水分析化学课程的教学改革初探

2020-03-07袁守军冯景伟胡真虎

广州化工 2020年13期

龚淼，袁守军，冯景伟，王伟，胡真虎

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009)

水分析化学是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量和它们的分析方法的一门学科，是给排水科学与工程专业学生必修的专业基础课程之一，也是专业指导委员会指定的十门骨干课程之一。课程目标在于培养学生掌握水质分析方法的基本原理、基本知识及基本技能，为后续专业课程的学习奠定扎实的水质分析科学基础，并能够分析和解决遇到的水质分析问题。随着水质分析技术和仪器分析技术的创新和发展，为适应新形势下水科学与水工程工作的开展，对水分析化学课程的教学改革与创新提出了新的要求。本文针对目前教学过程中有待完善的问题，从教学目标、教学内容、教学方式及考核方式等方面对这门课程的教学提出了改进，以期进一步提高水分析化学课程的教学质量，适应专业的发展和社会的需求。

1 水分析化学课程教学存在的主要问题

1.1 课程教学内容和教学目标的时效性有待改善

水分析化学课程目前的教学内容主要以四大滴定分析方法为主，在课时分配上，滴定分析课时数占总理论学时的5/6，而仪器分析课时数仅占1/6。随着水质分析样品组分的日趋复杂，对测定分析方法的可操作性及测定精度等要求的日趋提高，常规化学滴定分析已无法适应当前的水质分析需求和应用场景。而高灵敏度、高选择性、高智能化的仪器分析在实验室及工程实践中“大放异彩”，为水分析化学未来重要的发展方向。但目前教学内容学时分配的局限性，导致学生熟练于传统的滴定分析技术，对仪器分析技术掌握不足，出现培养学生毕业后无法胜任实际的水质测试工作的窘境[1]。课程教学内容与教学目标跟不上时代的发展，与社会和时代需求不接轨。

1.2 课程教学手段和教学方式的多样性有待加强

水分析化学的很多知识点较为抽象、较难理解，且文字描述或公式推导较为繁杂，例如第3章中对于水溶液中酸碱组分分布分数计算的推导过程较为繁杂，课程教师在采用传统板书或PPT的混合教学模式易使得水分析化学课程的课堂教学变得松散和枯燥，出现学生上课跟不上教学节奏、专注力下降，从而导致课堂教学达不到理想的效果。在实验教学中同样也存在类似问题[2]，实验教学大多为“教师讲学生听，教师做学生看，学生做教师管”，而且实验中涉及的水样预处理及标准溶液配制等准备工作大多为指导教师提前完成，学生只需跟着实验指导书中步骤进行实验，对不准确的数据不会进行原因分析，起不到应有的综合能力培养。

1.3 理论教学与实验教学的同步性有待改进

水分析化学课程包含理论教学和实验教学两个环节，理论教学与实验教学的课时安排分属教务处和实验中心，在教学时间和空间上呈现过度分离与不同步的现象。多数高校给排水科学与工程专业将水分析化学课程安排在学习任务较为繁重的第五学期，使得在时间上实验的安排往往见缝插针或集中安排在期末，水分析化学实验教学与对应的理论教学内容无法有效衔接，造成课堂上的理论教学“纸上谈兵”，实验室的实操又难以起到巩固理论知识的目的[3]，如第三章酸碱滴定的理论教学在第3周已经完成，而相应的水中碱度测定的实验部分安排在17周，无法有效衔接。

1.4 课程考核方式和权重的合理性有待优化

目前水分析化学课程的考核方式和权重包括出勤率占10%、作业占10%、实验报告占10%、期中和期末考试占70%，可见目前的考核方式中，笔试考核仍占主要部分，实验成绩考核主要针对实验报告进行考察，忽略了实验操作过程中对正确的实验手法和操作规程的严格要求，影响学生养成良好的实验习惯和严谨的科研精神[2]。而且实验报告仅占10%权重，也造成学生不重视课程实验，主要靠考前突击提高笔试成绩来通过课程考核。

2 水分析化学课程教学改革具体措施

2.1 教学目标清晰化

首先，教学目标是指在教学活动中所期待得到的学生的学习结果，教学活动应围绕教学目标进行设计。教师自身应对水分析化学课程体系及课程目标提高认识，并将本课程与学生的专业特点结合起来，结合本专业工程教育认证体系中的毕业能力要求及课程规划培养方案，确定课程目标为掌握水分析化学的滴定分析和仪器分析方法的基本原理、基本概念和基本技能；熟练运用各种分析方法结合实践操作解决水质指标分析问题；培养独立分析问题和解决实际问题的能力，突出以水质分析实践技能及分析解决问题的能力培养。其次，课程教学目标设置以学生能力培养为核心，以社会需求为导向，合理强化部分教学内容，培养适用于社会需求的专业型人才，如适度增加强化仪器分析实验部分以及仪器技术方法的完善，注重学生实践与理论结合的能力培养。

2.2 教学内容层次化

围绕课程教学目标，以学生为核心、以社会需求为导向，反向设计教学内容，明确各知识点对于实现预期教学目标的贡献及程度[4]。在教学内容上适当增减及更新，一方面突出教学知识点的主次，合理强化仪器分析及仪器技术部分；一方面为适应时代发展而拓展部分教学知识点，例如可拓展引入时下发生的重大水质污染事件中相关的水质检测和分析等内容。另外，在实验设计上应配合教学内容开展，在时间安排上，缩小理论教学与实验设计的时空间距，可将实验与教学捆绑为相应教学模块，逐步实现课程理论教学的实体化。完善教学的知识结构体系，使实验教学与理论教学能相互衔接、相互支撑。在教学内容上可适当考虑淡化理论、强化应用，注重学生理论与实践相结合能力的培养。

2.3 教学方式多样化

随着信息技术的快速发展，在高校课堂中也应引入多样化的教学方式和教学手段，在教学过程中采用板书与现代化教学手段相结合的方式，充分发挥其各自的优点，使课堂教学更加丰富多彩。例如，利用多媒体辅助教学手段可以将抽象晦涩的知识点以直观的图形、有趣的动画、生动的视频等形式展现出来，给学生强烈的视觉听觉刺激来加深印象，有利于学生的理解，从而提高课堂教学效果[5]。利用基于云课堂的混合式教学模式进行教学，可以有效互补单一在线学习和传统课堂学习的缺陷，充分发挥教师的引导作用，通过教学评价更真实地反映学生的学习效果[6]。利用翻转课堂教学模式将学习主动权交还给学生，将原有模式教师的灌输式教育任务转变成引导学生开展自我思考和探究，并对重难点知识进行针对性地讲解，达到了良好的教育效果，提高了学生的学习效率[7]。还可利用虚拟仿真技术指导水分析化学实验，使学生将所学的理论知识和专业技能正确运用于生产实际，有助于巩固实践教学效果，强化培养学生分析和解决实际问题的综合素质能力。此外，现代的学习已经是立体化的学习，课外的学习已经不再局限于图书馆、资料室以及传统的答疑，“老师”已不再是传统意义上的老师，国内外许多高校的网络公开课、慕课等为学生提供了更多的学习选择[5]。此外，在教学方法上要突破传统的“灌输式”教学模式，利用上述多样的辅助教学方式，引导学生展开讨论，激发求知欲望，实行“引导式”教学模式，从而培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，让学生从“要我学”转变成“我要学”。

2.4 教学科研融合化

高等教育的落脚点和出发点是人才培养，而培养应用型人才、复合型人才和拔尖创新人才均离不开科研的支撑。从创新型人才培养目标入手，将教师高水平的科研成果转化为课堂教学内容，可充分发挥科研与教学协同育人的作用；把教师的科研与实验教学内容相结合，也可使学生产生强烈的探索欲望，在不断的实验和摸索过程中提高创新思维和创造能力。为此，通过以大学生创新创业训练计划项目为契机，鼓励学生在学习中参与科研，在科研中深化学习，重点培养学生的实践能力和创新能力，促进高水平科学研究与高质量人才培养协同发展，构建“教研融合、协同育人”的培养模式[8]。本专业平均每年约获批大学生创新创业训练计划15项，学生参与率可达100%，极大提升了学生的实践能力和创新能力。此外，课程教学内容以丰富新颖的科研成果支撑，有益于营造生动活泼的课堂氛围，提升学生对专业课程的学习效率，并激发学生的创新活力和求知欲，有助于提高学生热爱学习的能动性[3]。

2.5 课程考核合理化

结合水分析化学课程特点，可采用“课堂表现、随堂测验、课后作业、实验操作、闭卷考试”的多元化考核手段。权重分别为10%、10%、10%、20%、50%。采用课堂积极参与及主动讨论等课堂表现代替传统的点名出勤考核方式；弱化课程结课闭卷考试的权重，增加随堂测验的考核来加强课程目标的过程化管理，衡量学生即时的课堂教学效果；作业主要用来考量学生对知识点的掌握程度，作业和随堂测验的形式也可以多样化，如采用分析报告、方案汇报等综合考查；适当增加实验部分的考核权重，注重对学生实践操作能力的考核，突出应用型、创新型人才的培养目标；最后闭卷考试以考查学生所学的理论知识为主，并结合考查学生分析问题和解决问题的综合能力。课程考核体系更加多样化、全面化，更客观公正考查学生的综合能力。