“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下水分析化學(xué)課程改革與探索

卜令君，周石慶，施 周

(湖南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南大學(xué)建筑安全與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410082)

2015年7月4日，國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，提到：在全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合發(fā)展具有廣闊前景和無限潛力，已成為不可阻擋的時(shí)代潮流，正對(duì)各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生著戰(zhàn)略性和全局性的影響。積極發(fā)揮我國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成的比較優(yōu)勢，把握機(jī)遇，增強(qiáng)信心，加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展，有利于重塑創(chuàng)新體系、激發(fā)創(chuàng)新活力、培育新興業(yè)態(tài)和創(chuàng)新公共服務(wù)模式，對(duì)打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增加公共產(chǎn)品、公共服務(wù)“雙引擎”，主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)中國經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級(jí)具有重要意義。目前，高校中依托“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型教學(xué)模式層出不窮，且教育被普遍認(rèn)為是下一個(gè)很有可能被互聯(lián)網(wǎng)顛覆的領(lǐng)域[1]。

《意見》所提的重點(diǎn)行動(dòng)中“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)與給排水科學(xué)與工程專業(yè)息息相關(guān)。水分析化學(xué)是給排水科學(xué)與工程專業(yè)本科生必修的專業(yè)核心課程，與分析化學(xué)不同，重點(diǎn)突出對(duì)水質(zhì)的分析[2]，主要學(xué)習(xí)滴定法、電化學(xué)分析法、吸收光譜法、色譜法、原子光譜法的原理及其應(yīng)用[3]，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力及實(shí)驗(yàn)操作能力，并為后續(xù)水質(zhì)工程學(xué)、高等水化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等專業(yè)核心課程及研究生課程打下必要的科學(xué)基礎(chǔ)。然而，水分析化學(xué)與給排水科學(xué)與工程的其他專業(yè)核心課相比，具有理論知識(shí)難、分析方法多、操作技能雜等特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的“知識(shí)灌輸”式的教學(xué)方法效果不佳。此外，在“新工科”及“智能建造”等背景下，傳統(tǒng)的水分析化學(xué)教學(xué)也無法適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才培養(yǎng)。因此如何依托“互聯(lián)網(wǎng)+”改進(jìn)水分析化學(xué)的教學(xué)方式，從而提高學(xué)生應(yīng)用水分析化學(xué)相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，是現(xiàn)階段高校給排水專業(yè)教師所共同面對(duì)的問題。故筆者從慕課、微課、虛擬仿真等角度嘗試對(duì)水分析化學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行改革和探索。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”在水分析化學(xué)課程中的應(yīng)用

1.1 水分析化學(xué)慕課課程建設(shè)及雨課堂的使用

慕課是一種主講教師負(fù)責(zé)的，通過互聯(lián)網(wǎng)支持大規(guī)模人群參與的，以講課視頻、作業(yè)練習(xí)、論壇活動(dòng)、通告郵件、測驗(yàn)考試等要素交織的教學(xué)過程。雨課堂是學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學(xué)工具，將PPT、慕課、手機(jī)微信融為一體，預(yù)示著我國高校教學(xué)信息化進(jìn)入新的階段[4]。以湖南大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)為例，在2019年新修訂的培養(yǎng)方案中，由于各模塊課程學(xué)時(shí)學(xué)分的調(diào)整，水分析化學(xué)課程由2015版的3學(xué)分(48學(xué)時(shí))調(diào)整為2學(xué)分(32學(xué)時(shí))，課堂授課時(shí)間減少了1/3。而慕課及雨課堂作為網(wǎng)上教學(xué)資源，具有共享性，不受時(shí)間和空間的限制[5]，也不受學(xué)時(shí)學(xué)分的制約，因此，除了遠(yuǎn)程教學(xué)和在線教學(xué)之外，水分析化學(xué)慕課的建設(shè)及雨課堂的使用還可以作為課前預(yù)習(xí)和課后鞏固課程供本校在修水分析化學(xué)課程的學(xué)生進(jìn)行混合式教學(xué)使用。學(xué)生可通過學(xué)校提供的平臺(tái)自行安排學(xué)習(xí)時(shí)間，使用部分慕課內(nèi)容取代傳統(tǒng)課堂授課，有效解決了水分析化學(xué)課程學(xué)時(shí)學(xué)分減少帶來的知識(shí)體系框架不完整的問題。同時(shí)，學(xué)生還可以針對(duì)課程中的重、難點(diǎn)反復(fù)觀看慕課視頻，加深鞏固對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，無需授課教師進(jìn)行重復(fù)性的講解，大幅提高教師的授課效率。此外，水分析化學(xué)慕課課程的建設(shè)及雨課堂的使用也為重修、及其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了加大便利，解決了這類學(xué)生因課程時(shí)間沖突引起的問題，可以讓學(xué)生更加合理的安排自己的學(xué)習(xí)時(shí)間。水分析化學(xué)慕課課程建設(shè)及雨課堂的使用可以做到讓水分析化學(xué)課程人人可學(xué)、處處可學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)。

1.2 教學(xué)過程中采用微課等新型授課形式

1.3 虛擬仿真技術(shù)在水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

繼多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用之后，虛擬仿真技術(shù)在近些年也隨之成為高教領(lǐng)域，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已被教育部列為重點(diǎn)建設(shè)工作之一。

水分析化學(xué)課程是給排水科學(xué)與工程專業(yè)核心課中設(shè)置實(shí)驗(yàn)課時(shí)最多的課程，其中包括堿度的測定、硬度的測定、二氧化氯和氯的連續(xù)碘量法測定等23個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)及液相色譜、原子吸收光譜等多個(gè)大型精密分析儀器的原理介紹?，F(xiàn)階段由于儀器設(shè)備數(shù)量不足且本科生人數(shù)較多，多數(shù)高校本科生只能進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)的操作，無法進(jìn)行其他復(fù)雜實(shí)驗(yàn)及大型精密儀器上機(jī)操作。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教師曾基于LabVIEW平臺(tái)開發(fā)了分光光度法和電位滴定法兩個(gè)分析化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[6]，取得了較好的效果。故虛擬仿真技術(shù)在水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用亟需開發(fā)。

虛擬仿真技術(shù)在水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用可為學(xué)生開創(chuàng)全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，不再受時(shí)間、空間及教學(xué)條件的制約，一方面有效節(jié)省了儀器設(shè)備的購置、維護(hù)、消耗、廢棄物處理費(fèi)用，從而可降低教育成本；另一方面虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決了水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性的問題。此外，虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用也可以顯著加深學(xué)生對(duì)理論課程知識(shí)的理解。

2 結(jié) 語

“互聯(lián)網(wǎng)+”正在推動(dòng)著我國高等教育的重大變革，也帶來了一系列新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。本文基于“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下，結(jié)合給排水科學(xué)與工程學(xué)科特點(diǎn)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，從慕課、雨課堂、微課、虛擬仿真技術(shù)等角度對(duì)水分析化學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革實(shí)踐探索，不斷豐富教學(xué)資源和教學(xué)形式。以期提高水分析化學(xué)的教學(xué)效果，達(dá)到為社會(huì)主義給排水事業(yè)培養(yǎng)合格建造者和可靠接班人的最終目的。