無機及分析化學數字化課程體系的構建與實踐

聶沃 高靜 姜華昌 王偉佳 張立慶

［摘 要］無機及分析化學課程是化工類專業必修的一門基礎核心課程。新時代下的產業數字化發展對人才培養提出了新的要求。浙江科技學院無機及分析化學課程組以數字化教材為基礎，基于浙江省高等學校在線開放課程共享平臺，建立無機及分析化學數字課程，為學生提供個性化、針對性強、力度大的專業支持，營造靈活高效的學習環境，以提高學生以自主學習能力為核心的綜合素質。

［關鍵詞］無機及分析化學；數字課程；課程體系；基礎化學；課程改革

［中圖分類號］G642.3［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）08-0025-04

引言

“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出我國將建設高質量教育體系，推進人才培養模式改革，注重素質教育和學思結合。因此，倡導啟發式、參與式、討論式的教學，以幫助學生學會學習，注重學思結合，是課程改革的方向。新時代下的產業數字化發展對勞動力質量和人才培養提出了新的要求，創新人才所應擁有的知識與能力也有所調整[1]。這無疑對傳統的以課堂為主的教學模式產生了沖擊，也對基礎課程建設、教學方法更新提出了新的要求和挑戰。面對提升教育質量的迫切需求，高校進行基礎課程改革十分必要。

無機及分析化學課程是化工類專業必修的一門基礎核心課程，也是后續專業課程的基礎，能夠讓學生學會運用無機及分析化學的理論去解決一般化學問題，為解決生產與科學研究的實際問題打下基礎。但是，由于無機及分析化學課程內容豐富、知識點繁多，用傳統的教學方式易使這門課程的課堂教學內容顯得瑣碎枯燥，而在課后的網絡教學活動中，部分學生也會因自律性差而產生倦怠，最終導致課程教學效果不佳。浙江科技學院無機及分析化學課程組一直在探索利用各種手段進行課程教學改革，以提高教學效果。

信息技術的高速發展，從根本上改變了知識的開發、遷移和習得的方式，也促進了高等教育的教學手段向著數字化轉型[2]。數字技術的應用不僅拓寬了教學的時空，而且對具有高密度知識點的大學基礎課程傳授模式提出了挑戰，要求教學更加注重課外教學、加強對學生自主學習能力的培養。在此背景下，各高校對基礎課程教學進行了廣泛的探索和改革，建立了各具特色的課程教學模式[3-6]。部分高校利用各種網絡平臺，如雨課堂、云班課、學習通等進行在線教育活動。大規模在線開放課程（MOOC）興起于2008年，2011年建設達到高潮，目前功能日趨完善，課程豐富度也越來越高[7]。MOOC的優點是課程內容豐富、成本低、效率高、普及度廣、開放包容性強等，但是MOOC教學也有其缺陷[8]，如自主學習過程管理松散、內容重復度高且缺乏系統性、學生與教師直接交流較少等。

為更好地推進課程教育數字化轉型、將MOOC與傳統的校園教學相融合，阿曼多·福克斯教授于2013年提出小規模私有在線課程（SPOC）的概念[9]。SPOC結合了傳統課堂教學和網絡教學的優勢，特別適合高等學校用于開展混合式教學。目前高校混合式教學模式日漸成熟，在傳統授課的基礎上，可以讓學生通過線上學習活動和資源進行課前預習、課后復習和拓展學習。然而隨著數字化進程的推進以及數字課程的建立，同步混合教學（即傳統課堂和在線學習同時進行）開始顯現出更為出色的教學效果和更加廣闊的應用前景。

數字化課程體系是以數字化教材為基礎，以多媒體為手段，以互聯網為媒介，融合“異步混合教學”和“同步混合教學”的便捷高效的課程教學體系。數字課程是集課程教學內容、網絡教學平臺和教學支持材料于一體的綜合體，而不僅僅是數字化的教學內容[10]。數字化課程體系最大的優點是結合傳統課堂優勢、線上教學優勢與同步直播教學優勢，從而產生更為靈活、高效的學習模式，為學生提供豐富的課程資源、濃厚的學習氛圍，以及力度更大、開放性更強的專業支持，有利于培養學生以自主學習、知識拓展為核心的綜合素質能力。

一、無機及分析化學數字化課程體系建設

無機及分析化學數字化課程體系的建設具體包含以下兩個部分。

（一）構建“無機及分析化學-數字課程”教學體系

無機及分析化學數字化課程體系主要由四大部分組成，分別是混合式教學平臺、數字課堂、直播教學、數字化教材，如圖1所示。各部分相輔相成，但又有所不同。

1.優化完善無機及分析化學課程的混合式教學平臺

無機及分析化學線上課程已在浙江省高等學校在線開放課程平臺上開課。課程組根據教學實踐的情況，對課程的混合式教學內容（包括視頻、測驗、作業、考試、題庫）進行補充、更替、增刪，重點是增加與知識點相對應的應用實例，并對討論板塊進行重新規劃和分區，設立歷年精華討論區。

2.運用手機app，建立數字課堂

數字課堂是數字化課程體系的重要組成部分。課程組綜合多種教學方法，在無機及分析化學課程的課堂教學中選用了最為簡單實用的“課前—課中—課后”循環教學模式。課前引導學生利用教學平臺進行預習和復習；課中融合BOPPPS教學設計，建立以“應用”為核心的教學體系，采用以“問題”為核心的教學方法，并適時引入手機app（如雨課堂、藍墨云班課、學習通等），設計時長為3分鐘的選擇題，并要求學生在線作答，完成后收集答案再進行實時教學，以了解學生對課堂知識點的掌握情況，調動他們的積極性，根據反饋及時進行重難點回顧等教學調整；課后布置作業和進行直播答疑。這樣，建立起一套循環往復的教學體系。這對知識點廣而密的無機及分析化學課程教學大有助益。

3.增加無機及分析化學課程直播教學

選擇合適的直播平臺，如騰訊會議、QQ群、釘釘群等進行直播教學（直播教學內容有“知識點教學”和“答疑教學”），這是對“課前—課中—課后”循環教學體系的適時補充。進行課堂直播教學并錄制教學視頻，可幫助學生熟悉網絡教學模式和提高聽課效率，而且錄播材料可以輔助學生進行知識回顧和課前學習，為學生的個性化學習打造平臺。課后，建立“直播解疑”的課后教學體系，根據需求進行“課后直播”，進行拓展教學。

4.完善數字化教材

課程組根據教學實踐過程中的體會和反思，重新設計無機及分析化學課程教材的內容與結構，使其更符合大一新生由易到難的學習習慣，并編寫出版第二版數字化教材（教材中融入課程思政、應用實例和課程微視頻等內容，并且根據教學情況不斷更新），建成基礎化學系列課程的數字化資源。化學知識跨學科融合階段最突出的特點是“流程再造”，一系列的數字資源、數字平臺、數字課堂、數字化教材可以滿足學生的個性化發展和差異化學習需求，避免學生對課程內容不懂、不問、無興趣的情況。

（二）建立以知識點為核心的層級教學結構

根據數字化課程體系的特點，對無機及分析化學的教學內容進行重新組合，針對混合式教學（即線上、線下、直播教學）的特點，對課程的知識點進行梳理，將知識點區分不同層次（線上自學知識點、線下討論知識點、直播教學知識點）。建立與數字課程教學相適應的、以知識點為核心的層級教學結構。

面對第四次工業革命催生的新產業和新技術發展的需求，課程組堅持產出導向，引入最新的學科前沿知識和技術成果，加強基礎化學課程教學內容與工業生產實際的同步銜接，迭代更新課程教學內容，實現課程知識結構與產業結構同步優化，助力學生學以致用。同時，針對基礎化學課程對學生工程能力培養支撐力不足的問題，以“項目”為縱向應用線構建課程總體教學框架，以“拓展點”為橫向應用線構建課堂具體教學框架，使課堂教學內容應用化、應用項目教學化，促使學生在學習中追求從理解到應用、從分析到創造的高階目標。

二、課程評價與反饋

（一）課程體系評價

基于CIPP （背景評估、輸入評估、過程評估、成果評估）模型構建對數字化課程體系的發展性評估分析理論框架，可以詳細分析教學背景、教學結果數字化、教學影響過程以及數字課程成果等信息，從這四個維度能夠更加全面清晰地了解無機及分析化學數字化課程體系的發展，如圖 2 所示。

教學背景用于分析教學過程的對象、目標和面臨的現實問題，對于不同專業的學生，專業培養目標和學生高中時期的化學基礎差異都應在教學過程中加以考慮。在了解教學背景時可以有機融入課程思政內容，強化育人目標。教學結果數字化指的是使用數字技術和其他資源，根據現實情況還可以擴充使用一些教學媒介和平臺，豐富教學手段。教學影響過程用于分析教學過程中的關鍵實踐活動。針對部分大一學生進入高校后學習放松的現象，課程組對教學思想進行了新的開拓，在課堂教學中將自然科學與人文科學有機融為一體并在具體課堂教學中切入，點面結合，與教學內容合理自然連接或穿插，從而激發學生對專業基礎課程的學習興趣，進而達到提高教學質量的目的，同時將課前、課中與課后有機結合，形成了一種與學生現狀相適應的課堂教學新思維。在保持課程專業性的前提下，強化課堂育人性；課后加強實踐，提升學生專業能力。數字課程成果顯示數字化課程體系的影響、效果、可持續性和可應用性等。最后，基于數字化課程體系成果對教學背景、技術投入和影響過程進行持續的優化和改進。

（二）學習評價

構建數字課堂后，需合理設置學習評價規則。通過細化監測點，設置分值分配權重。基于網絡課程平臺和教學app，學生的學習情況可以得到全方位體現。學生的自主學習和課堂學習情況都能得到及時評價和實時反饋。課程組經過兩輪線上線下混合式教學的實踐，發現學生已慢慢適應這種授課模式，學習熱情也有一定的提升，部分學生還能提前預習、主動搜索學習資料、查找問題解決辦法，這說明他們已具備了一定的自主學習能力。

三、結語

新時代下的產業數字化發展對創新型人才能力的需求要求高校注重培養應用型、復合型、創新型人才。無機及分析化學是化工類專業的基礎核心課程，可以有效培養學生的專業素質、實踐能力以及創新能力。數字化課程體系的建立，改變了傳統的教學方法，結合了線上教學和線下課堂教學的優勢，補充了知識獲取途徑，細化了層級知識點，激發了學生的學習興趣，更能適應新時代教學工作需要。無機及分析化學課程教師應通過改變教學模式、優化教學內容、豐富實踐教學、探索創新教學手段，增強學生的適應力和可持續發展力，從而培養出符合新時代要求的大國工匠。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 許遠. 適應數字經濟發展實現高質量充分就業和體面勞動：面向新時代的我國數字技能開發策略及展望[J]. 教育與職業，2023（3）：59-67.

[2］ 于汝清. 我國高等教育數字化轉型探析[J]. 商丘師范學院學報，2023（5）：90-95.

[3］ 張變紅，劉敏，管寧子，等.基于數字課程云平臺（ICC）開展“生物化學實驗”線上線下混合式教學的實踐與探索[J].高校生物學教學研究（電子版），2022，12（3）：12-16.

[4］ 王亞亞，劉靜.基于“學習通+BOPPPS”的無機及分析化學課程線上教學設計[J].西部素質教育，2023，9（17）：157-160.

[5］ 張立慶，李菊清，俞遠志，等.基于SPOC的無機及分析化學課堂教學改革[J].浙江科技學院學報，2018，30（3）：258-262.

[6］ 周磊，杜登學.線上線下混合式教學模式的建設與實踐探索：以“無機及分析化學”課程為例[J].教師，2022（25）：114-116.

[7］ 李慧慧，吳承春，肖湘平，等. MOOC資源的有效利用：基于SPOC的無機及分析化學教學改革[J]. 大學化學， 2019， 34（7）： 6-10.

[8］ 屈泳，陳春芳，阮小軍，等.MOOC學習環境下的學習行為評價建模與應用[J].高師理科學刊，2022，42（10）：66-73.

[9］ 徐葳，賈永政，福克斯，等.從 MOOC 到 SPOC：基于加州大學伯克利分校和清華大學 MOOC 實踐的學術對話[J].現代遠程教育研究，2014（4）：13-22.

[10] 高瑾，路秋麗，趙莉，等.基于網絡教學平臺的數字課程研究與開發[J].現代教育技術，2011，21（12）：131-134.

［責任編輯：周侯辰］