無機及分析化學實驗精品課程“進階式多模態”建設研究

王瓊 王普 楊琴 王文磊 文瑞芝

［摘 要］文章針對無機及分析化學實驗課程現存的教學模式單一、教學內容陳舊等關鍵問題，基于“以學生發展為中心、以產出為導向”理念，通過思政融入、多模塊內容層層進階、線上線下多模態互動激活課堂、多維度過程性考核等方法進行教學改革探索與實踐，并持續改進和提升，打造精品課程“進階式多模態”教學新體系，創新課內外師生互動機制，使教學水平和教學質量大幅度提升，學生的科研能力、應用能力、創新能力和專業素養顯著提高。

［關鍵詞］無機及分析化學實驗；精品課程；進階式教學；多模態建設

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）09-0013-03

無機及分析化學實驗是相關專業學生進入大學后學習的第一門基礎化學實驗課程，作為大學生形成科學思維與創造能力、提高科研素養的第一課堂，該課程的教學質量會對學生后續專業的學習和相應實驗操作技能的培養產生非常重要的影響和示范作用[1]。以中南林業科技大學為例，無機及分析化學實驗課程是化學類、材料類、環境類、農林類等新工科和新農科的專業基礎課、核心課，面向全校理工農林7個學院19個專業方向開課，其中包括國家級一流專業7個，省級一流專業7個。根據專業要求不同，分為無機及分析化學實驗1（32學時）和無機及分析化學實驗2（48學時），每年選課人數約為1500人。

當前，單一教學模式已無法滿足學生拓展性發展需求，傳統教學內容不能滿足新時代“三全育人”理念的需求，原有的考核評價體系也無法調動學生的學習主動性和積極性。因此，無機及分析化學實驗課程采用思政融入、多模塊內容層層進階、線上線下多模態互動激活課堂、多維度過程性考核等方法進行了教學改革探索與實踐，進一步提升了教學水平和教學質量，充分發揮了無機及分析化學實驗在高水平人才培養中的作用。

一、“進階式多模態”教學資源建設

中南林業科技大學無機及分析化學實驗線下課程始建于1958年，60多年來，課程從起步到不斷進步再到提升發展，教學大綱、教學課件、實驗講義、課程評價體系、混合式教學設計、課程思政教學案例不斷更新和優化。2016年以來，在校級一流課程和省級一流課程先后資助下，無機及分析化學實驗課程開展了線上教學資源建設（課程網址：https：//www.xueyinonline.com/detail/227742149），目前已擁有豐富的多模態線上資源，形成了“化學基礎實驗”“綜合創新實踐”“綜合素質培養”三個層次的教學內容，層層進階，“三階”課程框架如圖1所示。

化學基礎實驗：由點到面，涉及實驗基本操作，包括無機化學實驗中的性質實驗、常數測定實驗、無機合成實驗，化學分析實驗中的滴定分析法和重量分析法，以及儀器分析實驗中pH計、分光光度計等的使用。共有授課視頻54個，非視頻資源359個，其中自制實驗視頻20個，拍攝總時長120小時以上，視頻總時長360分鐘以上，多媒體教學課件 27個；同時構建以選擇題、判斷題、簡答題為主要題型的習題庫，近1000道測試題，最大限度地提供主要物質的制備和分析方案，滿足不同專業不同課時和特殊情況的需要。

綜合創新實踐：包括綜合拓展實驗、學科競賽、創新創業。實踐教學內容根據課程開設專業的不同而不同，例如化工、材料專業涉及化學合成實驗、化工產品及材料制備和檢測實驗；林學、生物科學專業涉及植物中元素的分離與鑒定、農藥殘留及檢測實驗；食品科學專業涉及物性測定實驗、食品工藝及分析實驗；環境科學、水土保持專業涉及化學測量實驗、環境化學及分析實驗等。通過理念培養、條件支持、專題訓練引導學生參與實踐，將理論教學、實驗教學及科學前沿知識緊密結合[2]。

綜合素質培養：包括“國家戰略”“科技興國”“名人軼事”“綠色化學”“安全警示”五大主題的課程思政案例庫，“政策導讀”“神奇材料”“趣味化學”三個方向的拓展閱讀資料庫，案例達100個、10萬字以上。每項實驗教學項目均有“思政小故事”，并且凝練的思政案例也可以從不同的角度與不同的實驗教學項目進行關聯，實現實驗課程與思政課程同向同行，形成協同育人效應[3]。

二、“進階式多模態”課程組織形式

（一）教學環境

線上教學環境以自拍視頻為特色，結合文本、圖像、音頻等多模態教學信息。自拍視頻運用遠近景交互拍攝（全景和近景機位拍攝）和關鍵點定位拍攝（特寫拍攝）手法，實現實驗操作細節準確到位。后期制作方面，結合課程講義對畫面進行二次整理加工，從5～10倍素材量中挑選最合適的畫面素材進行剪輯，形成約15分鐘的成片；通過摳取綠幕背景人物，將授課教師和課件講義同時呈現在畫面中；此外還根據章節內容制作動態進度條，實時顯示講解內容在視頻中的進度。同時，充分利用學銀在線、中國慕課、百度等網絡資源，學習通、微信群、QQ群等互動軟件，實驗中心、創新訓練中心等實操平臺，調動學生學習的積極性和主動性。

（二）教學方法設計

無機及分析化學實驗線上線下一體化教學方法設計如圖2所示。線上講授和延伸訓練是以教師為引導，通過教學PPT、教學視頻，帶動學生進行線上預習，學習相關知識、原理和操作技能；隨后學生線上完成課堂知識自測、章節作業；教師進一步采用線上互動討論和答疑方法，讓學生鞏固已學知識，完成線上進階挑戰及預習報告。

線下引導和實操訓練是以學生為主體，通過問題驅動、主題研討與匯報激活課堂；教師對實驗關鍵點進行演示鞏固細節；學生通過示范、實操強化操作技能，并通過匯報、答疑、完成實驗報告進行知識的深化與內化。教學過程中融入思政教育，實現“思政寓課程，課程融思政”的理念，培養學生團隊協作的精神和科學嚴謹的態度。

課外拓展和思維創新是通過任務驅動法、案例教學法、目標教學法等多種方法，開放實驗室，開展拓展實驗，實行學生科研導師制，設計實驗競賽、舉辦創新創業大賽等，引導學生參與教師的科研工作，同時在教學中將知識傳授、技能培養與愛國情懷、科學素養、創新意識、職業素養、社會責任感、辯證思維和綠色發展理念的培養相結合，開展以漸進式為主的“專業+思政+拓展”多元化課堂教學，拓寬學生的實驗學習思維，提高專業素質[3]。

三、“進階式多模態”教學特色與創新

（一）課程與思政有機融合，提升學生精神素養

無機及分析化學實驗課程圍繞經典實驗中蘊含的豐富化學思想，圍繞實驗室安全與環境保護典型案例，安排主題討論和分享，引導學生形成全方位、多角度看待問題的辯證唯物主義思想。例如在酸堿溶液的配置與標定實驗中巧妙融入量變與質變等思政點，使用酸堿指示劑時，通過對羅伯特·波義耳發現酸堿指示劑的過程進行講解，鼓勵學生要有科學家的探索與奉獻精神；演示滴定實驗時重點提到量變和質變的化學思想，然后進一步引出中國革命史，淮海戰役就是中國解放戰爭從量變到質變的轉折點，無數革命先烈奮不顧身贏來了中國革命的最后勝利。經典案例的融入不僅增加了課程生動性，而且從科學素養、人生態度以及愛國情懷等不同角度深化了學生對這一化學過程的理解[4]。

（二）成果導向“進階”實驗體系，提升學校高層次人才創新能力培養

由單純模仿化學專業的教學體系模式轉變為以農林特色專業需求為引導的“進階實驗體系”，既要傳承化學專業的教學特點，又要兼顧其他非化學專業的特性。同時采用“教—賽—訓—改”實驗進階體系，以賽促學、激發興趣，以賽促訓、深化能力，以賽促改、促進教改。在成果導向“進階”實驗體系近幾年的實踐中，所授專業的學生通過積極參加各種科研、創新與社會實踐活動，專業素養、創新精神和創新能力得到了大幅度提升，課程團隊先后指導學生獲批省部級各類大學生實驗創新項目20余項，獲全國大學生生命科學創新創業大賽一等獎及梁希優秀學子獎等國家及省部級競賽獎勵30余項，鼓勵學生獨立或參與教師課題開展創新性研究，指導本科學生發表學術論文20余篇，獲得各種學術征文獎10余項。

（三）線上線下多模態混合課堂，聚焦學生創新思維

利用化學基礎實驗模塊中的“線上微課+線下實操”多模態混合式教學，綜合創新實踐模塊中的“線上微課+課外訓練+創新創業實踐”進階多模態教學，綜合素質培養模塊中的“專業+思政+拓展”多元化教學內容激活課堂。通過學銀在線、超星泛雅、學習通、微信群、QQ群、實驗室等多方平臺開展教學，目前線上課程點擊量超220萬人次，線上選課人數5000余人，互動次數13000余次，參與學習的學生來自省內外近50所高等院校、職業院校和普通高中。多模態混合式教學使學生的批評性思維和自主性學習能力明顯提升，有效地培養了學生自主學習、合作學習的習慣，團隊協作與溝通意識也明顯增強。

（四）過程化考核評價體系，助推學生主動學習全面發展

無機及分析化學實驗課程采用過程性考核與終結性評價相結合的多層次、多途徑的綜合考核評價辦法。過程考核中，線上過程包括預習報告、互動交流、視頻學習、章節測試和訪問數等，線下過程包括出勤情況、實驗報告、主題討論、衛生整理、實驗操作等，學生由被動學習轉變為線上線下進階式主動學習，同時將學生的認知、情感和價值觀等內容納入多元化課程評價體系。強調過程，鼓勵思維創新，強調以學生為主體，通過融入思政元素、優化課程評價體系，全面、客觀和公平地考核學生的總體學習效果，促進學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀[5]。

四、 結語

在教育現代化的背景下，無機分析化學實驗課程與時俱進，堅持立德樹人、以德為先，把豐富的化學思想與實踐、先進的化學學科理論與成果融入課程中，發揮無機及分析化學實驗教學的示范和輻射作用。后續課程將進一步深化建設和改革，統籌企業、社會、科學研究、學科競賽教學等進行多方協同育人，提高課程的高階性、創新性和挑戰度；推動信息化教學、虛擬現實技術、數字仿真實驗等教學手段的應用，打造思想、理念、評價、質量文化的多模態基礎化學課程范式，將教學資源向其他高校學生、自考人員和社會工作者進行推廣，使更多人受益。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 李水芳，王瓊，馬強.林業院校基礎《無機及分析化學實驗》教學改革與實踐[J].廣東化工，2018，45（2）：216-217.

[2] 羅志勇，甘孟瑜，張云懷，等.科研訓練嵌入化學實驗教學的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2020，37（4）：178-180.

[3] 潘玉珍，王秀云，宿艷，等.基礎化學實驗課程思政建設的探索[J].大學化學，2021，36（3）：16-21.

[4] 張麗影，那立艷，王茹，等.無機與分析化學實驗課程思政案例設計與探討[J].廣州化工，2021，49（5）：181-183.

[5] 鄭冰，秦川麗.無機及分析化學實驗課“四維一體”教學模式的設計與實踐[J].實驗室研究與探索，2020，39（6）：214-218.

［責任編輯：劉鳳華］