基于金課標準的醫學基礎化學實驗雙語版教材設計與建設

袁紅玲，馮清

華中科技大學化學與化工學院，武漢 430074

2018年 6月，教育部陳寶生部長在新時代中國高等學校本科教育工作會議上首次提出了“金課”概念，隨后“金課”被寫入教育部文件。同年9月，教育部出臺了《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》(教高函(2018)8號)，明確指出：“各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰‘水課’、打造‘金課’，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度、切實提高課程教學質量。”由此可見，“金課”實質上就是高質量的課程，而打造高質量課程取決于三大要素，即：高水平的教師隊伍、先進的課程體系、高質量的教材[1]。高質量的教材作為強化課程教學的基礎，是教學內容和教學方法的重要載體，體現了課程的具體目標，在整個教學環節中具有核心地位。醫學基礎化學實驗教材是我校醫學相關專業的必修課教材，每年使用的中外學生約1000名。為適應高校一流課程“雙萬計劃”建設要求，我們對原有醫學基礎化學實驗雙語教材[2]在體系和內容上進行了重新設計和建設。

1 教材總體設計思路

醫學基礎化學實驗雙語教材系統(見圖1)的設計主要是以金課建設為依托，以學生核心素養培養為目標[3]，將實驗教材分為兩大模塊、四個層次；其中，兩大模塊即中文模塊和英文模塊，實驗內容趨同；同時兼顧了多種教學模式需要[4]；四個層次即基本技能訓練實驗、應用性技能訓練實驗、綜合性實驗和設計性實驗。我們教材在建設內容布局上遵循由淺入深、層層遞進的原則，將知識、能力和素質培養進行有機融合，著力培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。同時，我們將教材體系區分為線上、線下兩部分，有效拓展了教材時空，充分體現“兩性一度”的金課建設要求，以利于學生實現知識與技能的深度學習。

圖1 基于金課標準的醫學基礎化學實驗雙語版教材設計

2 教材內容建設

2.1 重設課程體系，優化課程內容，著力體現“金課”三大標準

高階性、創新性和挑戰度是“金課”的三大標準。我們在紙質教材的內容體系上確立和遵循循序漸進、逐步提高的原則，將實驗設置為四個層次。基本技能訓練實驗重在夯實學生基礎知識和培訓基本技能，培養學生良好的實驗素養、嚴謹的科學態度和思維方法，結合醫學生特點和化學實驗要求，設置了“酸堿標準溶液的配制及其濃度的比較”“醋酸解離度與解離常數的測定”“緩沖溶液的配制與性質”“配合物的生成和性質”等實驗內容。如“酸堿標準溶液的配制及其比較”，在學生線上觀看視頻的基礎上，由學生進行實驗操作演示，教師點評操作過程的錯誤，整個糾錯的過程伴隨失誤的歡笑和最后成功的掌聲，達到學、思、做三位一體的最優化效果；應用性技能訓練實驗，如“消毒液中過氧化氫含量的測定”“自來水總硬度的測定”等，注重對學生社會責任感、實踐能力、創新精神的綜合培養[2]；而“綜合性實驗”和“設計性實驗”則著力打造實驗教學的高階性、創新性和挑戰度。

綜合性實驗是學生在完成基本技能和應用性技能訓練實驗的基礎上，運用多門課程的知識、技能和方法，獨立完成一個教材預先設置的復合型實驗項目，從而達到對學生綜合能力訓練的目的。綜合性實驗的內容涉及多門課程的多個知識點，是多項實驗內容的綜合，要求學生能綜合運用所學知識分析問題、解決問題，同時具備較強的動手實踐能力。例如實驗“三草酸合鐵(III)酸鉀的合成及組成測定”，涉及無機化學合成、分析化學定量分析等相關知識。學生在合成過程中，要運用沉淀反應、氧化還原反應、配位反應等多個知識點。同時，通過實驗過程中稱量、水浴加熱控溫、蒸發、濃縮、結晶、干燥、傾析、常壓、減壓過濾等一系列化學基本操作，使得學生的實驗技能得到充分訓練。這種綜合性實驗不僅有利于學生綜合運用知識能力的提升，而且也有助于學生動手能力、創新能力及團隊協作意識的形成。

設計性實驗具有研究性、探索性、創造性等特點，在形式和內容設計上對學生有一定的挑戰，需要實驗小組成員間的協作配合，制定科學合理的實驗方案，共同努力才可以做好。例如設計性實驗“水樣中鐵含量的測定”，沒有預定的實驗方案，需要學生預先查閱資料，對相關知識進行深度了解，然后設計具體實驗方案。課程要求學生線上提交方案，并完成線下課堂交互分享和實驗路徑探討，在老師點評和學生自我修改完善的基礎上，通過實驗小組的分工合作最終完成實驗。設計性實驗一方面激發了學生的學習興趣，促使學生把更多的心思和精力投入到學習中去，真正做到對學生進行“合理增負”；另一方面也極大激發了學生主體的主觀能動性，同時培養了參與者的批判性思維，挖掘了學生的思維潛能，使得課程能真正成為有深度、有難度、有挑戰度的“金課”。

2.2 創新教學模式，重構教材展現形式

實驗課的課前預習通常是實驗教學中非常重要的一環，但往往容易被忽略，而且在書面教材中難于體現。我們借鑒信息技術制作線上學習資源，以此為載體有效拓展使用者的元認知能力，并起到認知留存的效果[5]。同時，我們利用信息技術作為學習工具，促進學生的高階性思維：一是有助于學生反思所知及其過程、建構知識和促進高階思維；二是有利于表征觀念的深層復雜性，拓展認識問題的視角，促進學生思維模式的發展；三是有利于學生理解和思考現實世界，激發學生深度學習能力。

在本教材中，我們充分利用移動互聯網和數字信息技術手段，設置了數字化的預習系統(見圖2)。通過在教材紙質內容的題干處設置二維碼標簽鏈接，學生可在實驗前使用手機、平板電腦掃描二維碼，隨時隨地通過互聯網訪問實驗預習系統，并完成自主學習。實驗預習系統提供了操作花絮、現象釋疑、在線測試、實驗PPT、理論知識微視頻、實驗安全知識等相關教學內容。其中在線測試環節，學生可在預習后在線作答，系統能即時給出相應的評定。從而讓學生能自主檢測預習效果，反思學習中存在的問題，有效地拓展了教材的時空[6]，促使學生進一步加深對實驗及理論知識的理解和掌握。此外，為了確保學生實驗安全，消除各種安全隱患，我們在線上開辟了實驗安全知識專欄，內容包含了化學實驗室安全事故的主要類型、主要原因、典型案例和防患措施等方面，學生通過事前的學習，可有效增強實驗操作的規范性，提升安全防范意識和防護技能。

圖2 實驗預習系統示意圖

醫學基礎化學實驗中涉及到大量玻璃儀器、小型實驗儀器的使用，紙質教材往往需要大量篇幅介紹這些儀器的具體使用方法，如滴定分析中有關滴定管的使用，就涉及到酸式和堿式滴定管的介紹，滴定管的洗滌、檢漏、裝液、排氣泡、讀數以及滴定規范操作等，內容冗長枯燥，學生學習興趣不高，教師課堂演示時也很難達到讓每個學生都一目了然的效果。我們把這些基本儀器的使用方法制作成視頻，并在紙質教材的儀器與試劑中相應位置設置二維碼，配以相應文字說明，學生可以通過掃描二維碼鏈接到儀器的操作視頻以及相應的具體操作方法說明，這既可精簡儀器操作篇幅，又可運用聲像、圖文等直觀教學手段，促使學生主動地學習。例如：實驗“氧化還原與電極電位”中EM-3C數字式電子電位差計的使用方法，見圖3。

圖3 實驗預習系統示意圖

2.3 創新延展課程模塊

在2016年發布的《中國學生發展核心素養》中，我們以現代學校教育的總體目標即培養“全面發展的人”為核心，重視和重點關注學生整體素質的發展。為此，我們在新教材體系中引入了相關內容，如學科前沿動態簡介，醫學大家與化學家、諾貝爾獎與化學、元素發現逸聞趣事等內容[7]。這種方法一方面可讓學生了解科學研究方法與科技進步的關系，提高他們的科學素養；另一方面進一步拓展了課程資源，充實了課程內容，擴展了學生的視野，提高了學生認識的深刻性。通過課程的學習，引導學生逐步形成適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。另外，配合自然科學通識教育核心課程“營養化學”和“美容化學”，我們增設了貼近日常生活的實驗，如“肉制品中亞硝酸鹽含量的測定”“天然化妝品DIY”(制備蘆薈保濕精華液、蛋白收斂面膜、護發素、膠原蛋白緊致面膜、蘆薈防曬隔離霜)等，引導學生科學地看待化學與人們營養美容的關系，樹立“內外兼修”的健康生活理念。

2.4 中英文雙語模式

隨著我校對外文化交流的逐步加深，我校臨床醫學專業專門開設留學生班，每年招收臨床醫學留學生約60余人，全英文授課。另外，臨床專業還有中外學生混合班，每年約有30余人，他們也有英文實驗教材需求。為此，我們保留了2007版教材中文和全英文兩大模塊，其內容趨同、自成體系、可靈活取舍，以滿足學生中文實驗、全英文實驗和雙語實驗等不同類型班級教學模式的需求。

3 教材的特色分析

以學生為中心，為學生提供具有高階性、創新性、挑戰度的課程內容，我們結合00后大學生的個性特點，創新教學內容、教學模式、教學方式，滿足了信息化背景下當代大學生隨時隨地移動式學習的需要，激發學生的學習動力和專業志趣。

3.1 重設課程體系，優化課程內容，著力體現“金課”三大標準

以往教材的編寫往往以“向學生傳授更多化學知識”為目標，強調的是知識與技能等“認知性素養”的教育[8]，本教材是采用線上線下混合式教學模式，打造立體化教材。在課程體系上既強調基礎知識和基本技能培養，同時更加注重學生核心素養培養，包括自主發展、歸納總結、合作參與、創新實踐等關鍵能力的培養，因而在教材內容設置上兼顧前沿性、綜合性和設計性，教學形式結合以問題為中心(PBL)教學法，充分發揮學生的主觀能動性，在鍛煉動手實踐能力的同時，進一步加強科學思維能力、思維方法的訓練，進一步體現“金課”高階性、創新性及挑戰度三大標準。

3.2 教材內容更豐富，展現形式更多樣，學習更迅速

醫學基礎化學教材改變了原有紙質教材“文字+圖片”單一形式的限制，采取圖片、PPT、動畫、音視頻相結合的方式，讓枯燥的知識點變得生動形象起來，有效地降低學生的認知負荷。比如在新教材中，當介紹酸度計正確使用過程的時候，僅用圖片的形式很難描述這一動態的進程。此時如果改用一段動畫視頻將這一過程形象地展現給讀者，學生就可以加深對這一知識點的感性認識和理解。此外，利用互聯網的即時性，能夠實現對教材網絡資源的內容快速更新，同時增加最新的學科動態和熱點問題，刪減過時、重復的知識點，從而形成一本動態更新的教材。

3.3 大量拓展資源，便于學生開放式個性化、自主化地學習

為了適應互聯網時代大學生在學習過程中主體地位日益增強的新形勢，新教材打破過去紙質教材的單一局面，在對紙質教材內容進行重新編排的基礎上，通過多媒體形式提供了大量可供選擇的自主學習資源。學生可以結合自身實際情況，有選擇地進行深入學習和探索。同時，數字化資源帶來的多感官刺激，能夠充分激發學生的學習積極性，活躍學生的思維，更好地實現自主學習。

4 結語

教育部在《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》中指出，要通過完善教材建設體制機制，支持和鼓勵高水平專家學者編寫優秀教材，充分發揮教材育人功能。因此，教材建設在教學中具有十分重要的地位，高水平教材是提高教學質量、打造線上線下混合式“金課”的重要前提和基本保證。通過吸納國內外化學實驗教學的新技術、新方法、新理念，我們建立了醫學基礎化學實驗教材新體系，該內容體系不僅注重了學生基本實驗操作技能的訓練，而且注重了基礎化學基礎知識的綜合和應用、實驗研究方法的學習，以及學生創新意識和創新能力及綜合素質的全面培養。通過系統性的改革舉措，新教材將全面提高教學效果和教學水平，有效促進我校醫學相關專業創新人才培養模式和實驗教學建設。