市政、环境类研究生专业课程《水分析化学与应用》教学改革与探索*

李 香，杨宝军，耿富云，龚银春，温 馨，王佳乐，高 沛

(1 重庆科技学院建筑工程学院，重庆 401331；2 重庆华数机器人有限公司，重庆 400714；3 重庆科技学院马克思主义学院，重庆 401331；4 重庆科技学院机械与动力工程学院，重庆 401331)

水分析化学课程是本科院校给排水科学与工程专业开设的一门专业核心基础课程。该课程以基础化学为基础，主要探讨水中的化学过程，并教授以化学反应为基础的水中污染物质的分析和测试方法，包括四大滴定法、电化学分析以及一些仪器分析法。通过这门课程的学习，要求学生能够将化学分析中的理论知识运用到水的分析中来，最终能够运用水质分析原理和技术去解决实际工程中的复杂水体的分析研究。这门课程对于本科生教学侧重于分析方法尤其是化学分析法的原理和操作步骤的教授。给排水科学与工程专业本科毕业生继续深造进入研究生(一般是市政工程或环境专业)阶段的学习后，更多的是以导师课题或毕业课题为主的研究式学习，是以实验室为主体学习场所的探究式学习。因此，研究生的专业课程应是以研究方向为导向的，侧重于基础知识实际运用的教学。区别于本科生水分析化学课程，重庆科技学院市政环境方向研究生的“水分析化学与应用”课程更加侧重于分析方法的运用，并加重了仪器分析知识的教授。加强“水分析化学与应用”课程的建设，优化课堂教学内容并引入先进的教学方法和手段，将本科所学理论知识与实验教学相结合，提高学生综合素质，真正地让学生能够利用水分析化学这一工具服务于其研究课题以及今后的工作。

1 课堂教学模块设计

“水分析化学与应用”研究生课程为2个学分共计32学时。理论课堂设计10学时，实践课堂设计22学时。

理论课堂教学模块设计：“水分析化学与应用”研究生课程为本科生课程“水分析化学”的延续，是在水分析化学课程基础知识的基础上，侧重于应用的一门课程。由于重庆科技学院的一部分市政环境专业方向的研究生本科专业不为给排水科学与工程专业，本科阶段未涉及水分析化学乃至化学相关的基础课程。因此，在本门课程的教学过程中需要考虑这部分化学基础薄弱学生的知识接受能力，适当的讲授一部分水分析化学基础知识，并要求这部分学生在研一上期补修水分析化学课程。理论课堂教学内容安排为：四大滴定和电化学基础知识讲解8学时、仪器分析讲解2学时。四大滴定法主要讲授包括滴定原理、指示剂、涉及的水质指标测定原理；电化学法主要讲授电位滴定的原理和应用；仪器分析主要讲授光谱分析、色谱分析法的原理和应用。

实践课堂教学模块设计：“水分析化学与应用”研究生课程是以运用为目的的一门课程，因此实践课堂是教学的重点。本门课程实践课堂主要分为三个模块。模块一为课带实验；模块二为大型仪器参观与实操；模块三为综合实操。

模块一课带实验。根据理论课堂知识按排，主要为化学分析涉及的水质常规指标的测定实验，包括：碱度的测定(酸碱滴定)、硬度的测定(络合滴定)、化学需氧量的测定(氧化还原滴定)、溶解氧的测定(氧化还原滴定)。

模块二大型仪器参观与实操。由于本科生人数较多，在水分析化学教学中涉及到仪器分析的教学受实验条件和课程学时的制约(如：大型紧密仪器价格昂贵、台套数少、操作复杂和周期长)，多以演示实验为主，学生在教学过程中很难熟练掌握大型仪器的使用。目前重庆科技学院市政环境专业研究生数量不多，在实践课程中可以在演示教学的基础上增加学生实操的过程，主要包括参观演示和实操两个阶段。第一阶段主要是研一新生在教师的带领下到专业实验室仪器分析中心进行参观学习。教师在现场针对每台大型仪器进行包括构造、特性、应用等的介绍使学生了解仪器在自己研究中所能实现的功能。同时对往届学生或者老师利用该仪器取得的科研成果进行展示以激发学生的学习兴趣，为其进入课题研究提供方法学的引导。第二阶段，学生在第一阶段的基础上，增加实践操作环节。主要开展紫外可见分光光度计、气相/液相色谱、红外光谱分析共计约3～4个实验项目。针对每个实验项目进行引导式实操教学。具体在于，课前提出相对应的思考题，让学生先自行查阅资料进行预习；实践课堂上由老师进行仪器原理、操作过程及注意事项等讲解并做演示；最后由学生进行实操，包括样品的制备、仪器的操作及数据采集和分析。实验过程中学生如遇到问题可先小组进行讨论，然后由老师针对性的进行指导，再由学生去解决问题。实操环节教学由理论转向实验、老师转向学生，通过这个过程的学习开阔了学生的科研思路和视野，激发了学生的学习兴趣和积极性。

2 教学手段设计

随着经济社会的发展，人们丰衣足食，当代大学生已然没有或少有危机意识感，大学课堂逐渐从主动式教学转变为被动式教学。如何激发学生的学习兴趣已经成为当前大学教育课程设计的重中之重。尤其是对于研究生，兴趣更是激发学生学习和研究的主要手段。显然，“填鸭式”的课堂教学是不适用于研究生教学的。本门课程所采用的教学手段主要是微课结合案例式(项目式)教学。在讲授各种分析法原理的时候采用录制微课，让学生提前从在线课程资源中观看微课进行预习，记下不懂的问题，课堂上主要是以解答学生问题的方式进行授课。此外，在课堂上穿插案例式(项目式)教学。在理论知识讲完后，由教师给出实际工程案例，先由学生分小组进行案例分析，查阅资料，解决问题；再由教师对学生的解决方案进行综合评价。在微课与案例式(项目式)教学有机结合的过程中，需充分发挥这两种教学模式的优点。以内容精炼、主题突出、具有精彩表现形式的微课来加深学生对课本重要知识点的理解与掌握，然后再用能够充分发挥学生主体地位和综合评价学生专业素质的项目式教学法来提高学生综合运用课本知识解决实际问题的能力。

3 考核模式设计

鉴于“水分析化学与应用”这门课程实践能力较强，因此应采用多元化的考核方式进行课程结业考核。本门课程的考核方式由以下几部分组成：(1)非标理论考核，占总成绩的40%, 非标考核题目来源于实际工程项目中遇到的相关水质分析的问题，主要考察学生理论知识的实际运用能力，此部分为开卷考试；(2)实验考核，占总成绩的40%，考核内容为课带实验，由学生从课带实验中抽取考核实验题目，然后由学生进行整个实验操作过程，主要考察学生在实验过程中是否熟练掌握了常用仪器的基本操作、日常维护、注意事项等知识；(3)课程论文，占总成绩的15%。每一位同学根据自己的研究方向选择本门课程涉及的水质分析方法中的一种撰写一篇综述论文，规定引用近5年高水平论文和论文字数，鼓励学生采用英文撰写，如果论文质量高，可建议学生认真修改进行投稿；(4)平时成绩，占5%。平时成绩主要从出勤、课堂表现、课程贡献度等进行综合评分。这种多元化的考核方式能够更加科学的对学生的学习情况进行综合评价，同时也能使教师在教学中不断的发现存在的问题，并及时的改进以提高自身教学水平。

4 教学实践效果

对本校资源与环境专业研究生“水分析化学与应用”这门课程实施一定的改革措施后，基本达到了预期的效果。通过对该专业研究生进行课后调查和课程评教后，发现大部分研究生对课程的学习目标更加明确，能够将课程所学内容与所研究课题结合起来，达到了学以致用的目的。通过这种学与用的有效结合，充分激发了这部分学生对该课程的学习积极性及科研兴趣，对其科研中涉及该课程的理论和仪器使用及各种实操能力有了实质性的提高。学生对其研究课题的相关研究进展能够进行主动追踪和思考，并能够对大量相关的文献资源进行分析总结，从中提取有效信息，并将其应用于课题研究当中。大多数研究生可以根据实际水质情况进行分析并大胆合理的设计水质分析实验，并应用于实际操作和应用中。因此，学生的分析和解决实际问题的能力得到了显著的提高。此外，研究生和导师之间的互动性得到增强，研究生导师的引导作用和人格魅力得到很好的发挥。通过教学模式的改革实施，研究生能够主动和导师进行学习和探讨交流其在科研中的思想和认识。研究生在科研中遇到的难题均能够及时在与导师的共同探讨过程中得到圆满的解决。在导师的启发下，研究生克服困难，坚持研究的信息也得到了增强。在课堂开放讨论中，多数学生能够积极发言，大胆提出对课程内容的疑问，并能够给其他同学和老师提供合理的意见和建议。

5 结 语

“水分析化学与应用”是市政/环境方向研究生需要学习的一门非常重要的专业基础课程。化学/仪器分析是科研者门的“眼睛”，学生学好这门课程能够更好地服务于其后续的课题研究和工作。要上好这门课程，不仅需要教师根据学情进行教学设计，还需要充分调动学生的积极性，实现教与学的有效配合。

这门课程的教学目的不仅在于让学生掌握化学和仪器分析的基本原理、基本操作和注意事项，还要求培养学生运用所学解决实际科研和工程问题的能力。因此，教师必须不断的进行教学总结和更新，紧跟化学/仪器分析前沿，将大量的应用实例融入到课堂教学中，这样才能充分调动学生的学习积极性，这门课程的教学质量才能得到有效的提高。