水分析化学教学讨论与改进

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[摘要]水分析化学教学过程中，在水体污染和受污染水样的“思政式”引导下，学生直观地感受到水污染状况，进而引发学习兴趣及讨论。将学生分为不同的项目监测小组，通过小组讨论与集体学习，进行水质监测分析所需预备知识的获得及分析测试的实验前准备。各小组自行取得感兴趣的水样，而后结合水分析化学理论教学和课内实验，依据综合性、探究性、实用性等实验要求设计实验大纲、制定实验步骤，并按照水质分析和评价的一般程序组织实验过程，最后完成水质评价报告。通过模拟水质监测工程项目培养学生解决实际工程问题的能力和创新意识，同时也实现了水分析化学课程工程教育认证的要求。

[关键词]水质监测；水分析化学教学；工程教育；给排水科学与工程专业；水处理

水分析化学是给排水科学与工程专业开设的一门专业基础课程，是给排水专业的必修课。本课程的主要目的是培养学生综合运用理论知识进行水的各项指标的测定，培养学生的技术应用能力。传统的水分析化学教学分为理论教学与实验教学两个部分，通常学完一个模块的理论知识，而后进行本模块内容的实验验证，实验内容偏重于理论知识的验证或独立水质指标的测定，课内实验与工程实际之间缺乏有机的相互联系，学生毕业后拿到一个水质监测工程任务时依然茫然不知从何开始。水质监测项目是一个综合性、系统性的工程，涉及分析测试前的准备、测试过程及数据处理等多个环节，但是通观国内给排水科学与工程专业的培养大纲及水分析化学课程的教学大纲，很少有涉及实际水质监测工程项目的规范化培养和训练，导致本专业学生在毕业后难以完成实际水质监测任务。因此，在水分析化学课程的教学过程中进行水质监测工程项目的培养和训练是新时期工程教育认证的关键[1]。但是，在教学改革的现状下，授课学时越来越短，而水分析化学基础教学内容不减的条件下，如何实现对学生的工程化训练是水分析化学教学改革必须要解决的紧迫问题。

1水质监测工程项目的“思政式”引出

短学时条件下，传统的教学方式已经难以完成新时代的教学任务，与此同时，工程教育认证环节还要加入水质监测知识的工程性训练，因此，探索以学生为主体的水化学课堂教学是完成本教学任务的关键[2]。我们在教学实践中，一改传统的学生被动接受的教学模式，采用“专业思政式”教学方式，在第一堂课播放水体污染的视频资料(如滇池水华发生时的绿色水体现象)，取一个身边的污染水样，对学生进行“洗脑式”引导，让学生切身地感受到水体污染现状，并引发讨论与思考。进而提出水体污染程度如何？可以采用哪些指标进行恒量？这些指标如何测定？等问题，引导学生集体进行讨论，从而形成学生对水质监测工程问题的概念，并引起学习兴趣。

2水质监测工程项目所需知识的“引导式”学习

水质监测项目属于应用性较强的系统性知识的应用，传统的水分析化学的教学内容主要是基本的分析理论与实验，显然这些教学内容无法涵盖水质监测项目的全部知识，需要补充从代表性水样的采集与预处理、水样的运输与保藏到分析化验器皿的准备、试剂的配制与储存等多个环节的知识。受限于教学改革条件下的短学时教学问题，授课时间内无法完成如此大量的知识学习，因此这些知识需要通过自学的方式获得。而“引导”学生的学习兴趣，形成自主学习的兴趣与习惯是获得水质监测系统性知识的关键。教学实践中，我们在第一堂课上除调动学习兴趣外，第二个主要任务是对开展水质监测项目应掌握知识进行系统性的自主学习引导，布置学习任务及学习计划，制定不同阶段应掌握的理论与实践知识，下达考核任务及目标，并在随后的授课与实验时间点督促学生完成阶段性学习目标[3]。

3理论教学与水质监测分析工程项目相结合

水分析化学理论教学内容偏重于分析方法原理知识的教授，课内实验内容偏重于理论知识的重现与验证，对于综合性水质监测项目的教学内容则较少涉及。水质监测工程项目偏重于分析化学知识的综合运用，因此，传统水分析化学教学与实验无法满足水质监测工程项目的开展，需要对授课方法与模式进行相应的改革。实践中，我们采用“任务式”教学法，将课程学习内容分为不同的教学模块。每个模块设定不同的任务点，完成任务后方能进入下模块的学习内容。如学习水分析测量的质量保证模块之前，需要先学会分析化验器材的准备与处理、分析天平的使用与注意事项、药品的称量等知识并考核过关。又例如在进入酸碱滴定法的教学模块前应先学习采样点的布置与设计、水样的采集、预处理、水样的保藏等理论与实验知识，并学会纯水的制备及特殊要求用水的制备及标准溶液的配制等实践内容。通过这些理论性、实践性知识的课外补充，使学生在进入新模块理论或实践前掌握了先学知识，为新模块学习与实践操作打好了良好的基础。

4水质监测工程项目与水分析化学实验相结合

水质监测工程项目的应用性很强，是水分析化学理论与实验知识系统性、综合性的应用，完成一个水质监测项目的工作量较大，而水分析化学实验时间显然不能够满足水质监测项目的开展。教学实践中，我们将所有水分析化学实验均按照水质监测项目的要求来完成。将水分析化学实验依据综合性、探究性、实用性等要求，结合实际工程中水质监测项目的要求和步骤，按照水质分析和评价的一般程序组织实验教学，从而培养学生解决实际工程问题的能力和创新意识[4-5]。教学实践中，按照兴趣与任务相结合的模式实施实验，在第一次实验前两周下达任务指导书，指导书详细列出实验前应掌握的理论和实践知识，实践中第一次实验为综合性操作实验，包括实验器材的准备及清洗、分析天平的准备及使用、药剂的烘干、称取及溶解配制、实验用纯水或特殊用水的制备、水样的获取及保藏等实践性较强的内容。学生自行组成不同的兴趣小组，每组选择感兴趣的受污染水体，进行水样点的布设，并按照标准方法获取代表性水样。同时还应对水样进行预处理，并保藏以备后续实验。之后的水分析化学实验均与水质监测项目相结合，以第一次实验所保藏的水样为实验对象，开展课堂实验。与传统水分析化学实验课不同的是，以实际受污染水样进行测定的过程中会产生较多的异常发生，如实验观测效果与理论存在差异、终点不明显、误差较大等现象，因此需要学生在实验时做好实验过程和现象记录，教师在学生实验过程中及时发现问题，并能够给予学生正确的指导或引发学生的讨论与思考。实验教学结束后要求学生能够对所取的水样进行水质评价，提交一份水质监测报告。学生通过小组讨论，自主查阅资料，独立进行综合性、实践性实验方案的设计等全过程的水质监测工程训练，能深刻地理解水分析化学课程的教学和水质指标监测原理，掌握常用水质指标测定方法，能较熟练、准确地进行水质化学分析和操作仪器分析设备，规范记录和处理实验数据，最终能够较规范地编写水质监测报告，以达到给排水科学与工程专业的工程教育的目的。

5水质监测实验过程中的师生讨论与改进

在实验前的准备阶段及后续实验过程中，学生按照学习兴趣分成若干个实验小组，小组成员共同学习预备知识，共同讨论及分工查阅资料，准备实验方案。教学实践表明，在前期受教学视频、受污染水样以及感同身受的环境污染大背景下，学生对水质监测项目的关注热情很高，提出的水质监测方案、实验设计方案非常丰富，针对性地提出了多样化的水质监测方案，信息点较多。在后续小组讨论、教师及实验员指导的共同作用下，每组学生根据实验室条件和所学知识不断改进实验设计方案，其合理性及可操作性均得以不断完善，最终圆满完成了水分析化学课的实验教学，并实现了水质监测实际工程项目的实践过程，加深了学生对水分析化学专业知识综合化和系统化的理解，进一步强化了对给排水科学与工程专业的社会化理解[6]。

6结束语

兴趣是学习的动力，提高学习兴趣是水分析化学学习的关键，而兴趣与现实结合是成功培养学生在水分析化学学习过程中获得水质监测项目工程性教育的最终途径。在水分析化学的教学过程中，通过“思政式”和“引导式”方法使学生从自学水质监测实验的前期理论知识，器材、药剂的准备等实践操作知识，到组成兴趣小组进行文献资料查阅、自主寻找感兴趣的监测水样、设计实验方案到实践水质监测方案，最终出具水质评价报告，整个过程完成后，相当于进行了一个完整的水质监测工程项目。这样进行水分析化学的教学过程，不仅提高了学生理论知识的学习热情，调动了学生的实践操作兴趣，培养了学生的实践操作技能，同时也满足了学生对所学知识用于解决实际工程问题的渴望，实现了给排水科学与工程专业工程教育认证中的培养要求。

参考文献

[1]邱学青，李正，吴应良．面向新工业革命的工程教育改革[J]．高等工程教育研究，2014(5)：5-14．

[2]吴宝华，张辉，牟宏晶．基于工程教育认证的分析化学实验教学改革[J]．黑龙江教育(高教研究与评估版)，2019(12)：32-33．

[3]吴淑琰．综合设计性水分析化学实验教学实践[J]，化学教育，2017，38(6)：47-49．

[4]王益林，文辉忠，舒馨，等．基于学生参与的分析化学实验教学[J]．广州化工，2017，45(12)：137-138．

[5]张树永，张剑荣，陈六平．化学类专业实验教学改革的进展、趋势与重点[J]．大学化学，2016，31(9)：1-6．

[6]王淑芳，金涌．大工程观教学理念下工程教育课程体系与教学改革[J]．化工高等教育，2011，28(1)：13-19．

作者：胡晓莲 王西峰 邓仁健 单位：湖南科技大学