“水分析化學”課程教學改革的實踐探究與思考

文剛，李凱，黃廷林

[摘 要] 針對高校給排水科學與工程專業水分析化學課程傳統教學的現狀以及存在的主要問題，結合西安建筑科技大學課程發展實際，介紹了教學團隊多年教學改革獲得的成效，包括電子教學資源的建設和應用情況，以及線下課堂教學模式創新化改革實踐的措施，并從教學考核體系、教學模式手段、理論實踐結合、科研教學融合等方面提出進一步深化線下教學改革的思考和建議，以期促進線上線下教學的融合發展、同質等效，從而提高全國高校給排水科學與工程專業“水分析化學”的教學質量。

[關鍵詞] 給排水科學與工程;水分析化學;教學改革;線下教學;融合發展

[基金項目] 2020年度教育部項目“給排水科學與工程國家級一流專業建設”（教高廳函〔2019〕46號）;2020年度西安建筑科技大學項目“‘水分析化學一流課程建設”（1609420055）

[作者簡介] 文 剛（1983—），男，四川南充人，工學博士，西安建筑科技大學環境與市政工程學院教授（通信作者），博士生導師，主要從事飲用水生物污染與控制研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）44-0078-04? ? [收稿日期] 2021-03-19

一、引言

“水分析化學”是高校給排水科學與工程專業的專業基礎課，是給排水科學與工程專業指導委員會指定的十門骨干課程之一[1]。課程主要講授水質分析的基本原理及應用，重點學習水質分析過程中的化學分析和儀器分析方法，具體分別包括酸堿滴定法、沉淀滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法以及色譜法、吸收光譜法、原子光譜法等內容，旨在使學生系統掌握水中雜質含量的常用分析測定方法的基本概念、原理及技能，進而解決實際給水排水工程研究中的水質分析問題[2]。

西安建筑科技大學是我國最早成立給排水科學與工程專業的八所院校之一，“水分析化學”作為我校培養給排水科學與工程專業技術人才重要的實踐性教學課程，自開設以來就作為學校學院重點發展改革的精品課程。本文結合筆者教學團隊歷年的教學實踐和檢驗成果，對現階段水分析化學教學的既存問題進行剖析，介紹了團隊在教學改革中采取的創新性措施及教學成效，對進一步深化課程改革進行反思并提出建議，以期為該課程開設高校教學質量的提高提供思路，共同實現高質量人才培養的根本目標。

二、傳統教學的現狀與既存問題

（一）教學模式手段單一

水分析化學是理論性很強的課程，教學內容深奧復雜，知識點抽象復雜[3]。在傳統的教學模式中，教師多采用板書結合PPT的固有方式，課堂氛圍容易枯燥低沉，學生難以集中注意力，無法深入理解掌握重難點知識。傳統的實驗教學也同樣主要由教師講解并示范步驟，隨后學生只是“按部就班”地被動模仿，未必能真正掌握實驗的根本原理[4]。單一的教學模式使課堂和實驗無法達到預期的教學目的，教學改革需要進一步豐富傳統教學的模式和形式，以提高線下教學效果。

（二）儀器分析課時占比較少

現階段，在全國約160所開設給排水科學與工程專業的高校中，水分析化學課程仍大多以傳統的化學分析方法為教學重點。然而，由我國2006年第四次頒布的《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）[5]可看出，新標準中增加了大量儀器分析的方法。隨著樣品組分的日趨復雜，儀器分析必將廣泛應用于水質分析之中[2]。目前，高校的教學重點落后于實際的新發展、新變化，會導致學生對儀器分析技術掌握不足，無法將靈敏度高、選擇性高、智能化高的儀器應用于工程實踐及科學研究中[6]。課程改革應當合理調整增加儀器分析方法的教學內容和課時占比權重，以適應社會和時代的發展需求。

（三）課程考核形式欠妥

以我校為例，水分析化學課程的考核方式為“70%期末成績（閉卷）+30%平時成績（包括出勤、作業、提問、翻轉課堂表現、實踐課成績等）”，多數院校的考核權重比相差不大。期末考試的卷面成績仍占主要部分，輕視了對平時學習的考核，實驗成績也以實驗報告為主，忽略了對實際操作是否規范的監控。在這樣的考核方式下，學生重結果輕過程，并不利于扎實地掌握課程內容、實驗操作。

（四）實驗教學環節薄弱

水分析化學課程配套的實驗教學仍存在許多問題：一是創新性、綜合性的實驗設計和自主性、獨立性的學生角色未得到體現，實驗教案陳舊;二是現場教學教師演示一遍即過，學生不懂的操作和原理不能課前思考、課后回顧[4];三是理論和實驗教學的課時不能有效銜接，實驗課時的安排落后于課堂教學，達不到二者相輔相成的效果[1];四是有關儀器分析的大型儀器設備的購置和教學人員的培訓不夠。實驗教學環節薄弱，是水分析化學教學改革的重點也是難點所在。

針對以上現狀，筆者教學團隊歷年來根據教學改革新要求，在線下教學模式的創新改革和電子教學資源的建設使用等方面做了一定探究，提出教學新方法，增添課堂新元素，多年的教學實踐取得初步成效。

三、線下教學模式的創新與實踐

（一）轉換角色的“翻轉課堂”

學生作為汲取知識的主體，應引導其主動學習。為此，教學團隊以學生為主體，開展“翻轉課堂”教學，讓學生不是在“教中學”，而是在“做中學”。翻轉課堂的教學開展以四大滴定的專題知識總結為主，學生從滴定原理、基本反應、滴定曲線、滴定條件、突躍影響因素、指示劑及應用等多個方面進行對比分析，并以PPT的形式呈現，每節課進行10～15分鐘的上臺講解。在此過程中，教師可以及時發現問題并進行補充，從而更有效、更具有針對性地讓學生對知識進行深化鞏固、查漏補缺，在實際的課程教學應用中起到良好的教學效果。

（二）形式豐富的“啟發教學”

高深且枯燥的理論是水分析化學教學的難點。課堂作為主戰場，良好的課堂氛圍成為教學環節的重中之重。因此，教學團隊結合多元的微課、習題庫、網絡平臺等網絡資源，同時增加抽查提問、小組討論、案例分析、專題總結、隨堂測試、小論文、思維導圖繪制、知識競賽等形式豐富的啟發式互動環節來同步開展教學。

課前復習提問，溫故知新的同時，使學生快速進入課堂的學習狀態;針對疑難知識組織小組討論，培養學生獨立思考的能力;根據實際水質分析問題進行案例分析，拋磚引玉，引導學生將理論與實際相結合，加深對課程和專業應用的理解。此外，還引導學生查閱相關論文，梳理知識脈絡，舉辦知識趣味競賽，通過一系列的引導，培養學生思考問題以及團隊合作的能力。

（三）反哺教學的“科教融合”

高等教育的目標在于人才培養，而人才創新能力、綜合能力的培養都離不開科研支撐。目前，我校水分析化學課程使用的教材以理論知識為主，不會涉及相關領域的最新研究。然而，教學應當跟蹤學術前沿，保證教學適應本領域科技發展的形勢。因此，筆者依托團隊所主持承擔的科研項目，將最新的研究成果提煉融入教學。例如，將主要研究方向“絲狀真菌氧化消毒控制技術方法”等消毒及消毒副產物的內容注入課堂，激發學生將所學知識應用于專業實踐中的興趣，為未來從事相關工作提供了重要的認知載體。此外，還安排學生到西北水資源與環境生態教育部重點實驗室學習水質檢測方法和水處理裝備，使學生對專業知識的掌握更加深刻。

四、電子教學資源的建設與應用

（一）微課視頻的錄制

水分析化學作為一門必修的專業基礎課，內容龐雜，公式推導晦澀難懂，即使有大學化學、有機化學和物理化學等作為先修課程，對于部分基礎較差的學生仍有學習困難。因此，教學團隊將課程內容的重難點進行整合凝練，制作錄制微課，詳細講解重要知識點。學生既可以在課前進行預習，同時又可以對課堂上存有疑惑的問題進行深入學習，理解并掌握課程難點。

（二）試題庫的構建

在高等教育中，考試是一個不可或缺的環節。水分析化學課程作為給排水科學與工程專業的專業基礎課程，也被確定為多所高校市政工程、環境科學與工程考研初試的專業課。為促進學生對本課程理論知識的掌握，同時更好地把握考試命題形式，教學團隊完成線上電子試題庫的構建，其中包括課本習題解答、歷年期末試卷以及考研資料庫等，幫助學生掌握出題規律，達到“會做題、做對題”的水平。

（三）網絡課程平臺的建設

在保障課堂教學質量的基礎上，教學團隊的水分析化學課程還建立了全方位、立體化的資源網絡平臺，結合現代化教學手段，將過去晦澀難懂的理論知識用圖片、視頻或者動畫等方式多樣化呈現，在各式各樣的教學過程中加深學生的印象，加深對知識的理解，從而提高課堂教學效果。網課平臺自建設完成至今，累計點擊量已達139640次，評分達4.8分，教學效果良好。尤其在2020年新冠肺炎疫情期間，平臺更是發揮了至關重要的作用。

五、教學改革成效

教學團隊將教學與科研、職業技能需求緊密結合，對理論和實驗內容進行甄選整合，及時補充了水分析化學發展中的新儀器、新方法，既保證在有限學時內完成本身的教學任務，又滿足不斷更新前沿知識的需求。教學中以線下課堂授課為主，電子資源共享網絡平臺為輔，采用研討、啟發、翻轉式和專題總結式的教學方法，向互動、多邊性交流的模式轉變，培養學生在實踐中掌握基礎原理、操作與理論的能力，體現了知識、能力與素質“三合一”的教學理念。

通過課程改革，教學團隊的水分析化學課程自開課以來受到了不錯的評價，近三年評教分別位列全院第5名、第1名和第5名，平均位列全院約5%，深受學生好評。

六、課程改革的思考與建議

（一）完善教學考核體系

根據對水分析化學傳統教學模式現狀的分析，以及多年來團隊改革實踐，筆者認為改革的首要任務還是改進教學內容以及成果考核機制。為保證課程內容的時效性，教師及教學團隊應當認真把握教學內容，重構課程知識結構，并對實驗體系進行改進，編訂新的實驗指導操作手冊，將課程和專業特點貫穿聯合起來，與社會發展結合起來。在將四大滴定基本原理、基本概念和應用定為課程重點的同時，須增加儀器分析學習的課時，強化儀器分析的操作。同時，考核體系也應當改變權重，注重過程的考查，讓學生不只是優秀的“做題家”。

（二）豐富教學模式手段

水分析化學課程應該采取多樣化的教學方式。例如，通過開展翻轉課堂，樹立以學生為本的授課思維，培養學生的創新意識，設計如制作四大滴定分析的PPT總結、繪制思維導圖、知識競賽等學生自主性和趣味性的互動教學活動，強化課堂面授的氛圍。此外，可利用多元的現代信息技術輔助課堂教學，通過建設網絡平臺、錄制課程視頻、構建習題資源庫等方式，在保證課堂教學效果的同時，也有助于線下教學應對如新冠肺炎疫情、寒潮酷暑或霧霾天氣導致的短期停課等類似突發情況。

（三）重視理論實踐并重

給排水科學與工程專業的培養目標是培養應用型、創新型和技術型的人才，因此教學必須融教、學、做為一體。第一，實驗內容應該與時俱進，既要有代表傳統水分析化學四大滴定的實驗，又要增加儀器分析的先進技術，保證教學的準確性和時效性。第二，可改進新增創新性強的綜合性實驗，將過去分割開的不同的滴定方法整合成一個綜合性的實驗，提高學生對理論知識綜合運用的能力。第三，課時安排應保證實驗及理論教學的同步進行，以實現二者相輔相成、有效銜接的效果。第四，還可在網絡平臺上錄制實驗微課，開發虛擬實驗，開展開放性實驗，補充現場教學中的不足，培養學生的實驗興趣。

（四）促進科研教學結合

教師可依托承擔的科研課堂，將研究方向內容融入日常教學，使學生了解國內外相關領域的前沿動態，進一步拓寬給排水科學與工程專業、市政工程專業的內涵和外延，豐富學生的知識體系。例如，可在課堂教學中安排講解部分科研內容，加深學生對重點和難點的理解;也可通過鼓勵讓學生參加教師課題的形式，引導學生走進實驗室，將課堂的理論知識和分析方法運用到實際的科研實驗中去，培養學生的創新意識。

七、結語

水分析化學作為給排水科學與工程專業的核心專業基礎課程，其教學方式必須不斷創新，與時俱進。通過教師隊伍建設、課程體系建設、教學模式和教學方式改進、考核和課時分配、科教融合、科研反哺教學，水分析化學課程在我校目前的教學中初步取得了不錯的成績，教學經驗可對兄弟院校本課程的教學起到啟發作用。但建設高水平水分析化學課程仍須持續加強線下教學模式的創新性改革與實踐，同時完善電子教學資源的建設，以進一步探索、打造培養高水平人才的一流精品課程，為全國給排水科學與工程開設院校的教學改革與發展提供更多的理論依據。

參考文獻

[1]張會文，丁磊，單淇，等.水分析化學課程教學改革研究[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2017，34（1）：86+90.

[2]陳忠林，沈吉敏，康晶.儀器分析在水分析化學課程中的強化作用探析[J].教育教學論壇，2020（32）：156-158.

[3]龔淼，袁守軍，馮景偉，等.水分析化學課程的教學改革初探[J].廣州化工，2020，48（13）：129-130+133.

[4]方志榮，曹宇.以“學生為主體”的水分析化學實驗教學方式改革探索[J].西昌學院學報（自然科學版），2020，34（3）：121-124.

[5]GB 5749-2006.生活飲用水衛生標準[S].北京：中國標準出版社，2006.

[6]路瑩.基于OBE模式的“水分析化學與實驗”課程教學改革[J].新課程研究，2019（20）：30-32.

Exploration and Thinking on Teaching Reform of Water Analytical Chemistry Course： Taking Xian University of Architecture and Technology as an Example

WEN Gang， LI Kai， HUANG Ting-lin

（College of Environment and Municipal Engineering， Xian University of Architecture and Technology， Xian， Shaanxi 710055， China）

Abstract： Aiming at the current status and main problems of traditional teaching of the Water Analytical Chemistry course in water supply and drainage science and engineering， and combining with the actual curriculum development of Xian University of Architecture and Technology， this paper introduced the results of years of teaching reform of the teaching team， including the construction and application of electronic teaching resources， as well as measures for innovative reform and practice of offline classroom teaching model. It also put forward thoughts and suggestions on further deepening offline teaching reform after the epidemic from the teaching assessment system， teaching model， combinations of theory and practice， and integration of scientific research and teaching， in order to promote the integrated development of online and offline teaching， and thus improve the teaching quality of the Water Analytical Chemistry course for water supply and drainage science and engineering majors in universities around the nation.

Key words： water supply and drainage science and engineering; Water Analytical Chemistry; teaching reform; offline teaching; integrated development