水分析化学实验课程思政教学案例设计与实践*——以水中溶解氧测定为例

吴淑琰

浙江水利水电学院测绘与市政工程学院 杭州 310018

0 引言

《高等学校课程思政建设指导纲要》中指出，建设高水平人才培养体系，必须抓好课程思政建设，解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题[1]。理工科课程基于自然认知的普遍性上，看似存在一定的课程思政短板，其实不然，人类不断认知自然的过程本身就蕴含着思想的发展。随着信息化、工业化的加速推进，对科技发展带来的人文问题的思考，用人文视野来关照科技发展，应该是理工科教师进行课程思政教育的立足点和落脚点。充分发挥理工科课程思政的作用，形成独特的育人方式，切实“守好一段渠，种好责任田”[2]。

水分析化学实验是浙江水利水电学院给排水科学与工程专业的一门专业实践课程，作为水分析化学专业核心课程的独立实验课程，水分析化学实验是巩固理论知识，为后续课程学习提供专业基础知识技能储备的必要教学环节。实验实践课程建设是专业建设的重要内容之一，也是课程思政全过程教育中不可缺少的组成部分。本文以其中的“水中溶解氧（DO）测定”实验的课程思政教学案例设计为例，围绕“立德树人”基本育人宗旨，在综合设计性实验教学和“做中学”教学理念的指导下，挖掘实验教学中的思政元素融入点，借助一定课程思政教育载体，以学生为中心，通过案例教学、小组合作学习等教学方式，尝试将知识传授和价值塑造贯穿教学全程，通过显性和隐性思政教育方式，把育人内容与实验知识技能教育，润物无声地有机融合在一起。

1 教学主题

水中的生命气体需要人们共同守护。

2 教学目标

知识目标：通过本次实验课学习，学生能准确说出碘量法测定溶解氧的基本原理。技能目标：能较为熟练地运用碘量法完成水样溶解氧指标的监测。素质目标：增强社会责任感和安全意识、自主学习的能力，感知勇于创新的科学精神。

3 教学过程实践

3.1 预习方式多样化，找到实验意义感

为了改变以往实验预习报告机械抄写指导书的现象，结合课程思政教学改革设计思路，要求学生以设计实验方案的方式呈现预习报告。并以小组为单位，实验课前一周按照布置的预习任务，查阅有关溶解氧测定工程案例至少两个，同时思考给定的实验情境再现问题，将预习成果上传云班课APP，完成合格的小组才能进入实验环节。实验预习模块中增加实验方案设计并查阅资料等，让学生能在进行实验之前，明白此次实验的意义。

3.2 典型案例情境导入，增强社会责任感

水中溶解氧测定实验中以死鱼新闻事件等作为导入案例，引导学生思考缺氧的原因和溶解氧测定意义，再导入新课内容。让学生多了解溶解氧测定的意义，有助于树立水环境保护的社会责任感和良好的职业认可感[3]。

通过新闻报道中大面积死鱼的照片导入实验教学，水质监测结果表明由于水中缺少氧气导致鱼类死亡，为什么会缺氧呢？学生进行观察并思考，认为可能是由于水质富营养化的状态使得水中藻类夜间大量耗氧，导致水中的溶解氧含量降低；另一张图与杭州钱塘江死鱼新闻事件有关，对江水水质进行了抽检，发现水温、pH、氮磷等指标都正常，只有江水中的溶解氧含量偏低，经过思考讨论，学生认为当时是梅雨季节，气压比较低，水中溶解氧低。

了解了溶解氧含量与水中生物生存的关系，进而引出地表水环境质量标准中各类水体的DO限值。除此以外,增加水中的溶解氧，有助于研究水体自净作用；生化法处理污水时，控制曝气速率，保证适当好氧条件。

3.3 相关化学史引入，感知创新科学精神

讲解实验基础理论和技能时，结合氧气发现史，将科学家们探索未知世界的心血历程和智慧成果呈现给学生，让学生明白科学发展规律，感知追求真理、勇于创新的科学精神。

水中的溶解氧主要来源于空气中的氧气。早在250 多年前，空气中的氧气并不为人所知，被科学家们在其他实验过程中发现并收集。英国的普里斯特利，瑞典的舍勒和法国的拉瓦锡几乎同时通过实验的方式得到了氧气，但是恩格斯却说拉瓦锡是“真正发现氧气的人”。普里斯特利和舍勒始终未能挣脱燃素说的束缚，而拉瓦锡坚持用唯物主义观点，运用精准定量分析的方法，提出燃烧氧化学说，被尊称为现代化学之父。使学生明白，科学探究唯有坚持唯物主义的观点，才能离真理越来越近。也有西方科学家研究记载，氧气是中国人首先发现的，比欧洲早发现1 000 多年，《平龙认》的存在虽然还在考证中，但作为中国人，纵观世界历史，中国上下五千年文明史值得我们自豪[4-5]。

3.4 实验探究求实求真，提升学习获得感

实验操作和实验仪器使用过程中，学生会遇到各种疑惑和问题，对他们来说这是非常宝贵的学习经历，教师利用这第一手隐藏的课程思政资源，通过小组合作学习方式，组织学生探究实验过程中的失败和异常情况，利用实验情境再现和现场实验问题解决等方式，训练学生的科学探究和自主学习能力，培养严谨求实的科学态度，从而增加学生的学习自信和获得感。

采用实验情境再现的方式，让小组同学探讨并解决问题。两个实验小组在同一片水域采样，可是两个小组的测定结果却相差甚远，比较发现，两组在转移水样的方式上有差异，如何避免水样转移过程中空气中的氧气进入？学生各抒己见：可以沿着瓶壁缓慢转移水样；还可以运用虹吸的方式转移水样，将皮管插入液面以下，使水慢慢溢出，后轻轻压盖，避免空气中氧气进入。

同时，对现场实验过程中遇到的实验困惑进行探究。比如，在碘量法滴定过程中，部分小组滴加自行配制的1%淀粉指示剂，无法显示跟老师提供的淀粉指示剂一样的正常蓝色指示色。经过分析比对发现，在配制过程中，试剂加入的顺序和操作步骤变化会影响实验效果。经过调整后实验成功。自主探究使学生获得感满满，同时也明白了，实验过程中失之毫厘就会谬以千里[6]。

3.5 课后知识拓展，增强学习挑战性

实验课后除了完成实验报告以外，还可以拓展课后学习内容，增加挑战性，使学生对专业知识有更深层次的理解和应用，进而更加坚定学生专业认同感，建立良好的学习信心。

碘量法测定水中溶解氧适用相对较清洁水体，测定受到污染的水体，必须加以修正。对于干扰多、色度高的水体，可以运用仪器分析方法进行测定，常见的仪器有膜电极溶解氧仪、光学溶解氧仪。鼓励学生课后查阅资料，组织学生线上分享膜电极溶解氧仪和光学溶解氧仪测定水中溶解氧的原理以及适用的水环境监测场景。

3.6 隐性思政元素融入，潜移默化中接受教育

除了以上思政融入点，实验教与学的全过程中还隐藏着可利用的思政教育元素，比如实验室规章制度、良好实验习惯养成等，增强学生安全责任感和科学伦理教育。

学生进入化学实验室之前须做实验安全教育。比如，此次实验中浓硫酸使用的安全教育，引入违规运输或使用浓硫酸案例，引导学生合法合规使用易制毒试剂，守好分析化学测试的职业道德底线。

正确如实地记录实验数据，是实验结论可靠性的有力支撑，树立准确“量”的概念，在水环境污染治理和监测中做好“眼睛”和“哨兵”，作为分析测试人员一定要坚守分析质量控制的堡垒，为用水安全保驾护航。

按实验所需剂量配制溶液，减少废液产生并环保处理；计划有序地安排实验，提高时间规划能力；保持实验台面整洁有序等。良好的科学实验习惯的养成无形中影响着学生。

4 结束语

通过持续关注前沿的研究成果、学术热点，在课程中融入与知识点相关新闻时事和典型案例，并结合化学史资料作为实验课程思政教育载体，从前辈科学家们探求科学真理的心血历程中，寻找蕴含的思政元素和承载的德育功能素材。恰当的课后知识拓展挑战，不仅能激发学习兴趣，还能增加学生的科技文化自信。从实验失败和异常情况中做出探索和尝试，获得知识技能的同时，提升学习获得感。发掘隐性实验课程思政教育元素，使学生在潜移默化中接受教育。师者，身正为范，教师需要学习提升自身的课程思政教育素养，善于发现课程中思政元素切入点，使课程思政建设常态化。