分析化學課程混合式教學改革探索與實踐*

許 旭，張 蕾，婁振寧，張渝陽，劉雪巖，毛全興

(遼寧大學化學院，遼寧 沈陽 110036)

近年來，慕課(MOOC)、微課、SPOC、翻轉課堂、“互聯網+教育”[1]的蓬勃興起，教育進入信息化2.0時代，分析化學課程迎來了全新的變革[2-3]，基于信息化技術和“移動終端”，優化教學過程重構知識體系以實現精準教學，因材施教，全面培養學生的綜合素質，實現個性化智慧發展[4]。

分析化學及實驗課程是化學院、環境學院、藥學院、輕型產業學院和生命科學院各專業學生的學科基礎與專業課程，作為四大化學的基礎課程之一，在學生的課程體系中起著承上啟下的作用。在學習分析化學及實驗課程后，希望學生掌握基本的化學及儀器分析方法，熟悉定性定量分析基本技能，能夠運用所學知識解決生活中遇到的實際問題。并最終通過課程養成實事求是的科學態度、嚴謹的工作作風、良好的職業習慣和高度的質量安全意識。然而傳統教學中存在一些主要問題，如：教學大綱陳舊，教學內容繁雜教學模式單一，教學手段有限考核方法不夠合理，缺少總結評價等。因此，針對傳統教學方法中的問題與不足，本課程堅持以學生為中心，以成果為導向，重在學生實踐能力與創新能力的培養，將不同的教學平臺組合利用，實現教師教學互動化和學生學習自主化，將課堂教學實施、互聯網+技術、課外創新活動結合起來，從課程目標、教學內容、教學方式、評價方式等方面開展線上線下混合式教學改革。

1 融合現代教育理念，改革課程培養目標

分析化學課程于1958年遼寧大學化學系成立之初作為首開課程，已有63年歷史，2007年首批次榮獲省級精品課，2017年開展翻轉課堂教學，2018年在遼寧省金課平臺跨校修讀，2019年自建專屬本校的SPOC平臺，開展基于“MOOC+自建課程”的“SPOC+翻轉課堂”混合式教學。2020年獲批遼寧省混合式一流課程，目前累計授課已達1000余人。分析化學教學團隊主要由6名成員組成，其中，教授2名，副教授4名，均具有博士學位，以中青年為主，學緣結構合理。承擔遼寧大學化學、生命、環境及輕產等分析化學及相關實驗教學，在教學改革和實踐中不斷探索和創新，逐步形成一支以“厚德強基、教學為本、科教結合”為特色、具有明確發展目標和開創精神的教學團隊。

秉承以學生為中心，貫徹“知識探究、能力提升、素質培養、人格養成”的育人理念，學生通過該課程的學習，具體應達到的學習目標如下：(1)掌握四大滴定、重量分析、分光光度分析及數據與誤差處理的基礎知識、基本原理、應用條件與方法特點；通過教學使學生了解分析學科的系統性和完整性，建立起準確“量”的概念;(2)培養學生利用化學原理，計算相關化學量，處理實驗數據，準確科學表達分析結果，理解分析方法學驗證和評價的基本方法；培養學生運用所學理論，分析解決實際問題及實踐動手能力；(3)培養綜合設計實驗能力，給定分析對象和目標，要求依據分析化學基本理論，自己設計實驗方案；拓展學生的科學視野，鼓勵探索和創新，全面提高學生的科學素養和應用創新能力。

2 優化革新教學內容，豐富教學資源

了解學科前沿及最新成果，充分發揮互聯網優勢，使學生全面了解化學測量理論創新、樣品處理與分離、譜學方法及應用、化學與生物傳感、化學成像、材料分析、測量數據處理等分析化學的前沿理論知識、技術方法，進而打破傳統思維，培養學生的創新意識，激發學生專業學習興趣。

線下組建結構合理、教學水平高、科研能力強、凝聚力強的教學團隊；根據個性化人才培養需求，制定科學、規范、創新的教學大綱，全面提升教學質量。線上依托遼寧大學SPOC平臺，根據本單位教學目標，選擇性利用MOOC 資源(中國地質大學)，建立“異步”SPOC 課程，實現“自定義”課程設置，合理安排教學進度。基于“個性化”需求，團隊梳理教學重難點，精心設計、錄制了20余節教學微課和3節思政微課，自建“個性化”SPOC 線上教學平臺(圖1)。融合優質資源和自建課，適時發布教學視頻、中英文課件、思維導圖、前沿科研、案例分析、課程思政案例、作業及討論等，引導學生做好課前預習，重難點精學及課后鞏固，發揮線上優勢，提升混合式教學效果。

3 以學生為中心，改革教學模式

本課程基于遼寧大學SPOC在線課程平臺“學習通”，在“以學生為中心、以教師為引導”的教學理念下，構建“課堂教學+MOOC+SPOC+翻轉課堂”混合式教學。以“酸堿滴定法應用”為例，包括課前預習、課堂教學、課后拓展三部分。

3.1 課前預習

3.1.1 教學準備，“學習通”上傳預習資料

上課前一周通過學習通平臺發布微課、中英文課件、案例分析、課程思政等任務并設置任務點，如圖1所示。

圖1 SPOC 線上教學平臺與思政微課

3.1.2 發布課前學習任務，創建學習討論小組

發布課前學習任務及測試等，并通過班級微信群通知學生，利用課余時間，安排學生以小組合作形式進行討論，學生自主進行學習。

3.1.3 發現問題，優化設計

及時檢查學生學習進度，反饋評價突出主要問題，選擇有針對性的問題，優化教學設計。根據考題正確率分布示意圖(圖2)，滿分80分，60～79分占比15%，同時第5題正確率較低，應針對相關知識點緩沖溶液選擇進行重點講解。

圖2 考題正確率分布示意圖及相關題目

3.2 課堂教學

3.2.1 創設情景導入新課

通過“學習通”簽到，進入課堂。教師通過學習通平臺提供的學生預習數據，可以明確學生的學習難點，使教學活動針對性加強，而學生帶著問題來聽課，加強聽課效率。

通過情境引入討論，讓學生處于真實教學情境中。如教師在講到有機化合物中氮含量的測定時，引入三聚氰胺奶粉事件，介紹一些相關知識：(1)奶粉的檢測指標之一為蛋白質含量測定；(2)三聚氰胺的化學式，含氮量；(3)測定蛋白質的“凱氏定氮法”，以測定含氮量來估算蛋白質含量。學生進行討論，在老師的引導下提出N的測定方法。結合生活實例，創設情境，激發興趣，并強調檢測方法的重要性。

3.2.2 角色互換翻轉課堂

采用小組討論等模式來激發學生進行自主學習，通過翻轉課堂來呈現小組討論成果，提高學生的課堂參與積極性。如利用小組、翻轉課堂方法進行拓展酸堿滴定應用氮含量的測定，引導學生歸納總結。學生根據不同專業，分別進行不同的應用介紹，如化肥中N的測定、醬油中N的測定等。

3.2.3 內容深化課程思政

在專業教學的同時，通過教學內容延伸和案例分析，潤物細無聲的融入思政教育[5-6]。如針對三聚氰胺事件，引發食品安全事件的思考，并提出科研工作者(包括碩士生、博士生)應該具備什么樣的素質？學生討論食品安全事件產生的原因、危害及如何避免，并通過哪些方法提高食品安全檢測？并且進一步思考科研工作者應該具有的科研素質和良好品德，弘揚昂揚向上的世界觀、人生觀、價值觀。

3.2.4 歸納小結課堂練習

利用學習通平臺，發布課堂檢測練習，及時發現問題，做到及時鞏固，及時反饋。

3.3 課后拓展

3.3.1 布置課后作業

設計實驗方案，結合自己的專業特色，通過案例或者情境討論酸堿滴定的應用？比如選用什么滴定劑，哪種指示劑?同學互評，學以致用，提升綜合能力。學生討論情況如圖1所示。

3.3.2 仿真實驗做學結合

指導學生進行虛擬仿真實驗-“食用白醋酸總量的測定”(圖3)，手機仿真既增強了學習的趣味性，加深對知識的理解，也引導學生用手機學習。

圖3 虛擬實驗示意圖

3.3.3 發布學科前沿，鼓勵學生參與項目

發布相關學科前沿，了解前沿，崇尚科學精神，激發學生學習與科研興趣，提高創新與思考能力。如最新SCI文獻，Ag納米立方體陣列底物與多元分析相結合快速、靈敏SERS檢測牛奶中的三聚氰胺(Food Chemistry, 2021, 357：129717)等。同時注重學生的學與研結合，學生參與教師的科研項目。

4 改革教學評價與考核，引導社會實踐

《分析化學》課程的最終考核成績由形成性評價(50%)與終結性評價(50%)構成，其中形成性評價包括：線上視頻預習和學習、線上學習內容測試成績、課后作業、出勤及線上+線下討論。通過“線上+線下”結合的混合式模式，形成性評價可以引導學生自主學習的積極能動性。同時通過大數據的反饋，教師能夠掌握學生的學習情況，并進行評估和總結，不斷調整課程設計，優化教學方案，真正實現“以學生為主體，教師為主導”的教學理念。線下則注重學生創新思維和創造力的培養，指導學生參加各類化學實驗競賽、創新創業訓練項目、挑戰杯、互聯網+等大賽獲多余項獎勵。

5 教學反思

5.1 信息化手段應用特色

(1)利用“超星學習通”發布豐富的學習資源(微課、視頻、作業、課堂測驗、討論、中英文課件、課外補充資料等)，學生可以利用碎片時間開展個性化學習，培養學生在互聯網+時代的自主學習能力。

(2)利用虛擬仿真實驗教學軟件模擬實驗，使學生在線上先體驗整個實驗過程，增強學生學習興趣和預習效果，提升實驗教學的有效性。

(3)學生的學習活動和教師的指導活動都通過手機超星學習通平臺完成，增加了學習的趣味性，讓學生逐步愛上線上線下學習，學會用手機學習。

5.2 教學效果和推廣價值

(1)學生出勤良好，大部分學生能積極參與課堂學習。近幾個學期我們一直在開展線上線下混合的教學改革，學生基本適應這種先學后教的教學方式，大部分學生能夠在課前解決大部分的問題，有效的提高了學生的自主學習能力。

(2)本教學設計采用的線上線下教學方式，所使用的教學資源普適性強，易于推廣。團隊不斷進行混合式教學的實踐與探究，逐漸完善線上平臺建設，積累了較為豐富的教學經驗。

5.3 需要注意的問題

加強理論和實驗的結合，教研團隊不斷研討新大綱，可以針對性地設計相關方法的實際應用案例，讓學生在實驗中更好地理解和掌握基本理論知識，激發學生興趣。合理安排分組，發揮團隊協作的力量，激發學生的自信心。

6 結 語

采用“課堂教學+MOOC+SPOC+翻轉課堂”模式，基于案例教學、情境教學等多種教學方法，將課堂教學實施、互聯網+技術、課外創新活動結合起來，構建以學生為中心，以教師為主導”的教學理念。提升學生的創造能力、科學素養、分析和解決問題等綜合能力。同時使課堂教學實施環境豐富多彩，提升了學生的學習興趣，使學生愛上課堂。