分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源的建設(shè)與實踐

宦雙燕　羊小海　吳朝陽　蔣健暉　王玉枝　高　娜　趙敬哲　曠亞非（湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙410082）

分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源的建設(shè)與實踐

宦雙燕*羊小海吳朝陽蔣健暉王玉枝高娜趙敬哲曠亞非
（湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙410082）

以課程網(wǎng)站為網(wǎng)絡(luò)平臺，以分析化學(xué)課堂教學(xué)的章節(jié)為主線，有效整合湖南大學(xué)的師資隊伍資源、先進的教學(xué)手段和方法、特色教材和多媒體資源，建成分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源平臺，有效推動立體化教學(xué)模式改革，促進課程、基地、團隊和教材的全面建設(shè)。同時探索和解決數(shù)字化教學(xué)資源的共建、共享和有效利用。

數(shù)字化；精品教學(xué)資源；立體化；開放式

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2002年，湖南大學(xué)分析化學(xué)學(xué)科成為國家重點學(xué)科，“化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室”也驗收掛牌。如何使優(yōu)質(zhì)科研條件成為本科教學(xué)的平臺，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，探索分析化學(xué)教學(xué)規(guī)律，本著理念先行、模式先導(dǎo)、體系支撐、方法創(chuàng)新“四路并進”的指導(dǎo)方針，實施“傳統(tǒng)教學(xué)組織+課外拓展”運行機制，建立多維度的國家級教學(xué)資源平臺，實現(xiàn)平臺、科研、教學(xué)相長“三融合”，不斷提升分析化學(xué)的本科教學(xué)質(zhì)量，是我們首要的研究任務(wù)。

分析化學(xué)的定義和內(nèi)涵是不斷發(fā)展變化的，具有信息科學(xué)的特征。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化的教學(xué)需求，抽象的、層出不窮的儀器原理和分析方法也給教學(xué)帶來新的挑戰(zhàn)。近年來，開放式在線課程（MOOCs，慕課）在全球大規(guī)模興起，并成為教育信息化發(fā)展的熱點，高校普遍意識到在線開放式教學(xué)的重要性。

將現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)［1－3］，構(gòu)建分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源平臺，推動立體化教學(xué)模式改革，探索新的教學(xué)方法和手段，解決在線開放課程的共建共享難題，是目前高校教學(xué)改革的重點，也是本文探索的主要內(nèi)容。

1　分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源建設(shè)的支撐條件

湖南大學(xué)的分析化學(xué)課程在2004年被評為“國家精品課程”，2013年獲得國家精品資源共享課立項，并在中國大學(xué)精品開放課程網(wǎng)站（愛課程網(wǎng)）邊開放邊建設(shè)。但在數(shù)字化教學(xué)的過程與實踐中，我們也深切體會到，在線開放課程的教學(xué)要適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變化，滿足新的教與學(xué)需求，必須促進數(shù)字化教學(xué)的轉(zhuǎn)型升級，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源的共建共享，從而提高分析化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化教學(xué)資源是提高整體教學(xué)水平、實現(xiàn)教學(xué)目標的重要保證［4－8］。

湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院擁有國家理科（化學(xué)）基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地、國家工科（化學(xué)）基礎(chǔ)課程教學(xué)基地和國家級基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)示范中心，同時還有“化學(xué)生物傳感與計量學(xué)國家重點實驗室”和“分析化學(xué)”國家重點學(xué)科作為分析化學(xué)課程建設(shè)的重要依托。分析化學(xué)課程教學(xué)團隊擁有國內(nèi)一流的師資力量，其中中國科學(xué)院院士3人，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者6人，入選教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃8人，教授17人。由科學(xué)出版社出版的《分析化學(xué)》教材是湖南大學(xué)自編教材，作為本課程的配套教材，2006年被評為國家十一五規(guī)劃教材。如何利用化工學(xué)院提供的軟硬件設(shè)施，有效地整合一流的師資隊伍資源、先進的教學(xué)手段、湖大特色教材和多媒體資源，通過精心設(shè)計和優(yōu)化重組建成具有湖南大學(xué)特色的開放式立體化分析化學(xué)精品教學(xué)資源，既是課程建設(shè)的重要內(nèi)容，又是分析化學(xué)教學(xué)改革和教學(xué)質(zhì)量提高迫切需要解決的關(guān)鍵問題。不論從軟硬件設(shè)施來看，還是從課程、教材、師資力量、教學(xué)平臺和基礎(chǔ)來看，湖南大學(xué)的分析化學(xué)課程都具備了建設(shè)數(shù)字化精品教學(xué)資源的條件。

2　分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源體系需要解決的主要問題

分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源建設(shè)需要解決的關(guān)鍵問題如下：

（1）如何解決教學(xué)資源和教學(xué)平臺缺乏的問題，有效整合目前的教學(xué)資源，圍繞分析化學(xué)的課程教學(xué)，對傳統(tǒng)教學(xué)資源進行數(shù)字化改造，整合、重組并創(chuàng)新已有的教學(xué)資源，突出湖南大學(xué)分析化學(xué)的教學(xué)特色，體現(xiàn)多種功能，滿足多層次的教學(xué)需求，構(gòu)建數(shù)字化精品教學(xué)資源平臺。

（2）如何將分析化學(xué)精品教學(xué)資源建設(shè)與課程建設(shè)緊密結(jié)合，有效推動教學(xué)模式改革，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性，構(gòu)建立體化教學(xué)平臺，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高分析化學(xué)教學(xué)水平，促進課程、基地、團隊和教材的全面建設(shè)。

（3）如何實現(xiàn)開放式的教學(xué)資源建設(shè)和管理，使精品教學(xué)資源能夠滿足教師、助教和學(xué)生的多方需求，解決傳統(tǒng)教學(xué)資源更新難、內(nèi)容死板、利用效率低等問題，實現(xiàn)真正開放式的共建與共享。

3　分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源體系的構(gòu)建

3.1分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源平臺建設(shè)

分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源的建設(shè)是通過對傳統(tǒng)教學(xué)資源的數(shù)字化改造和整合、優(yōu)化、重組、創(chuàng)新來實現(xiàn)的。資源建設(shè)以愛課程網(wǎng)和湖南大學(xué)課程網(wǎng)站為網(wǎng)絡(luò)平臺，將教學(xué)資源融入到網(wǎng)站的模塊中，以章節(jié)順序為主線整合教學(xué)資源。內(nèi)容上緊扣分析化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，從分析質(zhì)量保證、采樣和試樣預(yù)處理，到化學(xué)分析的四大滴定，再到儀器分析的基本原理方法（光、電、色譜、波譜），再拓展到分析化學(xué)前沿領(lǐng)域研究。兼顧到各類分析方法在定性、定量、結(jié)構(gòu)和分離分析中的不同應(yīng)用，進行分類。

教學(xué)資源內(nèi)容組織上保留了湖南大學(xué)特色，通過收集整理，形成與分析化學(xué)教學(xué)相關(guān)的文本、圖像、動畫、視頻、音頻等多媒體資料，按章節(jié)脈絡(luò)對這些資源進行優(yōu)化重組，包括教學(xué)大綱、教學(xué)設(shè)計、知識點注釋、電子教案、課件、課程錄像、前沿講座、微課、試題庫、素材與案例庫、動畫、互動平臺等方面豐富的內(nèi)容，形成能夠滿足多功能、多方式、多媒體、多層次需求的教學(xué)資源平臺。

該教學(xué)資源為教師和助教備課、設(shè)置課堂學(xué)習(xí)情境，利用試題庫形成課堂相關(guān)測驗、討論、習(xí)題內(nèi)容，利用素材案例庫拓展課堂知識，引導(dǎo)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)和互動提供平臺，又為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、自學(xué)、測試、拓展閱讀、前沿知識學(xué)習(xí)、提問互動等提供空間。該數(shù)字化精品資源的建成，能夠滿足不同層次教師和學(xué)生的多種教學(xué)需求，受益面廣泛。

3.2分析化學(xué)教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段的創(chuàng)新

運用建成的分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源探索“立體化”教學(xué)模式改革，打破傳統(tǒng)的“教師講授－學(xué)生學(xué)習(xí)”模式，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)改進教學(xué)方法，將素材案例資源融入課堂教學(xué)，將科研前沿知識引入課堂和資源庫，設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂引導(dǎo)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，創(chuàng)新教學(xué)手段。

立體化教學(xué)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）教學(xué)內(nèi)容和資源的立體化展示。教師在課堂教學(xué)中運用建成的精品教學(xué)資源設(shè)計自己個性化的教學(xué)課件，借助多種媒體手段將復(fù)雜的問題（如儀器原理、構(gòu)造、分析方法等）立體化地展示在學(xué)生面前，將精品資源的素材案例與課堂教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，通過多感官刺激、多角度的講解達到對抽象知識的理解吸收。

（2）教學(xué)時間和空間的立體化。傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到時空的限制，利用網(wǎng)絡(luò)平臺可以拓展教學(xué)的空間和時間，在教師的有效引導(dǎo)下，學(xué)生在拓展課堂中扮演主角。網(wǎng)絡(luò)精品教學(xué)資源為預(yù)習(xí)、課堂知識掌握情況評測、課外作業(yè)完成和展示提供了一個平臺，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，成為輔助教學(xué)的第二課堂。

（3）實驗教學(xué)空間的立體化。分析化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，課程教學(xué)中涉及到實驗現(xiàn)象和過程解釋，實驗課中也涉及到儀器、設(shè)備、原理、過程和關(guān)鍵點現(xiàn)象的把握，這些在傳統(tǒng)課堂中難以演示的內(nèi)容，可以通過精品教學(xué)資源庫進行隨時立體化的演示和觀看。如化學(xué)分析中滴定分析基本操作、樣品處理、指示劑變色、滴定過程和終點把握等都可以立體化展示，既演示了實驗現(xiàn)象，又可視化地規(guī)范了實驗操作技巧。再如，儀器分析中的復(fù)雜原理，既可以通過現(xiàn)場圖片、操作視頻和虛擬動畫立體化演示，又可以通過虛擬仿真實驗鞏固和拓展。利用數(shù)字化精品教學(xué)資源，在復(fù)雜儀器原理講解、實驗現(xiàn)象演示、規(guī)范實驗操作技能、實驗難點把握、虛擬仿真實驗等方面輔助實驗教學(xué)，同時引導(dǎo)學(xué)生運用精品資源進行實驗前預(yù)習(xí)、實驗后對比分析和復(fù)習(xí)強化，建立立體化的實驗教學(xué)空間。

（4）“理論基礎(chǔ)→實際案例→實驗操作→科研前沿”相融合的知識培養(yǎng)體系。在講解理論知識的基礎(chǔ)上，運用教學(xué)資源庫的實際案例素材展示分析方法的實際應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實際。通過實驗教學(xué)使學(xué)生對實際樣品分析有切身體會，再通過化學(xué)前沿講座、科研項目參與等環(huán)節(jié)進行思維拓展和創(chuàng)新訓(xùn)練，形成立體化的知識培養(yǎng)體系，實現(xiàn)多維度的國家級教學(xué)資源平臺與科研、教學(xué)的三融合。

3.3開放式精品教學(xué)資源的共建、共享與可持續(xù)發(fā)展

分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源既通過湖南大學(xué)課程網(wǎng)站面向校內(nèi)學(xué)生，又通過愛課程網(wǎng)的國家精品資源共享課網(wǎng)站面向全國學(xué)生開放，為在線的教師和學(xué)生提供了雙向交互式的教學(xué)平臺，因此該教學(xué)資源的建設(shè)與共享也具有傳統(tǒng)教學(xué)資源所不具備的開放式特點。開放式精品教學(xué)資源的共建和共享主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）分析化學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的及時更新。教師和助教將最新發(fā)生的實際案例引入到課堂教學(xué)中，同時將最近的教學(xué)內(nèi)容相關(guān)資料及時更新到相應(yīng)的網(wǎng)站上，克服傳統(tǒng)資源的滯后性。如精品資源共享課網(wǎng)站的資源內(nèi)容從2014年建成以來，更新率超過40%。

（2）通過互動平臺吸引學(xué)生學(xué)習(xí)，豐富教學(xué)資源。通過網(wǎng)站開放課堂的互動、答疑解惑、學(xué)習(xí)筆記等平臺讓師生共同參與評論、提問、回答、做筆記等，并將課程學(xué)習(xí)相關(guān)的互動內(nèi)容共享。

（3）教師有針對性地引導(dǎo)，提高資源利用率。網(wǎng)絡(luò)資源內(nèi)容龐雜，學(xué)生的學(xué)習(xí)精力有限，教師引導(dǎo)學(xué)生有針對性地使用和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源內(nèi)容，不僅提高了開放式教學(xué)資源的利用率，還提高了學(xué)習(xí)效率和效果。

（4）師生共同參與，推陳出新，完善資源。只有教師、助教和學(xué)生共同參與，才能不斷更新內(nèi)容，刪除陳舊資源，改進知識點展示形式，完善新資源，產(chǎn)生教學(xué)互動，促使精品資源向滿足“教”與“學(xué)”的新需求方向發(fā)展，實現(xiàn)真正的共建共享和資源有效利用。

（5）科研的持續(xù)深入對教學(xué)起到支撐作用。湖南大學(xué)分析化學(xué)學(xué)科在化學(xué)生物傳感與計量學(xué)方向具有科研優(yōu)勢，可促進分析化學(xué)課程內(nèi)容的不斷更新，推動教學(xué)改革深入，為實踐教學(xué)、科研實訓(xùn)提供項目和素材，加速青年人才隊伍成長，保證了數(shù)字化精品教學(xué)資源的時代性、前沿性、質(zhì)量水平和可持續(xù)發(fā)展。

4　分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源的實踐效果

分析化學(xué)數(shù)字化精品教學(xué)資源通過學(xué)校課程中心網(wǎng)站和愛課程網(wǎng)面向校內(nèi)外廣大師生免費開放，為教師備課、教學(xué)水平提高、共享教學(xué)資源、展示個性教學(xué)風(fēng)采提供了有力的平臺，也為學(xué)生自主學(xué)習(xí)開辟了高質(zhì)量的第二課堂，受到廣大師生的好評。從學(xué)生反饋的信息來看，精品教學(xué)資源確實為課堂之外的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、自學(xué)、拓展都提供了重要平臺，通過參與評論、提問、資料分享等雙向互動，既提高了自主學(xué)習(xí)的效率和積極性，又能讓教學(xué)資源向貼近學(xué)生需求的方向發(fā)展建設(shè)。

團隊成員在該教學(xué)資源建設(shè)期間，承擔(dān)分析化學(xué)教學(xué)研究課題9項，發(fā)表教學(xué)研究論文7篇［4-10］，編寫出版教材7部，建設(shè)分析化學(xué)課程網(wǎng)站2個（湖南大學(xué)課程中心分析化學(xué)網(wǎng)站和愛課程網(wǎng)國家資源共享課網(wǎng)站）。制作課程教學(xué)錄像148學(xué)時，制作前沿講座錄像8學(xué)時，制作演示實驗錄像28學(xué)時，制作了分析化學(xué)園地。截止2016年7月16日，湖南大學(xué)課程中心分析化學(xué)網(wǎng)站訪問量達253789次；愛課程網(wǎng)分析化學(xué)資源共享課網(wǎng)站訪問量達30387次（2014年9月建成并開放），受到廣大師生的好評。團隊成員多次被邀請參加國內(nèi)教學(xué)研究改革會議并作邀請報告［10］，在國內(nèi)高校的分析化學(xué)教學(xué)中起到很好的示范和輻射作用。

分析化學(xué)精品教學(xué)資源的建設(shè)有力推動了本校分析化學(xué)立體化教學(xué)模式改革的進行，該成果為教學(xué)改革提供了強有力的資源庫支持，使課堂教學(xué)方法有章可循，有實例素材可引用，有基礎(chǔ)課件可修訂使用，有動畫視頻可觀摩引用，有實驗現(xiàn)象可展示，有習(xí)題庫可抽取。促進了分析化學(xué)課程教學(xué)團隊整體教學(xué)水平的提高，使課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相輔相成，為課程教學(xué)和實驗教學(xué)構(gòu)建了一個立體化的時空平臺，推動教學(xué)模式改革的有效進行。《分析化學(xué)》、《有機分析》被評為國家“十一五”規(guī)劃教材，“分析化學(xué)”教學(xué)團隊2008年被評為省級教學(xué)團隊。項目組成員主編的分析化學(xué)系列叢書：《分析技術(shù)基礎(chǔ)》、《化學(xué)分析》、《色譜分析》、《波譜分析》等也相繼出版和推廣應(yīng)用。分析化學(xué)精品教學(xué)資源的建設(shè)同時促進了課程、基地、團隊和教材的全面建設(shè)。

通過長期實踐，探索了開放式在線課程的共建共享經(jīng)驗。課程網(wǎng)站為分析化學(xué)的精品教學(xué)資源提供了一個雙向交互式的教學(xué)平臺，在資源建設(shè)過程中，教師、助教的引導(dǎo)和積極投入促進了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的及時更新和學(xué)生的主動參與，通過評論、答疑、筆記資料分享等方式活躍互動平臺，提升了開放式精品教學(xué)資源的利用率，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性。依此實現(xiàn)了分析化學(xué)在線開放式精品教學(xué)資源的共同建設(shè)和共享成果，實現(xiàn)了雙贏局面。

5　數(shù)字化精品教學(xué)資源建設(shè)展望

分析化學(xué)的數(shù)字化精品教學(xué)資源建設(shè)還可以從以下幾個方面深化完善：

（1）對現(xiàn)有數(shù)字化資源進行深層次的整合，改進內(nèi)容設(shè)計編排，設(shè)計智能檢索分析模塊，方便使用和查詢。完善和更新原有的知識點庫、教學(xué)短視頻庫、試題與考試系統(tǒng)庫和素材案例庫，使教學(xué)資源能夠適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，滿足新的教學(xué)需求。

（2）制作課程重要知識點及討論的微視頻、多媒體融合資源庫，方便教學(xué)使用。

（3）將精品教學(xué)資源的重要知識點內(nèi)容整合到湖南大學(xué)《分析化學(xué)》第4版教材中，利用學(xué)生的移動設(shè)備，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的實時化、立體化傳達，促進數(shù)字化教學(xué)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)更為有效的、大范圍的利用和共享。

（4）制作課程實驗的立體化講義，將實驗的關(guān)鍵點、儀器構(gòu)造、規(guī)范操作、現(xiàn)象變化等制作成10秒內(nèi)的圖片、微視頻等數(shù)字資源，整合到實驗講義中，方便教學(xué)調(diào)用和學(xué)生實驗預(yù)習(xí)、比對、復(fù)習(xí)。

［1］ 陳憲明，蘇峻.中國教育信息化，2009，No.13，69.

［2］余勝泉，路秋麗，陳聲健.中國大學(xué)教學(xué)，2005，No.10，50.

［3］ 何克抗.中國大學(xué)教學(xué)，2005，No.5，43.

［4］王玉枝，曠亞非，宦雙燕，郭慢麗，王青.化工高等教育，2010，No.2，75.

［5］王玉枝，羅明輝，江國防，蔡炳新，曠亞非.中國高教論叢，2003，25（2），36.

［6］ 王玉枝.中國教育改革與教學(xué)研究，2005，3（3），25.

［7］王玉枝.高等理科教育，2007，教育教學(xué)研究專輯，157.

［8］ 王玉枝.化工高等教育，2008，99（1），22.

［9］王玉枝.高等理科教育，2008，教育教學(xué)研究專輯，363.

［10］王玉枝，曠亞非，郭棟才，宦雙燕，郭慢麗，王青.第10屆全國大學(xué)化學(xué)教學(xué)研討會會議論文，2009.

Construction and Practice of Digital Top-Quality Teaching Resource in Analytical Chemistry

HUAN Shuang-Yan*YANG Xiao-HaiWU Zhao-YangJIANG Jian-Hui WANG Yu-ZhiGAO NaZHAO Jing-ZheKUANG Ya-Fei
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan University，Changsha 410082，P.R.China）

The platform of digital top-quality teaching resource in analytical chemistry has been constructed using the course website as the network platform，which complies with the main line of classroom instruction.The digital teaching resource effectively integrated the faculty resources，advanced teaching methods，characteristic teaching material and multimedia resources in college of chemistry and chemical engineering.The platform improves teaching method by using modern information network technology，promotes the reform of the teaching mode of"stereoscopic teaching"，and ultimately promotes the comprehensive construction of the course，the teaching base，the teaching team and the teaching material.At the same time，the construction of the platform also aims at exploring and solving the problems in construction，sharing and effective use of digital teaching resources.

Digital；Top-quality teaching resource；Stereoscopic teaching；Open-type

O6；G64

10.3866/PKU.DXHX201509029

，Email:syhuan@hnu.edu.cn

2015年湖南省教學(xué)改革研究項目；湖南大學(xué)理科化學(xué)基地-科研訓(xùn)練及科研能力提高項目（J1210040）