軟件繪制衛生間大樣平面圖后可自動生成衛生間大樣圖,但是在繪制大樣平面圖時,必須設置管道的標高,并通過管連潔具連接衛生器具和管道后,方可生成系統圖。
使用天正菜單欄的工程設置,設置好該項目使用的相應繪圖參數后,即可進行繪圖。
以繪制建筑給水管道為例:首先選擇天正菜單欄的“管線”按鈕,點擊后,即會彈出管線和修改繪制的各種按鈕,點擊“繪制管線”后,會彈出另一個對話框,點擊“給水”按鈕,即可在屏幕上繪制給水管線。在管線繪制之前,可以在菜單欄下方修改管線的管徑和標高,修改后的標高對大樣系統圖很有用。
給水管線繪制好后,可以對潔具進行定義。在天正菜單欄下方,有一個“平面”,點擊后即可看到“定義潔具”按鈕,選擇潔具,定義潔具的冷水給水點、熱水給水點、排水點,給出供水方向后即可定義成功。在一張圖上,同類衛生器具只需定義一次。
同樣在“定義潔具”按鈕的下方是“管連潔具”,點擊此按鈕后,選擇管線和要定義的潔具,即可將潔具和管線連接。
在天正菜單欄中的“系統”,中,有“系統生成”,彈出系統生成對話框后,點擊“直接生成單層系統圖”后,框選剛才所畫給水平面圖,確定后即可出現給水大樣系統圖。
對生成的系統圖進行調整,使看起來美觀清晰,再進行管徑、標高、潔具的標注。對平面標注,可使用標注工具,標注管線距墻距離,管線長度等。
其他系統的大樣圖操作方法基本同此。
22平面圖、原理圖
管線平面圖繪制與大樣圖繪制基本相同。以給水平面為例進入“管線”“給水”繪制平面給水管線。在管線高程變化連接處,繪制管線可自動生成上下扣彎,顯示管線高程變化。管線末端也可自行設置扣彎,指示管線走向。
原理圖繪制,以住宅建筑給水原理為例介紹。進入“系統”“住宅給水”,彈出新對話框,輸入住宅參數,包括衛生器具當量、住宅人數、樓層數、樓層高度等信息,即可生成給水原理圖,在此原理圖上可進行水力計算。但原理圖只能顯示立管一側的給水橫管。
也可繪制給水系統展開圖,方法基本同原理圖。展開圖既可繪制立管兩側供水,也可繪制立管單側供水,較為方便。
23室外管線
在天正菜單欄中,點擊“設置”“室外設置”即可進入室外繪圖環境。進行給水管線、給水井、排水井、雨水口等繪制。并可對井、管道參數進行標注。
【關鍵詞】 市政道路排水設計; 路基排水; 路面排水;綠化帶排水
Abstract: This article discussed from the urban road subgrade drainage design, road drainage design and the green belt drainage design.Key words: municipal roads and drainage design; subgrade drainage; road drainage; green belt drainage
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A文章編號:
市政道路排水設計的合理,直接關系到路況的好壞。城市路況出現問題給城市交通帶來巨大的壓力,影響人們的正常出行。通過對一些城市路況進行分析可以看出道路積水是破壞市政道路的重要原因。因此市政道路排水設計必須科學、合理,使路面保持一定的干燥性,才能保持道路的穩定性與強度,延長道路的使用年限。市政道路的排水設計人員,應當充分認識到排水設計的重要性,做好市政道路排水設計工作。
一、市政道路排水設計的目的
隨著民眾生活質量的提升,人們的出行更追求效率化和安全性,所以對市政道路建設的要求也就越來越高。近年來機動車數量猛烈增加,交通上承擔著巨大的壓力,路面積水會嚴重影響道路的穩定性,降低車輛的運行能力,且容易滋生交通事故;同時長時間的積水會造成無黏結粒狀材料和路基的強度降低,使混凝土路面產生積泥,隨之出現錯臺、開裂和整個路肩破壞等問題,所以對城市道路進行設計時要兼顧行車安全和路面完整。
二、市政道路路基排水設計
道路積水是破壞路使用功能的重要因素,許多道路最終未達預定使用年限而重新修筑,都與路面排水有很大關系,所以說路面排水是路基穩定的重要因素。路基位于路面結構以下,對于水的作用非常敏感,正確處理好路基排水,對于道路的整體穩定性至關重要。
(一)路基排水設計的側重點
1、設計之前,必須進行本地區的水文地質調查,收集和研究當地雨水的有關資料。
2、設計前必須進行水文地質調查研究與有關資料收集和當地雨水有關的資料收集,特別是農田水利相關方面的考慮。
3、對排水系統布置圖的主要內容進行詳細的標注。
(二)潮濕或過濕路基
路基處于潮濕或者過濕條件下,達不到最佳含水量,如果不加以處理就作為路基使用,會直接影響到路面的穩定性。通常對于過濕路基的處理方式可以先把土翻松、晾干,經檢測達到所需要的含水量時在碾壓,也可采用摻入適當的石灰,降低水含量,把石灰與土均勻攪拌后,通過實驗確定其最大干密度。潮濕的路基,含水量不是太大,在施工前在路基的兩邊挖排水溝處理,排水溝要成縱向;同時在每隔一定的距離再挖一些橫向的排水溝。這樣可以把路基的水通過排水溝進行收集,然后用水泵抽走水,這樣路基就很容易被疏干。
(三)在地勢較低出道路路基排水
在地勢較低處出現的積水通用的方式是設置排水泵站的方法排出。在下立交處路面的標高比較低,同樣路基也就比較低,大部分低于地下水位。在雨水比較多的地區或者季節,極端容易出現積水現象,長時間雨水浸泡路基,會導致路基的變形、濕軟,破壞路基的穩定性與強度,縮短道路的使用年限,如果不采取有效地辦法予以遏制會對路面造成極大的損害。實踐證明盲溝對于降低地下水位有著良好的效果。盲溝又叫暗溝,是一種地下排水渠道,用以排除地下水,降低地下水位。另外由于立交引道坡度較大,地面徑流流速也就較大,在立交最低處設置多篦集水井來收集雨水,就近進入泵站集水池利用潛水泵的立交排水泵站排水。
三、市政道路路面內部排水設計
市政道路經水侵害后,一部分的水通過路面排水系統排除掉后還有一部分水通過路面面層的空隙、裂縫等滲入到路面的結構中了。這會使使混凝土路面產生積泥,隨之出現錯臺、開裂和整個路肩破壞,與水經常接觸將使瀝青混合料松散剝落,影響瀝青混凝土耐久性;另外進入空隙的自由水在行車荷載的作用下,會形成高孔隙水壓力和高流速的水流,引起路面基層的細顆粒產生積泥,結果路面失去支撐等不利影響,所以市政道路排水規劃與設計一定要科學,提前采取措施把可能滲入到路基結構中的水排除非常重要。
在對市政道路的各層結構進行施工時,每一層都必須按照路面的縱橫坡度進行施工,每層都要有一個排水坡度,方便將結構層中滲入的水通過兩側的盲溝排出去。在面層和基層之間用乳化瀝青下封層,如果有水分滲入,這些水分可以在短時間內沿封層的表面向道路的兩邊排走。
在一些雨水比較多的區域或者地表水含量比較豐富的地區,在市政道路的建設上設置排水層十分的重要。排水層的排水系統是在面層下面設置透水性比較好的排水基層,對排水層進行設置要有一定的縱橫坡度(其縱橫坡度分別同道路路面縱橫坡度),將滲入排水層的水分迅速地排出道路以外。碎石、礦渣、砂等透水性比較好,還可以保持道路基層的干燥,可以作為排水層的材料。滲入路面結構內的水分,先通過豎向滲流進入排水層,然后橫向滲流進入縱向集水和排水管,再由橫向排水管排引出路基。
四、市政道路綠化帶的排水設計
市政道路一般由機動車道、非機動車道、人行道和綠化帶等部分組成。綠化帶是城市道路的重要組成部分,隨著城市對綠化指標的不斷提高,城市道路綠化率提出了相應的要求。綠化帶不但起著美化環境的作用,給人們的視覺上帶來了愉悅感,同時對道路交通的污染的緩解也發揮了重要功能。一直以來人們都普遍的給予車行道排水和人行道排水足夠的重視,而忽略了對綠化帶排水的重視。現代化城市對綠化率的要求也來越高,以后市政道路的綠化帶也越來越寬。綠化帶內的各種植物需要定時灑水養護,還需要疏松、肥沃、排水性能良好的粘壤土。因此對綠化帶內的水分要引起足夠的重視,綠化帶內由于對水的要求很高,也比較容易出現積水的現象,雖然可以在短時間內將雨水排除,但是仍有一些水分滲入途中,還會沿著城市各種管道向路基深部滲透,長此以往會給路基帶來不利的影響,所以在綠化帶設計過程中要考慮排水設計。目前在綠化帶的排水中有不錯的排泄措施。
在城市的道路里,對綠化環境提出了很高的要求,城市道路分隔帶硬鋪裝越來越少,有的地方還把綠化帶的基本功能用作它處,比如把綠化帶作為公交站臺使用,所以可以把分隔帶設想為綠化帶來進行排水設計。有些水滲透到了綠化帶中,一部分沿著道路的坡度向下排走,另一部分卻滲入了路面結構的側面和綠化帶,因此,可以在路面結構兩側邊緣與綠化帶銜接處鋪設涂刷雙層瀝青的土工布, 將綠化帶與路面結構隔開。同時在綠化帶底部設置縱向排水溝(盲溝),并每隔一定距離設置橫向排水通道將綠化帶水及時排入道路兩側的雨水井內。
結 語
市政道路的設計者要充分認識到排水工程的重要性,密切聯系實際,結合本地的交通狀況、環境狀況、水資源狀況等做好市政道路的排水設計。市政道路的排水設計要多進行一些實踐活動,在實踐中尋求問題的解決方法,通過設計在最短的時間內排除市政道路積水,保持路面的通暢,提高道路的使用壽命。
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關鍵詞:城市排水;排水設施;運行管理;科學養護
中圖分類號:S276文獻標識碼: A
近年來,政府相關部門越來越重視城市排水系統,并且加大了投資建設力度,但是在具體運行過程中,還是會經常出現問題。通常情況下,可以將城市排水分為生活污水、工業廢水以及降水三個方面,這種劃分依據是來源和性質的不同。城市排水系統需要對這些污水和降水及時收集、處理以及排放,否則就會出現積水問題,對人們的日常生活和工作帶來嚴重的影響。在城市排水中,最為嚴重的是暴雨水;通過相關的調查研究表明,目前國內道路的病害往往是暴雨導致的積水,產生原因就是道路排水系統無法有效工作,需要引起人們足夠的重視。
一、城市排水系統運行現狀分析
1.水資源污染嚴重
城市排水系統的不健全常常導致直接排入河道的污水量的增長,河道來水量減少、水體自凈功能降低,地表水水質污染日益嚴重。這樣一來,城市用水中有害物質濃度容易增長,使地方病發病率升高。
2.排水規劃連續性差
城鎮化發展,城市建設先行。城市建設中,頂層設計非常重要。一個城市的建設,需要進行超前、詳盡、全面的一個總體性戰略發展規劃,需要保障規劃政策的延續性。城市的排水系統的規劃是城市規劃布局中的一個專門立項的專業性很強的科目,它的好壞直接關系到全城排水系統建設完備程度,也直接關系到城市生產生活污水廢水的排放。在實際的發展中,我們容易發現,有很多的城市排水系統并沒有完全依照規劃路線進行,規劃的意圖沒有充分貫徹下去。
3.排水系統混亂
隨著城鎮化的快速發展,一幢幢高樓快速樹立,這樣的發展速度直接導致城市缺少規劃、建設的良好結合。新城區和舊城區不一樣,南城區和北城區也不一樣。規劃速度小于等于建設速度,破壞速度大于等于規劃速度。排水系統建設無序化嚴重,滯后性嚴重,尤其在民用的建筑中,往往原本設計好的排水系統被更改,雨水、污水一起走,形成了整體排水系統的不暢通。
二、城市排水設施運行管理中存在的問題
1.管理效率較低
城市排水管網是一個非常復雜的網絡,特別是對于人口眾多,建設相對也比較頻繁的城市而言,管網建設的難度就進一步加大,采用人工的方式對文本和資料進行管理還存在著很多需要發展和完善的地方,如果不對這種傳統的方法進行改進就會嚴重影響到管理的有效性,不利于管理工作效率的提升,城市的建設頻率又相對較大,因此還會有很多資料需要管理,這又一次增加了管理工作的難度。當然也就不利于城市排水設施管理工作的改進和完善。
2.相關資料嚴重缺乏
在我國還沒有建立起一個相對比較完善的資料管理機制,很多資料所提供的信息都不能滿足當前城市排水設施建設的需要,出現了很多問題,例如空間定位的準確性有待提高,很多時候把施工圖紙當成了竣工圖紙進行使用,對圖紙資料的描述也存在著很多的不足,不能非常詳實地提供相關的資料,這也給排水設施管理工作造成了很大的障礙,在施工的過程中會出現占用排水管道位置的情況,非常容易導致嚴重的經濟損失和負面的社會影響。
3.排水系統功能不夠完善,有淤堵以及破損問題存在于管道中
部分排水系統是在很早以前建設的,那時候只有較低的設計標準和較小的管徑,沒有合理有序的進行布置,再加上老化的影響,就會在很大程度上降低管道的排水能力。在時代飛速發展的今天,原有的管道在應用過程中逐漸顯露出來了一系列的弊端。在排水泵站方面,很多的排水泵站有著較長的修建運行時間,那么設備老化問題比較嚴重,有著比較嚴重的堵塞問題,這樣正常的排水需求就無法得到滿足。另外,目前還沒有建設完善的排水系統,只有較低的管網覆蓋率,沒有完善的排水設施,很多地方都沒有建設出水口,這樣就會出現問題。
4.城市排水系統管理技術落后
中國大部分城市仍然沿用傳統的、依靠設計圖紙和工程經驗的管理模式,管理水平較低,相關的技術法規不夠完善,缺少城市排水管網系統數字化管理的技術規范。城市的排水管網數據資料的管理方式也因存儲方式的多樣化,既分散又不系統,而且這些數據資料因缺乏有效的處理辦法,對排水管網的流量特征、上下流關系等問題無法進行更為可靠的分析,只能通過主管判斷和簡單推理。部分設備維修速度緩慢,長期造成污水泵站、管道以高水位運行,對水泵、管道等設施設備產生二次傷害。
三、城市排水設施運行管理和科學養護的具體措施分析
1.加強全市排水設施維修養護的規劃與管理
要樹立市政排水設施養護全市一盤棋的思想,根據排水管線的布局,對主要管線清掏頻率、時間和標準制定統一的規劃,這個規劃應以三年左右為一個周期,每年內各管養單位都以清掏有上下銜接關系的管線為主,做到清掏一條暢通一條,實現良性循環。規劃實施前應進行充分的研究,定性定量進行科學分析,做到合理可行。規劃確定后由市、區管養單位按計劃實施。
2.更新設備,加大投入,提高排水養護隊伍的生產能力
在城市排水系統運行的過程中,為了保證生產的高效率,水下清掏污泥要采用比較先進的設備,對其運行成本要進行控制,因此相關的管養單位對國內外先進設備要積極的引進,對排水設施養護維修能力要不斷的提高。進行設備的使用時,要根據設備的性能、特長、不同的特點等進行具體的使用,保證設備能夠發揮自身的作用,充分的進行利用。同時,近些年來,很多新的機具逐漸呈現出發展的新趨勢。目前我國在國外引進了很多的新型機械,這對促進我國城市排水工作有很大的促進作用。如多用途清污設備伐克多2100型清污機是從美國引進的,用于清潔污雨水管道,排水管道清掃疏通清污設備則是從瑞士引進的,我國國產的設備在清理水窨井中淤泥方面有很大的作用等。
3.合理配置機械設備
進行市政排水設施具體養護的過程中,相關的單位要根據自身的實踐情況,選擇合適的機械設備進行配備,對排水等工作的日常管養工作進行安排,對防汛工作的效率進行保障,對設備維修的費用要控制在合理范圍之內。尤其是隨著今年估計水平的不斷提高,設備的工作效率也應該不斷提高,這樣才能更好的滿足城市發展的需要,設備的維修等才能很好的進行。
4.完善污水處理流程
在污水處理的過程中,要遵照相應的污水處理流程,根據處理后污水的具體用途,設定不同的流程和標準。目前我國的水資源的使用還處理比較緊張的狀態,因此要做好水資源的節約和污水循環利用工作,一般來說,對污水進行處理后,用作工業冷卻的水的處理要求比較低,進行農業的灌溉時,對污水中的有害農作物的元素要進行清除,進行家庭生活用水的處理則需要更加嚴格的流程和標準,因此進行污水處理的過程中,針對不同的用途,選擇不同的技術,對污水處理的流程等進行完善,這樣才能滿足不同水質的要求。
5.完善城市排水管理系統
一般來說,對城市的排水工作要進行相應的監督管理和維護。制定相關的法律法規對其近些年個約束,堅持文明執法、科學立法,堅持有關部門各司其職,做好本職工作。除了進行科學的設計和管理,對排水管道的污泥等要定期的清理,做好日常維護工作,保證排水系統更好的運行。同時對城市排水系統的資金投入要加大力度,根據城市具體的雨水情況,對暴雨突襲要做好應對工作,同時要做好牌輸的宣傳工作,市民對排水系統的保護意識不斷的增強,排水工作就能更好的進行。
6.強化建設,將規劃的指導作用給充分發揮出來
關于城市的排水規劃,要根據具體的排水情況采用分流制,進行舊城的改造,如果改造難度過大,可以采取截流式合流制,將分流制應用到新建城區中,對城市道路的污水管線要進行有效連接,保證實現污水處理系統中匯流,保證城市排水系統的分流制能夠很好的實現和運行,對污水截流干管工程要進行完善。如果城市處于比較平坦的地勢中,雨量比較充沛,當暴雨發生時會產生積水問題,為了有效的解決此類問題,對管徑要進行擴大,對泵站流量要進行提高,這樣就會產生較大的投資成本,針對這種情況,可以對國外的成功案例進行借鑒,采用多種辦法促進城市排水系統能力的不斷提高,比如可以采用隔離材料進行蓄水池的建設、臨時調蓄池的設置等,這樣對排水能力能有效的提高。
綜上所述,城市排水系統的建設應綜合考慮城市排水規劃、排水體制等各個方面,同當地的經濟建設緊密聯系,為城市水環境的建設和改善提供科學、有效的服務。
參考文獻:
[1]凌勇.基于物聯網的城市排水管線在線監測系統的設計與實現[D].山東大學,2013.
1目前存在的主要問題分析
1.1理論研究不足,制約本學科的發展
建筑給水排水學科以水力學、傳熱學、環境污染控制(水、噪聲、臭味)以及自動控制等跨學科的基本原理為基礎。但目前所說的基本理論僅限于各種理論的羅列式介紹,還遠沒有形成嚴密的理論體系[2]。而另一方面,由于建筑給水排水工程的科研資金較大,科研立項較難,從而導致科研投入與水工業體系中的水質工程學相比相差較大[3]。因此,在全國各大高校中開設建筑給水排水工程方向理論研究的已很少見,該學科的研究有逐漸萎縮之勢。該學科相關理論研究的缺乏將嚴重制約本學科的發展。
1.2教學內容陳舊、不完整
依據建筑給水排水工程課程的培養目標要求[4],本課程的教學內容應包括建筑給水排水基礎,建筑給水排水施工與管理以及建筑給水排水科研與設計等三部分內容。但目前多數高校的教學內容主要為建筑給水排水基礎及設計部分,而建筑水的施工與管理等安裝工程的內容較少。另外,建筑給水排水工程與建筑電氣、通風空調、供熱、供燃氣等學科有密切關系,而在教學過程中這些內容并沒有包含在內,學生的知識結構不完整。隨著我國城鎮化速度的加快,建筑業得到迅猛發展,各種新材料、新方法、新設備不斷涌現,但這些并沒有反映在建筑給水排水的教學中,教學內容陳舊。
1.3教學模式與方法陳舊,學生積極性不高
雖然大部分學校都配備了多媒體教室,教師也基本擺脫了粉筆———黑板的教學方式,基本采用了所謂的“多媒體”教學,從一定程度上增加了學生的知識面。但是,目前多采用的ppt課件形式,很多內容只是簡單地把文字從黑板事先搬到了多媒體屏幕,減少了書寫量,并沒有充分發揮多媒體教學的聲情并茂的效能,動畫、圖片等直觀性內容較少,不能充分調動學生的自主參與性,學習效果不明顯。另外,由于課時壓縮,許多老師不重視緒論課的內容[5],沒有真正把學生領進建筑水的“樂園”。
1.4實踐環節與實際要求有差距
建筑給水排水工程實踐是教學過程中的重要環節,主要包括實驗、實習、課程設計、畢業設計等內容[6]。建筑給水排水工程中水封的破壞、氣壓給水、消防滅火系統、排水系統水氣兩相流、虹吸雨水斗、熱水器、噴泉等很多內容都應有實驗支持,以便學生更好地掌握基本理論。但目前來看,國內高校開設建筑給排水課程實驗的幾乎沒有。對于實習環節,由于經費問題,學生要么不能進行,即使進行也只是走馬觀花形式進行參觀,收獲甚微。課程設計為實踐教學的一重要環節,由于時間短(通常為1周),往往不能深入進行,導致圖紙質量較低。另外,由于課程設計放在理論課學習之后,甚至有的高校放在兩個學期進行,理論教學與實踐教學分離。在整個實踐教學環節中,實踐教學的監控相對理論教學而言較薄弱,質量不易保證。
1.5規范重視程度不夠
規范和標準是工程設計、施工及管理的基礎和依據。作為工科學生,在建筑給水排水工程課程的學習中要建立起規范標準以及工程的概念,學會查閱和使用規范。而在現行的教學過程中,許多教師,尤其是青年教師不重視規范,不了解規范,或者沒有深入學習規范,更談不上把規范標準融入教學過程之中。
1.6教師工程實踐能力薄弱
建筑給水排水工程是一門實踐性較強的專業技術課程,要求教師有較強的實踐能力。而對于一些學校的青年教師來說,基本上都是從“學校”進“學校”,沒有太多的建筑給水排水的工程設計、施工、管理經驗,缺乏較強的工程實踐能力,更談不上對學生的工程實踐能力的培養。
2教學改革設想及實踐
在全國高校強化質量工程建設的大背景下,為了更好地推動建筑給水排水工程學科的發展,切實提高教學質量,廣大任課教師應從自身做起,積極投身本課程的教學改革與實踐。下面結合本人多年的建筑給排水工程教學實踐,提出一些改革設想。
2.1加強理論研究,為本學科的發展提供動力理論
基礎研究是學科發展的動力。各高校應深入分析該課程各部分內容的理論基礎,爭取科研立項,切實加強理論研究,努力構建本課程嚴密的理論體系。李偉英等認為在縱向科研立項困難的情況下,可以考慮與企業聯合以橫向研究支撐和促進本學科理論研究的發展,這不失為一種有效的途徑。
2.2充實課程內容,完善課程內容體系
針對目前建筑給水排水工程教學內容陳舊、不完善、規范與標準教學缺失等問題,筆者認為,教師應首先深入學習和理解規范標準,及時充實教學內容,合理地將規范內容融入各章節的教學中,促進學生養成重視規范、學習規范的良好習慣。比如,2003版建筑給水排水設計規范中對概率法計算住宅建筑給水設計秒流量的規定,教師應講解清楚與老規范的區別、修改原則、優缺點。再比如,住宅建筑排水系統宜采用同層排水技術的規定,教師在授課過程中要補充現行的做法。另外,可在課程概述或通過設置院級平臺課的方式,增加建筑給水排水的施工、安裝、管理、概算以及建筑環境中的電氣、供熱、通風空調、燃氣等教學內容。楊群[7]等針對不同層次學校,制定不同培養目標,設置不同教學內容的方式也值得借鑒。
2.3改革教學方法,創新教學模式
教學方法和教學模式的改革是個永恒的話題。教師在授課過程中要不斷改進,充分調動學生的參與積極性,提高教學質量和效果。上好緒論課是調動學生積極性的重要方法。緒論課是將學生帶入建筑水領域的首幕,其好壞直接關系到學生對該課程的學習興趣。此外,應充分利用多媒體教學的優勢,制作圖文并茂、視頻結合的多媒體課件。筆者在教學過程中,將在施工現場攝錄下來的典型施工過程在課堂上放映,學生反應熱烈,取得良好效果。教師應積極探索和使用案例式教學法等新型方法。除教學方法的改革創新外,教師還應該從滿堂灌的教學模式下走出來,探索新型教學模式。李霞[8]等將課堂小見習放在教學的首要環節,結合多媒體教學的教學模式值得借鑒。筆者課題組探討形成的多媒體教學+課堂討論+課堂實訓+全過程課程設計教學模式目前正在實施之中。
2.4切實加強實踐教學環節
各高校應重視建筑給水排水工程實驗課程的建設,切實縮小與其他學科的差距。深入分析課程內容,盡量多地開出實驗,如水封破壞實驗、生活與消防共用系統的水位保證實驗、水———氣兩相流的流態實驗、虹吸雨水斗的水力特性實驗、自動噴水滅火系統消防實驗等。當然,在不具備學生動手操作的條件下,可以以演示實驗進行。在資金投入確實有困難的情況下,也可以考慮以虛擬儀器等軟件來設計建筑給排水虛擬儀器與設備代替演示實驗,部分解決資金投入少的矛盾。筆者所在建筑工程學院蔡建安教授所研究的虛擬儀器在給排水與環境工程專業實驗教學中的應用已取得豐碩成果。同時,也應加強建筑給排水實驗教材建設,北京建筑工程學院已在建筑給排水實驗、教材等方面做出了許多探索,建筑水實驗教材及實驗室建設已獲得教改科研立項。針對認識實習、生產實習、畢業實習等多為走馬觀花形式的參觀,對學生動手能力的培養較弱的現象,筆者所在課題組的教改研究課題“市政與環境工程實訓模式建設”已獲得學校立項,目前正在建設之中。以工業企業提供的舊設備為基礎,聯系各種設備與材料的生產廠家,如各種管材、水龍頭、組合水箱、衛生設備、消防噴頭、消火栓、報警閥、熱水器等,將這些設備在安徽工業大學工程實踐中心組建成工程實訓實驗室,讓學生在課堂教學、認識實習、生產實習等過程中,真正自己動手操作、拆裝,加強學生的動手能力培養。將課程設計貫穿于整個理論教學之中。將課程設計的題目、基礎資料、成果要求等在理論教學的初期布置下去,每學習完一部分內容,要求學生完成所對應的設計部分。例如,講完給水管網布置后,要求學生在所提供的平面圖上布置管網,并組織討論課分析各種方案的優劣。理論課學習完成后,整個設計的計算說明書也基本完成,為后續的圖紙繪制節約了時間,理論與實踐也得到較好結合。加強實踐環節的質量控制。在課程設計、認識實習時,首先邀請設計院、施工單位等有經驗的教授、高級工程師就工程設計、安裝等注意問題與學生面對面交流。在整個課程設計(實習)指導過程中,成立指導組進行過程指導。課程設計(實習)結束后,實行課程設計(實習)的答辯制度。
2.5加強青年教師工程實踐能力建設
針對青年教師工程實踐少、能力弱等情況,可以考慮采用請進來、送出去以及校企聯合培養等方式加強和提高青年教師的工程實踐能力。從工程設計部門、安裝施工部門請來相關人員參與建筑給水排水工程課程的教學工作,青年教師作為助課教師參與聽課,提高其教學水平。也可以把青年教師派往設計部門、施工部門進行帶薪培訓若干時間,使其具有工程實踐經歷。
中圖分類號:TE45 文獻標識碼:A 文章編號:
建筑給水排水工程是一門實踐性、專業性都比較強的學科。該學科主要研究工業與民用建筑用水供應和污廢水的匯集、處置,以滿足生活、生產的需求。建筑給排水是連接市政給水排水的紐帶,在整個城市水循環系統中,既是城市給水管網的末端又是城市排水管網的起點。學生要學好這門課程, 不僅需要較為扎實的理論基礎,而且還需要一定的感性認識以及必要的抽象思維能力和綜合能力。
1 建筑給水排水工程這門學科存在的主要問題分析
1.1 理論研究不足
建筑給水排水工程既與供熱、通風、空調、供電和燃氣等工程共同組成建筑設備工程,又與城市給水排水工程共同組成了水工業學科中的水工程學科。因此,建筑給水排水學科以水力學、傳熱學、環境污染控制(水、噪聲、臭味)以及自動控制等跨學科的基本原理為基礎。但目前所說的基本理論僅限于各種理論的羅列式介紹,還遠遠沒有形成自己嚴密的理論體系。
就建筑給水排水工程這門學科而言,目前多數高校的教學內容主要為建筑給水排水基礎及設計部分,而建筑給排水的施工與管理等安裝工程的內容較少。另外,建筑給水排水工程與建筑電氣、通風空調、供熱、供燃氣等學科有密切關系,而在教學過程中這些內容并沒有包含在內。
1.2教學模式單一,無法調動學生積極性
目前,教師的教學基本上用“多媒體”代替了粉筆——黑板的教學方式,從一定程度上增加了學生的知識面,減少了教師板書的書寫量。但是現在所謂的“多媒體”大部分采用的是ppt課件形式,課件中的大部分內容只是簡單的將書本中的文字羅列到多媒體屏幕上。一節課下來,學生會感覺很疲憊,只是感覺老師在不停的說,不停的翻ppt,但是關掉多媒體,學生在腦海中所能記憶的東西很少,學習效果不明顯。
1.3學生實踐與教學內容不配套
建筑給水排水工程實踐主要包括實驗、實習、課程設計、畢業設計等內容。對于建筑給水排水的實驗而言,目前國內外大部分高校都沒進行。由于受經費和實習時間的影響,大部分實習都是走馬觀花式的參觀,收效甚微。建筑給排水的課程設計通常安排一到兩周的時間,由于時間短,學生通常無法深入到分配的設計課題中去,造成最終的設計計算成果較差。
1.4教師實踐經驗較少
建筑給水排水工程是一門實踐性較強的專業技術課程,這就要求教師在授課的過程中能夠將實際工作經驗與理論教學相聯系,引導學生將書中理論知識轉化成實際工程經驗。但是,對于大部分學校的建筑給水排水年輕教師來說,基本上都是從“學校”進“學校”,缺乏較強的工程實踐能力,沒有太多的建筑給水排水的工程設計、施工、管理經驗,基本上是照本宣科,談不上對學生的工程實踐能力的培養。另一方面,我國建筑業發展迅猛,高層建筑、居住小區、旅游建筑業的快速發展,很大程度地促進了建筑給水排水工程學科新理論、新技術、新設備的不斷涌現,這就需要教師有大量的實踐經驗才能完善。
2教學改革設想
2.1實行學科交叉的課程內容整合,充實課程內容
針對目前建筑給水排水工程教學內容陳舊等問題,筆者認為,任課教師應首先深入學習和理解規范標準,及時充實教學內容,合理地將規范內容融入各章節的教學中,促進學生養成重視規范、學習規范的良好習慣。同時,各高校應深入分析本校學科特色,了解建筑給水排水工程與其它相關專業之間的管線綜合與協調配合關系,在建筑給水排水工程的教學基本要求中補充增加相關專業中供熱、通風、空調、供電和燃氣等設備系統的基本知識,逐步將建筑給水排水工程課程與建筑設備等相關工程教學內容整合,從而增加學生的理論基礎。例如在安排教學計劃時,可以增加跨專業選修課時, 在學習建筑給水排水工程課程的同時選修建筑環境與設備( 原為暖通) 專業課程模塊;可以在現有的建筑給水排水工程課程內容中增加供熱、通風、空調、供電和燃氣等設備系統基本知識的章節。
2.2 改變教學模式,切實調動學生的積極性
教師在教學的過程中,注重理論聯系實際,引導學生利用雙休日或假期參觀賓館、水廠、造紙廠和化工廠等用水大戶, 了解那里的給水排水系統的設計特點。每參觀一次, 教師要輔導學生結合書本知識進行分析, 搞清設計中的來龍去脈、設計要領和理論依據。由于現場實踐需要花費的大量的時間,教師也可以將施工中的一些典型結構和安裝環節拍攝下來,制作教學錄像帶,在講課時, 教師可以邊講理論, 邊放錄像,從而增加學生的感性認識。變“靜”為“動” , 化抽象為具體, 增強理論知識的真實感, 消除了過去那種課堂上的枯燥感。同時要學會活躍課堂氣氛,充分調動學生的積極性,將學生的“要我學”變成“我要學”。
2.3切實加強實踐教學環節
學生實踐是工程類專業實現人才培養目標的重要環節。其中,學生實踐是實現理論與實際相結合的重要途徑,旨在使學生綜合運用所學基本理論、基礎知識和基本技能,來分析和解決實際問題。
學校要結合本校的實際情況,重視學生的實踐環節,盡可能向學生提供較多的實習機會。同時,任課教師要合理安排實踐時間,盡量做到實踐與理論學習相配套。不僅如此,要想充分實現實踐的價值,就要使學生充分了解實踐的重要意義、目的和要求,了解實踐的主要內容、對象和基本方法,以使其態度端正,目標明確。為了能夠加強學生對實踐的認識,學校要盡量邀請校外專家來校給學生做專題報告,講授實際工程設計實例及實踐體會,分析工程設計中存在的困難和問題,啟發和引導學生去尋求解決問題的方法。
對于課程設計來說,任課教師要合理安排課程設計的時間,盡量將學生的課程設計與找工作、實習等的時間錯開,使學生更專心的進行設計。同時盡量使課程設計內同與理論教學內容相配套。
2.4加強青年教師工程實踐能力建設
針對青年教師工程實踐少、能力弱等情況,可以考慮將把青年教師派往設計部門、施工部門進行帶薪培訓,或者采用校企聯合培養等方式加強和提高青年教師的工程實踐能力。比如,針對建筑給水排水工程教學中,一些抽象的,與實際工程結合緊密的章節,可以考慮從一些工程設計部門、一線施工部門請來相關人員以講座的方式直接參與該章節的教學工作,青年教師作為助課教師參與聽課,提高其教學水平。
3結語
關鍵詞: 《水質工程學》 課程教學 教學質量 實踐環節
一、概述
水質工程學是給水排水工程專業的主干課程之一,是一門涉及面廣、理論性和實踐性都較強的綜合性課程。該課程以物理、化學、生物、化工等課程內容為專業基礎,用工程學的方法研究水處理的工藝和工程技術,其主要內容包括給水處理和廢水處理的內容。
水質工程學是給排水工程專業主要專業課程之一,該課程的主要任務是讓學生全面系統地了解水和廢水的基本概念及水處理的基本理論、基本方法及水處理技術的發展狀況,基本掌握水處理技術與方法及各種水處理構筑物的應用條件、設計計算,為將來從事本專業的工程設計、科研及運行管理工作奠定必要的理論和應用基礎。我校水質工程學課程是在全國專業指導委員會指導下結合我校教學現狀,將原培養方案中的給水工程(下)和排水工程(下)兩門課程有機整合形成的一門綜合性課程,因此水質工程學課程教學質量的提高是一個需要不斷摸索完善的過程。本文就我校給排水專業現狀,對水質工程學課程教學進行探索。
二、教學現狀
1.學時分配。我校原課程設置中,給排水專業的水處理部分按照傳統的設置方法,設置了給水工程和排水工程兩門課程,其中給水工程主要講述給水管網和給水處理等方面內容,學時分配為32+40,其中含8學時的實驗學時;排水工程主要講述排水管網和污水處理回用等方面內容,學時分配為24+56,其中含8學時的實驗學時。目前根據專業指導委員會的指導,將給水工程和排水工程這兩門課程進行了整合,將給水管網和排水管網的內容整合為給水排水管網系統,總學時分配為56,而給水處理和排水處理部分內容整合為水質工程學總學時為64+S16,故總學時稍有下降。
2.教材選用。《水質工程學》教材是普通高等教育“十五”國家級規劃教材,2004年,由高等學校土建學科教學指導委員會給水排水工程專業指導委員會編制、中國建筑工業出版社出版《全國高等學校土建類專業本科教育培養目標和培養方案及主干課程教學基本要求――給水排水工程專業》一書,其中指出本課程的任務之一就是培養學生具有設計、計算水質工程中的各構筑物、工藝系統的初步能力。給水排水工程專業的學生掌握一定的設計和計算能力非常重要。目前的《水質工程學》教材與之前的《給水工程》《排水工程(下冊)》相比,在水處理工藝設計和計算方面所用的篇幅很少。在《水質工程學》中,相關計算實例幾乎沒有。在國家“九五”重點教材上給出了不少水處理系統工藝設計的詳細實例,為了讓學生在學習過程中能夠盡快掌握相關的水處理設計計算,在教材選用上我校仍然選用國家國家“九五”重點教材《給水工程》和《排水工程》,而《水質工程學》教材作為參考教材,隨著相關學習內容的深入,我們布置學生在課后進行自主學習。
3.課堂教學。給排水專業人才的培養目標是以養復合型、應用型人才為主,要求學生基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高,具有一定的創新意識,因此,專業教學課程體系的設置必須為如何提高學生的工程實踐能力服務。在課堂授課方面,授課教師把工程設計基本知識、行業規范與標準等傳授給學生,同時結合國家近年注冊給水排水工程師和國家注冊建造師考試,讓學生在吸收專業理論知識的同時,也為今后的職業資格考試做準備,從而讓學生感受所學知識的應用價值,激發學生學習專業課的熱情,調動學生學習的積極性。
4.實踐環節。我校在水質工程學教學過程中非常注重實踐環節的教學,在該課程的教學計劃安排中,除了安排16學時的課內實驗外,在集中實踐環節還安排了給水處理課程設計和排水處理課程設計,另外還安排了兩周的集中實驗,這樣課堂教學和實踐環節緊密結合,既確保課程設計能夠達到最優,又確保在實驗環節中提高學生自己動手的能力。
三、改革與措施
1.課堂教學。提高學生的學習興趣能夠提高學習效率,而如何提高學生的學習興趣,是每位任課教師都需要注意的問題。水質工程學課程教學過程中,有些理論知識的講授比較容易,但是對部分構筑物的講解卻由于比較抽象,學生不能從課本的示意圖中理解各個水處理過程的發生,這樣在授課過程中,為了讓學生直觀了解相應水處理構筑物中管路連接、水流方向、水位變化等課程組利用多媒體制作相應的動畫,讓學生能夠深入理解教學內容,從而加深學生的印象,突破教學難點。
2.實驗。水質工程學實驗是水質工程學教學的重要組成部分,是理論聯系實踐的關鍵。水質工程學實驗教學的目標是提高學生的實踐能力、創新能力和綜合素質,在實驗教學過程中我們發現一些問題,主要是驗證性實驗偏多和部分師生對實驗的積極性不高。為了解決這些實驗教學中的問題,我們及時調整水質工程學課程實驗中設計性實驗、綜合性實驗的比例。除了水質工程學課內實驗外,我們專門還安排了兩周的綜合實驗。同時開放實驗室,根據學生課外實驗學時計算素質拓展學分,這樣一方面學生可以通過實驗提高實踐能力,另一方面可以提高素質拓展學分,完成教學計劃中規定的學分。這樣的教學安排一方面使學生更好地掌握課程的理論知識,另一方面培養學生分析問題、解決問題的能力,使學生的綜合能力和創新意識得到強化。
3.課程設計。教學計劃一般是上完一門課程后集中安排一到兩周的課程設計,在實踐過程中我們發現不少學生對所學知識忘卻比例較大,指導課程設計的老師需要重新講解相關的水處理構筑物設計計算的要點和需要注意的問題,這嚴重影響了學生課程設計的進度,學生匆忙計算完畢卻不能仔細繪圖,即使繪出的圖質量也不理想。針對這個現象,我們對課程設計環節進行了改革,在課程學習開始之際即布置課程設計的任務,盡量做到每人一題(不同的水量),每學完一個章節即要求學生完成相關水處理構筑物的設計計算,并要求學生每一環節至少有兩種類型構筑物的設計計算,如在沉淀部分可以用平流沉淀池和斜管沉淀池,在過濾環節可以用虹吸濾池、普通快濾池或者V型濾池等,到課程學完后進入課程設計階段時,要求學生再回頭對檢查所設計的處理構筑物是否對要求的水量合適、相關的設計參數是否符合規范的要求和不同處理構筑物之間的銜接是否合理,等等,最后組織學生進行一個課程設計的小型答辯,保證每位學生對課程設計的每一環節都能夠了如指掌,真正做到對所學內容的鞏固應用。
四、結語
隨著社會對從事水科學與工程的高級技術與管理人才需求迫切性的提高,對高校如何培養水專業學生、將學生向什么方向培養是各個水專業的教研組及教師需要研究思考的問題。對給排水專業重要的主干課程――《水質工程學》課程教學的思考、探討和改革既是學科發展的需要,又是人才培養的需要。根據我校給排水工程專業教學實踐和學校的實際情況,我們總結了一些經驗和心得,在教學模式、實踐環節等方面進行了探討,以期與同類院校進行交流,對水質工程學教學的發展和深化起到積極的促進作用。
參考文獻:
[1]范謹初,金兆豐.水質工程[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.
[2]李圭白,張杰.水質工程學[M].北京:中國建筑工業出版社,2004.
關鍵詞 教學改革與實踐 教學手段與方法 實踐性教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Study on the Reformation and Practice of Pump and Pump Station Course
LU Qun
(Huazhong University of Science and Technology Wenhua College, Wuhan, Hubei 430074)
Abstract Pump and pump station is core curriculum of water supply and drainage engineering major. In order to improve the teaching quality, satisfy the demand of water supply and drainage engineering major under new situation, reformation of pump and pump station course is put forward. The practice of effect of these measures has being analyzed and summed up. The direction of deeper reformation is pointed out.
Key words teaching reform and practice; means and methods of teaching; practical teaching
隨著我國社會經濟的可持續發展,人民生活質量不斷提高,給水排水工程專業也得以迅速發展。為了適應社會對于給水排水工程專業人才要求的變化,結合給水排水工程專業本科教育培養目標和培養方案的基本要求,重視專業基礎理論教育,加強專業基礎課課程建設,進行專業基礎課課程教學改革與實踐研究,既是大學培養合格專業人才的需要,也是給水排水工程專業發展的必然要求。①
泵與泵站課程是給水排水工程專業的一門專業基礎課。其教學內容主要包括兩部分:一部分是“泵”的教學部分,屬于基礎知識,理論性較強,知識點多,對“水力學”課程中基礎知識要求較高,有一定難度;另一部分是“泵站”的教學部分,屬于專業知識,培養學生對設計資料、設計規范的應用能力。通過本課程的學習,使學生了解給水排水工程中經常使用的泵的基本構造、工作原理和主要性能。重點掌握離心泵和軸流泵的應用性能以及給水泵站和排水泵站工藝設計的基本知識,并對水泵機組的運行維護、節能途徑有一定的了解。②
近三年,我們對泵與泵站課程教學進行了一些改革與實踐,取得了較好的效果。
1 教材和設計規范的合理選用
泵與泵站是給水排水工程專業的專業主干課程,與實際給水排水專業工程聯系緊密,教材及設計規范中屬于工程應用性的內容,應是當今在本學科中的工程實踐中最具發展活力的,或者是已經成功地應用于實踐之中的那些工程措施和工程方法。因此,在教材及設計規范的選用問題上,應與時俱進,合理選擇。
1.1 教材的選用
泵與泵站(第五版)在前幾版的基礎上進行了修訂,比如修訂了一些單位不夠統一的問題、增加了泵與泵站的設計實例等。但是對于二級泵站的設計,內容比較簡單,有些問題不夠具體,比如學生在進行設計時選泵要注意哪些問題、管道怎么設計和計算、需要查閱哪些設計資料等,希望再版時加以考慮。目前,在授課時,需要增加相關方面的知識,合理安排教學內容,提高教學效果。
1.2 設計規范的選用
《泵站設計規范》(GB50265-2010)已于2011年2月1日開始實施,原《泵站設計規范》(GB/T50265-97)同時廢止。在現行設計規范中,將泵房擋水部位頂部安全超高(第6.1.3條)、泵房沿基礎底面抗滑穩定安全系數的允許值(第6.3.5條)及泵房抗浮穩定安全系數的允許值(第6.3.7條)列為強制性條文,必須嚴格執行。并且對原設計規范進行了修訂,比如:修改完善了設計流量、特征水位和特征揚程的確定方法;修改和增訂了有關站址選擇、總體布置的規定;修改和增訂了引渠布置、出水管道形式等相關內容。③
另外,現行的《室外給水設計規范》(GB50013-2006)中第6章、《室外排水設計規范》(GB50014-2006)中第5章分別對給水泵站和排水泵站的設計進行了規范,內容完整、豐富。
在授課以及課程設計時,有必要將現行設計規范中的相關內容融入其中,增強學生在泵與泵站設計方面合理選用、準確查閱、正確應用相關設計規范,解決實際問題的實踐能力。
2 多種教學方法的綜合應用
課堂教學改革是泵與泵站課程教學改革的重點,在進行課堂教學時,教師應能有效地設計與運用多種教學方法和手段,提高教學質量與效果。
2.1 多媒體教學的合理運用
目前,隨著各高校教學條件的改善,多媒體教學已經成為課堂教學的主要手段。多媒體教學為老師節省了大量的板書時間,課堂節奏快,教學內容豐富,信息量較大。實踐證明,多媒體輔助教學手段的應用,在泵與泵站教學中發揮著積極作用。但是,我們也不能過分依賴多媒體教學手段,應盡量避免產生“填鴨式”教學現象和信息量過大、節奏過快、學生思維速度跟不上、知識消化不良等多媒體教學中常見的弊病,這樣反而不利于教學質量的提高。
2.2 教學方法適當結合
教學過程中,我們可以適當地將一些教學方法和手段相結合,促進教學質量的提高。在進行本課程重點內容,如離心泵的基本方程式、離心泵的特性曲線等的教學時,可以采取多媒體與板書相結合的形式,板書教學方式速度相對較慢,學生可以跟上老師的思路,逐步理解、逐步接受相關的知識,與單獨采用多媒體教學形式相比,學習效果要好很多。從實踐效果來看,2008級、2009級學生掌握和運用相關方面知識的能力明顯強于往屆學生。
在講解圖解法求離心泵裝置的工況點、離心泵并聯工作的圖解法時,可以適當采用一些動畫方式展現作圖的過程,既形象生動,又能吸引學生的注意力,效果良好。在講解離心泵的主要零件時,學生很難弄清離心泵內部結構的順序,我們可以利用3DMAX技術為水泵的每一個零件建立一個完整的模型,幾個零件從里到外逐次組裝,這樣學生就能很清晰地掌握離心泵的主要零件以及各零件之間的位置關系。
2.3 加強師生互動
在教學過程中,要加強師生之間的互動交流,避免學生完全被動接受現象的產生,可以通過設問、提問等方式激發學生的思維,集中學生的注意力,改善教學效果。
3 加強實驗、實習、課程設計等實踐性教學環節
3.1 重視實驗、實習教學環節
實驗教學是課程教學的重要組成部分,目的是培養學生的觀察分析能力、實際動手能力和數據的采集處理能力。本課程安排的實驗是離心泵特性曲線的測定,學生親自動手實驗,對泵的揚程、流量、功率等數據進行采集并處理,繪制離心泵的Q—H、Q—N和Q—特性曲線,并進行對比、分析,得出實驗結論。通過實驗,提高了學生的動手能力,對離心泵的特性曲線有了更深的理解。
實習環節在本課程的教學過程中也是不可或缺的。每年,我們都會組織學生對武漢的一些取水泵站、送水泵站、污水泵站、雨水泵站、建筑給排水中的泵房等進行參觀實習,組織現場教學。通過實習,學生對泵的基本構造、泵站(房)的基本結構與布置、泵的運行情況等有了一定的感性認識,積累了基本的工程實踐經驗,對學生以后進行課程設計和畢業設計幫助很大。
3.2 強化課程設計
按照本課程培養方案的要求,在課堂教學結束后,進行一周的課程設計,要求學生掌握給水泵站和排水泵站的工藝設計方法。經過幾年的實踐,筆者認為應從三個方面加以強化:一、選題接近工程實際,最好是直接選用設計單位的設計項目,與實際工程項目接軌,有利于學生實踐能力的提高;二、強化設計過程,要求學生在設計過程中能熟練查閱相關設計規范,如《泵站設計規范》(GB50265-2010)、《室外給水設計規范》(GB50013-2006)、《室外排水設計規范》(GB50014-2006)等,并能將相應條款應用到課程設計中,學生運用設計規范解決設計問題的能力明顯提高;三、規范設計計算書和設計圖,這樣有助于學生提高設計計算水平和CAD繪圖能力,養成良好的設計習慣。
4 改革考試方法
傳統的考試存在一定的局限性,往往因為其標準化、模式化,造成其偏重于對知識記憶的考核,而忽視了對學生能力和綜合素質的考察與培養。改變原來的考核形式——期末考試,通過增加新的考核內容如平時成績、實驗、論文撰寫及期末考試等形式,綜合評估最后的期末總成績。④另外,還要充分發揮考試的導向作用,在考試內容上拋開那些偏重記憶的內容,增加對學生所學知識綜合運用能力的考核。這樣在學習的過程中,學生就會積極主動地思考和學習,有針對性地培養和提高自己解決問題和分析問題的能力。經過兩年的實踐,學生分析和解決問題的能力明顯提高。
5 其它
泵與泵站教學工作中,要用到很多“水力學”中的理論知識,比如伯努利方程在第二章第五節離心泵裝置的總揚程中的應用,有些同學基本理論掌握不牢,甚至連基本的方程式都不能完成,難以保證泵與泵站課程教學效果。因此,應加強“水力學”教學,并注意和泵與泵站知識點的銜接,為取得本課程良好教學效果打下堅實基礎。
教師在進行教學工作的同時,還應與一些兄弟院校的老師和學生、相關專業單位的工程師進行適當的交流,擴大知識面,不斷提高自身綜合素質和業務水平,做到能夠合理進行本課程教學程序的組織和安排,綜合應用各種教學手段與方法等。
6 結語
為了進一步提高泵與泵站課程的教學質量,滿足給水排水工程專業本科教育培養目標和培養方案的基本要求,需要從多方面進行改革。應合理選用教材和設計規范,注重基礎課程“水力學”的教學效果,并加強與本課程的銜接,不斷提高教師自身綜合素質和業務水平,綜合應用多種教學方法,重視實踐性教學環節,改革考試方法等,注重教學質量提高和學生綜合能力的培養,不斷探索與實踐,促進給水排水工程專業的發展。
注釋
① 曾曉嵐.泵與泵站課程教學改革初探[J].高等建筑教育,2007(3):85-88.
② 全國高等學校土建類專業本科教育培養目標和培養方案及主干課程教學基本要求——給水排水工程專業[M].北京:中國建筑工業出版社,2004:1.
關鍵詞 給水排水管網系統 教學質量 教學改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
給水排水管網系統是給水排水工程專業的重要主干課程之一,針對給水排水工程中原水到自來水廠的輸送、清水到用戶的分配、城市生活污水和雨水的收集和排放,從管道系統的功能、布置原理、水量計算、水力計算理論和方法、優化設計理論和方法、管道管材和附件、管網運行管理與維護等多方面出發,系統介紹了管道系統工程規劃、設計、計算所需的理論知識,應用性和實踐性非常強。目前傳統的教學方式主要包括認識實習、理論授課、課程設計和生產實習,考核方式采用閉卷形式,成績評定采用平時成績和期末卷面成績加權平均的方式。因此,提高給水排水管網系統課程教學質量也需要從上述環節中逐一突破。如何保證學生快速牢固地掌握管網系統知識,將理論與實際緊密結合,引導學生樹立正確的工程概念,培養能快速融入工程項目的應用型人才,筆者在合理安排授課內容,改革課程教學方法,提高教學質量上開展了思考與實踐。
1 結合專業特點,合理確定教學內容
1.1 結合實踐特點,不斷更新教學內容
給水排水管網系統是給排水專業學生在完成了基礎知識學習后接觸的第一門核心專業課,主要介紹給水排水管網工程規劃、設計原理及方法,它與給水工程、建筑給水排水工程、排水工程等課程一起構成了給排水專業核心課程體系,與實際工程聯系十分緊密。給水排水管網系統在實踐中不斷完善和發展,不斷有新材料、新設備、新工藝、新技術出現,目前大多數高校選用的是高等學校給水排水工程專業指導委員會推薦的《給水排水管網系統》(第二版)作為主要教材,其中的部分內容不可避免地與現實工程技術有一定的距離,比如目前世界上最先進的冷熱水、暖氣管材之一的聚丁烯管(PB管)在教材中未能提及。因此,要注意在教學過程中,不斷為學生補充最新內容,及時的把反映學科前沿的新知識傳授給學生。
1.2 講好緒論課,提高學生對給排水系統工程的整體認識
緒論課是任何一門課的開端,緒論課成功與否,直接影響學生在今后的學習中是否對該課程產生興趣,影響學生對該門課程內容的吸收程度。重視和上好緒論課,從一開始就提高學生的學習熱情,教師應對緒論部分的內容進行充分的備課,向學生介紹課程的發展簡史、研究內容、研究方法等,通過緒論要使學生解決“為什么學”、“ 學什么”和“ 怎么學” 三個問題。《給水排水管網系統》緒論包括給水排水系統的功能、組成、工作原理、類型與體制,要求學生掌握從水源取水、到水廠凈水、給水管網輸配水、人類生產生活用水、排水管網收集輸送廢水、污水處理廠處理廢水、出水排放水體整個水的社會循環過程,使學生清楚給排水工作者的專業職責。
1.3 結合專業培養目標,確定授課重點內容
2003年高等學校給水排水工程專業指導委員會提出了新的給水排水工程專業本科(四年制)培養方案,將原來的給水管網和排水管網合成一門課程――給水排水管網系統,并提出了新的培養方案和課程教學基本要求。給水管網和排水管網原有72個學時,而根據新的教學大綱要求,給水排水管網系統只有48學時。在課程內容較多,知識點涉及面不變,而授課學時縮短的情況下,教師應根據給排水專業對本課程的要求,抓住核心知識結構,對課程內容進行重排、優化,突出重點。給水排水管網系統工程應以給水管網水力分析和計算、給水管網工程設計及優化設計、污水管網設計與計算、雨水管渠設計和優化計算為核心內容,以管網水力學和管網模型為基礎,著重講述給水排水管網系統的選擇、計算和設計程序,對于給水排水管道材料和附件、給水排水管網管理與維護做簡單介紹。
2 針對存在的問題,有效改革教學方法
2.1 充分利用現代化教學手段,提高課堂效率
由于教學條件的限制,部分教學內容,例如各種閥門的工作原理、新型管材的施工安裝方法等難以向學生進行介紹,學生也很少有機會到工程現場去體驗,造成課堂教學中教師講得多,學生見得少的矛盾。大學生的年齡特點是追求視覺沖擊,對圖片、視頻等特別感興趣。一言堂的授課模式會令課堂枯燥無味,師生互動性不強,教學相長效果不佳。因此,教師要充分利用好多媒體教學手段,課件的制作要美觀,對管網系統中涉及到的設備內部結構、應用原理,管道施工安裝、新型管材樣品等演示盡量使用圖片、動畫等,這些比語言更形象生動的資料,能將抽象的概念、原理,難以解釋的設施、構筑物等形象生動地表達出來,再輔助以老師的講解,全方位提高學生的關注程度,調動學生的積極性,營造出一個圖文并茂、視聽并舉的學習氛圍,在活躍課堂氣氛的同時,讓學生建立清晰的工程概念,提高學習效率,從而在一定程度上彌補了現有課時的不足。
2.2 結合實際工程,將案例和規范融入授課內容
給水排水管網工程是在工程應用中不斷發展完善的,給水排水管網工程教學也應基于工程背景而展開,使理論和工程運用同步進行,不可偏重理論計算,而忽視工程背景,忽視對學生工程素質的培養。①
注重突出工程問題的處理方法,在教學過程中,密切聯系實際,從工程實踐到理論,然后又從理論返回到實踐,突出工程意識和工程觀點,著眼于解決工程實際問題,訓練學生的工程思維。將實際管網圖紙拿到課堂上講解,通過案例分析將理論和實際相結合,同時也讓學生熟悉了給排水工程識圖,為后續課程設計和畢業設計打下基礎。例如,在講解雨水管渠設計計算時,先介紹雨水管渠的理論設計計算原理,再結合實際工程的設計圖紙和規范要求講解。實際的雨水管渠系統是如何設計的?為什么近年來部分城市出現逢雨必淹的現象?如何解決這一現象?實際的雨水管渠系統設計中應特別注意哪些問題?針對一系列問題展開討論,培養學生發現問題和解決問題的能力。
給水排水管網系統從設計到施工到運行管理,都需要遵循國家相應的規范,在案例教學過程中,還需要注重將相關規范內容融入各章節。如《室外給水設計規范》對于輸配水管道布置和敷設、管渠材料及附屬設施、管材接口、埋深、調蓄構筑物的要求,《室外排水設計規范》對于排水管渠及附屬構筑物、立體交叉道路排水、雨水管道設置的要求,《給水排水設計手冊》對各單元設計計算的要求等等。要求學生熟悉規范內容,為將來要從事的工作儲備必要的專業知識。
2.3 改革作業形式,強調學在平時
為加深知識的系統性理解,作業以單元大作業的形式出現,②如,將給水管網工程設計作為一個大單元,在課程教學開始前就將大作業布置下去,其內容包括給水系統設計用水量計算、水池水塔調節容積計算、確定管段設計流量流速、確定泵站揚程和水塔高度、管網設計校核等給水管網系統應掌握的知識。隨著課堂教學的進行,完成相應部分的作業,整個給水管網部分課堂教學完成,整個給水單元大作業也應該完成。對每次單元大作業進行答辯,并給出答辯成績,對學生課程成績的綜合評定,也應該強調學在平時,提高平時作業答辯成績在總評成績中的權重系數,使學生邊學邊練,既鞏固了所學知識,又增強了實際應用能力。教師也可以根據作業完成情況,檢查學生接受程度,并做出及時總結,查漏補缺。
2.4 改革教學形式,學生自主授課
教師的講授價值,在于學生一知半解的時候,敏銳的洞察和捕捉他們認知的糾結所在,引導他們利用已有知識和經驗,溝通知識間的內在聯系,達到深度理解的目的,教師同樣需要在課堂上留白給學生,使學生能自主思考和總結。由于給水排水管網系統課程的應用性非常強,因此,在給水管網設計、污水管網設計、雨水管網設計等各段內容授課結束以后,可以適當開展階段總結復習課,這部分課程可以讓學生在老師的指導下完成自主授課,不但可以使學生對所學的內容加深理解,提出自己的觀點,還可以鍛煉學生的語言組織能力和邏輯思維能力。
在教學改革的過程中,還存在一些實際的問題。比如,多媒體教學中有些投影儀老化,不拉窗簾學生看不清楚,拉了窗簾教室空氣不流通,光線較差,學生容易犯困,學習效率低下;案例教學中,一個完整的工程案例,需要占用較多的課時,要求教師對概念、原理、方法及重要內容高度濃縮,才可以空出時間分析案例、練習討論;對于單元大作業,少數學生不及時完成,起不到教師設想的邊學邊練的效果。以上是對提高給水排水網管系統課程教學質量的初步探討,其改革實踐有待今后進一步深化。
注釋
一、課程建設與相關課程緊密結合
《建筑給水排水工程》是一門綜合性很強的專業課程,課程內容與水力學、建筑概論、給排水工程CAD制圖、工程制圖、泵與泵站等多門學科知識緊密結合。以上課程主要用于建筑內部給排水計算、圓管流體計算、給水當量及給排水工程施工設計等內容聯系,是本課程的專業基礎課,為建筑給排水工程的理論和設計原理奠定基礎。建筑給排水課程中泵的選型、設備的選擇、管線的繪制以及管道的敷設等均與基礎課息息相關。除此之外,還應參考注冊設備、公用設備工程師的考試大綱等內容,為今后考取設計行業的執業證書打下基礎。另外,在建筑給排水工程教學中宜補充或開設有關防排煙、供熱、通風、空調、供電和燃氣等設備系統的基本知識,以利于設備專業各管線的相互配合及設計。
二、理論與實踐相結合
教材多以理論為主,講述的大多為原理,與實際工程相差太遠,因此,在實際教學過程中,多引用一些工程實例,對提高學生的學習興趣以及教學效果有著很大的幫助。同時也是對教材原理知識的拓展,方便學生記憶和掌握。實踐教學環節中,通過構建“社會實踐、大學生科研訓練、課程調研”等課外實踐教學體系。有針對性地走出教室,參觀學習水泵房、高層建筑給排水系統、水箱間等建(構)筑物,對整個供排水系統的運行與管理有著全局的認識,并通過運行過程中存在的問題,指引學生發現問題,找出問題,鍛煉學生的綜合分析以及解決問題的能力,使學生初步掌握以工程實踐為出發點,解決問題的方法,從而促進教學效果的提高。多媒體技術的發展使課程教學手段得到很大的改變。在教學中,利用現代化的教學方法可以使理論和實際很好地結合。借助多媒體教室播放照片、錄像、動畫等,縮短學生的實踐認知過程,從而更加有效地加深學生對于課本知識的思考和理解。收集工程實例并精心穿插到各教學章節中,將一些典型工程作為課外作業留給學生,調動學生的積極性,激發其對課程的學習興趣和參與意識。
三、教學內容與現行規范有機結合
隨著社會和技術的進步,新技術以及新設備不斷涌現。人民對供水的水量和水質要求也正不斷提高,對建筑物的供水安全性以及消防的要求也不斷提高。這一切都為建筑給排水工程的設計提過了許多新的要求。例如重新劃分了各建筑物的消防用水量,將消防水力計算等內容重新編寫了《消火給水及消火栓系統技術規程(GB50974-2014)》,對消防規范的理解更為簡潔明了,刪除了一些我國目前建設不適用的或與當前發展不協調的有關內容。目前國家規范出來之后,相應的教材很難緊隨規范的步伐,及時更新新內容,這要求教師在教學過程中,及時補充新規范中的相關重要內容,使課堂教學與現行規范相統一。在具體教學過程中,可以將新規范的電子版拷貝給學生,并在學校的網絡教學平臺上,供學生下載預習,另外提供一些典型的網站,供學生下載資料和工程圖紙。例如,中國水星、筑龍網、土木工程在線、中國水網、中國給水排水網等。
四、加強實踐課程的教學環節
課程設計作為本課程的一個實踐性教學環節,對于提高學生實踐能力、創新能力以及科學素養具有課堂理論教學不可替代的作用。因此,這要求教師必須嚴格選題,即充分考慮到設計時間、工程量以及知識的掌握情況等因素,又要統籌課程的知識體系,使學生在有限的時間內既能完成任務又能梳理整個知識體系。通常課程設計時間為一周,一般選擇多層的民用建筑(如住宅或學生宿舍)為設計任務。在整個設計工作中,主要培養和鍛煉學生查閱資料、掌握規范、方案布置、圖紙繪制、水力計算等方面的能力,讓學生把理論知識應用到實踐過程中去,實現知識的轉化。另外在課程設計中,可以鼓勵學生在現行規范的要求下,提供多種方案布局以及技術分析,選擇最優方案進行設計。在不斷提高教學質量的基礎上,注重培養學生的自學能力、實踐能力和創新能力,培養出適應社會發展的專業人才。
作者:王健康 楊廣 湯驊 孫志華 王亞茹 單位:石河子大學水利建筑工程學院 石河子博力工程管理有限公司
參考文獻:
[1]李偉英,高乃云,李樹平.《建筑給水排水工程》課程教學改革與研究[J].給水排水,2007