市政、環境類研究生專業課程《水分析化學與應用》教學改革與探索*

李 香，楊寶軍，耿富云，龔銀春，溫 馨，王佳樂，高 沛

(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；4 重慶科技學院機械與動力工程學院，重慶 401331)

水分析化學課程是本科院校給排水科學與工程專業開設的一門專業核心基礎課程。該課程以基礎化學為基礎，主要探討水中的化學過程，并教授以化學反應為基礎的水中污染物質的分析和測試方法，包括四大滴定法、電化學分析以及一些儀器分析法。通過這門課程的學習，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。這門課程對于本科生教學側重于分析方法尤其是化學分析法的原理和操作步驟的教授。給排水科學與工程專業本科畢業生繼續深造進入研究生(一般是市政工程或環境專業)階段的學習后，更多的是以導師課題或畢業課題為主的研究式學習，是以實驗室為主體學習場所的探究式學習。因此，研究生的專業課程應是以研究方向為導向的，側重于基礎知識實際運用的教學。區別于本科生水分析化學課程，重慶科技學院市政環境方向研究生的“水分析化學與應用”課程更加側重于分析方法的運用，并加重了儀器分析知識的教授。加強“水分析化學與應用”課程的建設，優化課堂教學內容并引入先進的教學方法和手段，將本科所學理論知識與實驗教學相結合，提高學生綜合素質，真正地讓學生能夠利用水分析化學這一工具服務于其研究課題以及今后的工作。

1 課堂教學模塊設計

“水分析化學與應用”研究生課程為2個學分共計32學時。理論課堂設計10學時，實踐課堂設計22學時。

理論課堂教學模塊設計：“水分析化學與應用”研究生課程為本科生課程“水分析化學”的延續，是在水分析化學課程基礎知識的基礎上，側重于應用的一門課程。由于重慶科技學院的一部分市政環境專業方向的研究生本科專業不為給排水科學與工程專業，本科階段未涉及水分析化學乃至化學相關的基礎課程。因此，在本門課程的教學過程中需要考慮這部分化學基礎薄弱學生的知識接受能力，適當的講授一部分水分析化學基礎知識，并要求這部分學生在研一上期補修水分析化學課程。理論課堂教學內容安排為：四大滴定和電化學基礎知識講解8學時、儀器分析講解2學時。四大滴定法主要講授包括滴定原理、指示劑、涉及的水質指標測定原理；電化學法主要講授電位滴定的原理和應用；儀器分析主要講授光譜分析、色譜分析法的原理和應用。

實踐課堂教學模塊設計：“水分析化學與應用”研究生課程是以運用為目的的一門課程，因此實踐課堂是教學的重點。本門課程實踐課堂主要分為三個模塊。模塊一為課帶實驗；模塊二為大型儀器參觀與實操；模塊三為綜合實操。

模塊一課帶實驗。根據理論課堂知識按排，主要為化學分析涉及的水質常規指標的測定實驗，包括：堿度的測定(酸堿滴定)、硬度的測定(絡合滴定)、化學需氧量的測定(氧化還原滴定)、溶解氧的測定(氧化還原滴定)。

模塊二大型儀器參觀與實操。由于本科生人數較多，在水分析化學教學中涉及到儀器分析的教學受實驗條件和課程學時的制約(如：大型緊密儀器價格昂貴、臺套數少、操作復雜和周期長)，多以演示實驗為主，學生在教學過程中很難熟練掌握大型儀器的使用。目前重慶科技學院市政環境專業研究生數量不多，在實踐課程中可以在演示教學的基礎上增加學生實操的過程，主要包括參觀演示和實操兩個階段。第一階段主要是研一新生在教師的帶領下到專業實驗室儀器分析中心進行參觀學習。教師在現場針對每臺大型儀器進行包括構造、特性、應用等的介紹使學生了解儀器在自己研究中所能實現的功能。同時對往屆學生或者老師利用該儀器取得的科研成果進行展示以激發學生的學習興趣，為其進入課題研究提供方法學的引導。第二階段，學生在第一階段的基礎上，增加實踐操作環節。主要開展紫外可見分光光度計、氣相/液相色譜、紅外光譜分析共計約3～4個實驗項目。針對每個實驗項目進行引導式實操教學。具體在于，課前提出相對應的思考題，讓學生先自行查閱資料進行預習；實踐課堂上由老師進行儀器原理、操作過程及注意事項等講解并做演示；最后由學生進行實操，包括樣品的制備、儀器的操作及數據采集和分析。實驗過程中學生如遇到問題可先小組進行討論，然后由老師針對性的進行指導，再由學生去解決問題。實操環節教學由理論轉向實驗、老師轉向學生，通過這個過程的學習開闊了學生的科研思路和視野，激發了學生的學習興趣和積極性。

2 教學手段設計

隨著經濟社會的發展，人們豐衣足食，當代大學生已然沒有或少有危機意識感，大學課堂逐漸從主動式教學轉變為被動式教學。如何激發學生的學習興趣已經成為當前大學教育課程設計的重中之重。尤其是對于研究生，興趣更是激發學生學習和研究的主要手段。顯然，“填鴨式”的課堂教學是不適用于研究生教學的。本門課程所采用的教學手段主要是微課結合案例式(項目式)教學。在講授各種分析法原理的時候采用錄制微課，讓學生提前從在線課程資源中觀看微課進行預習，記下不懂的問題，課堂上主要是以解答學生問題的方式進行授課。此外，在課堂上穿插案例式(項目式)教學。在理論知識講完后，由教師給出實際工程案例，先由學生分小組進行案例分析，查閱資料，解決問題；再由教師對學生的解決方案進行綜合評價。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。

3 考核模式設計

鑒于“水分析化學與應用”這門課程實踐能力較強，因此應采用多元化的考核方式進行課程結業考核。本門課程的考核方式由以下幾部分組成：(1)非標理論考核，占總成績的40%, 非標考核題目來源于實際工程項目中遇到的相關水質分析的問題，主要考察學生理論知識的實際運用能力，此部分為開卷考試；(2)實驗考核，占總成績的40%，考核內容為課帶實驗，由學生從課帶實驗中抽取考核實驗題目，然后由學生進行整個實驗操作過程，主要考察學生在實驗過程中是否熟練掌握了常用儀器的基本操作、日常維護、注意事項等知識；(3)課程論文，占總成績的15%。每一位同學根據自己的研究方向選擇本門課程涉及的水質分析方法中的一種撰寫一篇綜述論文，規定引用近5年高水平論文和論文字數，鼓勵學生采用英文撰寫，如果論文質量高，可建議學生認真修改進行投稿；(4)平時成績，占5%。平時成績主要從出勤、課堂表現、課程貢獻度等進行綜合評分。這種多元化的考核方式能夠更加科學的對學生的學習情況進行綜合評價，同時也能使教師在教學中不斷的發現存在的問題，并及時的改進以提高自身教學水平。

4 教學實踐效果

對本校資源與環境專業研究生“水分析化學與應用”這門課程實施一定的改革措施后，基本達到了預期的效果。通過對該專業研究生進行課后調查和課程評教后，發現大部分研究生對課程的學習目標更加明確，能夠將課程所學內容與所研究課題結合起來，達到了學以致用的目的。通過這種學與用的有效結合，充分激發了這部分學生對該課程的學習積極性及科研興趣，對其科研中涉及該課程的理論和儀器使用及各種實操能力有了實質性的提高。學生對其研究課題的相關研究進展能夠進行主動追蹤和思考，并能夠對大量相關的文獻資源進行分析總結，從中提取有效信息，并將其應用于課題研究當中。大多數研究生可以根據實際水質情況進行分析并大膽合理的設計水質分析實驗，并應用于實際操作和應用中。因此，學生的分析和解決實際問題的能力得到了顯著的提高。此外，研究生和導師之間的互動性得到增強，研究生導師的引導作用和人格魅力得到很好的發揮。通過教學模式的改革實施，研究生能夠主動和導師進行學習和探討交流其在科研中的思想和認識。研究生在科研中遇到的難題均能夠及時在與導師的共同探討過程中得到圓滿的解決。在導師的啟發下，研究生克服困難，堅持研究的信息也得到了增強。在課堂開放討論中，多數學生能夠積極發言，大膽提出對課程內容的疑問，并能夠給其他同學和老師提供合理的意見和建議。

5 結 語

“水分析化學與應用”是市政/環境方向研究生需要學習的一門非常重要的專業基礎課程。化學/儀器分析是科研者門的“眼睛”，學生學好這門課程能夠更好地服務于其后續的課題研究和工作。要上好這門課程，不僅需要教師根據學情進行教學設計，還需要充分調動學生的積極性，實現教與學的有效配合。

這門課程的教學目的不僅在于讓學生掌握化學和儀器分析的基本原理、基本操作和注意事項，還要求培養學生運用所學解決實際科研和工程問題的能力。因此，教師必須不斷的進行教學總結和更新，緊跟化學/儀器分析前沿，將大量的應用實例融入到課堂教學中，這樣才能充分調動學生的學習積極性，這門課程的教學質量才能得到有效的提高。