新形勢下“水分析化學”課程教學改革與探索*

李 香，楊寶軍，耿富云, 伍 培，曾國明

(1 重慶科技學院建筑工程學院，重慶 401331; 2 重慶華數機器人有限公司，重慶 400714;3 重慶科技學院馬克思主義學院，重慶 401331)

給排水科學與工程專業是土木大類核心專業之一。該專業本科畢業生應具備市政及工業給排水、建筑給排水、水資源規劃與保護和水污染控制等方面的基本知識，能夠運用所學理論知識解決專業相關的實際工程及研究問題。鑒于給排水工程的特點，專業知識覆蓋面較為廣泛，畢業生能夠在水化學、水生物學、水力學及工程力學基礎上形成復合型的知識結構，適應性強，就業面廣。

《水分析化學》是本科院校給排水專業開設的一門專業核心基礎課程。該課程是在《大學化學》、《分析化學》、《大學化學實驗》及《物理化學基礎》等通識基礎課程后設置的專業針對水的分析來設置的一門專業基礎課。通過該門課程的學習，要求學生能夠將化學分析中的理論知識運用到水的分析中來，最終能夠運用水質分析原理和技術去解決實際工程中的復雜水體的分析研究。隨著社會的發展，水體污染組成越發復雜，隨之涌現水分析的新內容和技術。為了滿足新時代水分析人才需求，迫切需要對《水分析化學》課程傳統的教學模式進行改革和創新以提高教學效果，適應專業發展和社會對給排水專業人才的需求。

給排水專業學生與水分析相關的就業去向大體上可以分為：企事業單位中高級水質分析工程師和高校繼續深造。企事業單位中級水質分析工程的日常工作比較簡單都是一些重復性的工作，因此對其能力要求較低，只需要掌握常規水質指標的測定原理、操作和計算即可。對于從事復雜水體水質分析的工程師來講，其能力要求相對來講就比較高了，不光要掌握常規水質指標分析，還應能根據實際的工程情況制定合理的分析測試方案以獲得準確，具有代表性的水質情況。對于繼續深造的專業學生來講，其對這門課程的理論知識和實踐能力的掌握要求也是比較高的，對于這類畢業生來講，尤其注重實踐動手及方案設計的能力。因此，可見該門課程是理論與實踐并重的一門專業基礎課，實踐能力顯得尤為重要。

1 教學內容改革

增加儀器分析教學內容比例：根據高等學校教指委指導性規范，《水分析化學》的教學內容主要包括水分析測量的質量保證、水的化學分析法(四大滴定分析)、水的儀器分析(主要是電化學分析和分子吸收光譜分析)[1]。隨著儀器科學的快速發展，儀器分析法由于其快速、靈敏、衡量等優點，其在水質分析中的地位越發重要，逐漸取代部分傳統的化學分析法，成為當前水質分析中的主要分析方法。因此，在傳統的以化學分析法為主的授課安排顯然已不能滿足當前形勢的要求。此外，隨著人民生活水平的提高和工業的快速發展，水污染加劇，水體中的污染組成也越來越復雜，水體中不斷涌現出新的污染物，如飲用水中衡量鄰苯二甲酸酯的發現。對于水體中的這類衡量污染物，顯然采用常量測定的化學分析法來進行測定是不行的，而只能依靠靈敏的儀器分析法來進行測定。因此，在《水分析化學》的授課安排上，應適當調整化學分析法和儀器分析法的學時比例，加重儀器分析法理論知識及應用的課堂講授。但鑒于高校分析儀器數量少且價格昂貴的普遍性特點，在課程教學中應著重講授儀器分析的原理，并開展一系列的小組演示實驗。

理論教學與實驗教學的同步：《水分析化學》除理論課堂授課外，還應設置至少5個課帶實驗(10個學時)。根據給排水教指委本科教學指導規范指導意見，對于本門課程應設置的課帶實驗如下：

表1 《水分析化學》課程課帶實驗設置

5個課帶實驗均是圍繞理論課堂重要知識點來進行設置的，其目的在于使學生除了能夠進一步鞏固課堂學習的重要理論知識點(即實驗對應水質分析方法)外，還能鍛煉學生的實操技能，獲得科學研究的初步訓練的同時提高其發現問題、分析和解決問題的能力[2]。課帶實驗環節是理論課堂教學的重要補充，兩者具有同等的重要性。給排水科學與工程專業為土木專業大類下的一個分支學科，也是該大類學科下唯一一個涉及化學分析的專業，且本專業一般都是設在土木類二級學院，而土木類學院一般不會因為本專業而配置與之對應的化學分析實驗室。因此，許多高校為了資源的整合利用，一般會將水分析化學相關課帶實驗安排在其它二級學院，比如化工學院的化學基礎實驗室進行授課。這樣的授課安排會導致理論教學和實驗教學的脫節，使本來實踐性很強的水分析化學教學變得枯燥無味，學生學起來沒興趣，知識掌握起來也有一定難度，實驗時無思考。為避免理論課與實驗課脫節。實驗課應仍由理論課老師進行講授。在理論課學習完成后，則進行課帶實驗集訓，從而使實驗課與理論課不脫節，使知識掌握得扎實、靈活、從而激發學生的學習興趣，培養學生的獨立操作能力。

2 教學模式改革

隨著社會的進步，人們生活水平的提高，現在的學生已然沒有或者少有危機意識感，課堂主動式學習逐漸被動式學習取代。實踐證明，“教師臺上講，學生臺下聽”的傳統填鴨式教學模式，不僅不能達到預期的教學效果，反而容易使學生疲倦，并由此產生厭學心理，傳統的教學模式受到極大的挑戰，課堂教學模式和內容調整勢在必行。針對《水分析化學》課程特點，尤其是在課堂講授四大滴定法的平衡反應式和滴定反應影響因素時，可以運用比較思維原理，進行對比講解和記憶的方式，可以加強學生對知識點的理解與掌握。同時在四大滴定課堂教授環節，還可以采用專題討論的方式調動學生的積極性，提高學生學習熱情。專題討論的具體實施方案可以是，在教師講授每種滴定原理后，讓學生分組收集對應滴定分析法的應用實例，形成專題報告，最后進行課堂討論。在專題收集實例和課堂討論整個專題環節，應注意教師與學生的互動，通過互動式啟發式教學提高課堂效率[2]。

此外，針對給排水科學與工程專業的專業特點以及其他高校專業課程目前存在的不足，可以采用微課與案例式(項目式)教學的模式來提高教師的教學效率、培養學生的創新及獨立思考能力，提高該專業畢業生的專業綜合素質[3-4]。在微課與案例式(項目式)教學有機結合的過程中，需充分發揮這兩種教學模式的優點。以內容精煉、主題突出、具有精彩表現形式的微課來加深學生對課本重要知識點的理解與掌握，然后再用能夠充分發揮學生主體地位和綜合評價學生專業素質的項目式教學法來提高學生綜合運用課本知識解決實際問題的能力。

為了進一步提高教學效果，在教學過程中應充分發揮網絡資源。教師應積極建設網絡課程資源，包括課程視頻、試題庫、作業庫和案例庫等[5-6]。上課視頻應根據課程知識點進行拆分上傳。上新課前，要求學生預習并觀看相關視頻，回答相應設定的預習問題，并記錄疑難點；課堂上，為增加學生互動，通過學習通或者雨課堂等網絡方式進行點名、搶答和討論等；下課后，要求學生再次觀看課程視頻進行復習鞏固所學新知識，作答課后作業。

3 課程考核改革

除了在教學內容組織方式和教學方式改革上進行改革外，這門課程的考核方式也在傳統考核方式的基礎上有所改變。本門課程應注重過程考核，成績占比:期末理論閉卷占30%，平時課堂討論占20%，課帶實驗占30%，非標考核占10%。期末試卷考核采取傳統的閉卷考試的方式，占總評成績的30%，題型包括填空題、選擇題和計算題，內容覆蓋課堂講授主要知識點；平時課堂討論為專題討論形式進行，成績評定包括個人評分(10%)、組間評分(30%)、組內評分(20%)和教師評分(40%)；課帶實驗為5個主要水質指標的測定(總評分的6%/每個實驗)，實驗成績評分包括預習分(10%)、操作得分(40%)和實驗報告得分(50%)；非標考核試題為給定某實際環境水體，讓學生根據所學進行分析方案的設計，設計內容包括根據污水來源進行污染源調查、取水安排(取樣點選擇、取樣頻率確定等)、主要分析指標的確定、分析指標測試方案的安排等。

4 結 語

給排水科學與工程專業《水分析化學》課程知識點的掌握是該專業學生能否學好后續課程的關鍵點之一。因此，該課程的實施應密切結合專業特點，做到合理組織教學內容、應用實踐教學來提高學生學習興趣、充分利用多媒體教學、引導學生研究型學習、強化實驗教學、強化技能訓練等，為培養給排水專業學生較強的實踐操作能力打下堅實的基礎。