“互聯網+”視域下水分析化學課程改革與探索

卜令君，周石慶，施 周

(湖南大學土木工程學院，湖南大學建筑安全與節能教育部重點實驗室，湖南 長沙 410082)

2015年7月4日，國務院發布《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，提到：在全球新一輪科技革命和產業變革中，互聯網與各領域的融合發展具有廣闊前景和無限潛力，已成為不可阻擋的時代潮流，正對各國經濟社會發展產生著戰略性和全局性的影響。積極發揮我國互聯網已經形成的比較優勢，把握機遇，增強信心，加快推進“互聯網+”發展，有利于重塑創新體系、激發創新活力、培育新興業態和創新公共服務模式，對打造大眾創業、萬眾創新和增加公共產品、公共服務“雙引擎”，主動適應和引領經濟發展新常態，形成經濟發展新動能，實現中國經濟提質增效升級具有重要意義。目前，高校中依托“互聯網+”的新型教學模式層出不窮，且教育被普遍認為是下一個很有可能被互聯網顛覆的領域[1]。

《意見》所提的重點行動中“互聯網+”綠色生態與給排水科學與工程專業息息相關。水分析化學是給排水科學與工程專業本科生必修的專業核心課程，與分析化學不同，重點突出對水質的分析[2]，主要學習滴定法、電化學分析法、吸收光譜法、色譜法、原子光譜法的原理及其應用[3]，旨在培養學生解決實際問題的能力及實驗操作能力，并為后續水質工程學、高等水化學、環境化學等專業核心課程及研究生課程打下必要的科學基礎。然而，水分析化學與給排水科學與工程的其他專業核心課相比，具有理論知識難、分析方法多、操作技能雜等特點，導致傳統的“知識灌輸”式的教學方法效果不佳。此外，在“新工科”及“智能建造”等背景下，傳統的水分析化學教學也無法適應“互聯網+”視域下的高素質復合型新工科人才培養。因此如何依托“互聯網+”改進水分析化學的教學方式，從而提高學生應用水分析化學相關知識解決實際問題的能力，是現階段高校給排水專業教師所共同面對的問題。故筆者從慕課、微課、虛擬仿真等角度嘗試對水分析化學教學方法進行改革和探索。

1 “互聯網+”在水分析化學課程中的應用

1.1 水分析化學慕課課程建設及雨課堂的使用

慕課是一種主講教師負責的，通過互聯網支持大規模人群參與的，以講課視頻、作業練習、論壇活動、通告郵件、測驗考試等要素交織的教學過程。雨課堂是學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發的智慧教學工具，將PPT、慕課、手機微信融為一體，預示著我國高校教學信息化進入新的階段[4]。以湖南大學給排水科學與工程專業為例，在2019年新修訂的培養方案中，由于各模塊課程學時學分的調整，水分析化學課程由2015版的3學分(48學時)調整為2學分(32學時)，課堂授課時間減少了1/3。而慕課及雨課堂作為網上教學資源，具有共享性，不受時間和空間的限制[5]，也不受學時學分的制約，因此，除了遠程教學和在線教學之外，水分析化學慕課的建設及雨課堂的使用還可以作為課前預習和課后鞏固課程供本校在修水分析化學課程的學生進行混合式教學使用。學生可通過學校提供的平臺自行安排學習時間，使用部分慕課內容取代傳統課堂授課，有效解決了水分析化學課程學時學分減少帶來的知識體系框架不完整的問題。同時，學生還可以針對課程中的重、難點反復觀看慕課視頻，加深鞏固對相關知識點的掌握程度，無需授課教師進行重復性的講解，大幅提高教師的授課效率。此外，水分析化學慕課課程的建設及雨課堂的使用也為重修、及其他相關專業學生的學習提供了加大便利，解決了這類學生因課程時間沖突引起的問題，可以讓學生更加合理的安排自己的學習時間。水分析化學慕課課程建設及雨課堂的使用可以做到讓水分析化學課程人人可學、處處可學、時時可學。

1.2 教學過程中采用微課等新型授課形式

1.3 虛擬仿真技術在水分析化學實驗中的應用

繼多媒體、網絡技術等新技術在高校教學中的應用之后，虛擬仿真技術在近些年也隨之成為高教領域，尤其是實驗教學領域的熱點，虛擬仿真實驗教學已被教育部列為重點建設工作之一。

水分析化學課程是給排水科學與工程專業核心課中設置實驗課時最多的課程，其中包括堿度的測定、硬度的測定、二氧化氯和氯的連續碘量法測定等23個課堂實驗及液相色譜、原子吸收光譜等多個大型精密分析儀器的原理介紹。現階段由于儀器設備數量不足且本科生人數較多，多數高校本科生只能進行滴定實驗的操作，無法進行其他復雜實驗及大型精密儀器上機操作。北京大學化學與分子工程學院教師曾基于LabVIEW平臺開發了分光光度法和電位滴定法兩個分析化學虛擬實驗項目[6]，取得了較好的效果。故虛擬仿真技術在水分析化學實驗中的應用亟需開發。

虛擬仿真技術在水分析化學實驗課程中的應用可為學生開創全新的學習環境，不再受時間、空間及教學條件的制約，一方面有效節省了儀器設備的購置、維護、消耗、廢棄物處理費用，從而可降低教育成本；另一方面虛擬仿真實驗解決了水分析化學實驗危險性的問題。此外，虛擬仿真技術在實驗課程中的應用也可以顯著加深學生對理論課程知識的理解。

2 結 語

“互聯網+”正在推動著我國高等教育的重大變革，也帶來了一系列新的機遇與挑戰。本文基于“互聯網+”視域下，結合給排水科學與工程學科特點和專業培養目標，從慕課、雨課堂、微課、虛擬仿真技術等角度對水分析化學課程教學進行改革實踐探索，不斷豐富教學資源和教學形式。以期提高水分析化學的教學效果，達到為社會主義給排水事業培養合格建造者和可靠接班人的最終目的。