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[摘要]水化学分析实验教学是“水文地球化学/附水分析”课程的重要组成部分，但因实验教学大纲多年未作改进，实验教学模式和实验教学条件已经落后于课程的整体发展。通过实验教学改革，购进了新型实验仪器、革新和扩展了水化学分析方法，完善了实验教学体系结构，同时在理论课教学中加强了对学生实验理念的培养。在教学改革后，水化学分析实验的学时数有所增加，实验编排也由以演示性实验和验证性实验为主变为以设计性实验为主。水文地球化学理论课教学与水分析实验课教学之间严重脱节的现象得到了根本性的改善，学生通过水分析手段解决水文地球化学实际问题的能力也得以大大加强。
[关键词]水化学分析；实验教学改革；设计性实验
[中图分类号]G424[文献标识号]：A[文章编号]：1009-9646(2009)07(a)-0000-00
1水化学分析实验教学改革的目的、结果和意义
“水文地球化学/附水分析”是中国地质大学(武汉)“水文与水资源工程”专业的本科生继“水文地质学基础”之后必修的一门专业基础课[1]。课程教学目标在于培养学生掌握水文地球化学的基本理论，认识地下水中各种化学组分的形成过程、形成条件、迁移与富集规律，并了解对地下水环境变化具有指示意义的各种水化学指标，从而为研究各种类型地下水的成因和开展水质评价打下理论基础[2]。水化学分析是本课程的重要组成部分，因此实验教学也是本课程最重要的教学环节之一。然而，目前“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学大纲因多年未作改进，实验教学模式和实验教学条件已经落后于学科的发展，仍然停留在以前的水质简分析的水平。这样，实验教学已经成为影响该课程教学效果与教学质量进一步提高的瓶颈，水化学分析实验教学改革势在必行。
在实验教学改革之前，“水文与水资源工程”专业“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学学时数为0.75学分(12课时)，以演示性实验和验证性实验为主，12课时的实验只能满足水分析基本操作技能的训练。经教学改革后，实验课时增至1学分(16课时)，更为重要的是：设计性实验的课时比例大大提高，已占到了实验课总课时的1/2强。“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学改革彻底改变了“水文与水资源工程”专业的学生在水化学实验课中被动、机械学习的现象，极大提高了学生实验课学习的主观能动性，并引导学生开拓水文地球化学学习中的创造性、复杂性、系统性思维，培养了他们的创新精神和探索精神。教学改革后的实验课程设置不但为学生灵活运用水分析实验解决实际问题打下坚实的基础，对后续其他相关专业课程实验课的教学改革也具有借鉴意义。
2水化学分析实验教学改革的方法与关键
2.1 新型实验仪器的购进与水化学分析方法的革新
在教学改革前，水化学分析实验教学采用的设备和仪器多为上世纪80、90年代研发或购进的，现在均出现了不同程度的老化或损坏现象。进入新世纪后，学校办学规模不断扩大、本科生人数剧增，但各类仪器或维持原来的套数，或数量还有所减少，以至于教师只能分小组进行实验教学，增加了教学工作量；尤为重要的是，因仪器条件所限(仅有实验台、简分析箱、蒸馏装置、紫外可见分光光度计、电热板与电炉、各种实验器皿与试剂等)，测定地下水的常量组分的实验只能以滴定分析法为主。该方法是传统的水分析方法，一般过程为将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液滴定相)滴加到待测物质溶液中，直到所加试剂恰好与待测组分按化学计量定量反应为止，从而根据滴加试剂的体积准确计算待测组分含量。滴定分析法主要用于测定水样的常量组分，精度尚可，但耗时较长。因此，教学改革前学生在实验课中测试的水化学参数仅包括HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+等。这样，实现水分析实验方法的多元化，扩大可测试的水化学指标的范围成为水分析实验教学改革的前提，购买用于水化学分析的大型仪器和新型便携式仪器已是当务之急。在教学改革过程中，我们购进了离子色谱仪、原子荧光光谱仪、便携式多参数水质分析仪、便携式pH计、便携式电导率仪、便携式溶解氧仪等仪器，把水分析方法从单一的滴定分析法为主扩展到了仪器分析法、滴定分析法、及现场快速测定法相结合。仪器分析法利用离子色谱仪、电感耦合等离子体光质谱仪、原子荧光光谱仪等先进仪器测定水样的常量、微量组分，具有快速、灵敏、准确的特点，在测定水样的微量组分时该方法尤为精确。现场快速测定法采用便携式多参数水质分析仪、便携式pH计、便携式电导率仪、便携式溶解氧仪、便携式COD快速测定仪等仪器测定水样的水化学指标，具有快速、方便的特点。由于我们采用了仪器分析法与现场快速测定法为主，滴定分析法为辅的水分析实验方法，学生在实验课中可亲手测试的水化学指标大大增加，包括pH、Eh、EC、DO、H2S、CO2、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Si、Sr、V、Zn等。教学改革过程中新购进的仪器不仅可以用于教学实践，为培养适合生产工作岗位的合格本科毕业生服务，同时也可对外作为开放实验室使用，如满足本科生课外科技创新活动的需要，或在非教学时间(如假期)内用于教师的科研工作，以最大限度地发挥其作用。
2.2实验教学体系结构的完善
实验仪器的购进和实验方法的多元化并不足以实现实验课教学效果的质变。加强学生的实验基本功，提高实验层次，并锻炼学生利用水分析基本手段自主设计综合性实验的能力，是实现“水文地球化学/附水分析”实验教学改革目标的第二个关键。在教学改革过程中，水分析实验课的教师就各项水化学分析的基本实验技术对学生提出了严格要求，当发现学生的实验操作不规范时，在实验课中当场予以纠正，如果发现某一项操作的不规范在学生中具有普遍性，则采取统一强化纠正的方式。在以教师为主体的演示性实验和验证性实验中，注重引导学生对实验操作细节的深入掌握和对实验结果的精细分析。这样，不但使学生对各项水化学分析基本实验技术的操作更加纯熟，也为他们开展自主设计性实验打下了坚实的基础。“水文地球化学/附水分析”实验教学改革的重要成效之一就是大大提高了自主设计性实验在实验总课时中所占的比例。在教学改革中，教师鼓励学生自主设计具有极强目的性的综合实验。在这类实验中，水分析只是手段，而通过水分析实验结果获得对所研究问题涉及机理的深刻认识才是最终目的。例如，教师鼓励学生开展不同类型天然沉积物对垃圾渗滤液中某种高含量有害组分的等温吸附批实验。在实验前，学生首先需要对垃圾渗滤液中的各种化学组分的含量进行准确测试，以找出含量超标的有害组分；而后，在野外现场采集不同类型的沉积物样品(如粘土、亚粘土、亚砂土、粉砂等)，选择某一种高含量有害组分，进行等温吸附批实验；在实验中，将渗滤液与不同沉积物样品混合，混合溶液在25℃恒温水浴中振荡，达到平衡后，取混合液过滤或离心，测定上清液中该化学组分的浓度，并换算出被沉积物吸附的该组分的浓度，进而通过计算分析确定沉积物对该组分的吸附模式(线性吸附模式、Freundlich吸附模式、或Langmuir吸附模式)。在实验中，学生可自主设计不同的实验条件(如改变吸附行为发生时混合液的温度、pH值、Eh值等)，以找出最佳吸附条件。在这种情况下，教师由实验教学的主导者变成了旁观者，实验的进程和结果完全取决于学生的设计，因而大大提高了学生的主观能动性，促使学生实验能力迅速提高。
2.3 理论课教学中对实验理念的加强
水分析实验课教学改革的另一个关键之处，是在水文地球化学的理论课教学中强化水化学分析实验理念，培养学生通过实验手段提出、分析、解决理论问题的思维方式。“水文地球化学/附水分析”是一门实验性非常强的课程，人类对地下水中各种化学组分的认知过程，同时也是水分析仪器不断发明、水分析手段不断丰富、水分析检测限和水分析结果精度不断提高的过程。因此，在水文地球化学的理论课教学中，使学生充分认识水分析实验的重要性，并学会以水文地球化学基本理论指导水分析实验及其相关设计性实验的操作过程，具有非常重要的教学意义。在水分析实验课教学改革之后，以前水文地球化学理论课教学与水分析实验课教学之间严重脱节的现象得到了根本性的改善，学生通过水分析手段解决水文地球化学和水处理实际问题的能力也得以大大加强。
3结语
当人类的发展进入新世纪后，社会对高校人才的培养模式提出了新的要求，新世纪的理工科复合型人才不仅要具备宽厚的理论基础，同时也应拥有突出的实验能力以及在实验中不断创新的进取精神。水化学分析实验的教学改革是顺利完成“水文与水资源工程”专业的“水文地球化学/附水分析”课程教学任务的重要基础，对提高该专业本科生通过水分析手段解决水文地球化学实际问题的能力也具有重要意义。“水文地球化学/附水分析”实验课教学改革的初步成功，坚定了我们继续进行实验课教学改革的决心，我们将在总结前一段教学改革成果的基础上，进一步对实验课教学计划进行调整，完善、丰富水分析实验的教学内容，并力争使实验课中设计性实验的比重进一步提高，同时使实验涵盖的范围更加宽泛。
参考文献
[1]郭清海，2007.论“水文地球化学”教学中学生创新能力和创新思维的培养[J].华中师范大学学报(教学与研究卷)，(3)，50-52.
[2]沈照理，朱宛华，钟佐燊，1993.水文地球化学基础[M].北京:地质出版社.
[关键词]水化学分析；实验教学改革；设计性实验
[中图分类号]G424[文献标识号]：A[文章编号]：1009-9646(2009)07(a)-0000-00
1水化学分析实验教学改革的目的、结果和意义
“水文地球化学/附水分析”是中国地质大学(武汉)“水文与水资源工程”专业的本科生继“水文地质学基础”之后必修的一门专业基础课[1]。课程教学目标在于培养学生掌握水文地球化学的基本理论，认识地下水中各种化学组分的形成过程、形成条件、迁移与富集规律，并了解对地下水环境变化具有指示意义的各种水化学指标，从而为研究各种类型地下水的成因和开展水质评价打下理论基础[2]。水化学分析是本课程的重要组成部分，因此实验教学也是本课程最重要的教学环节之一。然而，目前“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学大纲因多年未作改进，实验教学模式和实验教学条件已经落后于学科的发展，仍然停留在以前的水质简分析的水平。这样，实验教学已经成为影响该课程教学效果与教学质量进一步提高的瓶颈，水化学分析实验教学改革势在必行。
在实验教学改革之前，“水文与水资源工程”专业“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学学时数为0.75学分(12课时)，以演示性实验和验证性实验为主，12课时的实验只能满足水分析基本操作技能的训练。经教学改革后，实验课时增至1学分(16课时)，更为重要的是：设计性实验的课时比例大大提高，已占到了实验课总课时的1/2强。“水文地球化学/附水分析”课程的实验教学改革彻底改变了“水文与水资源工程”专业的学生在水化学实验课中被动、机械学习的现象，极大提高了学生实验课学习的主观能动性，并引导学生开拓水文地球化学学习中的创造性、复杂性、系统性思维，培养了他们的创新精神和探索精神。教学改革后的实验课程设置不但为学生灵活运用水分析实验解决实际问题打下坚实的基础，对后续其他相关专业课程实验课的教学改革也具有借鉴意义。
2水化学分析实验教学改革的方法与关键
2.1 新型实验仪器的购进与水化学分析方法的革新
在教学改革前，水化学分析实验教学采用的设备和仪器多为上世纪80、90年代研发或购进的，现在均出现了不同程度的老化或损坏现象。进入新世纪后，学校办学规模不断扩大、本科生人数剧增，但各类仪器或维持原来的套数，或数量还有所减少，以至于教师只能分小组进行实验教学，增加了教学工作量；尤为重要的是，因仪器条件所限(仅有实验台、简分析箱、蒸馏装置、紫外可见分光光度计、电热板与电炉、各种实验器皿与试剂等)，测定地下水的常量组分的实验只能以滴定分析法为主。该方法是传统的水分析方法，一般过程为将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液滴定相)滴加到待测物质溶液中，直到所加试剂恰好与待测组分按化学计量定量反应为止，从而根据滴加试剂的体积准确计算待测组分含量。滴定分析法主要用于测定水样的常量组分，精度尚可，但耗时较长。因此，教学改革前学生在实验课中测试的水化学参数仅包括HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+等。这样，实现水分析实验方法的多元化，扩大可测试的水化学指标的范围成为水分析实验教学改革的前提，购买用于水化学分析的大型仪器和新型便携式仪器已是当务之急。在教学改革过程中，我们购进了离子色谱仪、原子荧光光谱仪、便携式多参数水质分析仪、便携式pH计、便携式电导率仪、便携式溶解氧仪等仪器，把水分析方法从单一的滴定分析法为主扩展到了仪器分析法、滴定分析法、及现场快速测定法相结合。仪器分析法利用离子色谱仪、电感耦合等离子体光质谱仪、原子荧光光谱仪等先进仪器测定水样的常量、微量组分，具有快速、灵敏、准确的特点，在测定水样的微量组分时该方法尤为精确。现场快速测定法采用便携式多参数水质分析仪、便携式pH计、便携式电导率仪、便携式溶解氧仪、便携式COD快速测定仪等仪器测定水样的水化学指标，具有快速、方便的特点。由于我们采用了仪器分析法与现场快速测定法为主，滴定分析法为辅的水分析实验方法，学生在实验课中可亲手测试的水化学指标大大增加，包括pH、Eh、EC、DO、H2S、CO2、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Si、Sr、V、Zn等。教学改革过程中新购进的仪器不仅可以用于教学实践，为培养适合生产工作岗位的合格本科毕业生服务，同时也可对外作为开放实验室使用，如满足本科生课外科技创新活动的需要，或在非教学时间(如假期)内用于教师的科研工作，以最大限度地发挥其作用。
2.2实验教学体系结构的完善
实验仪器的购进和实验方法的多元化并不足以实现实验课教学效果的质变。加强学生的实验基本功，提高实验层次，并锻炼学生利用水分析基本手段自主设计综合性实验的能力，是实现“水文地球化学/附水分析”实验教学改革目标的第二个关键。在教学改革过程中，水分析实验课的教师就各项水化学分析的基本实验技术对学生提出了严格要求，当发现学生的实验操作不规范时，在实验课中当场予以纠正，如果发现某一项操作的不规范在学生中具有普遍性，则采取统一强化纠正的方式。在以教师为主体的演示性实验和验证性实验中，注重引导学生对实验操作细节的深入掌握和对实验结果的精细分析。这样，不但使学生对各项水化学分析基本实验技术的操作更加纯熟，也为他们开展自主设计性实验打下了坚实的基础。“水文地球化学/附水分析”实验教学改革的重要成效之一就是大大提高了自主设计性实验在实验总课时中所占的比例。在教学改革中，教师鼓励学生自主设计具有极强目的性的综合实验。在这类实验中，水分析只是手段，而通过水分析实验结果获得对所研究问题涉及机理的深刻认识才是最终目的。例如，教师鼓励学生开展不同类型天然沉积物对垃圾渗滤液中某种高含量有害组分的等温吸附批实验。在实验前，学生首先需要对垃圾渗滤液中的各种化学组分的含量进行准确测试，以找出含量超标的有害组分；而后，在野外现场采集不同类型的沉积物样品(如粘土、亚粘土、亚砂土、粉砂等)，选择某一种高含量有害组分，进行等温吸附批实验；在实验中，将渗滤液与不同沉积物样品混合，混合溶液在25℃恒温水浴中振荡，达到平衡后，取混合液过滤或离心，测定上清液中该化学组分的浓度，并换算出被沉积物吸附的该组分的浓度，进而通过计算分析确定沉积物对该组分的吸附模式(线性吸附模式、Freundlich吸附模式、或Langmuir吸附模式)。在实验中，学生可自主设计不同的实验条件(如改变吸附行为发生时混合液的温度、pH值、Eh值等)，以找出最佳吸附条件。在这种情况下，教师由实验教学的主导者变成了旁观者，实验的进程和结果完全取决于学生的设计，因而大大提高了学生的主观能动性，促使学生实验能力迅速提高。
2.3 理论课教学中对实验理念的加强
水分析实验课教学改革的另一个关键之处，是在水文地球化学的理论课教学中强化水化学分析实验理念，培养学生通过实验手段提出、分析、解决理论问题的思维方式。“水文地球化学/附水分析”是一门实验性非常强的课程，人类对地下水中各种化学组分的认知过程，同时也是水分析仪器不断发明、水分析手段不断丰富、水分析检测限和水分析结果精度不断提高的过程。因此，在水文地球化学的理论课教学中，使学生充分认识水分析实验的重要性，并学会以水文地球化学基本理论指导水分析实验及其相关设计性实验的操作过程，具有非常重要的教学意义。在水分析实验课教学改革之后，以前水文地球化学理论课教学与水分析实验课教学之间严重脱节的现象得到了根本性的改善，学生通过水分析手段解决水文地球化学和水处理实际问题的能力也得以大大加强。
3结语
当人类的发展进入新世纪后，社会对高校人才的培养模式提出了新的要求，新世纪的理工科复合型人才不仅要具备宽厚的理论基础，同时也应拥有突出的实验能力以及在实验中不断创新的进取精神。水化学分析实验的教学改革是顺利完成“水文与水资源工程”专业的“水文地球化学/附水分析”课程教学任务的重要基础，对提高该专业本科生通过水分析手段解决水文地球化学实际问题的能力也具有重要意义。“水文地球化学/附水分析”实验课教学改革的初步成功，坚定了我们继续进行实验课教学改革的决心，我们将在总结前一段教学改革成果的基础上，进一步对实验课教学计划进行调整，完善、丰富水分析实验的教学内容，并力争使实验课中设计性实验的比重进一步提高，同时使实验涵盖的范围更加宽泛。
参考文献
[1]郭清海，2007.论“水文地球化学”教学中学生创新能力和创新思维的培养[J].华中师范大学学报(教学与研究卷)，(3)，50-52.
[2]沈照理，朱宛华，钟佐燊，1993.水文地球化学基础[M].北京:地质出版社.