水分析化學(xué)實驗課程思政教學(xué)案例設(shè)計與實踐*
——以水中溶解氧測定為例

吳淑琰

浙江水利水電學(xué)院測繪與市政工程學(xué)院 杭州 310018

0 引言

《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中指出，建設(shè)高水平人才培養(yǎng)體系，必須抓好課程思政建設(shè)，解決好專業(yè)教育和思政教育“兩張皮”問題[1]。理工科課程基于自然認知的普遍性上，看似存在一定的課程思政短板，其實不然，人類不斷認知自然的過程本身就蘊含著思想的發(fā)展。隨著信息化、工業(yè)化的加速推進，對科技發(fā)展帶來的人文問題的思考，用人文視野來關(guān)照科技發(fā)展，應(yīng)該是理工科教師進行課程思政教育的立足點和落腳點。充分發(fā)揮理工科課程思政的作用，形成獨特的育人方式，切實“守好一段渠，種好責(zé)任田”[2]。

水分析化學(xué)實驗是浙江水利水電學(xué)院給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)實踐課程，作為水分析化學(xué)專業(yè)核心課程的獨立實驗課程，水分析化學(xué)實驗是鞏固理論知識，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)提供專業(yè)基礎(chǔ)知識技能儲備的必要教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗實踐課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容之一，也是課程思政全過程教育中不可缺少的組成部分。本文以其中的“水中溶解氧（DO）測定”實驗的課程思政教學(xué)案例設(shè)計為例，圍繞“立德樹人”基本育人宗旨，在綜合設(shè)計性實驗教學(xué)和“做中學(xué)”教學(xué)理念的指導(dǎo)下，挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)中的思政元素融入點，借助一定課程思政教育載體，以學(xué)生為中心，通過案例教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)等教學(xué)方式，嘗試將知識傳授和價值塑造貫穿教學(xué)全程，通過顯性和隱性思政教育方式，把育人內(nèi)容與實驗知識技能教育，潤物無聲地有機融合在一起。

1 教學(xué)主題

水中的生命氣體需要人們共同守護。

2 教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：通過本次實驗課學(xué)習(xí)，學(xué)生能準(zhǔn)確說出碘量法測定溶解氧的基本原理。技能目標(biāo)：能較為熟練地運用碘量法完成水樣溶解氧指標(biāo)的監(jiān)測。素質(zhì)目標(biāo)：增強社會責(zé)任感和安全意識、自主學(xué)習(xí)的能力，感知勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

3 教學(xué)過程實踐

3.1 預(yù)習(xí)方式多樣化，找到實驗意義感

為了改變以往實驗預(yù)習(xí)報告機械抄寫指導(dǎo)書的現(xiàn)象，結(jié)合課程思政教學(xué)改革設(shè)計思路，要求學(xué)生以設(shè)計實驗方案的方式呈現(xiàn)預(yù)習(xí)報告。并以小組為單位，實驗課前一周按照布置的預(yù)習(xí)任務(wù)，查閱有關(guān)溶解氧測定工程案例至少兩個，同時思考給定的實驗情境再現(xiàn)問題，將預(yù)習(xí)成果上傳云班課APP，完成合格的小組才能進入實驗環(huán)節(jié)。實驗預(yù)習(xí)模塊中增加實驗方案設(shè)計并查閱資料等，讓學(xué)生能在進行實驗之前，明白此次實驗的意義。

3.2 典型案例情境導(dǎo)入，增強社會責(zé)任感

水中溶解氧測定實驗中以死魚新聞事件等作為導(dǎo)入案例，引導(dǎo)學(xué)生思考缺氧的原因和溶解氧測定意義，再導(dǎo)入新課內(nèi)容。讓學(xué)生多了解溶解氧測定的意義，有助于樹立水環(huán)境保護的社會責(zé)任感和良好的職業(yè)認可感[3]。

通過新聞報道中大面積死魚的照片導(dǎo)入實驗教學(xué)，水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明由于水中缺少氧氣導(dǎo)致魚類死亡，為什么會缺氧呢？學(xué)生進行觀察并思考，認為可能是由于水質(zhì)富營養(yǎng)化的狀態(tài)使得水中藻類夜間大量耗氧，導(dǎo)致水中的溶解氧含量降低；另一張圖與杭州錢塘江死魚新聞事件有關(guān)，對江水水質(zhì)進行了抽檢，發(fā)現(xiàn)水溫、pH、氮磷等指標(biāo)都正常，只有江水中的溶解氧含量偏低，經(jīng)過思考討論，學(xué)生認為當(dāng)時是梅雨季節(jié)，氣壓比較低，水中溶解氧低。

了解了溶解氧含量與水中生物生存的關(guān)系，進而引出地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中各類水體的DO限值。除此以外,增加水中的溶解氧，有助于研究水體自凈作用；生化法處理污水時，控制曝氣速率，保證適當(dāng)好氧條件。

3.3 相關(guān)化學(xué)史引入，感知創(chuàng)新科學(xué)精神

講解實驗基礎(chǔ)理論和技能時，結(jié)合氧氣發(fā)現(xiàn)史，將科學(xué)家們探索未知世界的心血歷程和智慧成果呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生明白科學(xué)發(fā)展規(guī)律，感知追求真理、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

水中的溶解氧主要來源于空氣中的氧氣。早在250 多年前，空氣中的氧氣并不為人所知，被科學(xué)家們在其他實驗過程中發(fā)現(xiàn)并收集。英國的普里斯特利，瑞典的舍勒和法國的拉瓦錫幾乎同時通過實驗的方式得到了氧氣，但是恩格斯卻說拉瓦錫是“真正發(fā)現(xiàn)氧氣的人”。普里斯特利和舍勒始終未能掙脫燃素說的束縛，而拉瓦錫堅持用唯物主義觀點，運用精準(zhǔn)定量分析的方法，提出燃燒氧化學(xué)說，被尊稱為現(xiàn)代化學(xué)之父。使學(xué)生明白，科學(xué)探究唯有堅持唯物主義的觀點，才能離真理越來越近。也有西方科學(xué)家研究記載，氧氣是中國人首先發(fā)現(xiàn)的，比歐洲早發(fā)現(xiàn)1 000 多年，《平龍認》的存在雖然還在考證中，但作為中國人，縱觀世界歷史，中國上下五千年文明史值得我們自豪[4-5]。

3.4 實驗探究求實求真，提升學(xué)習(xí)獲得感

實驗操作和實驗儀器使用過程中，學(xué)生會遇到各種疑惑和問題，對他們來說這是非常寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，教師利用這第一手隱藏的課程思政資源，通過小組合作學(xué)習(xí)方式，組織學(xué)生探究實驗過程中的失敗和異常情況，利用實驗情境再現(xiàn)和現(xiàn)場實驗問題解決等方式，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)探究和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，從而增加學(xué)生的學(xué)習(xí)自信和獲得感。

采用實驗情境再現(xiàn)的方式，讓小組同學(xué)探討并解決問題。兩個實驗小組在同一片水域采樣，可是兩個小組的測定結(jié)果卻相差甚遠，比較發(fā)現(xiàn)，兩組在轉(zhuǎn)移水樣的方式上有差異，如何避免水樣轉(zhuǎn)移過程中空氣中的氧氣進入？學(xué)生各抒己見：可以沿著瓶壁緩慢轉(zhuǎn)移水樣；還可以運用虹吸的方式轉(zhuǎn)移水樣，將皮管插入液面以下，使水慢慢溢出，后輕輕壓蓋，避免空氣中氧氣進入。

同時，對現(xiàn)場實驗過程中遇到的實驗困惑進行探究。比如，在碘量法滴定過程中，部分小組滴加自行配制的1%淀粉指示劑，無法顯示跟老師提供的淀粉指示劑一樣的正常藍色指示色。經(jīng)過分析比對發(fā)現(xiàn)，在配制過程中，試劑加入的順序和操作步驟變化會影響實驗效果。經(jīng)過調(diào)整后實驗成功。自主探究使學(xué)生獲得感滿滿，同時也明白了，實驗過程中失之毫厘就會謬以千里[6]。

3.5 課后知識拓展，增強學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性

實驗課后除了完成實驗報告以外，還可以拓展課后學(xué)習(xí)內(nèi)容，增加挑戰(zhàn)性，使學(xué)生對專業(yè)知識有更深層次的理解和應(yīng)用，進而更加堅定學(xué)生專業(yè)認同感，建立良好的學(xué)習(xí)信心。

碘量法測定水中溶解氧適用相對較清潔水體，測定受到污染的水體，必須加以修正。對于干擾多、色度高的水體，可以運用儀器分析方法進行測定，常見的儀器有膜電極溶解氧儀、光學(xué)溶解氧儀。鼓勵學(xué)生課后查閱資料，組織學(xué)生線上分享膜電極溶解氧儀和光學(xué)溶解氧儀測定水中溶解氧的原理以及適用的水環(huán)境監(jiān)測場景。

3.6 隱性思政元素融入，潛移默化中接受教育

除了以上思政融入點，實驗教與學(xué)的全過程中還隱藏著可利用的思政教育元素，比如實驗室規(guī)章制度、良好實驗習(xí)慣養(yǎng)成等，增強學(xué)生安全責(zé)任感和科學(xué)倫理教育。

學(xué)生進入化學(xué)實驗室之前須做實驗安全教育。比如，此次實驗中濃硫酸使用的安全教育，引入違規(guī)運輸或使用濃硫酸案例，引導(dǎo)學(xué)生合法合規(guī)使用易制毒試劑，守好分析化學(xué)測試的職業(yè)道德底線。

正確如實地記錄實驗數(shù)據(jù)，是實驗結(jié)論可靠性的有力支撐，樹立準(zhǔn)確“量”的概念，在水環(huán)境污染治理和監(jiān)測中做好“眼睛”和“哨兵”，作為分析測試人員一定要堅守分析質(zhì)量控制的堡壘，為用水安全保駕護航。

按實驗所需劑量配制溶液，減少廢液產(chǎn)生并環(huán)保處理；計劃有序地安排實驗，提高時間規(guī)劃能力；保持實驗臺面整潔有序等。良好的科學(xué)實驗習(xí)慣的養(yǎng)成無形中影響著學(xué)生。

4 結(jié)束語

通過持續(xù)關(guān)注前沿的研究成果、學(xué)術(shù)熱點，在課程中融入與知識點相關(guān)新聞時事和典型案例，并結(jié)合化學(xué)史資料作為實驗課程思政教育載體，從前輩科學(xué)家們探求科學(xué)真理的心血歷程中，尋找蘊含的思政元素和承載的德育功能素材。恰當(dāng)?shù)恼n后知識拓展挑戰(zhàn)，不僅能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，還能增加學(xué)生的科技文化自信。從實驗失敗和異常情況中做出探索和嘗試，獲得知識技能的同時，提升學(xué)習(xí)獲得感。發(fā)掘隱性實驗課程思政教育元素，使學(xué)生在潛移默化中接受教育。師者，身正為范，教師需要學(xué)習(xí)提升自身的課程思政教育素養(yǎng)，善于發(fā)現(xiàn)課程中思政元素切入點，使課程思政建設(shè)常態(tài)化。