水分析化學實驗課程思政教學案例設(shè)計與實踐*
——以水中溶解氧測定為例

吳淑琰

浙江水利水電學院測繪與市政工程學院 杭州 310018

0 引言

《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》中指出，建設(shè)高水平人才培養(yǎng)體系，必須抓好課程思政建設(shè)，解決好專業(yè)教育和思政教育“兩張皮”問題[1]。理工科課程基于自然認知的普遍性上，看似存在一定的課程思政短板，其實不然，人類不斷認知自然的過程本身就蘊含著思想的發(fā)展。隨著信息化、工業(yè)化的加速推進，對科技發(fā)展帶來的人文問題的思考，用人文視野來關(guān)照科技發(fā)展，應該是理工科教師進行課程思政教育的立足點和落腳點。充分發(fā)揮理工科課程思政的作用，形成獨特的育人方式，切實“守好一段渠，種好責任田”[2]。

水分析化學實驗是浙江水利水電學院給排水科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)實踐課程，作為水分析化學專業(yè)核心課程的獨立實驗課程，水分析化學實驗是鞏固理論知識，為后續(xù)課程學習提供專業(yè)基礎(chǔ)知識技能儲備的必要教學環(huán)節(jié)。實驗實踐課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容之一，也是課程思政全過程教育中不可缺少的組成部分。本文以其中的“水中溶解氧（DO）測定”實驗的課程思政教學案例設(shè)計為例，圍繞“立德樹人”基本育人宗旨，在綜合設(shè)計性實驗教學和“做中學”教學理念的指導下，挖掘?qū)嶒灲虒W中的思政元素融入點，借助一定課程思政教育載體，以學生為中心，通過案例教學、小組合作學習等教學方式，嘗試將知識傳授和價值塑造貫穿教學全程，通過顯性和隱性思政教育方式，把育人內(nèi)容與實驗知識技能教育，潤物無聲地有機融合在一起。

1 教學主題

水中的生命氣體需要人們共同守護。

2 教學目標

知識目標：通過本次實驗課學習，學生能準確說出碘量法測定溶解氧的基本原理。技能目標：能較為熟練地運用碘量法完成水樣溶解氧指標的監(jiān)測。素質(zhì)目標：增強社會責任感和安全意識、自主學習的能力，感知勇于創(chuàng)新的科學精神。

3 教學過程實踐

3.1 預習方式多樣化，找到實驗意義感

為了改變以往實驗預習報告機械抄寫指導書的現(xiàn)象，結(jié)合課程思政教學改革設(shè)計思路，要求學生以設(shè)計實驗方案的方式呈現(xiàn)預習報告。并以小組為單位，實驗課前一周按照布置的預習任務(wù)，查閱有關(guān)溶解氧測定工程案例至少兩個，同時思考給定的實驗情境再現(xiàn)問題，將預習成果上傳云班課APP，完成合格的小組才能進入實驗環(huán)節(jié)。實驗預習模塊中增加實驗方案設(shè)計并查閱資料等，讓學生能在進行實驗之前，明白此次實驗的意義。

3.2 典型案例情境導入，增強社會責任感

水中溶解氧測定實驗中以死魚新聞事件等作為導入案例，引導學生思考缺氧的原因和溶解氧測定意義，再導入新課內(nèi)容。讓學生多了解溶解氧測定的意義，有助于樹立水環(huán)境保護的社會責任感和良好的職業(yè)認可感[3]。

通過新聞報道中大面積死魚的照片導入實驗教學，水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明由于水中缺少氧氣導致魚類死亡，為什么會缺氧呢？學生進行觀察并思考，認為可能是由于水質(zhì)富營養(yǎng)化的狀態(tài)使得水中藻類夜間大量耗氧，導致水中的溶解氧含量降低；另一張圖與杭州錢塘江死魚新聞事件有關(guān)，對江水水質(zhì)進行了抽檢，發(fā)現(xiàn)水溫、pH、氮磷等指標都正常，只有江水中的溶解氧含量偏低，經(jīng)過思考討論，學生認為當時是梅雨季節(jié)，氣壓比較低，水中溶解氧低。

了解了溶解氧含量與水中生物生存的關(guān)系，進而引出地表水環(huán)境質(zhì)量標準中各類水體的DO限值。除此以外,增加水中的溶解氧，有助于研究水體自凈作用；生化法處理污水時，控制曝氣速率，保證適當好氧條件。

3.3 相關(guān)化學史引入，感知創(chuàng)新科學精神

講解實驗基礎(chǔ)理論和技能時，結(jié)合氧氣發(fā)現(xiàn)史，將科學家們探索未知世界的心血歷程和智慧成果呈現(xiàn)給學生，讓學生明白科學發(fā)展規(guī)律，感知追求真理、勇于創(chuàng)新的科學精神。

水中的溶解氧主要來源于空氣中的氧氣。早在250 多年前，空氣中的氧氣并不為人所知，被科學家們在其他實驗過程中發(fā)現(xiàn)并收集。英國的普里斯特利，瑞典的舍勒和法國的拉瓦錫幾乎同時通過實驗的方式得到了氧氣，但是恩格斯卻說拉瓦錫是“真正發(fā)現(xiàn)氧氣的人”。普里斯特利和舍勒始終未能掙脫燃素說的束縛，而拉瓦錫堅持用唯物主義觀點，運用精準定量分析的方法，提出燃燒氧化學說，被尊稱為現(xiàn)代化學之父。使學生明白，科學探究唯有堅持唯物主義的觀點，才能離真理越來越近。也有西方科學家研究記載，氧氣是中國人首先發(fā)現(xiàn)的，比歐洲早發(fā)現(xiàn)1 000 多年，《平龍認》的存在雖然還在考證中，但作為中國人，縱觀世界歷史，中國上下五千年文明史值得我們自豪[4-5]。

3.4 實驗探究求實求真，提升學習獲得感

實驗操作和實驗儀器使用過程中，學生會遇到各種疑惑和問題，對他們來說這是非常寶貴的學習經(jīng)歷，教師利用這第一手隱藏的課程思政資源，通過小組合作學習方式，組織學生探究實驗過程中的失敗和異常情況，利用實驗情境再現(xiàn)和現(xiàn)場實驗問題解決等方式，訓練學生的科學探究和自主學習能力，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度，從而增加學生的學習自信和獲得感。

采用實驗情境再現(xiàn)的方式，讓小組同學探討并解決問題。兩個實驗小組在同一片水域采樣，可是兩個小組的測定結(jié)果卻相差甚遠，比較發(fā)現(xiàn)，兩組在轉(zhuǎn)移水樣的方式上有差異，如何避免水樣轉(zhuǎn)移過程中空氣中的氧氣進入？學生各抒己見：可以沿著瓶壁緩慢轉(zhuǎn)移水樣；還可以運用虹吸的方式轉(zhuǎn)移水樣，將皮管插入液面以下，使水慢慢溢出，后輕輕壓蓋，避免空氣中氧氣進入。

同時，對現(xiàn)場實驗過程中遇到的實驗困惑進行探究。比如，在碘量法滴定過程中，部分小組滴加自行配制的1%淀粉指示劑，無法顯示跟老師提供的淀粉指示劑一樣的正常藍色指示色。經(jīng)過分析比對發(fā)現(xiàn)，在配制過程中，試劑加入的順序和操作步驟變化會影響實驗效果。經(jīng)過調(diào)整后實驗成功。自主探究使學生獲得感滿滿，同時也明白了，實驗過程中失之毫厘就會謬以千里[6]。

3.5 課后知識拓展，增強學習挑戰(zhàn)性

實驗課后除了完成實驗報告以外，還可以拓展課后學習內(nèi)容，增加挑戰(zhàn)性，使學生對專業(yè)知識有更深層次的理解和應用，進而更加堅定學生專業(yè)認同感，建立良好的學習信心。

碘量法測定水中溶解氧適用相對較清潔水體，測定受到污染的水體，必須加以修正。對于干擾多、色度高的水體，可以運用儀器分析方法進行測定，常見的儀器有膜電極溶解氧儀、光學溶解氧儀。鼓勵學生課后查閱資料，組織學生線上分享膜電極溶解氧儀和光學溶解氧儀測定水中溶解氧的原理以及適用的水環(huán)境監(jiān)測場景。

3.6 隱性思政元素融入，潛移默化中接受教育

除了以上思政融入點，實驗教與學的全過程中還隱藏著可利用的思政教育元素，比如實驗室規(guī)章制度、良好實驗習慣養(yǎng)成等，增強學生安全責任感和科學倫理教育。

學生進入化學實驗室之前須做實驗安全教育。比如，此次實驗中濃硫酸使用的安全教育，引入違規(guī)運輸或使用濃硫酸案例，引導學生合法合規(guī)使用易制毒試劑，守好分析化學測試的職業(yè)道德底線。

正確如實地記錄實驗數(shù)據(jù)，是實驗結(jié)論可靠性的有力支撐，樹立準確“量”的概念，在水環(huán)境污染治理和監(jiān)測中做好“眼睛”和“哨兵”，作為分析測試人員一定要堅守分析質(zhì)量控制的堡壘，為用水安全保駕護航。

按實驗所需劑量配制溶液，減少廢液產(chǎn)生并環(huán)保處理；計劃有序地安排實驗，提高時間規(guī)劃能力；保持實驗臺面整潔有序等。良好的科學實驗習慣的養(yǎng)成無形中影響著學生。

4 結(jié)束語

通過持續(xù)關(guān)注前沿的研究成果、學術(shù)熱點，在課程中融入與知識點相關(guān)新聞時事和典型案例，并結(jié)合化學史資料作為實驗課程思政教育載體，從前輩科學家們探求科學真理的心血歷程中，尋找蘊含的思政元素和承載的德育功能素材。恰當?shù)恼n后知識拓展挑戰(zhàn)，不僅能激發(fā)學習興趣，還能增加學生的科技文化自信。從實驗失敗和異常情況中做出探索和嘗試，獲得知識技能的同時，提升學習獲得感。發(fā)掘隱性實驗課程思政教育元素，使學生在潛移默化中接受教育。師者，身正為范，教師需要學習提升自身的課程思政教育素養(yǎng)，善于發(fā)現(xiàn)課程中思政元素切入點，使課程思政建設(shè)常態(tài)化。