水分析化學(xué)教學(xué)討論與改進(jìn)

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[摘要]水分析化學(xué)教學(xué)過程中，在水體污染和受污染水樣的“思政式”引導(dǎo)下，學(xué)生直觀地感受到水污染狀況，進(jìn)而引發(fā)學(xué)習(xí)興趣及討論。將學(xué)生分為不同的項(xiàng)目監(jiān)測小組，通過小組討論與集體學(xué)習(xí)，進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測分析所需預(yù)備知識的獲得及分析測試的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。各小組自行取得感興趣的水樣，而后結(jié)合水分析化學(xué)理論教學(xué)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，依據(jù)綜合性、探究性、實(shí)用性等實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)大綱、制定實(shí)驗(yàn)步驟，并按照水質(zhì)分析和評價(jià)的一般程序組織實(shí)驗(yàn)過程，最后完成水質(zhì)評價(jià)報(bào)告。通過模擬水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力和創(chuàng)新意識，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了水分析化學(xué)課程工程教育認(rèn)證的要求。

[關(guān)鍵詞]水質(zhì)監(jiān)測；水分析化學(xué)教學(xué)；工程教育；給排水科學(xué)與工程專業(yè)；水處理

水分析化學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是給排水專業(yè)的必修課。本課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識進(jìn)行水的各項(xiàng)指標(biāo)的測定，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。傳統(tǒng)的水分析化學(xué)教學(xué)分為理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分，通常學(xué)完一個(gè)模塊的理論知識，而后進(jìn)行本模塊內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重于理論知識的驗(yàn)證或獨(dú)立水質(zhì)指標(biāo)的測定，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)際之間缺乏有機(jī)的相互聯(lián)系，學(xué)生畢業(yè)后拿到一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測工程任務(wù)時(shí)依然茫然不知從何開始。水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目是一個(gè)綜合性、系統(tǒng)性的工程，涉及分析測試前的準(zhǔn)備、測試過程及數(shù)據(jù)處理等多個(gè)環(huán)節(jié)，但是通觀國內(nèi)給排水科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)大綱及水分析化學(xué)課程的教學(xué)大綱，很少有涉及實(shí)際水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目的規(guī)范化培養(yǎng)和訓(xùn)練，導(dǎo)致本專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)后難以完成實(shí)際水質(zhì)監(jiān)測任務(wù)。因此，在水分析化學(xué)課程的教學(xué)過程中進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目的培養(yǎng)和訓(xùn)練是新時(shí)期工程教育認(rèn)證的關(guān)鍵[1]。但是，在教學(xué)改革的現(xiàn)狀下，授課學(xué)時(shí)越來越短，而水分析化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容不減的條件下，如何實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的工程化訓(xùn)練是水分析化學(xué)教學(xué)改革必須要解決的緊迫問題。

1水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目的“思政式”引出

短學(xué)時(shí)條件下，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)難以完成新時(shí)代的教學(xué)任務(wù)，與此同時(shí)，工程教育認(rèn)證環(huán)節(jié)還要加入水質(zhì)監(jiān)測知識的工程性訓(xùn)練，因此，探索以學(xué)生為主體的水化學(xué)課堂教學(xué)是完成本教學(xué)任務(wù)的關(guān)鍵[2]。我們在教學(xué)實(shí)踐中，一改傳統(tǒng)的學(xué)生被動接受的教學(xué)模式，采用“專業(yè)思政式”教學(xué)方式，在第一堂課播放水體污染的視頻資料(如滇池水華發(fā)生時(shí)的綠色水體現(xiàn)象)，取一個(gè)身邊的污染水樣，對學(xué)生進(jìn)行“洗腦式”引導(dǎo)，讓學(xué)生切身地感受到水體污染現(xiàn)狀，并引發(fā)討論與思考。進(jìn)而提出水體污染程度如何？可以采用哪些指標(biāo)進(jìn)行恒量？這些指標(biāo)如何測定？等問題，引導(dǎo)學(xué)生集體進(jìn)行討論，從而形成學(xué)生對水質(zhì)監(jiān)測工程問題的概念，并引起學(xué)習(xí)興趣。

2水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目所需知識的“引導(dǎo)式”學(xué)習(xí)

水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目屬于應(yīng)用性較強(qiáng)的系統(tǒng)性知識的應(yīng)用，傳統(tǒng)的水分析化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是基本的分析理論與實(shí)驗(yàn)，顯然這些教學(xué)內(nèi)容無法涵蓋水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的全部知識，需要補(bǔ)充從代表性水樣的采集與預(yù)處理、水樣的運(yùn)輸與保藏到分析化驗(yàn)器皿的準(zhǔn)備、試劑的配制與儲存等多個(gè)環(huán)節(jié)的知識。受限于教學(xué)改革條件下的短學(xué)時(shí)教學(xué)問題，授課時(shí)間內(nèi)無法完成如此大量的知識學(xué)習(xí)，因此這些知識需要通過自學(xué)的方式獲得。而“引導(dǎo)”學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成自主學(xué)習(xí)的興趣與習(xí)慣是獲得水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)性知識的關(guān)鍵。教學(xué)實(shí)踐中，我們在第一堂課上除調(diào)動學(xué)習(xí)興趣外，第二個(gè)主要任務(wù)是對開展水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)掌握知識進(jìn)行系統(tǒng)性的自主學(xué)習(xí)引導(dǎo)，布置學(xué)習(xí)任務(wù)及學(xué)習(xí)計(jì)劃，制定不同階段應(yīng)掌握的理論與實(shí)踐知識，下達(dá)考核任務(wù)及目標(biāo)，并在隨后的授課與實(shí)驗(yàn)時(shí)間點(diǎn)督促學(xué)生完成階段性學(xué)習(xí)目標(biāo)[3]。

3理論教學(xué)與水質(zhì)監(jiān)測分析工程項(xiàng)目相結(jié)合

水分析化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容偏重于分析方法原理知識的教授，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重于理論知識的重現(xiàn)與驗(yàn)證，對于綜合性水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容則較少涉及。水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目偏重于分析化學(xué)知識的綜合運(yùn)用，因此，傳統(tǒng)水分析化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)無法滿足水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目的開展，需要對授課方法與模式進(jìn)行相應(yīng)的改革。實(shí)踐中，我們采用“任務(wù)式”教學(xué)法，將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容分為不同的教學(xué)模塊。每個(gè)模塊設(shè)定不同的任務(wù)點(diǎn)，完成任務(wù)后方能進(jìn)入下模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容。如學(xué)習(xí)水分析測量的質(zhì)量保證模塊之前，需要先學(xué)會分析化驗(yàn)器材的準(zhǔn)備與處理、分析天平的使用與注意事項(xiàng)、藥品的稱量等知識并考核過關(guān)。又例如在進(jìn)入酸堿滴定法的教學(xué)模塊前應(yīng)先學(xué)習(xí)采樣點(diǎn)的布置與設(shè)計(jì)、水樣的采集、預(yù)處理、水樣的保藏等理論與實(shí)驗(yàn)知識，并學(xué)會純水的制備及特殊要求用水的制備及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制等實(shí)踐內(nèi)容。通過這些理論性、實(shí)踐性知識的課外補(bǔ)充，使學(xué)生在進(jìn)入新模塊理論或?qū)嵺`前掌握了先學(xué)知識，為新模塊學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作打好了良好的基礎(chǔ)。

4水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目與水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目的應(yīng)用性很強(qiáng)，是水分析化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)知識系統(tǒng)性、綜合性的應(yīng)用，完成一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的工作量較大，而水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間顯然不能夠滿足水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的開展。教學(xué)實(shí)踐中，我們將所有水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)均按照水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的要求來完成。將水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù)綜合性、探究性、實(shí)用性等要求，結(jié)合實(shí)際工程中水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的要求和步驟，按照水質(zhì)分析和評價(jià)的一般程序組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力和創(chuàng)新意識[4-5]。教學(xué)實(shí)踐中，按照興趣與任務(wù)相結(jié)合的模式實(shí)施實(shí)驗(yàn)，在第一次實(shí)驗(yàn)前兩周下達(dá)任務(wù)指導(dǎo)書，指導(dǎo)書詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)前應(yīng)掌握的理論和實(shí)踐知識，實(shí)踐中第一次實(shí)驗(yàn)為綜合性操作實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備及清洗、分析天平的準(zhǔn)備及使用、藥劑的烘干、稱取及溶解配制、實(shí)驗(yàn)用純水或特殊用水的制備、水樣的獲取及保藏等實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容。學(xué)生自行組成不同的興趣小組，每組選擇感興趣的受污染水體，進(jìn)行水樣點(diǎn)的布設(shè)，并按照標(biāo)準(zhǔn)方法獲取代表性水樣。同時(shí)還應(yīng)對水樣進(jìn)行預(yù)處理，并保藏以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)。之后的水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)均與水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目相結(jié)合，以第一次實(shí)驗(yàn)所保藏的水樣為實(shí)驗(yàn)對象，開展課堂實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課不同的是，以實(shí)際受污染水樣進(jìn)行測定的過程中會產(chǎn)生較多的異常發(fā)生，如實(shí)驗(yàn)觀測效果與理論存在差異、終點(diǎn)不明顯、誤差較大等現(xiàn)象，因此需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)做好實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象記錄，教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并能夠給予學(xué)生正確的指導(dǎo)或引發(fā)學(xué)生的討論與思考。實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后要求學(xué)生能夠?qū)λ〉乃畼舆M(jìn)行水質(zhì)評價(jià)，提交一份水質(zhì)監(jiān)測報(bào)告。學(xué)生通過小組討論，自主查閱資料，獨(dú)立進(jìn)行綜合性、實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等全過程的水質(zhì)監(jiān)測工程訓(xùn)練，能深刻地理解水分析化學(xué)課程的教學(xué)和水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測原理，掌握常用水質(zhì)指標(biāo)測定方法，能較熟練、準(zhǔn)確地進(jìn)行水質(zhì)化學(xué)分析和操作儀器分析設(shè)備，規(guī)范記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終能夠較規(guī)范地編寫水質(zhì)監(jiān)測報(bào)告，以達(dá)到給排水科學(xué)與工程專業(yè)的工程教育的目的。

5水質(zhì)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中的師生討論與改進(jìn)

在實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備階段及后續(xù)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生按照學(xué)習(xí)興趣分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，小組成員共同學(xué)習(xí)預(yù)備知識，共同討論及分工查閱資料，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案。教學(xué)實(shí)踐表明，在前期受教學(xué)視頻、受污染水樣以及感同身受的環(huán)境污染大背景下，學(xué)生對水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目的關(guān)注熱情很高，提出的水質(zhì)監(jiān)測方案、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案非常豐富，針對性地提出了多樣化的水質(zhì)監(jiān)測方案，信息點(diǎn)較多。在后續(xù)小組討論、教師及實(shí)驗(yàn)員指導(dǎo)的共同作用下，每組學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件和所學(xué)知識不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，其合理性及可操作性均得以不斷完善，最終圓滿完成了水分析化學(xué)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測實(shí)際工程項(xiàng)目的實(shí)踐過程，加深了學(xué)生對水分析化學(xué)專業(yè)知識綜合化和系統(tǒng)化的理解，進(jìn)一步強(qiáng)化了對給排水科學(xué)與工程專業(yè)的社會化理解[6]。

6結(jié)束語

興趣是學(xué)習(xí)的動力，提高學(xué)習(xí)興趣是水分析化學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，而興趣與現(xiàn)實(shí)結(jié)合是成功培養(yǎng)學(xué)生在水分析化學(xué)學(xué)習(xí)過程中獲得水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目工程性教育的最終途徑。在水分析化學(xué)的教學(xué)過程中，通過“思政式”和“引導(dǎo)式”方法使學(xué)生從自學(xué)水質(zhì)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的前期理論知識，器材、藥劑的準(zhǔn)備等實(shí)踐操作知識，到組成興趣小組進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱、自主尋找感興趣的監(jiān)測水樣、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案到實(shí)踐水質(zhì)監(jiān)測方案，最終出具水質(zhì)評價(jià)報(bào)告，整個(gè)過程完成后，相當(dāng)于進(jìn)行了一個(gè)完整的水質(zhì)監(jiān)測工程項(xiàng)目。這樣進(jìn)行水分析化學(xué)的教學(xué)過程，不僅提高了學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動了學(xué)生的實(shí)踐操作興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐操作技能，同時(shí)也滿足了學(xué)生對所學(xué)知識用于解決實(shí)際工程問題的渴望，實(shí)現(xiàn)了給排水科學(xué)與工程專業(yè)工程教育認(rèn)證中的培養(yǎng)要求。

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作者：胡曉蓮 王西峰 鄧仁健 單位：湖南科技大學(xué)