新形勢(shì)下“水分析化學(xué)”課程教學(xué)改革與探索*

李 香，楊寶軍，耿富云, 伍 培，曾國(guó)明

(1 重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，重慶 401331; 2 重慶華數(shù)機(jī)器人有限公司，重慶 400714;3 重慶科技學(xué)院馬克思主義學(xué)院，重慶 401331)

給排水科學(xué)與工程專業(yè)是土木大類核心專業(yè)之一。該專業(yè)本科畢業(yè)生應(yīng)具備市政及工業(yè)給排水、建筑給排水、水資源規(guī)劃與保護(hù)和水污染控制等方面的基本知識(shí)，能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決專業(yè)相關(guān)的實(shí)際工程及研究問題。鑒于給排水工程的特點(diǎn)，專業(yè)知識(shí)覆蓋面較為廣泛，畢業(yè)生能夠在水化學(xué)、水生物學(xué)、水力學(xué)及工程力學(xué)基礎(chǔ)上形成復(fù)合型的知識(shí)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性強(qiáng)，就業(yè)面廣。

《水分析化學(xué)》是本科院校給排水專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課程。該課程是在《大學(xué)化學(xué)》、《分析化學(xué)》、《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》及《物理化學(xué)基礎(chǔ)》等通識(shí)基礎(chǔ)課程后設(shè)置的專業(yè)針對(duì)水的分析來(lái)設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過該門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠?qū)⒒瘜W(xué)分析中的理論知識(shí)運(yùn)用到水的分析中來(lái)，最終能夠運(yùn)用水質(zhì)分析原理和技術(shù)去解決實(shí)際工程中的復(fù)雜水體的分析研究。隨著社會(huì)的發(fā)展，水體污染組成越發(fā)復(fù)雜，隨之涌現(xiàn)水分析的新內(nèi)容和技術(shù)。為了滿足新時(shí)代水分析人才需求，迫切需要對(duì)《水分析化學(xué)》課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革和創(chuàng)新以提高教學(xué)效果，適應(yīng)專業(yè)發(fā)展和社會(huì)對(duì)給排水專業(yè)人才的需求。

給排水專業(yè)學(xué)生與水分析相關(guān)的就業(yè)去向大體上可以分為：企事業(yè)單位中高級(jí)水質(zhì)分析工程師和高校繼續(xù)深造。企事業(yè)單位中級(jí)水質(zhì)分析工程的日常工作比較簡(jiǎn)單都是一些重復(fù)性的工作，因此對(duì)其能力要求較低，只需要掌握常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定原理、操作和計(jì)算即可。對(duì)于從事復(fù)雜水體水質(zhì)分析的工程師來(lái)講，其能力要求相對(duì)來(lái)講就比較高了，不光要掌握常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)分析，還應(yīng)能根據(jù)實(shí)際的工程情況制定合理的分析測(cè)試方案以獲得準(zhǔn)確，具有代表性的水質(zhì)情況。對(duì)于繼續(xù)深造的專業(yè)學(xué)生來(lái)講，其對(duì)這門課程的理論知識(shí)和實(shí)踐能力的掌握要求也是比較高的，對(duì)于這類畢業(yè)生來(lái)講，尤其注重實(shí)踐動(dòng)手及方案設(shè)計(jì)的能力。因此，可見該門課程是理論與實(shí)踐并重的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)踐能力顯得尤為重要。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

增加儀器分析教學(xué)內(nèi)容比例：根據(jù)高等學(xué)校教指委指導(dǎo)性規(guī)范，《水分析化學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容主要包括水分析測(cè)量的質(zhì)量保證、水的化學(xué)分析法(四大滴定分析)、水的儀器分析(主要是電化學(xué)分析和分子吸收光譜分析)[1]。隨著儀器科學(xué)的快速發(fā)展，儀器分析法由于其快速、靈敏、衡量等優(yōu)點(diǎn)，其在水質(zhì)分析中的地位越發(fā)重要，逐漸取代部分傳統(tǒng)的化學(xué)分析法，成為當(dāng)前水質(zhì)分析中的主要分析方法。因此，在傳統(tǒng)的以化學(xué)分析法為主的授課安排顯然已不能滿足當(dāng)前形勢(shì)的要求。此外，隨著人民生活水平的提高和工業(yè)的快速發(fā)展，水污染加劇，水體中的污染組成也越來(lái)越復(fù)雜，水體中不斷涌現(xiàn)出新的污染物，如飲用水中衡量鄰苯二甲酸酯的發(fā)現(xiàn)。對(duì)于水體中的這類衡量污染物，顯然采用常量測(cè)定的化學(xué)分析法來(lái)進(jìn)行測(cè)定是不行的，而只能依靠靈敏的儀器分析法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。因此，在《水分析化學(xué)》的授課安排上，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整化學(xué)分析法和儀器分析法的學(xué)時(shí)比例，加重儀器分析法理論知識(shí)及應(yīng)用的課堂講授。但鑒于高校分析儀器數(shù)量少且價(jià)格昂貴的普遍性特點(diǎn)，在課程教學(xué)中應(yīng)著重講授儀器分析的原理，并開展一系列的小組演示實(shí)驗(yàn)。

理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同步：《水分析化學(xué)》除理論課堂授課外，還應(yīng)設(shè)置至少5個(gè)課帶實(shí)驗(yàn)(10個(gè)學(xué)時(shí))。根據(jù)給排水教指委本科教學(xué)指導(dǎo)規(guī)范指導(dǎo)意見，對(duì)于本門課程應(yīng)設(shè)置的課帶實(shí)驗(yàn)如下：

表1 《水分析化學(xué)》課程課帶實(shí)驗(yàn)設(shè)置

5個(gè)課帶實(shí)驗(yàn)均是圍繞理論課堂重要知識(shí)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)置的，其目的在于使學(xué)生除了能夠進(jìn)一步鞏固課堂學(xué)習(xí)的重要理論知識(shí)點(diǎn)(即實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)水質(zhì)分析方法)外，還能鍛煉學(xué)生的實(shí)操技能，獲得科學(xué)研究的初步訓(xùn)練的同時(shí)提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力[2]。課帶實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是理論課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，兩者具有同等的重要性。給排水科學(xué)與工程專業(yè)為土木專業(yè)大類下的一個(gè)分支學(xué)科，也是該大類學(xué)科下唯一一個(gè)涉及化學(xué)分析的專業(yè)，且本專業(yè)一般都是設(shè)在土木類二級(jí)學(xué)院，而土木類學(xué)院一般不會(huì)因?yàn)楸緦I(yè)而配置與之對(duì)應(yīng)的化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室。因此，許多高校為了資源的整合利用，一般會(huì)將水分析化學(xué)相關(guān)課帶實(shí)驗(yàn)安排在其它二級(jí)學(xué)院，比如化工學(xué)院的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行授課。這樣的授課安排會(huì)導(dǎo)致理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)，使本來(lái)實(shí)踐性很強(qiáng)的水分析化學(xué)教學(xué)變得枯燥無(wú)味，學(xué)生學(xué)起來(lái)沒興趣，知識(shí)掌握起來(lái)也有一定難度，實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)思考。為避免理論課與實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)。實(shí)驗(yàn)課應(yīng)仍由理論課老師進(jìn)行講授。在理論課學(xué)習(xí)完成后，則進(jìn)行課帶實(shí)驗(yàn)集訓(xùn)，從而使實(shí)驗(yàn)課與理論課不脫節(jié)，使知識(shí)掌握得扎實(shí)、靈活、從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作能力。

2 教學(xué)模式改革

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們生活水平的提高，現(xiàn)在的學(xué)生已然沒有或者少有危機(jī)意識(shí)感，課堂主動(dòng)式學(xué)習(xí)逐漸被動(dòng)式學(xué)習(xí)取代。實(shí)踐證明，“教師臺(tái)上講，學(xué)生臺(tái)下聽”的傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)模式，不僅不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，反而容易使學(xué)生疲倦，并由此產(chǎn)生厭學(xué)心理，傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到極大的挑戰(zhàn)，課堂教學(xué)模式和內(nèi)容調(diào)整勢(shì)在必行。針對(duì)《水分析化學(xué)》課程特點(diǎn)，尤其是在課堂講授四大滴定法的平衡反應(yīng)式和滴定反應(yīng)影響因素時(shí)，可以運(yùn)用比較思維原理，進(jìn)行對(duì)比講解和記憶的方式，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。同時(shí)在四大滴定課堂教授環(huán)節(jié)，還可以采用專題討論的方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。專題討論的具體實(shí)施方案可以是，在教師講授每種滴定原理后，讓學(xué)生分組收集對(duì)應(yīng)滴定分析法的應(yīng)用實(shí)例，形成專題報(bào)告，最后進(jìn)行課堂討論。在專題收集實(shí)例和課堂討論整個(gè)專題環(huán)節(jié)，應(yīng)注意教師與學(xué)生的互動(dòng)，通過互動(dòng)式啟發(fā)式教學(xué)提高課堂效率[2]。

此外，針對(duì)給排水科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)以及其他高校專業(yè)課程目前存在的不足，可以采用微課與案例式(項(xiàng)目式)教學(xué)的模式來(lái)提高教師的教學(xué)效率、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新及獨(dú)立思考能力，提高該專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)綜合素質(zhì)[3-4]。在微課與案例式(項(xiàng)目式)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的過程中，需充分發(fā)揮這兩種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)。以內(nèi)容精煉、主題突出、具有精彩表現(xiàn)形式的微課來(lái)加深學(xué)生對(duì)課本重要知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，然后再用能夠充分發(fā)揮學(xué)生主體地位和綜合評(píng)價(jià)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的項(xiàng)目式教學(xué)法來(lái)提高學(xué)生綜合運(yùn)用課本知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

為了進(jìn)一步提高教學(xué)效果，在教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源。教師應(yīng)積極建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程資源，包括課程視頻、試題庫(kù)、作業(yè)庫(kù)和案例庫(kù)等[5-6]。上課視頻應(yīng)根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拆分上傳。上新課前，要求學(xué)生預(yù)習(xí)并觀看相關(guān)視頻，回答相應(yīng)設(shè)定的預(yù)習(xí)問題，并記錄疑難點(diǎn)；課堂上，為增加學(xué)生互動(dòng)，通過學(xué)習(xí)通或者雨課堂等網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行點(diǎn)名、搶答和討論等；下課后，要求學(xué)生再次觀看課程視頻進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)新知識(shí)，作答課后作業(yè)。

3 課程考核改革

除了在教學(xué)內(nèi)容組織方式和教學(xué)方式改革上進(jìn)行改革外，這門課程的考核方式也在傳統(tǒng)考核方式的基礎(chǔ)上有所改變。本門課程應(yīng)注重過程考核，成績(jī)占比:期末理論閉卷占30%，平時(shí)課堂討論占20%，課帶實(shí)驗(yàn)占30%，非標(biāo)考核占10%。期末試卷考核采取傳統(tǒng)的閉卷考試的方式，占總評(píng)成績(jī)的30%，題型包括填空題、選擇題和計(jì)算題，內(nèi)容覆蓋課堂講授主要知識(shí)點(diǎn)；平時(shí)課堂討論為專題討論形式進(jìn)行，成績(jī)?cè)u(píng)定包括個(gè)人評(píng)分(10%)、組間評(píng)分(30%)、組內(nèi)評(píng)分(20%)和教師評(píng)分(40%)；課帶實(shí)驗(yàn)為5個(gè)主要水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定(總評(píng)分的6%/每個(gè)實(shí)驗(yàn))，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)分包括預(yù)習(xí)分(10%)、操作得分(40%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分(50%)；非標(biāo)考核試題為給定某實(shí)際環(huán)境水體，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)進(jìn)行分析方案的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括根據(jù)污水來(lái)源進(jìn)行污染源調(diào)查、取水安排(取樣點(diǎn)選擇、取樣頻率確定等)、主要分析指標(biāo)的確定、分析指標(biāo)測(cè)試方案的安排等。

4 結(jié) 語(yǔ)

給排水科學(xué)與工程專業(yè)《水分析化學(xué)》課程知識(shí)點(diǎn)的掌握是該專業(yè)學(xué)生能否學(xué)好后續(xù)課程的關(guān)鍵點(diǎn)之一。因此，該課程的實(shí)施應(yīng)密切結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，做到合理組織教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、充分利用多媒體教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生研究型學(xué)習(xí)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、強(qiáng)化技能訓(xùn)練等，為培養(yǎng)給排水專業(yè)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。