以基礎化學為例探索新型態一體化教材的建設

高 琳 ， 高玉梅 ， 王 非 ， 董雪茹

(河南工程學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450007)

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以基礎化學為例探索新型態一體化教材的建設

高 琳 ， 高玉梅 ， 王 非 ， 董雪茹

(河南工程學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450007)

以基礎化學教材建設為例，介紹了高等教育教學中教材建設發展的趨勢，探索基礎化學課程教學內容的整合和拆分知識點、技能點構建知識樹和資源一體化設計，建設包含微課程在內的多媒體數字資源，通過印刷二維碼使紙質教材與多媒體資源一體化、立體化呈現。

微課 ； 數字資源 ； 新形態 ； 基礎化學

在教育教學模式與學習方式正在發生著巨大變化的當下，單一的紙質教材早已不能適應教學活動的需要，不能夠滿足學生對知識、技能及新發展等信息的渴求；教材在原有的功能之上必須要增加滿足學生突破時空限制，能隨時、隨地進行線上、線下學習的功能，而這種新的載體形式是教材建設和出版社共同探索的方向[1]。

1 新形態一體化教材建設的意義

從1999年國家大力發展高等教育以來，我國高等教育的規模有了飛速的擴張，特別是教育部實施質量工程以來，高等教育教材的建設取得了很多的成果[2]。教材的建設者和出版單位圍繞著構筑先進的課程理念、準確的課程目標、合理的課程結構、適用的課程內容及課程評價等形成的課程體系進行積極探索[3]。在教材形式的設計方面也重點探索了利用網絡技術把傳統紙質教材與課程建設中研發的多種類型的數字化資源有機地融合在一起，擴展教材的內容和功能，充分發揮數字化資源的效用[4]。課程建設成果的主要表現形式是教材，伴隨著教學質量工程的建設和教學改革的不斷深入及信息化技術的不斷發展，教材的形式經歷了由單一的紙質教材過度到“教材+光盤”，再到“教材+數字化資源”，再發展到當下的“紙質教材+數字課程”這種新形態教材。新形態教材不僅體現理念新、內容新、形式新，更表現在立體化、數字化上。課程建設的數字化資源也由文檔、圖片、課件、動畫、視頻等拓展增加到微課程等數字資源，數字資源特別是數字課程等多媒體的教學資源與紙質教材相融合于一體的新形態教材建設已成為當下教材建設的必然趨勢。

2 基礎化學新形態一體化教材的建設

2.1 教學內容的有機整合

基礎化學課程是石油、化工、材料、冶金、醫藥、農藥、機械、安全、環境、食品等學科相關專業開設的一門核心基礎課程。著眼于學生化學素養的提升與解決問題、分析問題能力的培養，將無機化學、分析化學、有機化學、物理化學的內容進行梳理，圍繞著多個相關專業培養目標的需求進行研討與內容組織。以基礎化學為例，用四個模塊呈現教材內容，模塊一是以物質結構基礎、定量分析基礎為主要內容的化學基礎知識模塊；模塊二是化學熱力學基礎、氣體和分散系統、化學反應速率為主要內容的化學基本理論模塊；模塊三是化學平衡模塊，有酸堿、沉淀、配位、氧化還原平衡與應用；第四模塊是烴及其衍生物的有機化學基礎模塊。作為核心課程的教學內容不僅保證知識點滿足培養目標的“夠用”、“適用”，也兼顧課程內容滿足培養目標對化學基本理論體系和化學思維的培養；在不同模塊增加選學的章節為不同的專業、不同學時該課程的教學開展預留了彈性空間。

2.2 教學內容、教學資源一體化設計與建設

基礎化學作為化工、材料等學科多專業的核心基礎課程，在人才培養計劃實施中占有重要的位置，知識、技能及創新意識的培養依托教材內容。在教材內容確定以后，針對內容進行立體化構建的總體設計：首先把教材內容中知識點、技能點進行盡量顆粒化的拆分，完成知識圖譜的繪制和知識樹的構建，然后針對不同的知識點設計不同的顆粒化資源。資源類型包括案例、視頻、動畫、圖片、文檔和微課程。以編寫的基礎化學為例，建設了針對知識點、技能點、難點等顆粒化的多種資源，并對這些資源進行信息化技術的加工與處理，形成了集演示視頻、三維動畫、操作視頻、圖片、拓展視頻、題庫、習題、測試題、題庫、系列微課程等組成的多媒體數字資源。例如，圖片資源由化合物結構模型圖片、化合物分子模型圖片、化合物分子式圖片、化合物實物圖片、反應方程式圖片；文檔有案例、習題分析、拓展資源；動畫有分子模型動畫、分子形成虛擬動畫、原子軌道與分子軌道虛擬動畫、反應機理虛擬動畫、實驗操作虛擬動畫；視頻有案例視頻、實驗操作演示視頻；微課有針對難點、重點，還有針對熱點或前沿技術應用的微課程組成。把構建的教材內容與對應的各種資源做一體化建設研究；研制出系列的多媒體的數字資源融于教材中，借助信息技術及互聯網尤其是移動互聯網呈現出來。

2.3 數字微課程資源的建設

基礎化學教材中的顆粒化數字資源不僅包含分子結構的虛擬動畫，典型的、重要反應機理的虛擬動畫，知識在工農業中的應用視頻、實驗演示操作示范視頻素材資源；還要包含更為有效的數字課程即系列微課程。微課程的簡稱為微課，它是一個完整的課程表現形式，但因它的授課時間短才稱為“微”，一個微課程一般為8 min左右，它是以完整的一段融音頻、視頻于一體形成的流媒體文件，教材中的重點、難點、熱點等內容如用微課程呈現，更有利于學生課前的預習和課后的復習。以建設的基礎化學教材為例，針對設計制作的微課題目，開展教學設計的研討。從編寫教案、組織教學資源到微課程的錄制編輯。如針對抽象的結構學習，制作有甲烷等烷烴的結構、乙烯等烯烴的結構、乙炔等炔烴的結構、二烯烴的結構、芳香烴的結構、乙醇、苯酚等化合物結構與性質的微課程；制作典型反應機理的微課程如單分子親核取代、雙分子親核取代；制作了實驗技能操作示范的微課程如酸式、堿式滴定管的使用，甲基紅、甲基橙、百里酚藍、酚酞指示劑的變色范圍及使用；使用氧化還原指示劑、自身指示劑、特殊指示劑判斷氧化還原滴定終點的方法的微課；針對化學基本原理制作了永動機為何不能造成、化學變化方向的判斷方法、化學反應的熱效應及物理變化過程的熱效應等微課。微課程把音頻、視頻、動畫、圖片等相關資源通過教師精心的教學設計，借助信息技術較完美地呈現，特別是嵌入教材中，這種新形態立體化的呈現方式滿足當下學生信息多元，圖像思考，注意力短暫的特點。在實際教學中配合教師的教學指導，是能夠巧妙地化解教學的難點和重點，提高教學質量。

2.4 利用二維碼關聯紙質內容與多媒體數字資源

教材滿足“課上課下”、“線上線下”。新舊媒體相互融合有兩個途徑：一是紙質教材中相關內容處提供關聯的相關網址，另一種是以更便捷的途徑關聯印刷在教材內容附近的二維碼。無論是課上或者課下的教學活動中，教師或學生利用手機等移動客戶端掃描對應的二維碼，能夠實現紙質教材與數字資源的瞬間鏈接，使教材中文字描述的內容可以用多媒體的方式展現出來，尤其對基礎化學中大量抽象內容的表達起到更好的輔助作用，對難于在教室開展的演示實驗起到一個輔助作用，賦予了教材更豐富的功能。

3 展望

這種新形態的一體化教學設計的教材較大程度地滿足使用者，特別是教師和學生實現“課上課下”、“線上線下”、新舊媒體相互融合于一體的教與學的需求；這種多媒體深度融合的新形態一體化教材不僅具備了傳統教材的全部特點與功能，還提供了供學生在課外線上學習的需求，教材在以下兩個方面助力基礎化學教育教學的改革，提高基礎化學的教育教學效果。

3.1 利用新形態一體化教材，嘗試不同的教學方法

開展對分課堂、反轉課堂的教學方法，能夠促進基礎化學的課堂教學師生角色的轉換，真正實現課堂教學以學生為中心，教師為主導，調動學生學習興趣，提高教學效果的目的。 由于教材有豐富的多媒體數字資源，尤其是數字課程為師生在教學過程中開展為分課堂、翻轉課堂的教學實踐提供了較好的材料支撐。微課程這種有聲的教學視頻貫穿于教材中，為課外學生預習、復習消化課程重點、難點提供了強有力的幫助。例如，學生可以在課外把手機作為學習工具，掃描教材中的二維碼就可以在手機屏幕上聽到老師的講解，看到虛擬動畫、實驗演示視頻等滿足學生自主學習的需要。

3.2 滿足不同學習者學習需求，實現隨時隨地學習

在“互聯網+”的當代，終身學習已是社會發展的需要。學生和社會學習者學習的方式、方法都有了很大變化。立體化、一體化教材的建設不僅可以使教學形式多樣化、教學內容更生動、更形象，最為重要的是更有助于教學效果的達成。例如，難于講解的分子結構可以用虛擬的動畫形象表達；難于描述的工藝應用可以用流媒體的視頻表現；難于描述的實驗操作可以通過演示視頻表現；難于理解的反應機理用虛擬的動畫形象表達，降低教學內容的難度，多種媒體的聯合教學，可以深入淺出地把復雜問題簡單化，把抽象的問題形象化，把難于理解的問題簡單化，化難為易，滿足不同學習者隨時隨地學習需求。

[1] 付春江,陳琪琳,鮑浩波,等.我國高等學校分析化學教材建設研究[J].化學教育,2014,35(10):11-15.

[2] 楊 奇,陳三平,謝 鋼,等.陜西省地方8院校聯編《無機化學》教材簡介[J].化學教育,2016,37(2):10-13.

[3] 房 喻.化學學科發展與化學教育：挑戰與機遇[J].中國大學教學,2009,9:13-15.

[4] 鮑浩波.中國高校化學化工專業無機化學教材建設歷史回顧與展望[J].化學教育,2015,36(24):12-17.

2017-04-03

高 琳(1962-)，女，教授，研究方向為應用化學，電話：13663842764。

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1003-3467(2017)06-0057-02