水分析化學課程的教學改革初探

龔 淼，袁守軍，馮景偉，王 偉，胡真虎

(合肥工業大學土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009)

水分析化學是研究水及其雜質、污染物的組成、性質、含量和它們的分析方法的一門學科，是給排水科學與工程專業學生必修的專業基礎課程之一，也是專業指導委員會指定的十門骨干課程之一。課程目標在于培養學生掌握水質分析方法的基本原理、基本知識及基本技能，為后續專業課程的學習奠定扎實的水質分析科學基礎，并能夠分析和解決遇到的水質分析問題。隨著水質分析技術和儀器分析技術的創新和發展，為適應新形勢下水科學與水工程工作的開展，對水分析化學課程的教學改革與創新提出了新的要求。本文針對目前教學過程中有待完善的問題，從教學目標、教學內容、教學方式及考核方式等方面對這門課程的教學提出了改進，以期進一步提高水分析化學課程的教學質量，適應專業的發展和社會的需求。

1 水分析化學課程教學存在的主要問題

1.1 課程教學內容和教學目標的時效性有待改善

水分析化學課程目前的教學內容主要以四大滴定分析方法為主，在課時分配上，滴定分析課時數占總理論學時的5/6，而儀器分析課時數僅占1/6。隨著水質分析樣品組分的日趨復雜，對測定分析方法的可操作性及測定精度等要求的日趨提高，常規化學滴定分析已無法適應當前的水質分析需求和應用場景。而高靈敏度、高選擇性、高智能化的儀器分析在實驗室及工程實踐中“大放異彩”，為水分析化學未來重要的發展方向。但目前教學內容學時分配的局限性，導致學生熟練于傳統的滴定分析技術，對儀器分析技術掌握不足，出現培養學生畢業后無法勝任實際的水質測試工作的窘境[1]。課程教學內容與教學目標跟不上時代的發展，與社會和時代需求不接軌。

1.2 課程教學手段和教學方式的多樣性有待加強

水分析化學的很多知識點較為抽象、較難理解，且文字描述或公式推導較為繁雜，例如第3章中對于水溶液中酸堿組分分布分數計算的推導過程較為繁雜，課程教師在采用傳統板書或PPT的混合教學模式易使得水分析化學課程的課堂教學變得松散和枯燥，出現學生上課跟不上教學節奏、專注力下降，從而導致課堂教學達不到理想的效果。在實驗教學中同樣也存在類似問題[2]，實驗教學大多為“教師講學生聽，教師做學生看，學生做教師管”，而且實驗中涉及的水樣預處理及標準溶液配制等準備工作大多為指導教師提前完成，學生只需跟著實驗指導書中步驟進行實驗，對不準確的數據不會進行原因分析，起不到應有的綜合能力培養。

1.3 理論教學與實驗教學的同步性有待改進

水分析化學課程包含理論教學和實驗教學兩個環節，理論教學與實驗教學的課時安排分屬教務處和實驗中心，在教學時間和空間上呈現過度分離與不同步的現象。多數高校給排水科學與工程專業將水分析化學課程安排在學習任務較為繁重的第五學期，使得在時間上實驗的安排往往見縫插針或集中安排在期末，水分析化學實驗教學與對應的理論教學內容無法有效銜接，造成課堂上的理論教學“紙上談兵”，實驗室的實操又難以起到鞏固理論知識的目的[3]，如第三章酸堿滴定的理論教學在第3周已經完成，而相應的水中堿度測定的實驗部分安排在17周，無法有效銜接。

1.4 課程考核方式和權重的合理性有待優化

目前水分析化學課程的考核方式和權重包括出勤率占10%、作業占10%、實驗報告占10%、期中和期末考試占70%，可見目前的考核方式中，筆試考核仍占主要部分，實驗成績考核主要針對實驗報告進行考察，忽略了實驗操作過程中對正確的實驗手法和操作規程的嚴格要求，影響學生養成良好的實驗習慣和嚴謹的科研精神[2]。而且實驗報告僅占10%權重，也造成學生不重視課程實驗，主要靠考前突擊提高筆試成績來通過課程考核。

2 水分析化學課程教學改革具體措施

2.1 教學目標清晰化

首先，教學目標是指在教學活動中所期待得到的學生的學習結果，教學活動應圍繞教學目標進行設計。教師自身應對水分析化學課程體系及課程目標提高認識，并將本課程與學生的專業特點結合起來，結合本專業工程教育認證體系中的畢業能力要求及課程規劃培養方案，確定課程目標為掌握水分析化學的滴定分析和儀器分析方法的基本原理、基本概念和基本技能；熟練運用各種分析方法結合實踐操作解決水質指標分析問題；培養獨立分析問題和解決實際問題的能力，突出以水質分析實踐技能及分析解決問題的能力培養。其次，課程教學目標設置以學生能力培養為核心，以社會需求為導向，合理強化部分教學內容，培養適用于社會需求的專業型人才，如適度增加強化儀器分析實驗部分以及儀器技術方法的完善，注重學生實踐與理論結合的能力培養。

2.2 教學內容層次化

圍繞課程教學目標，以學生為核心、以社會需求為導向，反向設計教學內容，明確各知識點對于實現預期教學目標的貢獻及程度[4]。在教學內容上適當增減及更新，一方面突出教學知識點的主次，合理強化儀器分析及儀器技術部分；一方面為適應時代發展而拓展部分教學知識點，例如可拓展引入時下發生的重大水質污染事件中相關的水質檢測和分析等內容。另外，在實驗設計上應配合教學內容開展，在時間安排上，縮小理論教學與實驗設計的時空間距，可將實驗與教學捆綁為相應教學模塊，逐步實現課程理論教學的實體化。完善教學的知識結構體系，使實驗教學與理論教學能相互銜接、相互支撐。在教學內容上可適當考慮淡化理論、強化應用，注重學生理論與實踐相結合能力的培養。

2.3 教學方式多樣化

隨著信息技術的快速發展，在高校課堂中也應引入多樣化的教學方式和教學手段，在教學過程中采用板書與現代化教學手段相結合的方式，充分發揮其各自的優點，使課堂教學更加豐富多彩。例如，利用多媒體輔助教學手段可以將抽象晦澀的知識點以直觀的圖形、有趣的動畫、生動的視頻等形式展現出來，給學生強烈的視覺聽覺刺激來加深印象，有利于學生的理解，從而提高課堂教學效果[5]。利用基于云課堂的混合式教學模式進行教學，可以有效互補單一在線學習和傳統課堂學習的缺陷，充分發揮教師的引導作用，通過教學評價更真實地反映學生的學習效果[6]。利用翻轉課堂教學模式將學習主動權交還給學生，將原有模式教師的灌輸式教育任務轉變成引導學生開展自我思考和探究，并對重難點知識進行針對性地講解，達到了良好的教育效果，提高了學生的學習效率[7]。還可利用虛擬仿真技術指導水分析化學實驗，使學生將所學的理論知識和專業技能正確運用于生產實際，有助于鞏固實踐教學效果，強化培養學生分析和解決實際問題的綜合素質能力。此外，現代的學習已經是立體化的學習，課外的學習已經不再局限于圖書館、資料室以及傳統的答疑，“老師”已不再是傳統意義上的老師，國內外許多高校的網絡公開課、慕課等為學生提供了更多的學習選擇[5]。此外，在教學方法上要突破傳統的“灌輸式”教學模式，利用上述多樣的輔助教學方式，引導學生展開討論，激發求知欲望，實行“引導式”教學模式，從而培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，讓學生從“要我學”轉變成“我要學”。

2.4 教學科研融合化

高等教育的落腳點和出發點是人才培養，而培養應用型人才、復合型人才和拔尖創新人才均離不開科研的支撐。從創新型人才培養目標入手，將教師高水平的科研成果轉化為課堂教學內容，可充分發揮科研與教學協同育人的作用；把教師的科研與實驗教學內容相結合，也可使學生產生強烈的探索欲望，在不斷的實驗和摸索過程中提高創新思維和創造能力。為此，通過以大學生創新創業訓練計劃項目為契機，鼓勵學生在學習中參與科研，在科研中深化學習，重點培養學生的實踐能力和創新能力，促進高水平科學研究與高質量人才培養協同發展，構建“教研融合、協同育人”的培養模式[8]。本專業平均每年約獲批大學生創新創業訓練計劃15項，學生參與率可達100%，極大提升了學生的實踐能力和創新能力。此外，課程教學內容以豐富新穎的科研成果支撐，有益于營造生動活潑的課堂氛圍，提升學生對專業課程的學習效率，并激發學生的創新活力和求知欲，有助于提高學生熱愛學習的能動性[3]。

2.5 課程考核合理化

結合水分析化學課程特點，可采用“課堂表現、隨堂測驗、課后作業、實驗操作、閉卷考試”的多元化考核手段。權重分別為10%、10%、10%、20%、50%。采用課堂積極參與及主動討論等課堂表現代替傳統的點名出勤考核方式；弱化課程結課閉卷考試的權重，增加隨堂測驗的考核來加強課程目標的過程化管理，衡量學生即時的課堂教學效果；作業主要用來考量學生對知識點的掌握程度，作業和隨堂測驗的形式也可以多樣化，如采用分析報告、方案匯報等綜合考查；適當增加實驗部分的考核權重，注重對學生實踐操作能力的考核，突出應用型、創新型人才的培養目標；最后閉卷考試以考查學生所學的理論知識為主，并結合考查學生分析問題和解決問題的綜合能力。課程考核體系更加多樣化、全面化，更客觀公正考查學生的綜合能力。

3 結 語

面對水環境及水質分析的新形勢和新要求下，傳統水分析化學教學模式存在多種弊端，無法滿足新形勢下教學培養目標。需通過對教學目標、教學內容、教學方式、教研融合及考核方式等方面進行改革，提高水分析化學課程的教學質量，激發學生學習熱情和創新活力，培養適應社會需求的給排水科學與工程專業型人才。