時間：2022-10-18 19:01:53
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由調研可知企業對IE畢業生的專業知識需求具有集中性的特點，第一，南京工業大學畢業生從事的崗位集中，主要集中在生產計劃、物流管理、質量管理和供應鏈管理四個方向；第二，企業對一些特定崗位人才的需求集中，如對物流管理崗位有需求的企業占據了92%。圖2則直觀體現了現代企業對工業工程人才專業知識的需求具有前瞻性與延伸性的特點，其中“法律”“二外”“國際貿易”“國際金融“”機械工程”占據領先位置。因此工業工程專業應培養的是具有多種知識技能的復合式人才。
二、工業工程課程體系的優化路徑
目前南京工業大學工業工程專業的課程知識結構設置為通識教育、學科基礎課、專業基礎課和專業課四大類。對比專業培養計劃與調研后企業的人才需求發現：第一，專業課學時只占總學時的15%；第二，實踐環節比例不到10%；第三，知識面不夠寬泛。這些都使得IE畢業生難以適應當今社會對于工業工程人才的需求。
（一）優化課程體系設計1.專業方向的優化。根據企業對工業工程人才的期望，以及國內工業工程專業發展的要求，將專業方向增至四個，分別是：A1.工業工程物流與供應鏈方向。A2.工業工程生產與運作管理方向。目標：致力于工業或服務領域的系統分析、設計、優化和管理創新工作，最終成為行業優秀的工業工程師或物流工程師。B1.工業工程（主）+某工程專業。目標：掌握工業工程學科的基本理論知識和系統管理的分析方法和技術，并對某工程專業（化工、生工、土木、電子通信、安全）感興趣，致力于該行業的系統設計和管理創新工作，成為行業優秀的工程師或管理者。B2.工業工程+某工程專業（主）。目標：系統地學習并掌握某一工程專業（化工、生工、土木、電子通信、安全）的基礎知識，并對管理領域感興趣，能夠基本掌握工業工程學科的基本理論知識和系統管理的分析方法和技術，并熟悉經濟學科的基本理論與方法。未來可從事某一行業的管理工作，成為該行業優秀的管理者。2.專業課程的優化。優化后的專業課程模塊劃分成六個知識領域，包括自然科學類、工程基礎類、經濟類、管理類、信息技術類以及專業綜合實踐。其優勢在于可以使學生清楚地了解自身所學的知識領域，并在必修課程的基礎上自由搭配相關領域的課程，方便學生對相關領域知識的拓展學習，既體現了課程安排所學知識的連續性和拓展性，又使得學生在課程的選擇上具有較強的主動性。B1方向和B2方向的專業課程則依據主專業的不同選取六大知識領域，合理安排主專業課程與六大知識領域必修與選修課程的銜接。3.實踐環節的優化。IE是一個面向企業和組織，集工程、管理、經濟等學科為一體的復合型專業。實踐能力與動手能力既是重要環節，也是薄弱環節，并且在學校這個單一環境中進行是相當困難的。因此要解決這一難題，必須注重與市場接軌，加大實踐環節的比重，并采取“實驗”“軟件實訓”“課程設計”“模擬競賽”“企業實習”“社會實踐”等多種手段結合的形式加強學生的競爭力。調整后的實踐環節課時安排達到40%，所占總學時的比例超過原先一倍多。
隨著高新科技的迅速發展，提高生產率或效率的技術、方法還會繼續增多和更新，現代IE的內容也會隨之不斷充實、變化。正是由于IE學科在目標層次上的穩定性和技術創新層次上的可創新性，保證了這一綜合性應用工程強大的生命力和越來越廣泛的實踐指導意義。
1.IE的研究對象是生產性系統。但是，這種生產性系統越來越不局限于制造類企業或物質生產部門，還涉及服務性的運作系統，也就是說IE從研究工廠活動逐步擴展為一般性的運營組織活動，進而有可能擴展、研究更廣泛的人文社會活動。例如，人機工程在工業設計中的拓展中，其研究對象出現新的內涵，認為人機工程學是研究人在設計、制造和使用人造物過程中所發生的全部人機關系[7]；此外，針對人機工程的教育問題出現了“人機工程教育學（Educationalergonomics）”的理論，針對人機工程學方法和原則如何有效應用于實際的課題，則產生了“參與式人機工程學”（ParticipatoryErgonomics）的理論與方法[8]。
2.IE的目標是提高運作效率。盡管現代生產運營系統越來越強調對市場應變能力（效力）的研究，但提高效率仍然是經濟活動基礎性的永恒主題，IE正是在關注不同的效力問題的基礎上研究相應的效率提高課題，從而形成諸多的發展主題和方向，并得到持續地發展動力。對于人文社會系統及其實踐過程，社會性活動效率的持續改進和效力的設計以及適時跨越也是其關鍵議題，效力問題將更被關注。
3.IE的本質是持續改進，強調不斷挖掘潛力、堅信“最好”的工作方法和關注最大整體效益。永不滿足的精神在更廣泛社會活動的推廣，將有利于有益人文活動的保持和改善以及效力系統深入的、持續的創新。
4.IE提供了一套規范性很強的專用圖表工具，能夠幫助工業工程師記錄和分析要研究的事實提供了標準的表達形式和語言基礎，這是IE得以廣泛應用的重要原因。在社會行動領域有必要構建類似的、但適應自身特點的圖表表達和模型工具，除了對社會問題的描述和分析之外，更應該成為對龐雜社會科學知識進行調用的創新機制。
二、工業工程傳統在社會領域的拓展
工業工程關注的主要是生產性活動，這些活動是涉及人的社會性活動的特例，并具有某些類似的特點，但相對于單純的生產性系統，社會人文活動呈現更為復雜的特點。基于以上的分析，工業工程的研究和應用傳統有可能進行社會科學領域的拓展，在借鑒其某些研究的框架的同時，還具有自身的特點。對人類社會人文活動或者稱為社會交際行動的應用性研究，類似地會涉及人-技術-環境的分析框架，見圖2。當然，研究的目標、重點以及涉及的領域知識、工具方法的發展等，具有很大的區別。圖2影響社會活動效果的因素首先，相對于生產性運作活動的研究，一般社會往活動的研究除了關注活動的效率，更強調社會交際活動的效用/效力，所以，需要將社會性活動研究的目標定義為社會活動的有效性，包含活動效率和效力優化的雙重目標。在積極引入工業工程的圖表表達和模型工具的基礎上，發展對活動效用的描述、測量和分析的工具，會成為研究的重要方向。
對行動效用的關注，使得社會交際活動的研究更傾向于問題驅動型的分析思維，即首先分析面對什么樣的問題，然后在已有的知識中尋找解決問題的方法。區別于IE工具單純的對所需解決問題的描述和分析，社會人文活動的研究工具更是一個解決問題的工具，既是問題分析工具，還是有關問題解決的知識庫，包括對各類專門知識的積累、總結和簡化，以及還是一個知識的搜索和確認機制。文獻[9]就嘗試將人因工程學的專門知識納入到TRIZ（發明問題解決理論）的沖突問題解決機制中，提高了人因工程學的運用性，有關研究具有很強的拓展價值。發展這樣的問題分析和解決工具對于解決持續涌現的、紛繁復雜的社會人文和交際問題具有啟發性，并有利于運用龐雜的社會科學知識。借鑒創新方法的理論，利用這樣的工具解決社會性問題的過程可以概括為見圖3。此外，在社會性活動的研究中，技術因素具有更廣泛的涵義，或者可以稱之為器物因素。這類因素不僅指一般意義上的工程技術因素，還包括社會性技術因素，例如，經濟機制、政治平衡機制、文化傳遞機制、沖突博弈機制、系統涌現機制等等。并且器物因素的分析具有相對的意義，也就是說某一因素屬于器物因素還是屬于人（參與者）或者環境因素的分析，需要視具體的情況而定。如果有關分析只局限于參與者行為分析的范圍，則屬于人的因素；如果涉及到交際促進機制的研究，則需要歸于器物的因素；如果牽扯到有關環境和氛圍的分析，則屬于環境因素的分析。這樣，在社會交際環境/氛圍的研究中，既包括硬性的環境、機器和工作研究，更包括軟性的社會機制、氛圍的研究。而且，社會性活動效果的研究所涉及的有關知識，既包括科學、技術工程的知識，更涉及到各門類社會科學專門知識的運用，特別是在社會交往機制的設置研究上。
三、結語
一、傳統灌溉工程類型在現今的傳承
中國國土廣袤，地形地貌多樣，氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地，又有一望無際的平原；既有壯闊的高原，又有緩坦的盆地；既有西部內陸干旱半干旱區，又有東部季風濕潤區。為適應各地水文、地理等自然條件的復雜性，古代人民創制了多種多樣的灌溉工程類型，如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型，這些工程類型在現今皆得到了繼承。可以說，我國當今的灌溉工程類型基本是古代創造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區。北方平原面積廣大，因干旱少雨，河流密度不大，古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求，則建攔河壩抬高水位引水；如河中水位和流量能滿足灌區要求，則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠，及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256—251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多，我國很早就引多沙河流進行淤灌和放淤，做到同時利用水、沙資源，既灌溉作物，又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關中鄭國渠皆引渾水灌溉，把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后，有壩引水和無壩引水灌渠發展很快，如陜西省，截至2000年底，全省有效灌溉面積達144.93萬公頃（主要為渠灌），新疆省干、支、斗、農四級渠道長30多萬公里[1]。在利用多泥沙河流的水沙資源方面，建國以后成就很大，還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“”，進行引黃淤灌和放淤。目前，黃河下游已建成各類引黃灌區100多處，灌溉面積達到3000萬畝，每年引用黃河水量100多億立方米，利用黃河水沙放淤改土300多萬畝，發展水稻田120多萬畝，使鹽堿沙荒地變成了良田[2]。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區。南方丘陵山區，雨量充沛，但水流容易流失，干旱是農業生產要解決的主要問題。為此，古代勞動人民因地制宜，創造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程，起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程，稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“堨”等；有在平地鑿池，或在谷口及高地水所匯歸處筑堤，就地潴蓄雨水的，稱之為“塘”或“蕩”。又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現稱為平原水庫，利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早，兩漢時漢中、南陽、汝南地區陂塘工程很是發達，著名的山谷水庫有馬仁陂，平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進一步向南方發展，浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖，西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當時能因地制宜規劃布置陂塘，巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫，布設堤壩、水門和溢流設施，形成完整的蓄水工程體系。還創造了陂渠串聯工程類型，以對水資源更充分地加以調節利用，增加灌溉面積，提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內江地區就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多，工程量大，總蓄水量不多，為此當地積極想法改進技術。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣，經查勘，在葛蘭場不遠名叫“鎖口丘”的地方，修建了當地第一口“山灣塘”。該地形肚子大，出口小，上面有較大集雨面積，下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形，在低的一面修筑土壩，長40米，高3米，形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1：10，比平塘1：1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經驗向全省介紹。到1954年底，全省共建成各級“示范塘”1293口。1955年，“示范塘”迅速發展到17796口。到1985年，全省已有山灣塘61.11萬口，可蓄水261769萬立方米，有效灌溉面積715.48萬畝[3]。
陂渠串聯工程古代多建于淮河、漢水流域，工程布置多樣[4]。這種工程類型建國后稱之為長藤結瓜式灌溉系統。工程主要在南方丘陵山區修建，規模從小型發展到大型，從小網聯成大網，從開發小河流到利用大河流，從一個河系發展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區，自1958年至1982年，在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫，這些水庫成為多首制渠首，又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條，干渠13條，以及分干渠和支渠358條，溝通了數條大河，灌區內修建中型水庫23座，小型水庫1100多座，連同塘壩21萬多口，以控制灌區內的地面徑流，灌區內流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調配，使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農田受益[5]。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區、下游三角洲及濱海地區。這些地區地勢平衍，河湖密布，土地肥沃，水土資源豐裕，但易被水淹，沮洳下濕，極大地影響農業生產的進行。唐宋后，大力開河筑圩，排水御洪，興建獨具一格的水網圩田工程，把卑濕的“涂泥”之地，建成富饒的魚米之鄉。如太湖平原唐后期至五代時已建成規整的塘浦圩田水利系統。鄱陽湖區唐代已興修較大規模的防洪堤防工程，至清光緒六年（1880），鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進賢八縣共有圩堤591所。建國以來，太湖平原繼續加強浚河筑圩工作，完善水網圩田系統。鄱陽湖區新建和整修了圩堤501座，堤線長2500公里，保障農田500萬畝，能抗御21.71米（1983年最高湖水位）的湖泊洪水位；湖區原有易澇面積330萬畝，經治理，使200多萬畝農田達到五年一遇以上的抗澇標準；還初步形成了一個大中小，蓄引提相結合的水利灌溉系統，使湖區農田的有效灌溉率達到80%以上[6]。
鑿井提取地下水灌溉，在地表水缺乏的北方地區很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井，春秋戰國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍，之后不斷發展，到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區，水井型式多樣。20世紀50年代，廣大農村用于灌溉的水井大部分仍為土井，如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀60年代以后，灌溉土井漸被機井所代替。進入80年代以來，個體戶承包和聯戶經營責任制的發展，使得各種土井又發展起來。據1982年調查，僅天津、河北滄州、衡水等地區就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣，1982年有真空井6100眼，人工手壓井2000眼，各種大口土磚井5000眼；南皮縣有手壓真空井4500眼，機帶真空井4054眼，磚井358眼[7]。土井主要開發淺層潛水，潛水埋藏淺，雨水易滲入補給。而機井開采的是深層地下水，靠自然補給時間長。目前華北地區的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯成一片的大范圍的地下水漏斗區，這是過量開采深層地下水，補給不易產生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區。又淺井開采潛水后，降低了地下水位，有利于防止土壤返鹽，改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺，技術較為簡易，所費資金不多，農戶可自行管理應用，經濟上支出節省，適于小農經營。
此外，古代新疆吐魯番、哈密等地開鑿獨特的引取地下潛水的坎兒井，東南沿海防御海潮襲擊的海塘工程，及其他御咸蓄淡工程類型在現今也都得到了繼承和發展。二、傳統灌渠工程技術的繼承和發展
我國古代灌溉工程技術是我國人民在實踐中自行創造的，適應了各地的自然地理條件，因地制宜，類型多樣，內容非常豐富，不少工程技術在現今得到了繼承和發展。
傳統灌渠工程技術的繼承和發展主要體現在以下一些方面：如建國后都江堰灌區認真總結了興建無壩引水灌渠的傳統技術和傳統施工技術經驗，使這些技術更加發揚光大。水利部和水利水電科學研究院曾組織人員對溢流過水土壩的傳統技術進行研究和推廣，取得實質性的突破。又渠道防滲技術各地多利用當地材料發展傳統技術。傳統淤灌和放淤技術在繼承的基礎上也得到很大提高。成都平原的都江堰，建于戰國后期，是聞名于世的渠首為無壩引水的工程，在長期的歲修管理中，積累了豐富的引水、防洪和排沙技術經驗[8]。而防御洪水和清除泥沙是世界水利學界公認的兩大技術難題，都江堰卻破解了這些難題，創造了世界水利史上的奇跡。其技術經驗在多方面得到了繼承。一是灌區各分水口廣泛利用魚嘴分水分沙，布置旁側溢流堰（飛沙堰）泄洪排沙。如1962年修建的錦水河分水工程，在蒲陽河石壩子引水處，先在河中心修筑魚嘴，將蒲陽河分成左支清白江，右支錦水河，汛期蒲陽河洪水流量為800—1200米3/秒，錦水河可分洪300—400米3/秒，而錦水河分干渠只能進50米3/秒，多余的水量則由設在魚嘴以下600米的溢流堰泄回清白江，其工程布局與都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用彎道環流原理，把進水口設在河道的凹岸，引取清水。都江堰渠首這種布置方式在灌區得到廣泛的應用。如1962年所建蟇水河引水工程，引水比很小，采用無壩引水方式，修筑了弧形導水堤，形成較穩定的凹岸，在凹岸頂點稍下游處建進水閘，推移質沿主河槽左側凸岸排往下游，進水口一直沒有被淤。四川省當今修建的無壩引水灌渠是很多的，其工程技術深受都江堰無壩引水工程技術的影響。如果河道的水位和水量不能滿足灌區引水要求，則需要建閘壩抬高水位或形成水庫取水。傳統技術所筑的壩一般為土石壩、堆石壩和砌石壩。1949年建國后，在水利水電事業建設中，壩工建設有很大發展，到1990年已經修建82900多座水壩，在這些大壩中，土石壩占絕大多數。已建的2680多座30米以上的高、中壩（壩的用途包括引水、蓄水、發電等），土石壩約占80%，砌石壩約占14%，混凝土壩約占5%[9]。采用土石壩可以利用當地材料，節省工程量，這是我國最早修建，并得到廣泛應用的壩型，目前在中低壩中仍大量采用土石壩，說明傳統壩工得到較多的繼承和發展，特別是對過水土壩的研究和應用，成績較大，體現出傳統壩工技術持久的生命力。
在今湖北省荊門市北部的仙居河上，有一座建于同治十三年（1874）的趙家閘灰土護面過水土壩[10]。該壩由當地鄉民修建，建成100多年來，經歷無數次洪水過流，1935年壩頂過流水深達3.9米，竟未被沖毀，大壩至今依然完好，能使兩岸3000畝農田受益。趙家閘壩高8米，壩頂長47米，基礎為板狀砂巖，壩身由粘土夯筑，外包1米厚灰土夯筑層。這種由夯實粘土外包灰土保護層作為河道滾水壩的獨特建筑方式，國外從未見有報導。除趙家閘外，百余年前興修的過水土壩還有湖北荊門黃鮑閘，此閘建于1859年，壩高5米，1935年大水堰頂水深達3.9米，未沖毀，至今仍安全運行。此外，山西平遙梅槐頭、黎基壩等也是過水土壩，這些壩都較低，只有5—10米高。
受古老過水土壩的啟示，1958年，清華大學應屆畢業生組成過水土壩設計組，對過水土壩進行不透水面板的試驗，肯定了這種壩型的優點，還提出修建時要注意的技術要求。1975年8月，河南發生暴雨，使50年代治淮工程建成的兩座水庫——板橋和石漫灘土壩漫頂。于是土壩過水問題被再度提起。水利水電科學研究院對許多省市進行土壩過水的調查，發現1958年后不少地方按清華大學的辦法修建的過水土壩，經多年洪水考驗，運用良好。從1975年起，吉林、安徽還修建了瀝青材料護面的過水土壩。1980年10月，水利部委托吉林省召開土壩過水經驗交流會，將各地經驗進行交流。1983年水利水電科學院在室內試驗的基礎上，先后在山西省嵐縣上明水庫和內蒙古東勝市武家溝建成兩處灰土水泥土過水土壩，經歷數年風化凍融和幾次較大洪水的考驗，工程完好無損，節省工程造價1/3以上。可見，我們祖先創造的灰土溢流壩具有很大的現實意義。據了解，國內已建成的各類壩中，90%以上是土壩，而其中66%沒有泄洪建筑物。因此，讓土壩的一部分過水，或在已建成土壩上加修溢洪道，也是很現實的課題。故而傳統的過水土壩工程技術仍有發揚之必要。
傳統施工技術以寧夏引黃灌區的草土工程（俗稱“埽壩”、“卷埽”）和都江堰的榪槎、竹籠、干砌卵石等工程最具特色。寧夏引黃灌區，在1960年青銅峽樞紐建成以前，均為無壩引水，灌區普遍使用草土筑壩。如春季歲修，用草土封堵渠口，再進行修浚；用草土修筑渠河護岸，及橋、涵、閘、斗和護坡；修筑臨時性的攔水壩等工程。元代寧夏水工修筑埽工已很出名[11]。灌區千百年來，草土工程一直應用于各種渠道工程。它具有就地取材，造價低，技術簡便，施工快，穩定和防滲漏性好，抗震性強，對基礎清理要求不高，及拆除容易等優點。建國以來，寧夏引黃灌區的草土工程，在各地大型水利水電圍堰工程上相繼使用。如1956年修筑甘肅省蘭州市供水廠，其進水口黃河圍堰工程首次使用草土工。之后，劉家峽、鹽鍋峽、青銅峽、三盛公、陜西省石泉石門電廠漢江進水口圍堰、浙江省黃壇口電站護坦圍堰，1979年援非洲建馬里電站護坦圍堰等，都取得了成功，且費用省，進度快。之后，人們對這一傳統技術經驗系統地進行了總結[12]。
都江堰灌區歷年維修管理都采用傳統的榪槎[13]、竹籠[14]、干砌卵石、樁工[15]、羊圈[16]等施工技術。它們的優點主要能就地取材，技術簡易，施工方便，投資節省。一般應用于截流分水、筑堰護岸、搶險堵口、整治河道、維修渠道、保護橋閘堤堰等工程[17]。目前都江堰灌區歲修截流工程仍用傳統的截流方法，用的是榪槎、竹籠、卵石和黃泥。歲修時內江架設榪槎后，截流合龍只需40多分鐘。這種截流方法人們認為是一種生態型的截流技術，無機械的噪雜聲，體現了人與自然的和諧相處，而且經濟、合理、安全。
渠道加以防滲措施可減少渠水的滲漏損失，提高渠道有效利用系數，這在水資源缺乏的北方尤其重要。傳統渠道防滲技術措施主要有夯土、砌石、砌磚、鋪灰土、鋪草皮等，這些防滲措施就地取材，施工簡便，經濟實用（比混凝土、塑料薄膜、瀝青材料襯砌省費用），防滲效果也顯著[18]，各地多有應用，并不斷改進技術。
灌渠還采用地下輸水管道，這種設施具有節水和省地的優點。早在3000多年前的殷商時代，城市中已鋪設地下陶水管道，這在安陽殷墟、鄭州洛達廟商代遺址中皆有發現。元代《王禎農書·農器圖譜集之十三》所載陰溝，即行水暗渠也，是一種用磚砌的暗渠。山西省一些城鎮幾百年前的陶管下水道一直使用至今。20世紀60年代，山西翼城縣利民灌區試驗用陶管修建灌溉輸水工程，但未能成功運行。1974年山西臨汾市屯里井灌區試驗陶管灌溉輸水，獲得成功，多年運行狀況良好，使用年限可達40年。在進行經濟效益分析后，認為這種工程還是比較經濟的[19]。又河南省偃師縣東寺莊1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉網[20]。之后，傳統地下輸水管道技術不斷發展。現在將低壓管道輸水灌溉，簡稱為“管灌”，這一技術已成為目前我國北方地區一種很好的節水灌溉措施。80年代末，水利部將“管灌”作為北方農田全面節水的基礎設施來抓。據統計，目前我國“管灌”面積有4500萬畝，其中河北、山東、河南、北京、天津等省市的“管灌”技術發展很好，僅山東、河北、河南三省的“管灌”面積就達266.67多萬畝[21]。這項技術具有省水、省地、省工、節能、省投資等優點，值得進一步發展推廣。此外，江蘇無錫縣人多地少，為了節省土地，20世紀60年代以后發展“三暗”工程11。“三暗”工程是灌水暗渠、排水暗溝、滲水暗管三者的簡稱，這些暗渠溝皆用灰土筑成，采用的是傳統施工技術。1965年冬無錫埝喬公社劉巷大隊建成第一條灰土暗渠，至1978年春全縣已建成暗渠2588公里，灌溉面積50余萬畝，占農田總數的62%。從1973年開始又進行暗溝、暗管的建設，與暗渠配套使用，形成灌、降、排、調、控綜合運用的立體水利系統，為建設噸糧田創造了條件。“三暗”工程與明渠、明溝、明墑相比，具有提高土地利用率，灌水快，排水暢，降水效果好，減少滲漏，農機操作方便安全，減少歲修，取材易，造價低，節省水旱田開明溝用工多等許多優點。“三暗”工程在農田水利建設中的運用，實是在傳統技術基礎上的創新，這為高速發展農業，實現農業現代化邁出了新的一步。
又石質倒虹管道可視為特殊的地下輸水管道。清代嘉慶十四年（1809），四川合江縣鎖口鄉劉士朝主持修建了一條引水過河灌溉的渠堰，渠道過河處設置了石質倒虹管，全長266米，水頭26米，進出口高差僅0.407米。管道用堅石預先鑿成63.5×40×40厘米的承插式管節，內徑13.5厘米，用糯米粥拌石灰作為管與管間膠結材料，并用這種材料抹平管內壁，以減少摩擦阻力。石質倒虹管能承受較大強度的水壓力，這一倒虹管至今保存完好。解放后此種石質倒虹管在合江縣得到了推廣應用[22]。
我國北方含沙量高的河流多，我國人民早在2000多年前已進行引洪灌溉和淤地活動，發明了淤灌和放淤技術，以利用河流中的水沙資源。在長期的歷史實踐中，積累了豐富的技術經驗，尤其在宋代熙寧年間，政府曾組織空前規模的大放淤活動，取得選擇適時放淤水情，做好淤田工程，預籌退水出路，正確處理放淤與防洪，放淤與航運等許多技術經驗。這些技術在現代進一步得到繼承和發展。如陜西省傳統引洛灌區，現已突破了引水含沙量不得超過15%（重量比，相當于166公斤/立米）的規定，引進含沙量高達60%（965公斤/立米）的渾水進行淤灌，基本解決了灌區汛期水量供需之間的矛盾，并改良了大片鹽堿地。當今引洪漫地（放淤）已作為水土保持和農田基建的一項內容被得到重視。如關中趙老峪流域是古老的放淤區，下游富平縣境內有引洪漫地34000多畝，是將上游銅川市境內來的洪水泥沙，全部引入地中淤漫。漫過的地，每畝畝產400斤，有的甚至超過千斤，多年來，發生大暴雨，下游都不發洪水，原來的河床，現在變成了農耕地。河北省張家口地區通橋河引洪灌區，面積11萬畝，上游河道流域面積3060平方公里，引洪能力每秒450立米，多年來河道上游洪水基本上全部不出灌區，保護了下游的農田和村鎮。萬全縣在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道，總引洪能力達863米3/秒，一般年引洪水總量為2000萬立方米以上，初步達到大水不出縣的水平。由于一般洪水已不流入洋河，從而減輕了下游河道和水庫的泥沙淤積[23]。可見引洪漫地能起到良好的水土保持作用，這也可認為是傳統技術在今天的發揚。三、傳統塘堰和開發地下水工程技術的繼承和發展
歷史上山丘區的攔蓄水工程統稱為塘堰、塘壩，有“堰”和“塘”之分，又有山塘（山灣塘）和平塘之分。建國后大力修筑山灣塘，一些南方省區山灣塘已達數十萬座。有些地區對老式塘壩加以改造，以增加其蓄水量。如安徽省肥西縣對丘陵區沖洼里的攔沖塘，將原有塘底挖平，挖出的土墊高塘埂，增加了塘的蓄水深度；或把攔河壩加長增高，成四面筑埂式；在較大沖洼里，根據地形，或在“水深”處建塘，加高塘埂，“水淺”處不建塘，仍為田，或上下沖兩面筑埂成塘；或建成層遞式，高處蓄水灌高地，低處蓄水灌低地，頭層塘的放水渠兼作第二層塘的引洪溝，第二層塘的放水渠，兼作第三層塘的引洪溝，做到有層遞的引蓄，有層遞的灌溉。通過改造，蓄水深增加，老式塘壩蓄水面積與其灌區耕地面積比為1：4.6，改造后為1：9，滿足了淺丘區農田灌溉的需要[24]。
我國北方地區，在地面挖掘或在洼地筑埂形成的攔蓄徑流的工程叫澇池、坑塘等。建國后，北方地區群眾繼承以往的傳統做法，繼續修筑澇池，澇池數量發展很快。如陜西省黃河流域內在1956年有澇池1240座，1985年達8940座，30年增加6.21倍，總容量2588萬立方米。北方陜、甘、晉、內蒙、青、寧、豫七省（區）1985年黃河流域共有澇池19.8萬座，總容量8343萬立方米[25]。華北平原滄州地區通過開挖坑塘，攔蓄降雨徑流，滯瀝、除澇、灌溉，取得了治理旱、澇、堿的經驗[26]。原來在20世紀50年代末，華北平原大搞地上蓄水灌溉，不重視排水，造成了土地的次生鹽堿化。進入60年代，只排不蓄，大量水資源白白流失。70年代，大力發展井灌開發利用地下水，但由于深機井布局不合理，使得地下水位普遍大幅度下降，出現了大面積的漏斗區。淺井區多年只采不補，地下水位也普遍下降，使許多淺井報廢，而轉向打深機井。地表水由于連年的干旱和上游節節攔截，河道全年斷流。通過多年的實踐，人們逐漸認識到，要利用傳統的坑塘設施，攔蓄降雨徑流，散蓄散排，解決抗旱灌溉水，雨時將澇水排入其中，只要注意把坑塘蓄水位控制在返鹽臨界水深以下，并與溝渠連通，就不會引起鹽堿化。坑塘深度不宜少于3—4米，一般應深5—7米，面積15—30畝，最大不超過40畝。這樣就解決了長期存在的“旱、澇對立”，“排灌矛盾”，使瀝水轉化為灌溉水源，還能利用坑塘采補地下水。歷史上黃淮平原因為年際、年內的降雨量分布極不均衡，出現水少時強調修筑陂塘蓄水灌溉，水多時強調開挖河溝以排除洪澇和防止土壤返鹽。旱澇堿問題，排灌矛盾得不到妥善解決。而滄州地區在近30年來，通過改進傳統的坑塘技術，積極開挖和改進坑塘，將坑塘與井、渠聯合調控，較好地解決了旱、澇、堿問題，這一方法亦成為治水改土的一條重要途徑。
我國古代在開發利用地表水的同時，也很重視開發利用地下水，主要通過挖泉鑿井加以利用。建國以后，傳統的打井方法和提水機具繼續使用，并加以改良，尤其是開鑿筒管井的技術進展較大。筒管井的雛形在清代已經出現，清代郭云升《救荒簡易書》卷三已載有增加新、舊井出水量的方法：旱年將兩根已打通各節的長竹竿插入井底數丈，則“井水泉”。此方法簡便，又能增加出水量。現代稱由上部直徑較大的筒井和下部的管井聯合而成的井為筒管井。在筒井的井底加鑿管井，可增加出水量；又筒井開挖過深施工不易或不經濟，筒管井則比同樣深的筒井更經濟些。1956年河南省創制了一種鑿井方法，稱為“56”打井法。其井結構上部為8塊扇形磚砌筑，形成直徑為0.5米的小磚筒井，下部為木管管井。這種井取用幾層含水層，出水量大增。之后，筒管井又發展為水柜，即將筒井部分用大的集水坑代替，坑底再加鑿幾個管井。單個井又發展為井群，各井互相通聯，統一集中管理。
開鑿傳統土井的好處是很多的。土井主要開發淺層潛水，埋藏淺，雨水當年即能補給，一般不會產生地下水漏斗區。開采潛水后降低了地下水位，能防止土壤返鹽，達到改良鹽堿土的目的。目前采取井、渠結合，或井與渠、坑塘結合，河道節制閘、深渠與淺井結合等方式。如在枯水季節利用淺井，提取地下水灌溉農田，降低地下水位，騰空“地下水庫”庫容；汛期豐水季節，通過渠道引水灌溉和蓄水側滲，補給“地下水庫”水量。人們已認識到解決華北平原土壤鹽堿化的主要途徑是井渠結合的方法，該地區的灌溉抗旱，也形成以井灌為主，井渠結合的方式。
關于提取井水的工具，群眾也運用傳統汲水工具的工作原理，演化和革新出一些簡易的汲具。如拉水井，其原理與古代渴烏利用筒內形成真空，產生壓強差汲水相同。其制作簡易靈巧：用一根長約八、九米的八號鐵絲，一端接一小小的活塞，塞入一直徑約30毫米的塑料管內，管的下端塞一木制進水活門，上端將露在管外的鐵絲彎成鉤形，然后將塑料管裝入打入地下的外井管里，一個拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部費用僅50元（1993年價）左右[27]。由于打井簡便，取水方便，不花水錢，所以拉水井在一些地區推廣開來，幾乎達到每戶一井，甚至一戶數井的程序，有些菜園、瓜地也建造了這種井。
四、傳統圩田水利和海塘工程技術的繼承和發展唐后期至五代吳越時期，太湖平原已形成縱橫塘浦交加圩圩相接的水網圩田系統，皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后，圩田建設更加興盛，并發展至長江中游兩湖平原、鄱陽湖平原和珠江三角洲等地區，更加講究圩田修筑方法，提出“筑堤、浚河、置閘”是筑圩的三項基本技術要素，“缺一不可”[28]。又出現了分區分級控制和聯圩并圩等圩區治理技術。這些卓越的技術經驗在當今得到進一步的繼承和發揚。
太湖下游蘇州地區地勢低洼，歷史上修筑了大量的圩田。建國后，蘇州地區在繼承前人技術經驗的基礎上，總結出圩區治理的“四分開，兩控制”原則，即內外分開、高低分開、排灌分開、水旱分開，控制溝港水位、控制地下水位，以全面解決洪、澇、旱、漬各方面的問題。許多圩子和圩區治理時皆遵循這一技術原則。如蘇州地區昆山縣同心圩由低洼低產圩田改變成高產穩產農田，重要的就是正確實行了“四分開，兩控制”的水利技術原則。同心圩圩形長方，南北長3.5公里，東西平均寬1.8公里，總面積6.3平方公里（9380畝），其中耕地面積6300畝。該圩是1958年由許多零散小圩聯并而成，聯并前的各個小圩圩岸單薄，河網零亂，田塊碎小，土壤板結，抗洪澇能力低。聯圩時，加高培厚圩堤，同時開挖了一條長3.5公里的中心河。之后又整治圩內水系，發展機電排灌，田間深埋排水暗管，按“四分開，兩控制”原則進行整治[29]，提高了抗洪排澇能力，特別是地下排水技術，突破了傳統圩田水利技術，具有很大的創造性。這項技術70年代被江蘇省水利廳加以推廣。到90年代，低洼圩區治理從聯圩并圩，利用老河網，已發展到以治理澇漬為主，實行高筑圩，雙配套（閘站），四分開（內外分開、高低分開、灌排分開、水旱分開），三控制（控制內河水位、控制地下水位、控制土壤適宜含水量）。一些條件好的圩區，發展田間“三暗”工程，進行暗灌、暗排、暗降，為農業的高產創造了基本條件。于是“四分開，三控制”也成為其他圩區治理的基本技術原則。我國東南沿海很早就修筑海塘工程，以防御海潮的侵襲，保護農田和城鎮的安全，江浙海塘是修筑的重點地段。東漢時已在錢唐縣建防海大塘，三國時孫吳在金山筑咸潮塘，唐代時已在江浙沿海建成系統海塘工程，五代至明清頻繁地興修海塘，不斷改進海塘結構。五代以前所筑海塘都是土塘，之后海塘結構從土塘逐步發展到竹籠木樁塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、魚鱗石塘等，每一類海塘結構又有多種型式，以適應不同的潮勢和土質，同時還修筑了護塘、護灘和挑溜工程。
目前江浙海塘，仍有土塘、各種柴塘和石塘，有些是清代一直沿用到現在，清代修建的條塊石塘和魚鱗石塘，“到目前浙西海塘尚有約80公里，仍屹立海濱”[30]。建國后繼承了“魚鱗石塘”這種型式，在材料等方面加以改進，建成“新魚鱗石塘”。如1955年在海寧縣建筑的“新魚鱗石塘”，塘身上部采用水泥沙漿砌條石，下部采用水泥沙漿混凝土塊，塘頂蓋面石和塘底蓋樁石均為混凝土塊，基樁采用鋼筋混凝土樁，這樣的海塘工程更能抵御洶涌的海潮沖激。在海鹽、海寧、平湖、紹興等地也修筑了一些不同型式的“新魚鱗石塘”[31]。可見結構堅固、耐久的“魚鱗石塘”，今后仍是一種可繼續采用的較好的海塘結構型式。此外，還可借鑒傳統的海塘工程設計技術思想，如根據不同的海岸地質和動力條件，因地制宜采用各種不同的海塘工程結構，使海塘工程更加牢固耐久。
總之，我國在數千年修建灌溉工程的實踐中，創造了眾多的水利工程類型和卓越的灌溉工程技術經驗，體現了我國勞動人民杰出的智慧。這些傳統的工程和技術是適合我國各地的自然、地理條件的，體現了因地制宜的原則，所以具有很強的繼承性。從工程類型來看，大致北方多興修引渠灌溉工程；南方的山丘區以蓄水塘壩為主，低洼平原以水網圩田為主，沿海則修筑海塘、堰閘等拒咸蓄淡工程；江淮地區位于南北過渡地帶，多修建陂渠串聯工程。北方還發展井灌，新疆修筑坎兒井等。這些多樣的灌溉工程類型經歷了數千年的實踐檢驗，具有強盛持久的生命力。又傳統灌溉工程多利用當地具有的土、石、木等建筑材料，這些材料經濟適用，施工技術群眾易于掌握，現今各地在修建灌溉工程時仍較多采用。不少傳統灌溉工程技術內涵豐富，具有合理性和科學性，在現今仍能吸收利用，有的甚至能解決技術難題。自古以來工程技術隨著社會的發展不斷進步，同一個技術在以往的基礎上逐步提高，應用范圍擴大，還常出現創新技術。我們要總結工程技術發展的規跡，尤其要重視探討傳統工程技術思想，如灌溉工程規劃思想、設計思想、水利家的治水思想，水利著作中的水利理論認識，及人們對技術發展內部規律的認識等，這些思想往往能給我們以重要的啟迪和借鑒作用。例如都江堰的系統工程規劃設計思想，北方多沙河水土資源利用的設計思想，區域治水規劃思想等都是前人給我們留下的珍貴遺產，需要繼續發揚光大。此外，傳統工程技術具有簡便、經濟、實用等諸多優點，我們應吸取其精華，用現代技術改造其不足的方面。如新疆坎兒井，具有能自流灌溉，不用提水工具；水質優良，水流穩定；冬季不封凍，可供全年灌溉和飲用；施工設備簡單，農戶易于操作；水行地下，能減少蒸發和避免風沙的侵襲等優點。但其開挖和維修工程量大，工作環境艱苦，費時費人力，目前掌握此技術的人員已經很少了。所以要改進坎兒井的挖掘技術，采用機械挖進提升設備，改善勞動條件，加強對坎兒井的管理和維護，使之發揮更大的作用。建國初期，吐魯番地區的吐、鄯、托三縣幾乎全靠坎兒井及泉水灌溉，后來修建了防滲渠道、小型水庫和機井等水利工程。目前吐魯番地區利用地表水3.88億立米，利用地下水9.94億立米，總的用水量增了幾億立米，但坎兒井水和泉水的水量都顯著減少了，代替它們的是每年用機井提取利用地下水四至五億立米，原來不花錢的泉水和坎兒井水，現在變成了要支付電費和油費的機井水。故有人主張要大搞坎兒井的維修和改建工程，并把它作為今后該地區水利建設的主攻方向[32]。所以我們要認真地總結傳統灌溉工程技術，使之與現代技術相結合，從而在水利建設中發揮更大的作用。
劇本式教學模式就是為了解決這個問題而進行的嘗試。劇本式教學屬于模擬教學法，隸屬于現在國際流行的行為導向教學模式范疇。對培養學生的專業能力、學習能力和社會能力這三個關鍵能力有很大的幫助。在實際應用中對學生快速的掌握技能有非常大的幫助。那什么是行為導向法呢？首先，行為導向的特點是以學生行為的積極改變作為教學的最終目標，通過各種自主型的教學樣式和共同解決問題的教學樣式塑造學生認知、社會、情感等方面的多維人格。總的來說，應用不同的教學方式，讓學生主動的去學習，而不是被動的接受知識。
二、劇本式的課程改革方案
2.1教學內容
這門課程是從系統總體的角度去介紹整個通信工程專業，由淺入深的介紹當前主流的各種電信技術的基本原理和應用，拓展學生的專業知識面。課程的教學設計基于CDIO的思想，以項目設計為導向、以能力培養為目標，采用專題項目制教學法，充分調動學生學習的主動性，提高學生積極思維的能力。課程教學內容包括專業概論課和四個專業方向專題，共5個部分。
2.2教學過程
除專業概論課外，每個專業方向專題分四部分：第一部分：教師授課。教師從一個本專題典型項目著手，由淺入深的展開專題介紹，讓學生對本專題的主要原理、技術和應用有初步認識。第二部分：專題任務設置。在學生對本專題有初步認識的基礎上，教師將一個或幾個專題項目以任務形式分解到各個小組，一個專題任務將由多個小組共同協調完成。第三部分：任務的構思（Conceive）和設計（Design）。學生通過閱讀教師提供的部分資料、課外的自主資料查詢、小組討論等方式，提交初步的設計方案。在此過程中教師可以適時加以引導糾正，最終以學生為主完成任務的初步構思和設計。第四部分：任務的實現（Implement）和運作（Operate）。通過組員間的分工協作、小組之間的協調合作，完成專題任務，展示任務成果，成果評定。
2.3教學形式
具體說“劇本式”的導論課程設置就是在現有的知識環節上，把以前各部分內容，如計算機通信網、移動通信、固化交換設置成相對應的幾個專題，教師在專題開始簡單介紹專題的基本內容，引導學生設計好的專題任務的劇本。讓學生模擬劇本中的一個角色，最終通過學生的各項表現來進行評價。劇本式實訓教學模式的關鍵在于把相關的專業知識融入劇本的設計。劇本要求設計出特定的環境，用生活中的實際體驗來貫穿這種環境，這樣學生能在掌握知識的同時不覺得單調枯燥，在此基礎上把相關知識糅合進去。這些劇本要讓每個學生擔任不同的分工和角色，在實踐的過程中除了加深對知識的了解還可以鍛煉團隊合作等綜合素質，然后對學生的表現進行綜合評定和講解，方便學生了解和掌握相關問題的解決思路和辦法。讓學生在編寫劇本的過程中去主動去了解掌握知識，在表演的過程中去消化知識，在了解自己所學專業的同時培養對專業的興趣，甚至找到自己以后發展的方向。下面對劇本式模式舉出一個簡單的例子，權且是拋磚引玉，歡迎大家提出寶貴意見。劇本名稱：GSM系統呼叫建立的基本過程宗旨：掌握移動通信系統的基本網絡結構環境：兩部手機A、B處于不同的小區，A呼叫B，演示呼叫過程中手機信號的流向。人員：學生。場景一：手機B空閑場景二：手機B通話中場景三：手機B已關機
2.4教學評定
學校高度重視應用型本科人才的培養，始終把培養礦業類一流人才作為課程建設的重要內容，以應用型人才培養為重點。“用”即為應用，為工程實踐，工程意識和創新能力，注重學生知識、實踐和素養的有機結合。“以用促學，以用導學”是一種理念，同時也是方法和手段。“以用促學”是通過校內培養、情景模擬訓練與校外實踐應用，促進學生掌握專業課程的基礎理論知識，使學生具備工程實踐能力、創新意識、創新能力和社會交往能力、國際競爭能力，使學生具有科學素養、人文素養、精神素養。“以用導學”是激發學生主動學習的熱情和興趣，引導學生在理論知識學習和工程實踐應用中能正確提出問題，并結合問題提出解決方案，以此進一步鞏固理論知識，提高工程實踐能力，創新意識和創新能力。應用型本科人才培養以“卓越工程師”培養計劃為契機，以“以用促學、以用導學”教學理念改革傳統的教學思維、方法和手段，著力改變教學內容的陳舊性和與企業、社會脫節的現象，改變學生被動學習理論知識和解決工程實際問題的課堂教學，不斷加強培養人才向“卓越”的轉變。
二、以“用”培養卓越工程人才的基礎
改革采礦工程專業“井巷工程”課程向業務專長、職業能力、職業素質拓展，在學校大礦業背景和“以用促學、以用導學”理念下，培養具備“工程性”和“創新性”的高素質應用型人才，著力提升教學質量。“用”為基礎，教學中注重對學生工程實踐能力的培養。這主要體現以下幾個方面：
1.因材施教。
針對不同的學生群體，應用多元化教學方法。學生個體不同，自身綜合素質存在差異，理解和應用能力不同。傳統教學方式往往一刀切，教學方法面向學生全體，忽略學生個體差異所引起的負面影響。而采用多元化教學形式，針對學生個體制定教學方案，與學生實現面對面，點對點溝通，注重引導學生加強課程理論學習，強調素質培養。
2.構建課程教師團隊，學生與教師雙向選擇。
在“井巷工程”課程教師中組成教師團隊。每名教師基本情況通過公示的方式介紹給學生，由學生自由選擇教師，同時，教師也根據學生的綜合情況對學生進行選擇。學生可根據每名教師研究方向與工程應用的側重點不同和制定的教學方案選擇教師。在課程理論講授過程中，教師團隊作為整體，共同組成承擔教學任務；為加強對學生工程實踐能力的培養，教師團隊中每名教師又分時、分階段對學生進行指導、授課，鍛煉學生工程實踐能力。
3.重點突出“用”，強調工程意識。
我國現有的相關人才培養規模與模式遠遠滿足不了煤炭工業的發展規劃與需求。由于培養方式不同而造成個體差異，使得一部分學生，雖然基礎理論較扎實，但缺乏企業所需的工程實踐經驗，畢業生分到企業后還需要進行崗前的培訓，較長時間的見習期，這無疑加大了人才培養質量與實際要求間的矛盾，也延長了人才培養的周期。故而在教學過程中重點突出對學生工程實踐能力的提高，充分強調學生工程意識。
三、以培養應用型人才為目標，開展豐富的教學手段
（1）課程對象的知識儲備。環境工程實驗作為一門環境工程專業基礎實驗課，是環境工程概論和環境工程原理等環境工程專業基礎課的配套課程，一般是在大學3年級開設。此時的學生均已修過了環境科學入門實驗、環境科學基礎實驗I、環境科學基礎實驗II、環境科學綜合實驗、儀器分析實驗等環境科學專業實驗教學內容，已基本掌握進行分析化學，儀器分析、環境監測等實驗工作的基礎，作為開展環境工程方向實驗的前期準備，為開設環境工程實驗課程創造了良好的可行性條件。
（2）課程建設的硬件基礎。實驗課程改革之前，因實驗設備不足，同一套裝置往往應用于幾個不同實驗，如過濾實驗和離子交換實驗，故此，需要經常拆裝柱子更換填料。如此不僅耗時耗力、浪費填料，且裝置經多次拆裝后，容易損壞和漏水。又由于蠕動泵等設備的套數不足，每個實驗組的學生數較多，學生的動手機會較少，老師也無法親自指導。實驗課程改革后，學校與學院共同為環境工程實驗室投入了近50萬元的建設資金，增加了多套實驗裝置，如厭氧生物濾池、膜生物反應器、活性炭吸附柱、離子交換柱和蠕動泵等。這些設備均由廈門大學環境工程的教師自主設計，委托加工，符合實驗的實際需求，具有易清洗，易拆裝的特點。但因環境工程實驗設備體積較大，實驗室空間有限，房間內不可能擺放很多套實驗裝置，我們采取了將學生分組，同時進行多個不同內容的實驗，如：2組（4～5人/組）進行曝氣生物濾池實驗，2組進行活性炭吸附實驗，2組進行過濾實驗等，盡可能保證每個學生都有充足的實驗操作時間，為他們創造更多的動手機會，對總體實驗教學效果具有顯著的作用。
2課程設置與內容安排
本課程設置的內容根據國家環境工程類教學指針要求，根據本學院人才培養方向的具體特點，實驗教學主要是針對環境與生態工程專業人才培養。實驗內容參考了國內外最新的研究與應用成果并結合多年的科研和教學實踐，以水污染控制工藝為主，共開設了9個實驗項目，以下是每個項目的具體內容：
（1）實驗1，混凝處理實驗。要求認識幾種混凝劑，掌握其配制方法。觀察混凝現象，從而加深對混凝理論的理解。
（2）實驗2，過濾處理實驗。觀察過濾及反沖洗現象，加深理解過濾及反沖洗原理。了解過濾及反沖洗模型試驗設備的組成與構造。了解進行過濾及反沖洗模型試驗的方法。測定濾池工作的主要技術參數并掌握觀測方法。
（3）實驗3，活性炭吸附處理實驗。了解活性炭吸附印染廢水的基本原理；通過考察不同實驗條件下，脫色率的變化情況，初步探討影響活性炭處理染料廢水的主要因素，并確定最優的吸附條件。
（4）實驗4，離子交換處理實驗。了解用離子交換法處理硬水原理和方法；了解離子交換樹脂的一般使用方法；掌握測定水的硬度的方法。
（5）實驗5，電解處理實驗。了解電解法處理印染廢水的基本原理。學會組裝電解法處理裝置及其操作。通過考察不同電解電壓及電極板間的距離條件下，電解池中的色度變化情況，初步探討影響電解法處理效果的因素。
（6）實驗6，厭氧生物濾池處理實驗。了解厭氧生物濾池處理有機廢水的基本原理，并通過考察水力停留時間與有機物去除效果的關系。
（7）實驗7，好氧生物濾池處理實驗。了解曝氣生物濾池的處理特性，并通過考察貝殼填料在硝化反應中所起的使用，同時掌握納氏試劑分析水中氨氮的方法。
（8）實驗8，膜生物反應器處理實驗。了解生物法降解染料反應過程的基本原理，掌握膜生物反應器處理印染廢水工藝的特點及流程。
（9）實驗9，固定化小球吸附染料實驗。了解固定化PVA小球對染料的吸附原理，掌握固定化PVA小球對色素的吸附性能。這些實驗項目既涵蓋了代表性的傳統水處理工藝，如混凝、沉淀和吸附等物理處理工藝，又涵蓋了近年來國內外流行的新工藝、新技術、新設備，如好氧生物濾池、厭氧生物濾池、膜生物反應器等新型污水處理工藝。通過這些實驗課程，學生可以加深對水污染控制工程實驗技術的基本原理、工藝的了解，有助于學生對工程實踐經驗的培養。本課程設置的特色：①強調實驗選題與科研實踐相結合；實驗選題注重實驗內容的先進性和實用性，將科研成果引入本科生實驗。比如采用南方海濱常見的海產廢料牡蠣殼作為曝氣生物濾池的填料，設計出生物濾池處理氨氮廢水實驗；此外，還采用平板膜生物反應器設計污水處理實驗，脫色菌接種生物濾池處理印染廢水實驗，固定化小球吸附脫色實驗等。這些實驗內容以我院在環境工程領域中的新成果為素材而設計，具有工藝新穎，操作簡捷，實用性強等優點。通過幾屆的教學實踐，發現所設計的實驗項目確實能夠大大激發了學生對工程實驗興趣，學生在實驗過程中親身感受到污水在不同的處理工藝條件下得到了凈化，通過自己的雙手付諸于實踐，從而學到了如何運用所學的理論知識，深刻領會到從理論到實際應用還需要做大量的實踐工作，從中積累更多的經驗，學到更多的只有在實驗室才能學到的知識。②強調教學過程突出科研素質的培養。教學過程避免簡單地參觀儀器或觀摩演示過程，每個實驗項目的流程都涵蓋了課前相關資料預習、課內理論指導、實驗方案討論、現場實驗操作、課后數據整理及實驗總結分析。在實驗過程中，避免填鴨式的教學方法，積極采用啟發、引導、互動式的教學方法，啟發學生主動發現問題，通過與帶課老師的交流進而解決問題，這樣才有利于學生理解實驗過程，能夠自覺、能動地完成實驗。
3考核方法
1.1線條訓練
線條是造型的基礎，物體的骨架，其好壞決定了型的成敗。應每日加強各個方向直線，任意弧度曲線，同心、偏心、透視圓的練習，并在此基礎上進入透視直線，曲線及圓的練習，因為未來造型時幾乎全部是透視線條。練習初期應養成線條拖拉快，線條不互相交錯或上下重疊的習慣。
1.2真實世界的產品光影及透視
盡管我們身處在現實世界里，但卻忽視了身邊物體的光影，以至于學生無法建立起物體的體量關系，從而無法真實地反映現實物體，結果也就沒有物體的感覺。課程進行到這里再追究前導課程素描是否學得到位已無實在意義。關鍵是如何彌補：利用身邊已經壞掉的數碼產品，將其置于一個光源下，認真觀察各個面、邊緣光影及產生的透視，并將其用素描的光影表現出來，然后拆解各個零部件，觀察各個零部件的大小、材料、工藝及連接方式，再將其以爆炸圖的形式排列，同樣進行繪畫。反復進行加強訓練，以加強學生對現實物體的感知。
2講步驟
2.1構思圖
構思圖就是體現設計思維過程的一種方法與形式。從根本上說，構思圖可能并不是圖畫，而是對設計題目思考過程中隨手記錄下的一些文字片段，幫助我們記錄思考內容、完善邏輯思想、激發設計靈感。當這些文字通過一定的手法被適當美化后，就變成了具有設計感的圖畫，即構思圖。構思圖的形式多種多樣，樹形圖、發散圖、網狀圖、漫畫等都可作為構思圖的形式。
2.2設計雛形圖
確定了設計方向后就進入了實際設計階段。設計雛形圖通過簡練的線條或幾何形體快速提煉所思考產品的造型，勾畫大概結構形體，具有較強的隨機性和隨意性。設計雛形圖是設計概念直觀而感性的表達，較少經過理性思考，能夠提供靈感以深入設計。
2.3設計草圖
設計草圖介于設計雛形圖和效果圖之間，是在確定產品大體造型后對設計雛形圖的進一步深入表達。設計草圖的復雜與精細程度要比雛形圖高，也更為嚴謹。同時草圖也應考慮產品的結構、細節等諸多方面，提出不同的設計方案，可以著淡彩加強草圖效果。
2.4設計效果圖
設計效果圖是產品手繪中繪制精細程度最高、最能夠表現產品效果的圖，是一幅畫面的主要部分。設計效果圖在草圖基礎上繼續深入刻畫，特別注意表現產品的細節、結構、材料等。效果圖要嚴謹、規整，避免出現模棱兩可或表達模糊不清的情況。這就要求在畫效果圖前要通過草圖等方式對產品的每個細節都考慮周到，然后再動筆，做到胸有成竹。效果圖著色要細致、精美，表現出恰當的光影效果。在著色完成后要對效果圖進行強調結構線、描邊、提亮高光、加強陰影等處理，進一步完善細節，使效果圖更加豐滿、生動、立體。
2.5設計說明
設計說明是對產品補充以說明性文字，對一些難以通過圖示表現的內容進行補充說明，通常可以包括的內容有產品設計理念、創意來源、使用方法、材料、適用人群、設計點等。設計說明的文字可為成段落、成塊狀的形式，也可以配合箭頭用簡練的詞語在產品的細節處解釋說明。
2.6情景圖
情景圖可看作特殊的設計說明，是對產品應用過程細節的描述，能夠表達出文字所不能的很微妙的使用情況。情景圖繪制應清淡、透氣、活潑，著淡彩色，常采用彩鉛或很淡的馬克筆。情景圖數量不宜過多，3個以下最佳。情景圖經常會使用到人物軀體、手部等來表現產品使用情況，因此有必要學習一些簡單有效的人物繪制方法。
2.7設計三視圖
三視圖是能夠正確反映物體長、寬、高尺寸的正投影工程圖，分為主視圖、俯視圖、左視圖三個基本視圖。這是工程界一種對物體幾何形狀約定俗成的抽象表達方式。產品手繪中的三視圖一方面要嚴格按照機械制圖的要求繪制，尺規作圖；另一方面，產品手繪的三視圖不必繪制得過于復雜，表現出產品的主要輪廓線和結構線即可。三視圖可以根據畫面情況上著淡彩色，適合布置在畫面角落的位置。
3求效果
3.1色彩
產品的色彩需要通過效果圖來展示，但效果圖所傳達的顏色并不完全等同于實際產品的真正顏色，更多的是一種設計性的、概念上的傳達與展示。以馬克筆為例，效果圖的著色有幾個原則：（1）效果圖應同時具備黑白灰的無彩色和有彩色。無彩色能夠突出表現光影、穩定畫面；有彩色可以提亮產品效果，增強產品表現力。二者之間配合能夠使畫面沉穩，同時凸顯有彩色，使整幅畫面明快，易于引起觀賞者興趣。有彩色和無彩色的比例以3：7或4：6最佳，著重表現產品色彩效果時比例可以對調，但盡量避免5：5的情況出現，這樣易使產品顯得呆板。一種顏色的著色區域盡量集中且成塊狀，若色塊過于分散、面積較小或成條狀就無法良好地體現產品顏色效果，給人凌亂、破碎的感覺。（2）主體有彩色，色系盡量單一。通常情況下一個效果圖內主體采用同一色系的有彩色，可在按鈕等細節處采用第二種色系的顏色加以點綴，但數量和面積都不易過大。主體有彩色的單一使用能夠避免大紅大綠同時出現在一個效果圖中給人艷俗、雜亂感覺的情況出現。（3）注意色彩的過渡效果。過渡是馬克筆著色時一個重要的原則和方法。通過同一色系鄰近色的配合使用，無論是有彩色還是無彩色都能表現出細膩的過渡效果。黑白灰的過渡能夠細致表達產品光影效果，有彩色的過渡可以生動表現產品的色彩狀況。過渡增強了效果圖的設計感、細膩感和柔和性。著色時應由淺及深，層層疊加著色，注意淺色層的保留。（4）光影效果要一致。對于整體，一整幅畫面的光影效果要一致；對于局部，一個效果圖上產品的各個部位光影要一致。這要求在著色前理清光影關系，確定暗部和兩部，注意留白，可在畫線稿時通過排線確定暗部范圍，便于著色。
3.2材質
表達材質是效果圖繪制的更高水平的體現，需要在顏色、線條、紋理、高光和輔助裝飾上共同配合才能生動表現產品材質，具有一定難度。若無能力一些特殊的材質可不刻意表達，轉而通過文字解釋說明。現對幾種常見產品材質的畫法作簡要說明：（1）塑料。塑料是目前產品中最為常見的材質，畫法也較為簡單，按照一般馬克筆著色的方法即可。通常情況下盡量避免出現黑白灰等無彩色的塑料，多用有彩色的塑料，易于表現。（2）金屬。表達金屬材質常采用冷灰色系的馬克筆，單一地使用無彩色鋪出過渡效果，筆法上采用常規著色方法。注意金屬的高光較為強烈，著色時注意留白，后期可用高光筆加強高光表現。金屬材質著色時要特別注意光影關系，清楚區分表達出亮部、暗部與反光。若金屬表面覆有涂層，應按照塑料畫法來表達。（3）木質。木材常選用深黃色或暖灰的色系，顏色層次上單一，常采用淺色平鋪、深色表達暗部。木質留白較少，后期可用高光筆、色粉來表現高光。木質的表現筆法上較為柔和、慢速，不表現清晰的筆觸。后期需要用速寫筆在著色區域繪制木紋，體現紋理效果。木紋繪制的方向應與材料最長邊的方向一致，且符合透視。（4）玻璃。玻璃的手繪表達沒有金屬、塑料、木材那樣具有很強的表現效果。相反，玻璃材質往往占據較大的空間且表現力弱，給畫面空洞的感覺，因此在產品材質中盡量少用或不用玻璃材質。表現玻璃常用幾種特定顏色的馬克筆，多為非常淡的藍綠色，且著色面積比例較小，大面積留白。若效果圖中玻璃材質的后方還有別的材質，考慮到玻璃透明的特性也需要表達。透過玻璃的材質繪制時在原有的基礎上選擇鄰近色中更淺的顏色，著色面積不宜過大且不要與表現玻璃的筆觸重疊，常作溜邊處理即可。玻璃材質也可在著色完成后用高光筆、色粉等來加強高光的表現。（5）織物、橡膠、石材等。這幾類材質的表達與前者區別較大。線條上較為柔和、隨意，具有一定的不確定性。但這并不代表著繪制這些材質的線條時故意矯揉造作、畫得歪歪扭扭，而是一種嚴謹但較為輕松隨意的線條，流暢程度上不及硬質的工業產品。常采用暖灰色系的馬克筆，常規方法著色，注意畫出褶皺感且留白較少。在完成著色后需要繪制一些裝飾性的線條來突出材質效果：織物需畫出縫紉線和褶皺線，石材需畫出石紋等。
3.3細節
1.1地表水水源
根據項目區現場調查，地塊南側緊鄰東風干渠，地塊目前采用該渠水灌溉，地塊內相應有土渠和土溝。
1.2井水水源
項目區南側道路和渠道已有10眼機井，機井均為2010年新建，與項目區距離約為10m。
2灌區土地分類、農業生產結構和作物組成
灌區土地包括熟地和生地2部分。熟地部分地塊面積為172.67hm2，中東部生地部分面積為26.87hm2，共計為199.54hm2。目前，生地正在進行土地整理，沒有修建條田，暫不進行設計。因此，本階段僅對地塊面積199.54hm2（凈灌溉面積156.93hm2）的熟地進行設計。
2.1農業生產結構
199.54hm2其中第1大條田面積為35.51hm2，第2大條田面積為68.40hm2，第3大條田面積為53.02hm2。3大條田均為間種，果樹品種為西梅，間種的作物主要為棉花、小麥和甜瓜，每年輪換。
2.2作物組成
按照2012年計劃種植的作物進行設計，果樹的品種為西梅，間種作物第1、2大條田為棉花，第3大條田為小麥。
3灌區水利土壤改良
土壤為砂壤土。大部分面積的土壤輕度鹽堿，但仍有部分區域中度鹽堿。項目區南側緊鄰東風干渠，在東風干渠南側，2007年建設淺水機井一批，間距在300m左右，根據觀測數據，該批機井很好地發揮了豎井排灌的作用，故項目區南側鹽堿化程度較低，不需再進行洗鹽排堿。1、2號條田已自2009年起開始洗鹽排堿工作，目前改良效果較好，只需再進一步加強灌溉管理即可。此外，每年5-8月，利用分洪水漫灌壓堿。
4節水灌溉技術比選
4.1節水灌溉方式的選擇
各種灌溉方式都有它的優缺點和適應條件，根據項目區的種植作物來分析，適合間種果樹和小麥/棉花的節水灌溉技術主要有滴灌和低壓管灌。滴灌是一種局部灌溉方法，僅濕潤根區附近的土壤，而其他部分地表保持干燥，因而顯著減少了水蒸發損失，同時又減少了雜草生長的幾率，從而為作物根系活動層的土壤創造了良好的水、熱、氣、養分狀況。另外，肥料、藥劑還可通過灌溉水一起施到根系土壤中，提高肥、藥的利用率，為穩定增產打下基礎。滴灌灌水均勻度高，一般可達80.0%～90.0%，不產生地表徑流和深層滲漏，因而對土壤的要求不高。滴灌只要用壓力管道將水輸送到作物根部附近即可灌溉，對地形條件的適應性較強。低壓管道輸水是以管道代替明渠，采用較低的工作壓力將灌溉水輸送到田間的一種工程形式。其特點是輸水時壓力低，出水口流量較大，不易發生堵塞，具有輸水效率高、節能、節省渠道占地、省工、成本低等優點，適合在井灌區推廣應用，是一種便于群眾掌握和管理的灌溉技術。在第1階段的征求意見稿中對全滴灌方案和管灌配合滴灌2種方案進行了比選，項目區的農民強烈建議用低壓管灌，田間采用溝灌，因此通過召開第三次農民會議，參建各方決定灌溉方式采用低壓管灌。
4.2管道系統的工作制度
管道系統的工作制度有續灌方式、輪灌方式和隨機取水方式3種。
1）續灌方式：續灌的方式是上一級管道同時向下一級管道配水，在干管這一級進行續灌，干管連續工作，管道過水時間就等于灌水時間。續灌的特點是下一級管道的設計流量小、工作時間長。
2）輪灌方式：上一級管道按預先劃分好的輪灌組向下一級管道配水，而輪灌管道在灌水時期是輪流工作的，輪灌一般有集中輪灌和分組輪灌2種。輪灌組的劃分及灌水的先后次序直接影響到上一級的管道投資。輪灌方式適用于種植作物比較單一的情況。
3）隨機取水方式：隨機取水方式即每個取水口任何時候都可以取水，也可以不取水，以取水口作為一個用水計算單位，在此基礎上用概率論和理數統計方法來推算各級管道的設計流量。在運行方法上是使取水口以上的管網中任何時候都充滿水，各取水口按本用水單位的需要隨時打開閥門取水灌溉，因此也叫“按需分配”方式。但隨機取水方式的設計管徑較大，投資較高。管道系統的工作制度不同，則管網規模不同，從而直接影響工程投資，同時不同管道系統的工作制度又對灌溉的操作和管理提出不同的要求。通過對上述3種方式的比選，選擇布局合理、投資經濟的方案，本工程采用續灌和分組輪灌相結合的方式。
5灌溉設計保證率和灌溉制度
5.1灌溉設計保證率
本項目區灌溉方式為低壓管道輸水灌溉，灌溉水源為井水，灌溉設計保證率取85.0%。灌溉系統田間采用溝灌，按照第2階段的預審意見，灌溉水利用系數為0.8。
5.2灌溉制度
根據灌區的水土資源情況、作物組成以及各種作物的生長特性，根據新疆地區西梅樹和棉花的種植特點，擬定田間毛灌溉定額及灌溉制度。
6灌區水量供需平衡分析
6.1地下水可供水量
項目區灌溉用水為井水。依據《伽師縣地下水資源開發利用報告》，伽師縣地下水總補給量為4.26億m3，地下水可開采量為1.28億m3，根據調查，項目區地下水儲量豐富，開采條件好。
6.2灌溉需水量
項目區包括3大條田，其中第1大條田面積為35.51hm2，第2大條田面積為68.40hm2，第1、2條田種植西梅和棉花，第3大條田面積為53.02hm2，種植西梅和小麥。項目區為間種的種植模式，在計算灌溉需水量時，按照不同作物分別計算水量。
1）西梅樹的灌溉需水量：地塊內156.93hm2的面積全部種植西梅樹，灌溉定額為490m3/667m2，計算得西梅樹的灌溉需水量為115.35萬m3。
2）棉花的灌溉需水量：第1大條田和第2大條田內種植棉花，種植面積的比例約為地塊面積的60.0%，為62.35hm2，灌溉定額為360m3/667m2，計算棉花的灌溉需水量為33.67萬m3。
3）小麥的灌溉需水量：小麥的種植面積的比例約為第3大條田地塊面積的60.0%，為31.81hm2，灌溉定額為400m3/667m2，計算棉花的灌溉需水量為19.09萬m3。項目區地塊內灌溉需水量合計為168.11萬m3。
6.3水量平衡分析
項目區年需開采地下水總量為168.11萬m3，而區域的地下水可開采量為1.28億m3，遠遠大于作物的灌溉需水量。不會對地下水的平衡產生不良影響，因此項目區開采地下水是有保證的。
7結語
水源是節水灌溉工程中首要考慮的問題。對具體工程來講，水源條件對工程類型選擇影響很大，如山區中的一些果樹種植區，大部分為微型水源工程，水資源量非常有限，若推廣地面灌溉成大水漫灌，水量嚴重不足，控制面積很小，因此，推廣果樹噴灌、滴灌、水量出流灌等灌溉技術，盡量投入較大，但效益高，農民積極性高，應用就很成功。
2灌區的經濟條件，農民的經濟承受能力
按照“誰受益，誰負擔”的原則，節水灌溉工程應由政府和農民共同投資，但國家和地方政府的投入是有限的，投資和受益的主體是農民，因此，要通過示范推廣，提高農民的認識水平。政府要引導農民推廣節水灌溉新技術，在選擇工程形式時，要考慮農民的收入水平，投資方面，不能在大面積推廣中片面追求投資的工程形式。比如秀嶼區丘峻地帶，農作物多采用渠道防滲技術結合應用灌或溝灌技術，推廣節水灌制度，按照規范要求確定防滲工程和田間工程標準，灌溉水的利用率和水分生產率會有大的提高，投資低，農民容易接受。但農村勞動力，又能使其他行業創造更高的效益。莆田市的節水灌溉工程形式的選擇，不應當超越歷史發展階段和當地經濟條件，在沒有進行技術經濟條件論證的情況下，不能簡單地把兩種不同的工程類型進行比較。
3與當地的生產方式和農業現代化進程相適應
進行九十年代以來，灌溉工程建設已引起了各級政府和廣大農民的高度重視，水利投入的加大，水資源的供需矛盾尖銳化，促進了節水灌溉技術的發展，農業機械化、現代化進程加快。為了保證農民的利益，中央制定了土地承包30年不變的政策，這為節水灌溉技術的發展提出了新的課題，如何使節水灌溉技術的發展與現有的農業生產方式相適應？同時又要和農業現代化建設相協調？比如大田噴灌技術，如果不解決種植多樣化的問題，不形成規模經營和社會化服務的條件，是難以大面積推廣的。要解決種植多樣化的問題的方法是統一規劃，適度規劃經營和建立社會化服務體系或供水公司進行管理，解決了某些類型的節水灌溉技術與生產方式和農業現代化建設不適應的問題。
4必須搞好效益分析
在我國社會主義市場經濟體制逐步完善的過程中，經濟效益成為建設節水灌溉工程的敏感性問題，農民注重的是自身的經濟效益，灌區注意的是管理單位的整體效益，國家在重視經濟效益的同時，更重視社會效益、生態環境效益。在節水潛力最大的糧食作物中推廣節水灌溉技術，由于水價低、糧食作物的對比效益低，選擇灌溉工程形式應慎重。同時，節水灌溉工程的建設，必須多方籌集資金，實在經濟，社會效益和生態環境的統一。
5參考成功的經驗，考慮技術的成熟程度
不管哪一種節水灌溉工程形式，都有其工程技術特點，也有其使用范圍，對于類似條件的地區應優先采用應用成功的技術，對于應用不成功的技術，要分析總結原因，慎重采用。同時，在選擇工程形式時，要重視設備水平，技術成熟程度，有些不太成熟的技術如嘇灌技術等要先試驗，后推廣應用。
6非工程節水措施和農業種植結構
節水灌溉的目的是提高水的利用率扣水分生產率，但僅靠節水灌溉工程提高水分生產率是很有限的，灌溉和農業措施的結合，不僅是提高水分生產率的需要，也是農民增收增效的需要。除滴灌和地下灌溉形式外，其余節水灌溉形式都難以減少作物的棵間蒸發，特別在作物生產前期，作物的遮陰率低，棵間蒸發量大。通過農業節水措施減少這部分蒸發，在相同產量水平下水分生產率會大有提高。通常推廣的農業節水技術有：耕作保滴技術，如“虛實并存”耕作技術。吉稈、地膜覆蓋技術。不同的農業種植結構，要采取不同的節水措施，同時要考慮扣非工程措施的結合。
7如何管理
節水灌溉重建輕管的問題，已經引起人們的高度重視，特別是社會主義市場經濟條件下和現有的生產方式下顯得尤為重要。國內外的有關專家認為，節水灌溉工程的管理占總效益的50%，由此可見管理工作的重要。事實上，工程建設好，因管理不善使工程效益難以發揮的例子并不鮮見，哪里工程管理好，其效益就高。
