面向应用型本科高校环境工程专业的分析化学课程教学研究

田莹莹 师东阳 冯秀芳

摘要：分析化学课程是环境工程专业本科生重要的学科基础必修课。通过对应用型本科高校环境工程专业分析化学的教学现状进行分析，提出了集培养目标、教学过程、课程内容、实践能力和考核方式改革五方面为一体的改革方案，以期更好地服务专业人才培养和社会需求。

关键词：应用型本科院校；环境工程；分析化学；教学改革

中图分类号：G64     文献标识码：A

Research on Teaching Reform of Analytical Chemistry for Environmental Engineering in Applied Undergraduate Universities

Tian Yingying  Shi Dongyang  Feng Xiufang

College of Materials Science and Engineering， Henan Institute of Technology  HenanXinxiang 453003

Abstract： Analytical chemistry is a compulsory course for undergraduate students in environmental engineering. Based on the current teaching analysis， a teaching reform plan integrating the aspects of training objectives， teaching process， course content， practical ability and examination method has been proposed to improve the students ability and meet social requirement.

Keywords： applied undergraduate university; environmental engineering; analytical chemistry; teaching reform

環境工程专业是在20世纪70年代末发展起来的一门新兴的综合性学科，它运用了环境科学、工程学和其他相关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源，预防环境问题，提升环境质量[1]。环境工程专业有着广泛的发展前景，方兴未艾。

人与自然和谐共生的现代化是中国式现代化的重要内涵之一，也是中国式现代化的基本特征和本质要求。随着经济社会的快速发展和环境污染问题的日益凸显[2-3]，国家和地方对生态环境保护问题日渐重视[4]，环境工程专业人才的社会需求逐渐增加，社会对人才的培养质量要求越来越高。

分析化学是一门综合研究物质组成、含量和结构信息的方法学及相关理论的科学[5]，是环境科学与工程专业重要的学科基础课程[6]，也是支撑环境科学研究的基础和关键。分析化学关于环境样品处理、分析、定量的理论与技能是从事环境监测、生态学、环境污染化学、地球化学等领域研究的必备条件。此外，分析化学还为水土气声等污染的环境管理和污染物控制提供必要的数据支持。我国高校环境工程专业分析化学课程普遍在第二和第三学期开设，这个阶段学生的专业认识度还比较浅薄，也没有形成自己明确的职业规划，对国家社会企业需求不了解或关心不够。分析化学在环境工程专业课程群建设中的具有重要奠基作用，日常教学中立足学校发展定位，基于人才培养和需求改革现有教学中的不足具有重要意义。

一、环境工程专业分析化学教学现状分析

（一）分析化学课程简介

河南工学院分析化学课程是面向我校环境工程专业大二学生开设的一门专业基础课，理论课时32学时，计2学分，课程性质为必修课。学生们的先修课程为无机化学，32理论学时，后修课程为环境化学、环境监测、环境工程微生物学、固体废物处理处置工程等。河南工学院是一所突出服务地方发展又面向全国的应用型本科院校，其环境工程专业以培养高素质的应用型人才为主要目标。与其他研究型大学相比，分析化学课时在部分应用型院校有压减趋势。为保证人才培养质量，需要立足学校发展定位，着眼于人才培养目标和需求开展高质量的教学改革。

（二）存在的问题

1.培养目标不明确

现阶段，我国高校培养的工科类学生普遍离企业实际需求相差甚远。这与众多高校不能很好区分理科工科人才培养目标，将工科生以理科生培养，导致工科学生工程意识和实践经验欠缺有紧密关系，教师自身工程实践经验的不足也是阻碍高质量教学实现的重要限制因素，其中培养目标不明确是理论教学中所有问题的根源。

2.教学过程缺乏设计

传统的教学是从课程体系开始，逆反向到毕业要求、培养目标和需求的过程。基于传统教学设计培养的学生一般只能满足人才培养定位、教学主体需要等的内部需求，而一定程度上忽视了满足国家、社会、行业等的外部需求[7]。最终，传统工程教育模式对外部需求只能勉强“适应”，还不能很好做到“满足。CDIO模式以项目学习为载体，通过将课程知识点融入“构思、运作、设计、实现”四阶段的教学过程让学生实现在“做中学”。CDIO是工程教育改革的新成果，可在分析化学教学中引入该理念。

3.课程内容衔接不紧密

分析化学是一门专业基础课，其理论实践能力和学习方法培养对后续课程教学具有重要的引领作用。作为应用型本科高校，分析化学在我校环境工程专业中的课时相对较少。教师虽有心进行课程改革，但囿于理论内容多，一时无法找到突破口，也导致了大多数教师的课堂还是以灌输方式为主。这与现代工程教育学习理念不符，也无法实现素质能力培养的目标。基于我校的课程设置情况，找出分析化学、无机化学理论知识间的共性联系，统筹分析化学教学中基本概念与重点难点，充分利用课堂教学时间达成教学目标，对教师和学生都能实现减负。鉴于分析化学本身的学科基础属性，授课教师还要对其他专业课程内容有充分的把握，做到能正确梳理课程与课程之间、课程内部章节与章节之间的联系[8]。

4.实践应用能力和创新能力欠缺

实践能力是工程教育中的核心能力，缺乏实践能力和创新能力是我国高等工程教育的一个巨大短板[9]。课堂教学是培养学生实践应用能力和创新能力的第一渠道。高校的大多数课程设置以理论为主，在理论教学中有机融入实践能力培养对学生个人能力和专业认同感提升非常关键。目前，教师对新的课程理念、课堂教学改革的必要性和紧迫性认识不到位，担心课堂教学改革影响授课进度，拉低学科成绩，在课堂教学中对学生实践应用能力和创新能力培养不够重视。另一方面，基于学校和学科的发展实际，服务实践教学的场地、设备、人才等资源无法满足，也致使工程教育能力培养的质量大打折扣。

5.课程考核机制不完善

分析化学现阶段的课程考核主要由试卷成绩和过程性考核成绩两部分组成。真正综合型和应用型试题的比例不高于20%，难度系数普遍不高。虽有过程性考核但常简单的以考勤、作业、测验形式体现，对学生课前预习效果及课堂参与度指标的衡量则很少体现，一定程度上否定了部分自主学习学生的努力，对“佛系”型学生的推动作用也不明显。在现有的作业考核过程中，以老师布置的客观题为主，考察的是学生个人对知识的掌握程度，缺少了对学生团队合作、个人表达能力的培养。

二、环境工程专业分析化学课程教学改革

（一）立足全省，培养服务地方和行业的应用型人才

河南省提出了在二〇三五年基本实现生态强省的远景目标。十四五期间，河南省要全面提升水安全保障水平，持续改善水生态环境质量，紧抓黄河流域生态保护和高质量发展机遇，以更高标准打好碧水保卫战，要确保南水北调中线的水质安全，坚决治理城市黑臭水体，推动水污染治理向乡镇、农村延伸，强化农业面源污染治理（豫政〔2021〕42号）。

有效满足社会的人才需求是高等教育可持续发展的关键所在。河南工学院是一所地方应用型本科院校，主要的生源都来自于本省。我校环境工程专业定位在培养德智体美劳全面发展，适应区域经济社会发展和产业转型升级需要，具有坚定理想信念、良好职业道德和开拓创新意识，同时掌握环境工程领域污染防治研究、工程设计、环保装备研发与应用知识，具备工程项目运行规划管理基本能力，能解决智能化环保装备升级过程中的工程实际问题，能从事监测分析、工程设计、咨询管理、研究与开发等工作的高素质应用型人才。因此，环境工程专业的人才培养一贯力于满足地方和行业需求，同时体现一定的高阶性以适应时代的快速发展。

（二）基于CDIO模式设计教学过程，实现“做中学”

体现以“学生为主体，教师为主导”的教育理念，针对课程内容，按照CDIO“做中学”思想，将分析化学课程教学内容设计为与CDIO能力逐级培养相适应的“构思、运作、设计、实现”等教学单元，将课程知识点分解于案例项目的任务中。教学过程中，针对课程内容与教学设计，采用多种教学模式、教学手段组织课程内容，积极开展情景式、案例式、混合式、探究式等多种教学方法。

分光光度法是分析化学中应用最广泛的的仪器分析方法。通过本章节的学习，学生能了解分光光度法的原理和分光光度计的结构，掌握分光光度计的基本操作，并能对分光光度法进行反应条件的优化，确定工作波长和准确处理实验结果。基于CDIO模式的教学目标如下：围绕高锰酸钾溶液含量测定项目，要求学生掌握分光光度计的使用，熟悉如何寻找最大吸收波长以及吸收光谱曲线的绘制方法，掌握标准对照法测定未知溶液浓度，并完成分光光度法测定水质指标高锰酸盐指数。

（三）构建教师团队，做好课程内容衔接

分析化学在环境工程专业课程体系中具有承上启下的作用。滴定分析法是基于四大化学平衡的经典化学分析法，其基本原理在大一先修课程无机化学中已有介绍，因此任课教师要熟稔两门课程的联系，通过弱化本部分基础概念和一些共性的原理，把重点放在滴定分析的应用上，难点集中于滴定分析条件和方法的选择上来更加有效的组织课堂教学。此外，四大滴定分析法的滴定原理部分有关滴定曲线、突跃范围、指示剂等部分内容有相同或相通之处，可以酸堿滴定法原理介绍为重点，之后引导学生对比归纳其他滴定方法原理，确保授课效果的前提下，精简该部分课时，为新技术引入课堂和培养学生创新能力提供一定的条件。

除了通过发现课程内部联系做好课程衔接外，还要注重学科间的内在逻辑，做好学科间的衔接。构建一支以学术型教师为主，技术型工程师为顾问的教学团队，通过了解企业生产实践，将真正的行业问题带入课堂，引导和激励学生发现问题、解决问题，在教学实践中实施多学科融合的教学模式，培养学生的跨学科思维。

（四）项目/问题探究，提升实践应用能力和创新能力

应用型人才的培养要面向社会实践，着眼于区域和行业发展的需要，强化创新实践能力培养，提升新工科人才综合素质。基于项目/问题的探究式授课方式对学生综合能力的培养行之有效[10]。可在教学之初将关键的项目/问题布置给学生，让学生对项目背景，问题来源有一定的了解，做到有的放矢，心中有數。对于只涉及某一章节知识点的项目可与理论教学进度保持一致，对于涉及多个知识点的综合型项目则安排在结课后进行，重点考察学生发现问题，分析问题，解决问题和理论联系实际的能力。如为知晓新乡市定国湖水中有机质的浓度可采用什么方法，请为定国湖管委会选择一种最为合适的分析方法，如果是新乡市的卫河，则适宜的方法应该是哪种。

针对上述问题，学生需了解反映水体有机质浓度的方法，如以高锰酸钾和重铬酸钾氧化剂为代表的氧化还原滴定法和分光光度法等，并能从方法的比选（监测频率、操作人员水平、监测目的、需要的仪器设备等）上选择合适的分析方法。

（五）制定明确可量化的全方位课程考核方式

现有考核方案对学生个人和团队合作能力考查不突出。对于此，突出能力考核，提高命题质量。试卷整体考核以理解运用为主，突出知识的迁移应用能力；试题难度适中，有层次，合理区分不同层次的考生。过程性考核过程中科学规划在线学习资源和教学资源，明确学习评价策略和学习激励措施，并将课前预习考核以不低于20%的总过程性考核成绩比例纳入最终的过程性考核。将分组任务成绩体现在课堂参与活动中，并设置为一定比例，激励学生团结协作。此外，要求学生完成一定的专业相关的课外阅读，丰富学生的学习体验，帮助学生了解国家需求和具有一定的国际前沿视野。

结语

分析化学在环境工程专业学科群建设和国家社会发展过程中扮演着重要角色。现阶段，分析化学课程在某些应用型本科高校中的学时相对较少，如何利用好有限的线下课堂时间，保证和提升学生培养质量，需要对分析化学课程进行系统的教学改革。通过总结教学过程中存在的问题，本文从培养目标、教学过程、课程衔接、实践能力培养、考核方式五方面，提出了可借鉴的课程改革实施方案，以期提高学生的自主学习、理论联系实际的能力和培养团结协作的精神，同时提高教学质量。本文提出的教学改革思路有望对类似课程的改革提供一定的参考。

参考文献：

[1]卜庆伟， 王建兵， 王春荣，等. 基于学科交叉融合的环境工程专业教学改革与实践[J]. 科教文汇， 2022（10）：93-96.

[2]房琪， 李绍萍. 高质量发展背景下中国油气企业“能源-环境-经济”绩效评价研究[J]. 中国矿业， 2022， 31（10）：1-8.

[3]陶雪飞. 环保理念与环保知识在经济学科学生教育中作用——评《环境理念与环保知识》[J]. 环境工程， 2021， 9：14-15.

[4]杨静.国家自然科学基金环境工程学科发展探讨[J]. 环境工程学报， 2022， 16（4）：1055-1062.

[5]蔡挺.分析化学中的化学分析和仪器分析[J].化学工程与装备， 2022（7）：250-251.

[6]李想，成天涛，郑志坚，等.浅谈环境类本科《环境分析化学》课程建设与教学[J]. 中国科技信息， 2011（3）：180-182.

[7]徐娟， 陈龙， 卢东亮. OBE理念下校企协同育人培养模式探索与实践[J]. 现代教育论坛， 2022， 5（3）：47-50.

[8]聂瑾芳， 金文英， 袁亚利. 分析化学跨学科混合式教学模式探索与实践[J]. 大学化学， 2021， 36 （9）：1-9

[9]任正德， 唐光雄. 对高等工程教育培养学生实践能力的思考[J]. 产业与科技论坛， 2011， 10（21）：136-137.

[10]张自品， 赵祖志. 基于指示剂置换法的肝素含量测定—推荐一个分析化学综合设计性实验[J]. 大学化学， 2023， 38：1-8.

基金项目：2021年河南工学院教学改革项目（CLXY-2021007；CLXY-2021005）；2022年河南工学院“3+1”教学创新项目（cx2022-0187；cx2022-0165；cx2022-0143）；河南工学院创新教育课程项目（CX-2022-001）

作者简介：田莹莹（1988—  ），女，汉族，河南许昌人，博士，讲师，研究方向：污染控制与生态修复。