高职给排水工程技术专业《雨污水管网工程精细化管理》教学设计

高职给排水工程技术专业《雨污水管网工程精细化管理》教学设计一、课程基本信息【基础】本课程“雨污水管网工程精细化管理”是高职给排水工程技术专业的核心职业技能课程，也是一门将理论与实践高度融合的综合性课程。课程的开设对象为高职院校给排水工程技术专业三年级学生，他们已完成了“工程制图与CAD”、“水力学”、“市政管道工程施工”等前导课程的学习，具备了一定的专业基础知识，但对全过程、全要素的工程管理实践尚缺乏系统性认知。本课程共计64学时，理论教学与实践教学比例为4：6，旨在培养学生从事雨污水管网工程设计管理、施工管理、运维管理等岗位所需的综合职业能力。课程对标国家“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》和《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》等行业最新标准与规范，融入“海绵城市”建设理念，强调全生命周期的精细化管理，是提升学生专业综合素养、实现从“懂技术”向“善管理”跨越的关键一环【重要】。本课程以真实项目为载体，通过任务驱动、案例教学、虚拟仿真与现场实训相结合的方式，重构教学内容，力求实现“岗课赛证”融通，培养适应新时代发展需求的市政工程领域高素质技术技能人才。二、课程教学目标（一）知识目标1.【基础】系统掌握雨污水管网工程的基本概念、系统组成、体制选择及精细化管理的内涵与外延。能够准确复述并解释《室外排水设计标准》（GB500142021）、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB502682008）等国家及行业规范中关于雨污水管网设计、施工及验收的核心条款【重要】。2.【重要】熟练掌握暴雨强度公式的选用、汇水面积划分、径流系数确定等雨水管渠水力设计的基本原理与计算方法。掌握污水量预测、变化系数选取、污水管道水力计算（包括流速、坡度、充满度、埋深等关键参数的确定）的设计方法【高频考点】。3.【基础】熟悉常用管材（如HDPE双壁波纹管、钢筋混凝土管、玻璃钢夹砂管等）的性能特点、适用条件、连接方式及检测标准。了解新型管材和非开挖修复技术（如CIPP翻转内衬、螺旋缠绕法等）的应用场景【热点】。4.【难点】掌握施工组织设计编制的要点，包括土方工程、基础处理、管道安装、附属构筑物施工、功能性试验（闭水、闭气试验）的全过程质量控制点。理解并掌握排水管网检测评估的方法（CCTV、QV检测）及缺陷等级划分标准【难点】。（二）能力目标1.能够熟练运用CAD等软件工具，结合给定的地形图和规划条件，独立完成中小型建筑小区或市政道路的雨污水管网系统初步设计，并绘制规范的平面图和纵断面图【非常重要】。2.能够根据设计图纸和现场实际情况，编制合理的施工方案和技术交底文件，具备对管道开槽、支护、降水、回填等关键工序进行现场技术指导和施工质量检查的能力。3.能够运用虚拟仿真软件模拟雨水径流过程，分析不同重现期下管网的排水能力，并初步提出内涝风险应对措施【热点】。4.能够操作或解读CCTV检测报告，对管网常见缺陷（如破裂、变形、堵塞、渗漏等）进行定性判断与定量评价，并提出初步的修复建议【难点】。（三）素养目标1.【重要】培养学生“精益求精、追求卓越”的工匠精神，在工程管理中注重细节、严控标准，树立全过程、全要素的质量意识。深刻理解雨污分流对城市水环境改善、人居环境提升的重要意义，增强职业使命感和社会责任感【思政融入点】。2.树立“安全第一、预防为主”的安全生产理念，熟悉施工现场危险源识别与防控措施，严格遵守操作规程，养成良好的职业安全习惯。3.培养团队协作精神和沟通协调能力，能够在多专业交叉施工背景下，通过有效沟通解决工程冲突问题。树立绿色施工、文明施工、保护环境的生态文明理念，将海绵城市建设理念融入工程管理实践【思政融入点】。三、教学实施过程（核心环节）本课程教学实施过程共分为八个模块，层层递进，环环相扣。每一个教学单元均采用“资讯计划决策实施检查评价”的完整工作过程导向教学模式。（一）模块一：精细化管理基础与排水体制辨析（4学时）1.【基础】概念导入与行业背景。本模块首先通过震撼的纪录片和新闻报道，向学生展示城市内涝的严峻性和黑臭水体的危害，引出雨污水管网工程对于城市安全运行和环境保护的“生命线”作用【思政融入点】。随后，教师系统讲授精细化管理的内涵，即从传统的“粗放式”管理向“制度化、标准化、信息化、智能化”的现代管理模式转变，其核心在于全过程的精准控制、全要素的优化配置和全生命周期的效益最大化。引导学生认识到，作为未来的工程技术人员，不仅要有“能干活”的手艺，更要有“会算账、懂管理、善优化”的头脑。2.【重要】排水体制的比较与选择决策。此环节是设计的源头，至关重要。教师将结合国内外正反两方面的案例，详细讲解合流制（直排式、截流式）与分流制（完全分流、不完全分流）的优缺点、适用条件及对后续工程投资、运营管理的影响。重点剖析当前老旧城区改造中面临的“合流制改分流制”的难点与对策。设置一个虚拟的小城镇规划场景，提供人口密度、经济水平、环保要求等背景资料，将班级分为若干项目组，要求各小组进行排水体制选择的决策汇报。教师引导各小组从初期投资、长期运营、环境效益、施工难度等多个维度进行综合论证，最终形成决策意见。此过程不仅锻炼了学生运用规范、综合分析问题的能力，也让他们体会到工程决策的复杂性和科学性【高频考点】。3.精细化管理框架构建。最后，教师总结提出雨污水管网工程精细化管理三大核心阶段：规划设计阶段精细化管理、施工建设阶段精细化管理、运营维护阶段精细化管理，并对每个阶段的核心任务和目标进行概述，为学生后续学习绘制清晰的路线图。（二）模块二：规划设计阶段的精细化管理（16学时）本模块是课程的重中之重，重点讲授如何通过精准的设计计算和方案优化，从源头上实现精细化。1.【难点】设计基础资料的精细化收集与校核。强调设计不是“纸上谈兵”，必须以真实、可靠的基础数据为依据。详细讲解地形图测量、地质勘察、水文气象资料（特别是暴雨强度公式的本地化验证）、现状管网普查等工作的要点和质量控制方法。引入一个由于基础资料错误导致设计失败的真实案例，让学生深刻认识到“失之毫厘，谬以千里”的深刻教训。同时，引导学生学习如何使用GIS软件对地形、用地性质等数据进行初步的空间分析，为汇水区划分提供依据【思政融入点：严谨求实的科学态度】。2.【非常重要】雨污水流量计算的精细化推演。这是技术核心，也是高频考点。对于污水系统，重点讲解人口当量法、比流量法计算污水量，以及总变化系数Kz的合理选取。对于雨水系统，重点讲解暴雨强度公式的推导逻辑、汇水面积的精细化划分（考虑屋面、路面、绿地等不同下垫面的径流系数加权平均）、重现期P的合理选用（结合地区重要性、地形特点）。组织学生在课堂上进行手算练习，并使用Excel或专业小软件进行辅助验算，确保每个学生都能熟练掌握计算流程。特别引入【热点】“低影响开发（LID）”理念下的雨水径流总量控制、径流污染控制、径流峰值控制目标，讲解如何在传统雨水设计流量计算的基础上，融入透水铺装、下沉式绿地、生物滞留带等海绵设施的径流削减效应，实现“灰绿结合”的精细化设计理念。3.【难点】管网水力计算与竖向设计的精细化控制。本环节结合虚拟仿真实验进行。教师讲解污水管道和雨水管道水力计算的基本公式（曼宁公式、谢才公式）及其适用条件。重点围绕“流速坡度充满度/管径”三者之间的协同关系展开，讲解如何通过调整坡度来保证自清流速，同时避免埋深过大增加工程造价。学生进入【虚拟仿真实验平台（如参考西安理工大学的“海绵城市建设虚拟仿真实验”2）】，在虚拟的城市三维场景中，通过调整关键参数（如管径、坡度、管材糙率），观察管道内水位、流速的变化，直观感受水力要素间的内在联系。学生需完成一个指定区域雨水管道的纵断面设计，确保所有管道满足最小覆土、不淤流速、最大设计充满度等规范要求，并实现与上下游及其他地下管线（给水、燃气、电力、通信）的竖向协调，合理确定交叉点高程【难点】。此部分内容直接关系到工程的经济性和安全性，必须反复训练，直到学生熟练掌握。4.设计方案的技术经济比选与优化。组织学生以小组为单位，对自己完成的初步设计方案进行汇报，从工程造价、施工难易度、运行可靠性、未来维护便利性等多个维度进行横向比较。教师引导学生思考：是不是管径越大越好？坡度越缓越好？如何寻找技术与经济的最佳平衡点？引入价值工程分析方法，引导学生对方案进行优化迭代，培养成本意识和工程经济思维【非常重要】。（三）模块三：施工准备阶段的精细化管理（8学时）1.【重要】图纸会审与技术交底的精细组织。模拟真实场景，将班级分为“设计组”、“施工组”、“监理组”、“业主组”，以一套完整的施工图为蓝本，进行图纸会审模拟。要求学生不仅要读懂图纸，更要能“找茬”，发现图纸中可能存在的错、漏、碰、缺。技术交底环节，要求各“施工组”编制详细的技术交底文件，并向“班组工人”（由其他同学扮演）进行交底，重点讲清工艺流程、质量标准、安全注意事项和成品保护要求。教师进行点评，强调交底必须“通俗易懂、重点突出、可操作性强”。2.精细化施工组织设计编制。讲解施工组织设计从传统的“技术措施罗列”向“资源优化配置和全过程动态控制”的转变。重点讲解如何根据工程量、工期要求、现场条件，编制科学合理的施工进度计划（横道图、网络图），并进行资源（人力、材料、机械）的优化配置。引入BIM技术在场地布置、进度模拟中的应用，展示如何通过BIM模型进行4D施工模拟，提前发现空间冲突和进度矛盾，优化施工部署。学生需针对一个具体的雨污分流改造项目，编制施工平面布置图，合理布置材料堆场、加工区、办公区、生活区，并规划临时施工道路和排水措施。（四）模块四：施工实施阶段的精细化管理（16学时）1.【基础】沟槽开挖与支护的精细化控制。利用虚拟仿真和校内实训基地相结合的方式，讲解不同土质条件下沟槽断面的选择（直槽、放坡）、支护形式（横撑、钢板桩）的选用原则及施工要点。学生操作VR设备，“亲临”深基坑施工现场，体验不同支护结构下的受力状态和变形情况。在实训场，学生分组进行沟槽开挖放线、坡度尺测量、槽底高程复核等实操训练，并学习使用激光水准仪、全站仪等测量仪器进行精确控制。2.【非常重要】管道安装与连接的精细化作业。这是保证工程质量的关键。在实训基地设置管道安装工位，学生分组进行不同管材（HDPE管、钢筋混凝土管）的安装与连接实操训练。重点掌握HDPE管的电熔焊、热熔焊工艺流程和参数控制，钢筋混凝土管承插口橡胶圈的安装质量检查、抹带接口的施工工艺。引入“二维码”技术，要求学生在完成一段管道安装后，生成包含施工时间、操作人员、质检数据等信息的“质量二维码”，并在管道上，模拟全过程质量追溯系统【思政融入点：责任意识】。3.【热点】附属构筑物施工的精细化处理。检查井、雨水口等附属构筑物虽小，但往往是渗漏、下沉的“重灾区”。教师将结合现场图片和视频，详细讲解检查井流槽形式的优化（减小水头损失）、爬梯的防腐防盜处理、井盖的安装高程控制（防跳动、异响）、雨水口收集范围的优化布置等精细化做法。组织学生用砖块、砂浆在实训场砌筑一个小型检查井，并进行闭水试验，亲身体验质量控制的难点。4.回填土作业的精细化控制。重点讲解回填土料的选择、含水率控制、分层夯实厚度、密实度检测（环刀法）等关键环节。模拟因回填不实导致路面塌陷的事故案例，让学生认识到“隐蔽工程不隐蔽”的重要性，必须严格按照规范施工，杜绝侥幸心理。（五）模块五：功能性试验与验收的精细化管理（4学时）1.【重要】管道严密性与强度检验。系统讲解污水管道的闭水试验、雨水管道的闭水（或闭气）试验的试验原理、操作流程、判定标准和注意事项。在实训基地，学生分组对一段已完成的管道进行闭水试验实操，包括封堵、注水、观测、渗漏量计算等全过程。强调试验前必须对管材、接口、检查井进行充分浸润和预处理，确保试验结果的真实性【高频考点】。2.管道冲洗与消毒（如适用）。讲解饮用水源保护区等特殊区域的雨水管道冲洗消毒要求。3.【难点】工程档案资料的精细化整理。邀请行业专家或往届优秀毕业生分享工程资料整理的经验与教训。讲解竣工图编制的要求、隐蔽工程验收记录的填写、材料合格证的归档、试验报告的汇总等。强调工程资料不仅是工程建设的记录，更是未来运营维护、改扩建的宝贵依据，必须做到“真实、准确、齐全、规范”。要求学生将自己完成的课程设计作业整理成一套完整的电子版工程资料档案。（六）模块六：运营维护阶段的精细化管理（8学时）1.【热点】管网探测与健康评估。引入CCTV、QV（管道潜望镜）、声纳等现代检测技术。教师先讲解各类检测设备的原理、适用场景和操作规范。随后，学生在虚拟仿真实验平台（如参考东南大学的“排水管道健康检测及修复虚拟仿真实验”4）进行模拟操作，对预设了各种缺陷（破裂、变形、堵塞、渗漏、错位等）的虚拟管道进行检测，学习缺陷的识别、定位和等级评定方法（根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》CJJ）。学生需根据检测结果，编制一份专业的管道健康评估报告，并提出养护或修复建议【难点】。2.排水管网的智慧化运维。介绍基于GIS、物联网、大数据的智慧排水系统。展示如何通过布设在关键节点的流量计、液位计、水质监测仪等在线监测设备，实时掌握管网运行状态，实现预警预报、辅助决策和应急调度。组织学生参观当地水务集团的智慧排水调度中心，或邀请企业专家进行线上讲座，让学生感受数字化浪潮下行业发展的最新动态【热点】。3.排水管网非开挖修复技术。针对管网检测发现的缺陷，讲解各类非开挖修复技术（如点状修复CIPP局部固化法、整体修复CIPP翻转内衬法、螺旋缠绕法等）的工艺原理、材料特性、适用范围及质量控制要点。播放施工动画和现场视频，使学生直观理解这些先进技术如何在不“开膛破肚”的情况下实现对地下管网的“微创手术”，深刻体会技术进步对降低社会成本、减少交通干扰、保护环境的巨大贡献。（七）模块七：安全文明与环境保护精细化管理（4学时）1.【重要】施工现场危险源辨识与风险控制。组织学生分组进行施工现场“找茬”游戏，从人、机、料、法、环五个维度全面识别有限空间作业、基坑坍塌、机械伤害、触电等重大危险源。讲解相应的预防措施和应急预案编制要点。进行有限空间作业应急救援桌面推演或模拟演练。2.绿色施工与环境保护。结合国家“双碳”战略目标，讲解如何通过优化施工方案（如减少土方倒运）、采用环保材料、控制施工扬尘和噪声、处理施工废水等措施，实现绿色建造【思政融入点：生态文明】。讲解海绵城市建设理念在施工过程中的体现，如临时设施的雨水利用、施工降水的有组织回灌等。（八）模块八：综合实训与项目考核（4学时）本环节是一个贯穿全课程的大型综合作业。给定一个真实的（或高度仿真的）老旧小区改造或新建工业园区项目全套基础资料，要求学生以项目组（45人）为单位，完成从方案设计、施工组织、质量验收到运维方案建议的全过程精细化管理方案。最终以“项目成果汇报+答辩”的形式进行考核。评委由专业教师和行业企业专家共同组成。考核标准不仅关注技术方案的合理性、创新性，更关注团队协作、沟通表达、成本意识、规范意识、安全环保意识等综合职业素养的体现。四、教学评价与考核方式本课程摒弃传统的“一张卷子定乾坤”的模式，构建了过程性评价与终结性评价相结合的多元化考核评价体系。1.【重要】过程性评价（占总评60%）：贯穿于八个模块的每一个教学环节。1.2.课堂表现与讨论（10%）：包括回答问题、参与讨论的积极性、提出问题的深度与质量。2.3.虚拟仿真实验操作（15%）：依据仿真平台自动记录的操作步骤完成度、参数选择合理性、实验报告得分进行评定。3.4.实训项目小组任务（20%）：每个模块的小组任务完成情况，由组内互评和教师评价综合得出。重点考察团队协作、任务分工、成果质量。4.5.个人作业与项目阶段