高校给水管网实验教学的现状调查及对策

赵文玉 陆建红 曾晓岚 宋玮华 郭育硕

[摘 要] “管网平差理论”是“给水管网系统”课程的核心知識点，是质量守恒定律和能量守恒定律在管网流量和压力分配的应用，是该课程学习的难点。由于给水管网系统实验设备建造困难，大多数高学校都无法开展“给水管网系统”课程的“管网平差理论”实验环节，影响了多数学生对“管网平差理论”这一知识点的理解程度，对该知识点的学习进度变慢、学习效果普遍一般。以高校给水管网系统课程为研究对象，对该课程的实验教学相关问题进行调查，分析其教学现状，借此提出相关的应对之策，调查分析结果表明：少数有条件的高校建设实物与仿真结合的管网实验教学平台并共享给其他高校用于给水管网实验教学是解决全国高校给水管网实验教学问题的有效对策。

[关键词] 实验教学;给水管网;现状调查;远程共享

[基金项目] 2019年度教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教学改革项目“新工科背景下地方高校给排水科学与工程专业人才多维协同培养模式探索与构建”（GPSJZW2019-13）;2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目“基于共享教育理念的给水管网综合实验平台的构建与实践”（2019JGB215）;2019年度河南省高等教育教学改革研究与实践项目“打造线下一流金课的课程教学融合改革实践研究”（2019SJGLX285）

[作者简介] 赵文玉（1973—），男，四川内江人，博士，桂林理工大学环境科学与工程学院副教授，主要从事水处理理论与技术研究;陆建红（1973—），女，河南许昌人，博士，华北水利水电大学环境与市政工程学院副教授，主要从事水处理理论与技术、城市水务规划与信息化管理研究;曾晓岚（1972—），女，云南文山人，工学博士，重庆大学环境与生态学院副教授（通信作者），主要从事废水处理理论与技术研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）37-0033-04    [收稿日期] 2021-04-06

自1952年以来，给排水科学与工程专业（以下简称给排水专业）历经近70年的历程逐渐发展壮大，为国家经济建设和人才培养做出了重要贡献。给排水专业是一个具有很强的实践性要求和很广的实际工程运用度的工科专业，给水管网系统是其中最重要的专业课之一。在高校给排水专业的教学中，给水管网作为专业学习的核心内容之一，目前已经具备了完善的理论知识体系，实际工作中给水管网平差理论及计算在给水管网优化、智慧水务中有十分重要的意义。而给水管网的设计、计算、平差、校核等内容都是学生学习的重点和难点，课本上抽象的概念难以理解，需要实验教学来辅助理解，如“水力学”“工程力学”等专业基础课及“建筑给水排水工程”“水质工程学”等专业课程都有实验课辅助理解相关的理论。由于给水管网管线较长，成环复杂，占地面积大，无法在室内搭建模型等，国内大多数高校都缺少关于管网平差的实验教学环节，对于需要较强动手能力与实际具体理解的学科来说，会让学生难以在客观层面上理解，从而更难运用在实际工作中及在实际工作中存在理解不透彻的问题。因此，开展“高校给水管网实验教学的现状调查及对策研究”，了解高校对给水管网实验的需求，并提出相应的对策，有十分重要的现实意义。

一、研究目的、研究对象和研究方法

（一）研究目的

截至2019年底，全国高校有187个给排水专业办学点，给排水专业全国每年招生及毕业生人数均达到了1.1万人左右，在校生人数达到了4万余人[1]。给水排水专业是一个具有很强的实践性要求和很广实际工程运用度的工科专业，给水管网系统是其中最重要的专业课之一。实验教学对给水管网课程具有非常重要的作用，有助于学生理解管网平差理论。通过本次调研，全面了解全国高校关于给水管网的实验教学的基本情况，根据调查数据进行深层分析，提出相关对策，拟提出建设一套基于共享教育的给水管网综合实验平台（简称共享管网平台），开展给水管网及与之相关的实验（如水泵、水力学、自控等），使同学们更易理解管网平差理论，更能理解给水管网的系统性。结合“互联网+”模式，实现共享教育及远程课堂实验，实现教育资源有效利用及知识的即时理解掌握等，以解决目前高校给水管网实验教学的难题。

（二）研究对象

教师问卷抽样调查对象为全国本科高校给排水专业“给水管网”课程任课教师，参与答卷的高校有79所，占全国给排水科学与工程专业办学点高校数的42%，其中双一流大学9所（原985高校4所，原211高校1所），一般本科高校65所，三本高校5所，问卷样本具有很好的代表性。

（三）研究方法

文献研究法：通过查阅给水管网实验教学等方面的文献，为问卷的编制、论文的撰写做了理论准备工作。针对所获取的大量文献资料及问卷所得资料，紧密结合研究的问题，采取一系列逻辑方法，进行多角度、多方面的考查与分析。

问卷调查法：由桂林理工大学、华北水利水电大学、重庆大学、吉林建筑科技学院等数名“给水管网系统”课程及相关课程的教师讨论设计了一份教师问卷，用问卷调查法进行研究。教师问卷主要从教师实验教学能力、实验室条件、学校重视程度等方面进行调查。问卷的发放与收集利用“问卷星”平台完成，本次调查发放问卷114份，收回问卷114份，其中有效问卷114份[2]。

统计分析法：根据问卷调查获得的数据，进行统计、分析，获得与给水管网实验教学相关的可靠的结论和应对策略。

二、调查结果与分析

（一）给水管网平差理论在智慧水务中重要性的调查研究

65.79%的教师认为给水管网平差理论的工程应用[管网建模，数据采集（SCADA系统），优化调度（节能调度、事故调度），控制漏损等]在智慧水务升级中非常重要。32.46%的教师认为其在智慧水务升级中重要。仅有1.75%的教师认为其在智慧水务升级中重要性一般。