给排水科学与工程专业化学类课程体系改革与建设
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作者:陈忠林 康晶 沈吉敏 王威 崔崇威
[摘 要] 初步探讨给排水科学与工程专业化学类课程教学过程中存在的问题及改革措施，通过优化化学类课程的教学内容，完善师资队伍建设，进行化学类课程改革，在实际教学过程中取得了良好的效果。
[关键词] 给排水科学与工程;化学类课程;课程改革;师资队伍
[基金项目] 2017年黑龙江省高等教育教学改革项目“全国给排水专业本科生《水化学》课程及住建部十三五规划教材建设研究”
（SJGY20170651）;2019年黑龙江省高等教育教学改革项目“《水化学》课程体系建设与实践”（SJGY20190201）;2019年哈尔滨工业大学教学发展基金项目 “《水化学（1）》课程思政育人方式的教学改革探索”（XSZ2019061）;2018年黑龙江省高等教育教学改革项目“环境基础化学课程标准及教学基本要求研究”（SJGY20180160）
[作者简介] 陈忠林（1967—），男，云南东川人，工学博士，教授，博士生导师，研究方向为水处理除污染理论与技术。
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）42-0117-02 [收稿日期] 2020-03-05
给排水科学与工程专业目前是以水为主要研究对象，水质为研究核心，水质和水量并重的重要学科，已形成了独立的学科理论和教育体系[1]。给排水科学与工程专业本科课程的学习是以水质为核心的学习，化学为给排水科学与工程专业的重要基础学科，为给排水科学与工程专业的本科生打好坚实的化学基础，使学生学会在水处理工程中应用水质化学知识，关系到学科未来的发展和专业人才培养的质量。
一、给排水科学与工程专业化学类课程体系现状分析
我国给排水科学与工程专业本科生的化学类课程体系建设，可分为不同的阶段。第一阶段，沿用化学专业的四大化学课程体系，即顺次开设无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四门课程，与化学专业课程设置内容相同，但讲授内容的深度不足，与专业没有密切联系[2]。第二阶段，一些从事给排水科学与工程专业化学课程教学多年的专家认识到化学课程体系设置与专业脱节的问题，开始进行课程体系改革，主要體现在保持无机化学和有机化学两门基础课程不变，把分析化学改为水分析化学，将物理化学改为给排水物理化学，使改革后的两门化学课程融入一些专业特有的化学知识点，与给排水专业有一定的联系[3]。
从目前对专业本科生的培养效果来看，第二阶段的改革起到了积极作用，但仍然存在一些问题，一方面改革不彻底，化学类课程仍与水处理专业所需的化学知识脱节，削弱了学生利用化学知识解决专业问题的能力。另一方面，没有理顺化学类课程在专业基础课中的定位和顺序上的逻辑层次关系，难免出现知识点重复和遗漏的情况。综上，从给排水科学与工程专业化学类课程设置与建设的总体角度出发，急需对其化学课程体系进行改革。
二、给排水科学与工程专业化学类课程体系改革
在全国给排水科学与工程专业指导委员会的指导下，哈尔滨工业大学率先在进行了给排水科学与工程专业化学课程体系建设和改革的尝试，构建水化学课程体系，新编水化学教材，水化学课程保留原来物理化学和水分析化学的基本内容，又增加化学基本原理和基本知识在水系统中的应用方面的引导，更贴近专业特点。经过几年的探索，完善了给排水科学与工程专业的化学类课程体系，确定了化学类课程开课顺序为无机化学、有机化学、水化学1、水化学2和仪器分析。梳理了各门课程的培养目标及标准，进一步优化教学大纲及教学内容，理顺各门化学课程在讲授内容和顺序上的逻辑层次关系，注重课程之间的衔接和延续，避免知识点的重复，侧重培养学生利用化学知识解决水处理专业问题能力的培养。
无机化学为化学类课程的第一门课，课程本着学生培养需求、专业特色和培养方案要求，摒弃与后续课程水化学1和水化学2的重叠部分，紧抓无机化学课程的培养特点来建设教学内容。主要分为物质结构基础和元素化学两部分进行讲授。第一部分主要讲授原子、分子、固体和配合物的结构;第二部分主要按照s、P及d区元素进行元素及物质相关知识讲授，着重关注IA、IIA物质、卤素、碳族元素、氮族元素、过渡金属等。
有机化学为第二门化学基础课程，课程主要讲授烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、醇、醚、醛、酮、酚、醌、羧酸、胺等典型有机化合物的命名、结构和性质之间的相互关系，运用诱导和共轭效应解析化学反应的机理，解析活性中间体在有机反应中的作用，分析亲核取代、亲电取代、亲电加成和亲核加成等有机化学反应的历程。针对给排水科学与工程专业的特点，紧密联系学科中的实际问题，使学生能够采用有机化学的基本理论对工程问题进行研究。
水化学1为给排水科学与工程专业重要的专业基础课程，课程是在原课程体系中物理化学课程的基础上，侧重于化学基本原理和基本知识在水系统中的应用方面的引导，更贴近专业特点，起到连接化学类基础课程与水工程类课程的桥梁作用。课程以水溶液中的化学热力学、反应动力学、酸碱平衡、沉淀平衡、络合平衡、氧化还原平衡、电化学、有机污染化学、表面吸附、胶体表面化学等基础知识为主线，重点教授水处理化学和水质化学的基本化学现象与规律，关注污染物在水中迁移转化的基本原理。
水化学2为研究水中物质的组成、性质、含量及其分析方法的一门学科，是给水排水专业的重要专业技术基础课。课程是在原课程体系中水分析化学课程的基础上，注重与水化学1课程内容的衔接和延续。使学生掌握水质指标体系，熟悉水样预处理及分析方法评价。掌握酸碱滴定法、沉淀滴定法、络合滴定法和氧化还原滴定法、电化学分析法、吸收光谱法、色谱法以及原子吸收法与发射法等的基本原理和应用，掌握水质分析的基本操作，培养学生水质工程分析的实验技能。 仪器分析为重要的专业技术课程，培养学生对水中环境污染物和水质指标的分析技能，了解国内外先进的分析仪器进展和相关分析方法。本課程向学生讲授荧光光谱法、红外吸收光谱法、液相色谱分析法、质谱分析法、色质分析法等水质分析中最常用的几种仪器分析测试方法，突出各种仪器分析法基本原理、基本概念、基本操作，提高学生对各种仪器分析方法在环境水样分析中的应用能力。
三、师资队伍建设
以往给排水科学与工程专业传统的化学课程设置的无机、有机、物理化学三门化学基础课，一般是由理学院或者化学化工学院的专任教师承担，由于其提供的教学大纲及相关教学内容与本学科人才培养需求有一定的差距，缺乏应用背景，在给排水科学与工程专业教学指导委员会制定的规范中，尚未包括这些自然科学基础课的教学基本要求。学院建设给排水科学与工程化学类课程教学研究团队，团队师资本科绝大部分出自国内外知名大学化学院系，博士学位为市政工程，化学基础扎实且均具有专业知识背景，具有丰富的教学经验和教学改革项目研究经验。
四、结论
本课程体系改革旨在探索“双一流”建设背景下，注重各门化学课程之间内容的相互衔接，调整课程大纲整体设计，研究给排水科学与工程专业化学类课程体系与标准;利用师资队伍化学基础优势及专业知识背景，建立给排水科学与工程化学类课程教学团队;探索建立具有基础化学科学素养的给水排水科学与工程专业培养规范，为生态文明建设培养合格的拔尖创新人才。
参考文献
[1]崔福义，张晓健，高乃云，等.给排水科学与工程（给水排水工程）专业的建设与发展[J].给水排水，2013（39）：1-3.
[2]熊道陵，邱萍，罗序燕，等.工科化学教学体系改革[J].中国冶金教育，2017（6）：18-20.
[3]仇晓阳，刘淑娟.基于应用型人才培养的应用化学课程体系模块化教学改革研究[J].文化教育，2018（1）：208-210.
Reform and Construction of Chemistry Curriculum System for Water Supply and Drainage Science and Engineering Specialty
CHEN Zhong-lin， KANG Jing， SHEN Ji-min， WANG Wei， CUI Chong-wei
（School of Environment， Harbin Institute of Technology， Harbin， Heilongjiang 150090， China）
Abstract： This paper discusses the problems and reform measures in the teaching process of chemistry courses for water supply and drainage science and engineering specialty. By optimizing the teaching content of chemistry courses， improving the construction of teaching staff and carrying out the reform of chemical courses， good results have been achieved in the actual teaching process.
Key words： water supply and drainage science and engineering; chemistry courses; curriculum reform; teaching staff
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