水务工程专业普通化学教学内容探索

王蕾 陈国元 廖杰 厦门理工学院环境科学与工程学院 福建厦门 361024

1.课程基本情况

水务工程专业是顺应我国从传统的多龙管水向现代水务管理一体化转换的,为解决城市各类水问题而发展起来的新兴本科专业.该专业涉及城市给排水工程、环境工程、水文与水资源、城市水利工程等诸多学科领域,除研究水量外,更以水质为中心,将水质工程技术的研究贯穿于解决水资源问题的整体概念和过程中【1】.其中普通化学作为专业必修课程要为后续专业课程的学习奠定必要的理论基础,也是水分析化学和水质工程学等核心专业课的先行课程,在学生后续学习水处理理论与技术、利用化学思维解决工程问题等方面打好化学基础,并提高学生的综合实践能力和培养科研素养.

厦门理工学院水务工程专业的普通化学课程开设在大学一年级的第二学期,目前存在课程内容较多而课时较少,传统教学内容缺乏实践工程案例和学科前沿理论与技术等问题,影响教学效果,易导致学生在后续专业学习与实践中难以应用所学的化学知识和实验技能.因此本文针对这些问题,结合近年来的授课经验进行了一些课程教学内容的探讨.

2. 课程教学内容探索

2.1 教学内容选取编排和衍生

非化学专业工科类普通化学教材较多,根据专业特点和课时安排梳理教学内容是保证教学质量的必要手段【2】.然而目前尚无完全符合水务工程专业定位和学生培养诉求的教材,因此需要对已有教材的教学内容进行选取编排和衍生.原来选用的教材是浙江大学普通化学教研组编写的《普通化学》,该教材内容系统,而且知识点多涉及面广,包含化学热力学、化学动力学及物质结构等化学反应基本原理,同时涵盖电化学、溶液化学、能源、环境、材料、生命健康等专题【3】.我们在教学过程中结合水务工程专业的教学目标和专业特点,在讲授化学反应基本原理之后,教学内容偏重于溶液化学、电化学和环境化学这几章节.由于在本专业后续的课程中除水分析化学外并无其他化学类课程,为了更好的和核心专业课水质工程学的知识点进行衔接,因此编排普通化学的教学内容时衍生加入水处理理论与技术中常用的物理化学原理.例如在电化学章节的学习中,强调氧化剂和还原剂的氧化性和还原性强弱的比较与计算,衍生到解决有机污染物的降解如何选用合适的氧化剂这一问题,使学生理解并可以应用该化学原理到后续专业课的学习中,以及将来现实问题的解决中.

2.2 教学内容中引入实际工程案例

水务工程专业与实际联系紧密,要求学生在掌握专业基本理论的基础上能够在涉水工程领域具有一定的工程实践能力.因此教学内容中需要引入实际工程案例,引导学生应用所学的化学知识解决工程中出现的实际化学问题,同时也能够激发学生的学习兴趣【4】.我们在课程教学中也尝试将与专业紧密相关的实际工程问题引入授课过程,例如水务工程专业大学一年级下学期认识实习时,在参观电镀废水处理厂时看到的水中重金属离子的去除问题,将其作为溶液化学沉淀平衡章节教学内容的案例,结合铁氧体法处理含铬废水的工艺设计,引导学生理解并运用其中的化学原理进行计算和设计.帮助学生更加深入的理解理论原理并能在工程中应用,培养学生解决工程问题的综合能力和专业素养.

2.3 学科前沿及新技术中的化学问题与课程内容的结合

和专业相关的科研成果可以应用到教学内容中,为学生创新能力和科学研究素质的培养具有积极作用【5】.近年来在水务工程研究领域针对环境水污染问题开发了很多新型降解技术和深度处理技术,将这些技术中的化学问题穿插在课程教学内容中,引入研究型问题,在启发学生化学思维的同时培养学生的科研素养.比如在讲授化学动力学章节的理论知识时,引入基于羟基自由基的高级氧化水处理技术,简介相关的科学文献,加深学生对自由基反应速率常数概念的理解.同时,科研成果与教学内容的结合能够拓宽学生的视野,为后续水质工程学中水处理理论与新技术的学习做铺垫.引导对科学研究有兴趣的学生提前加入实验室,参与研究课题和创新性实验项目,为毕业后的深造和工程技术的工作积累一些实践经验.

3.结论

普通化学是水务工程专业重要的专业基础课,通过对教学内容的筛选编排衍生,引入实际工程案例和学科前沿科学研究及新技术中的化学问题,将传授知识与启发思维和提高能力相结合,对提高工科普通化学课程教学效果具有一定的教学研究意义.