水務工程專業普通化學教學內容探索

王蕾 陳國元 廖杰 廈門理工學院環境科學與工程學院 福建廈門 361024

1.課程基本情況

水務工程專業是順應我國從傳統的多龍管水向現代水務管理一體化轉換的,為解決城市各類水問題而發展起來的新興本科專業.該專業涉及城市給排水工程、環境工程、水文與水資源、城市水利工程等諸多學科領域,除研究水量外,更以水質為中心,將水質工程技術的研究貫穿于解決水資源問題的整體概念和過程中【1】.其中普通化學作為專業必修課程要為后續專業課程的學習奠定必要的理論基礎,也是水分析化學和水質工程學等核心專業課的先行課程,在學生后續學習水處理理論與技術、利用化學思維解決工程問題等方面打好化學基礎,并提高學生的綜合實踐能力和培養科研素養.

廈門理工學院水務工程專業的普通化學課程開設在大學一年級的第二學期,目前存在課程內容較多而課時較少,傳統教學內容缺乏實踐工程案例和學科前沿理論與技術等問題,影響教學效果,易導致學生在后續專業學習與實踐中難以應用所學的化學知識和實驗技能.因此本文針對這些問題,結合近年來的授課經驗進行了一些課程教學內容的探討.

2. 課程教學內容探索

2.1 教學內容選取編排和衍生

非化學專業工科類普通化學教材較多,根據專業特點和課時安排梳理教學內容是保證教學質量的必要手段【2】.然而目前尚無完全符合水務工程專業定位和學生培養訴求的教材,因此需要對已有教材的教學內容進行選取編排和衍生.原來選用的教材是浙江大學普通化學教研組編寫的《普通化學》,該教材內容系統,而且知識點多涉及面廣,包含化學熱力學、化學動力學及物質結構等化學反應基本原理,同時涵蓋電化學、溶液化學、能源、環境、材料、生命健康等專題【3】.我們在教學過程中結合水務工程專業的教學目標和專業特點,在講授化學反應基本原理之后,教學內容偏重于溶液化學、電化學和環境化學這幾章節.由于在本專業后續的課程中除水分析化學外并無其他化學類課程,為了更好的和核心專業課水質工程學的知識點進行銜接,因此編排普通化學的教學內容時衍生加入水處理理論與技術中常用的物理化學原理.例如在電化學章節的學習中,強調氧化劑和還原劑的氧化性和還原性強弱的比較與計算,衍生到解決有機污染物的降解如何選用合適的氧化劑這一問題,使學生理解并可以應用該化學原理到后續專業課的學習中,以及將來現實問題的解決中.

2.2 教學內容中引入實際工程案例

水務工程專業與實際聯系緊密,要求學生在掌握專業基本理論的基礎上能夠在涉水工程領域具有一定的工程實踐能力.因此教學內容中需要引入實際工程案例,引導學生應用所學的化學知識解決工程中出現的實際化學問題,同時也能夠激發學生的學習興趣【4】.我們在課程教學中也嘗試將與專業緊密相關的實際工程問題引入授課過程,例如水務工程專業大學一年級下學期認識實習時,在參觀電鍍廢水處理廠時看到的水中重金屬離子的去除問題,將其作為溶液化學沉淀平衡章節教學內容的案例,結合鐵氧體法處理含鉻廢水的工藝設計,引導學生理解并運用其中的化學原理進行計算和設計.幫助學生更加深入的理解理論原理并能在工程中應用,培養學生解決工程問題的綜合能力和專業素養.

2.3 學科前沿及新技術中的化學問題與課程內容的結合

和專業相關的科研成果可以應用到教學內容中,為學生創新能力和科學研究素質的培養具有積極作用【5】.近年來在水務工程研究領域針對環境水污染問題開發了很多新型降解技術和深度處理技術,將這些技術中的化學問題穿插在課程教學內容中,引入研究型問題,在啟發學生化學思維的同時培養學生的科研素養.比如在講授化學動力學章節的理論知識時,引入基于羥基自由基的高級氧化水處理技術,簡介相關的科學文獻,加深學生對自由基反應速率常數概念的理解.同時,科研成果與教學內容的結合能夠拓寬學生的視野,為后續水質工程學中水處理理論與新技術的學習做鋪墊.引導對科學研究有興趣的學生提前加入實驗室,參與研究課題和創新性實驗項目,為畢業后的深造和工程技術的工作積累一些實踐經驗.

3.結論

普通化學是水務工程專業重要的專業基礎課,通過對教學內容的篩選編排衍生,引入實際工程案例和學科前沿科學研究及新技術中的化學問題,將傳授知識與啟發思維和提高能力相結合,對提高工科普通化學課程教學效果具有一定的教學研究意義.