水质检验教学探析
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摘要：通过对水质检验教学项目的针对性调整，将验证型实验拓展为综合性实验，帮助学生理解水样电导率、硬度、耗氧量、水的净化、水中微生物测定的基本原理和操作步骤，促进学生掌握相关的实验技能，进一步提升学生的综合能力，调动学生的积极性。通过分专业的教学目标的转变，提高与专业知识的契合度，发挥化学在各个领域中的基础和支撑作用。
关键词：水质检验；水样；分专业；综合能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）23-0097-02
《大学化学实验》是一门针对非化学化工专业的自然科学学科类的学生开设的一门综合性化学实验课程，课程注重学科的系统性和完整性，在实施高等教育层次化学素质教育，完善学生知识结构和能力方面具有重要作用。但是，课程内容固化，验证型实验占比较大，采用单一模式进行“填鸭式”教学导致学生积极性削减，忽视了能力的培养和素质的养成[1]。对不同专业的学生采用相同的教学模式，未能体现专业对化学课程的需求[2]。在教学过程中以知识传播载体，培养学生能力和养成良好素质的意识不强，对教学内容的深入挖掘和精心设计不足。因此，更新教学观念，促进教学以“教师为中心”向以“学生为中心”转变，是大学化系列课程建设的一个重要任务。
《大学化学实验》课程具有代表性的“水质检验”实验项目，作为基础实验内容，涉及面广、知识点多。但是，该项目为验证型实验，学生只按书本步骤做实验，并未领会实验原理和掌握操作技能。水质检验实验项目作为《大学化学实验》课程中的一员，包含了水的电导率值、水的硬度、水体化学耗氧量的测定三个板块，但目前教学方式为直接采用已准备好的水样验证其电导率值等各项数据，未能充分发挥学生的参与度，对学生能力及主观能动性的培养有限。不以学生为主体角色的实验教学活动，阻碍了学生学习积极性的提高，创造能力的培养。
为更好地服务于学生，让学生真正地“动起来”，获取课堂的主动权，针对水质检验实验项目进行相应的改进。通过对水质检验实验项目进行针对性的提升和扩展，对学生的学习产生良好的推动作用，能够更好地完成实验教学目的和要求[3]。
一、改进方案
改变传统的水质检验体系，由单一的实验室水样演变为学生自主采集多种来源的水样，根据实验项目内容的预习自行制订实验方案，由教师进行修改及完善，学生自主进行水样的检测并完成实验报告。增添新水样，拓展水的取样范围，需根据不同专业的培养方案，制定不同的取样范畴，并改变相应的检测内容及方法，以适应专业培养的要求，使公共化学实验课程更好地与专业课程相契合。通过学生自拟实验对象及实验方案，对学生起到了综合设计实验训练的目的，进一步培养学生独立思考、独立工作的科学实验能力。让学生作为实验课堂的主体，主导实验流程及环节，并将实验课堂搬出室外，对日常接触到的水样进行采集，不仅增加了实验项目的趣味性，激发了学生的学习兴趣，也培养了学生的团队意识和水环境的保护意识。课程面向的是全校非化学化工专业的学生，实验类型由验证型改进为综合设计型，为学生的个性化培养提供了更好的平台和空间。
基于以上原因，根据学生的专业特点及培养方向，对实验内容进行相应修改。例如，机械等专业的学生：取样日常瓶装饮用水（包括饮料），测定水样的电导率、硬度；动力、电气等专业的学生：取样锅炉用水、工业废水等，测定水样的电导率、硬度。材料、资环、城环等专业的学生：取样生活污水、实验废水、景观用水等，测定水样的电导率、硬度、耗氧量、净化水的方法。环工、生科等专业的学生：取样湖水、河水、雨水、家乡水源等，测定水样的电导率、硬度、净化水的方法、观测水中微生物等。
二、实验方案
1.水样电导率的测定。用烧杯取待测水样50mL，取样前用待测水样清洗烧杯2—3次。切换电导率仪模式键，调整至电导率模式，将电极常数调整至电导电极出厂时标有的数值。用蒸馏水清洗电导电极和温度传感器，用待测水样清洗一次。然后将电导电极和温度传感器浸入待测水样中。将电导电极和温度传感器放入待测水样的烧杯中，待示数稳定后记录电导率数值。
2.水样硬度的测定。量取50.00mL待测水样于锥形瓶中，加10mLNH3-NHCl4缓冲溶液和少量固体铬黑T指示剂。在剧烈摇动下，用EDTA标准溶液滴定至溶液有紫红色变为蓝色，即为终点。平行实验2—3次，取平均值，记录滴定数据。
3.化学耗氧量的测定。取50mL待测水样2份，分别加入2只锥形瓶中，用蒸馏水稀释到100mL，各加入5mL1∶3的H2SO4溶液，再用滴定管加入10mL 0.002mol·L-1的KMnO4溶液，并加入用粗砂纸磨过的玻璃珠5—8粒。将锥形瓶用均匀火加热，从开始沸腾计时，准确煮沸10min，如加热过程中红色明显减退，说明水样的耗氧量过高，应减少水样量另测定。取下锥形瓶，在70℃—80℃时用滴定管加入10mL 0.005mol·L-1的H2C2O4溶液，充分震荡。此时，剩余的高锰酸钾红色应完全消失。趁热于白色背景上由滴定管滴入0.002mol·L-1的KMnO4溶液，直至出現微红色即为终点。记录实验现象及数据。
4.净化水的方法。采用离子交换法进行水的净化实验，离子交换柱依次为：阳离子交换柱、阴离子交换柱、阴阳离子混合交换柱（1∶1）。交换树脂盛放在碱式滴定管中，树脂层高约25cm，底部塞上少量玻璃纤维。水样通过稳压瓶流入交换柱中。调节每支交换柱底部的螺丝夹，使流速控制在25—30滴/min。开始流出的约30mL水应弃去，然后重新控制流速为15—20滴/min。用烧杯分别收集水样。
5.观测水中微生物。用滴管取少量的采集好的水样置于载玻片上，盖上盖玻片，用吸水纸从盖玻片边缘吸去多余水分，放置在透反射偏光显微镜载物台上。选取合适的物镜倍数，先进行粗调，后细调，直至图像清晰。记录实验现象。
三、结语
通过实验项目由验证型拓展为综合设计型，可进一步巩固、扩大和加深学生对化学基本理论的理解，培养学生实践能力、理论联系实际的能力。
实验内容更加饱满，形式上更加开放和多元化，学生演变为课堂的主体，由教师演示转变为自行设计实验方案并独立完成实验内容，极大限度地满足学生的学习需求。学生需要在化学实验中验证所学的理论知识，并将理论和实际相结合，对学生综合素养的培养起到了积极的作用。教学内容和形式的转变，培养了学生独立思考、完成科学实验的能力。
按照不同专业的本科课程教学目标，采用分专业教学模式，把握知识的深度和广度，促进因材施教和个性化的学习方式，培养学生运用化学观点理解相关学科的知识迁移能力。以训练基本技能为载体，培养非化学化工类专业学生的化学素养，使学生不仅能用化学实验技能解决实际问题，还能运用化学的观点分析科学技术及社会实际问题，为将来正确而有效地服务于社会奠定良好的基础。
参考文献：
[1]于秀兰，郝登越.大学化学综合实验教学的探索[J].实验室科学，2014，17（02）：73-76.
[2]龙恩艳，罗文强.浅谈高校化学实验项目多元化[J].实验室科学，2018，21（02）：238-240.
[3]江泓，张志秋，张梅，段吉国.大学化学实验教学的探讨与创新[J].教育教学论坛，2018，（45）：279-280.
[4]余丹梅，李泽全.大学化学实验（第五版）[M].重庆：重庆大学出版社，2014：4.
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