“水分析化学”课程教学改革的实践探究与思考

文刚，李凯，黄廷林

[摘 要] 针对高校给排水科学与工程专业水分析化学课程传统教学的现状以及存在的主要问题，结合西安建筑科技大学课程发展实际，介绍了教学团队多年教学改革获得的成效，包括电子教学资源的建设和应用情况，以及线下课堂教学模式创新化改革实践的措施，并从教学考核体系、教学模式手段、理论实践结合、科研教学融合等方面提出进一步深化线下教学改革的思考和建议，以期促进线上线下教学的融合发展、同质等效，从而提高全国高校给排水科学与工程专业“水分析化学”的教学质量。

[关键词] 给排水科学与工程;水分析化学;教学改革;线下教学;融合发展

[基金项目] 2020年度教育部项目“给排水科学与工程国家级一流专业建设”（教高厅函〔2019〕46号）;2020年度西安建筑科技大学项目“‘水分析化学一流课程建设”（1609420055）

[作者简介] 文 刚（1983—），男，四川南充人，工学博士，西安建筑科技大学环境与市政工程学院教授（通信作者），博士生导师，主要从事饮用水生物污染与控制研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）44-0078-04    [收稿日期] 2021-03-19

一、引言

“水分析化学”是高校给排水科学与工程专业的专业基础课，是给排水科学与工程专业指导委员会指定的十门骨干课程之一[1]。课程主要讲授水质分析的基本原理及应用，重点学习水质分析过程中的化学分析和仪器分析方法，具体分别包括酸碱滴定法、沉淀滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法以及色谱法、吸收光谱法、原子光谱法等内容，旨在使学生系统掌握水中杂质含量的常用分析测定方法的基本概念、原理及技能，进而解决实际给水排水工程研究中的水质分析问题[2]。

西安建筑科技大学是我国最早成立给排水科学与工程专业的八所院校之一，“水分析化学”作为我校培养给排水科学与工程专业技术人才重要的实践性教学课程，自开设以来就作为学校学院重点发展改革的精品课程。本文结合笔者教学团队历年的教学实践和检验成果，对现阶段水分析化学教学的既存问题进行剖析，介绍了团队在教学改革中采取的创新性措施及教学成效，对进一步深化课程改革进行反思并提出建议，以期为该课程开设高校教学质量的提高提供思路，共同實现高质量人才培养的根本目标。

二、传统教学的现状与既存问题

（一）教学模式手段单一

水分析化学是理论性很强的课程，教学内容深奥复杂，知识点抽象复杂[3]。在传统的教学模式中，教师多采用板书结合PPT的固有方式，课堂氛围容易枯燥低沉，学生难以集中注意力，无法深入理解掌握重难点知识。传统的实验教学也同样主要由教师讲解并示范步骤，随后学生只是“按部就班”地被动模仿，未必能真正掌握实验的根本原理[4]。单一的教学模式使课堂和实验无法达到预期的教学目的，教学改革需要进一步丰富传统教学的模式和形式，以提高线下教学效果。

（二）仪器分析课时占比较少

现阶段，在全国约160所开设给排水科学与工程专业的高校中，水分析化学课程仍大多以传统的化学分析方法为教学重点。然而，由我国2006年第四次颁布的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）[5]可看出，新标准中增加了大量仪器分析的方法。随着样品组分的日趋复杂，仪器分析必将广泛应用于水质分析之中[2]。目前，高校的教学重点落后于实际的新发展、新变化，会导致学生对仪器分析技术掌握不足，无法将灵敏度高、选择性高、智能化高的仪器应用于工程实践及科学研究中[6]。课程改革应当合理调整增加仪器分析方法的教学内容和课时占比权重，以适应社会和时代的发展需求。

（三）课程考核形式欠妥

以我校为例，水分析化学课程的考核方式为“70%期末成绩（闭卷）+30%平时成绩（包括出勤、作业、提问、翻转课堂表现、实践课成绩等）”，多数院校的考核权重比相差不大。期末考试的卷面成绩仍占主要部分，轻视了对平时学习的考核，实验成绩也以实验报告为主，忽略了对实际操作是否规范的监控。在这样的考核方式下，学生重结果轻过程，并不利于扎实地掌握课程内容、实验操作。

（四）实验教学环节薄弱

水分析化学课程配套的实验教学仍存在许多问题：一是创新性、综合性的实验设计和自主性、独立性的学生角色未得到体现，实验教案陈旧;二是现场教学教师演示一遍即过，学生不懂的操作和原理不能课前思考、课后回顾[4];三是理论和实验教学的课时不能有效衔接，实验课时的安排落后于课堂教学，达不到二者相辅相成的效果[1];四是有关仪器分析的大型仪器设备的购置和教学人员的培训不够。实验教学环节薄弱，是水分析化学教学改革的重点也是难点所在。

针对以上现状，笔者教学团队历年来根据教学改革新要求，在线下教学模式的创新改革和电子教学资源的建设使用等方面做了一定探究，提出教学新方法，增添课堂新元素，多年的教学实践取得初步成效。

三、线下教学模式的创新与实践

（一）转换角色的“翻转课堂”

学生作为汲取知识的主体，应引导其主动学习。为此，教学团队以学生为主体，开展“翻转课堂”教学，让学生不是在“教中学”，而是在“做中学”。翻转课堂的教学开展以四大滴定的专题知识总结为主，学生从滴定原理、基本反应、滴定曲线、滴定条件、突跃影响因素、指示剂及应用等多个方面进行对比分析，并以PPT的形式呈现，每节课进行10～15分钟的上台讲解。在此过程中，教师可以及时发现问题并进行补充，从而更有效、更具有针对性地让学生对知识进行深化巩固、查漏补缺，在实际的课程教学应用中起到良好的教学效果。

（二）形式丰富的“启发教学”

高深且枯燥的理论是水分析化学教学的难点。课堂作为主战场，良好的课堂氛围成为教学环节的重中之重。因此，教学团队结合多元的微课、习题库、网络平台等网络资源，同时增加抽查提问、小组讨论、案例分析、专题总结、随堂测试、小论文、思维导图绘制、知识竞赛等形式丰富的启发式互动环节来同步开展教学。

课前复习提问，温故知新的同时，使学生快速进入课堂的学习状态;针对疑难知识组织小组讨论，培养学生独立思考的能力;根据实际水质分析问题进行案例分析，抛砖引玉，引导学生将理论与实际相结合，加深对课程和专业应用的理解。此外，还引导学生查阅相关论文，梳理知识脉络，举办知识趣味竞赛，通过一系列的引导，培养学生思考问题以及团队合作的能力。

（三）反哺教学的“科教融合”

高等教育的目标在于人才培养，而人才创新能力、综合能力的培养都离不开科研支撑。目前，我校水分析化学课程使用的教材以理论知识为主，不会涉及相关领域的最新研究。然而，教学应当跟踪学术前沿，保证教学适应本领域科技发展的形势。因此，笔者依托团队所主持承担的科研项目，将最新的研究成果提炼融入教学。例如，将主要研究方向“丝状真菌氧化消毒控制技术方法”等消毒及消毒副产物的内容注入课堂，激发学生将所学知识应用于专业实践中的兴趣，为未来从事相关工作提供了重要的认知载体。此外，还安排学生到西北水资源与环境生态教育部重点实验室学习水质检测方法和水处理装备，使学生对专业知识的掌握更加深刻。

四、电子教学资源的建设与应用

（一）微课视频的录制

水分析化学作为一门必修的专业基础课，内容庞杂，公式推导晦涩难懂，即使有大学化学、有机化学和物理化学等作为先修课程，对于部分基础较差的学生仍有学习困难。因此，教学团队将课程内容的重难点进行整合凝练，制作录制微课，详细讲解重要知识点。学生既可以在课前进行预习，同时又可以对课堂上存有疑惑的问题进行深入学习，理解并掌握课程难点。

（二）试题库的构建

在高等教育中，考试是一个不可或缺的环节。水分析化学课程作为给排水科学与工程专业的专业基础课程，也被确定为多所高校市政工程、环境科学与工程考研初试的专业课。为促进学生对本课程理论知识的掌握，同时更好地把握考试命题形式，教学团队完成线上电子试题库的构建，其中包括课本习题解答、历年期末试卷以及考研资料库等，帮助学生掌握出题规律，达到“会做题、做对题”的水平。

（三）网络课程平台的建设

在保障课堂教学质量的基础上，教学团队的水分析化学课程还建立了全方位、立体化的资源网络平台，结合现代化教学手段，将过去晦涩难懂的理论知识用图片、视频或者动画等方式多样化呈现，在各式各样的教学过程中加深学生的印象，加深对知识的理解，从而提高课堂教学效果。网课平台自建设完成至今，累计点击量已达139640次，评分达4.8分，教学效果良好。尤其在2020年新冠肺炎疫情期间，平台更是发挥了至关重要的作用。

五、教学改革成效

教学团队将教学与科研、职业技能需求紧密结合，对理论和实验内容进行甄选整合，及时补充了水分析化学发展中的新仪器、新方法，既保证在有限学时内完成本身的教学任务，又满足不断更新前沿知识的需求。教学中以线下课堂授课为主，电子资源共享网络平台为辅，采用研讨、启发、翻转式和专题总结式的教学方法，向互动、多边性交流的模式转变，培养学生在实践中掌握基础原理、操作与理論的能力，体现了知识、能力与素质“三合一”的教学理念。

通过课程改革，教学团队的水分析化学课程自开课以来受到了不错的评价，近三年评教分别位列全院第5名、第1名和第5名，平均位列全院约5%，深受学生好评。

六、课程改革的思考与建议

（一）完善教学考核体系

根据对水分析化学传统教学模式现状的分析，以及多年来团队改革实践，笔者认为改革的首要任务还是改进教学内容以及成果考核机制。为保证课程内容的时效性，教师及教学团队应当认真把握教学内容，重构课程知识结构，并对实验体系进行改进，编订新的实验指导操作手册，将课程和专业特点贯穿联合起来，与社会发展结合起来。在将四大滴定基本原理、基本概念和应用定为课程重点的同时，须增加仪器分析学习的课时，强化仪器分析的操作。同时，考核体系也应当改变权重，注重过程的考查，让学生不只是优秀的“做题家”。

（二）丰富教学模式手段

水分析化学课程应该采取多样化的教学方式。例如，通过开展翻转课堂，树立以学生为本的授课思维，培养学生的创新意识，设计如制作四大滴定分析的PPT总结、绘制思维导图、知识竞赛等学生自主性和趣味性的互动教学活动，强化课堂面授的氛围。此外，可利用多元的现代信息技术辅助课堂教学，通过建设网络平台、录制课程视频、构建习题资源库等方式，在保证课堂教学效果的同时，也有助于线下教学应对如新冠肺炎疫情、寒潮酷暑或雾霾天气导致的短期停课等类似突发情况。

（三）重视理论实践并重

给排水科学与工程专业的培养目标是培养应用型、创新型和技术型的人才，因此教学必须融教、学、做为一体。第一，实验内容应该与时俱进，既要有代表传统水分析化学四大滴定的实验，又要增加仪器分析的先进技术，保证教学的准确性和时效性。第二，可改进新增创新性强的综合性实验，将过去分割开的不同的滴定方法整合成一个综合性的实验，提高学生对理论知识综合运用的能力。第三，课时安排应保证实验及理论教学的同步进行，以实现二者相辅相成、有效衔接的效果。第四，还可在网络平台上录制实验微课，开发虚拟实验，开展开放性实验，补充现场教学中的不足，培养学生的实验兴趣。

（四）促进科研教学结合

教師可依托承担的科研课堂，将研究方向内容融入日常教学，使学生了解国内外相关领域的前沿动态，进一步拓宽给排水科学与工程专业、市政工程专业的内涵和外延，丰富学生的知识体系。例如，可在课堂教学中安排讲解部分科研内容，加深学生对重点和难点的理解;也可通过鼓励让学生参加教师课题的形式，引导学生走进实验室，将课堂的理论知识和分析方法运用到实际的科研实验中去，培养学生的创新意识。

七、结语

水分析化学作为给排水科学与工程专业的核心专业基础课程，其教学方式必须不断创新，与时俱进。通过教师队伍建设、课程体系建设、教学模式和教学方式改进、考核和课时分配、科教融合、科研反哺教学，水分析化学课程在我校目前的教学中初步取得了不错的成绩，教学经验可对兄弟院校本课程的教学起到启发作用。但建设高水平水分析化学课程仍须持续加强线下教学模式的创新性改革与实践，同时完善电子教学资源的建设，以进一步探索、打造培养高水平人才的一流精品课程，为全国给排水科学与工程开设院校的教学改革与发展提供更多的理论依据。

参考文献

[1]张会文，丁磊，单淇，等.水分析化学课程教学改革研究[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2017，34（1）：86+90.

[2]陈忠林，沈吉敏，康晶.仪器分析在水分析化学课程中的强化作用探析[J].教育教学论坛，2020（32）：156-158.

[3]龚淼，袁守军，冯景伟，等.水分析化学课程的教学改革初探[J].广州化工，2020，48（13）：129-130+133.

[4]方志荣，曹宇.以“学生为主体”的水分析化学实验教学方式改革探索[J].西昌学院学报（自然科学版），2020，34（3）：121-124.

[5]GB 5749-2006.生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社，2006.

[6]路莹.基于OBE模式的“水分析化学与实验”课程教学改革[J].新课程研究，2019（20）：30-32.

Exploration and Thinking on Teaching Reform of Water Analytical Chemistry Course： Taking Xian University of Architecture and Technology as an Example

WEN Gang， LI Kai， HUANG Ting-lin

（College of Environment and Municipal Engineering， Xian University of Architecture and Technology， Xian， Shaanxi 710055， China）

Abstract： Aiming at the current status and main problems of traditional teaching of the Water Analytical Chemistry course in water supply and drainage science and engineering， and combining with the actual curriculum development of Xian University of Architecture and Technology， this paper introduced the results of years of teaching reform of the teaching team， including the construction and application of electronic teaching resources， as well as measures for innovative reform and practice of offline classroom teaching model. It also put forward thoughts and suggestions on further deepening offline teaching reform after the epidemic from the teaching assessment system， teaching model， combinations of theory and practice， and integration of scientific research and teaching， in order to promote the integrated development of online and offline teaching， and thus improve the teaching quality of the Water Analytical Chemistry course for water supply and drainage science and engineering majors in universities around the nation.

Key words： water supply and drainage science and engineering; Water Analytical Chemistry; teaching reform; offline teaching; integrated development