分析化學及實驗課程教學改革實施與成效

穆瑞花，劉 斌，吳艷光，秋列維，楊 靖，趙亞梅

（1.西安工程大學環境與化學工程學院，陜西西安 710048；2. 武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北武漢 430205）

1 分析化學及實驗課程任務

分析化學及實驗課程的學習，應使學生牢固掌握基本原理和測定方法，建立起嚴格的“量”的概念，讓學生能夠運用化學平衡的理論和知識，處理和解決各種滴定分析法的基本問題，掌握分析化學中的數據處理與質量保證[1]；培養學生科學的思維方法和嚴謹的科學作風，正確掌握相關的科學實驗技能，提高分析問題和解決問題的能力，從而為其今后更深一步地學習做必要的鋪墊[2]；通過本課程的學習，使學生理解分析化學在生產、教學及科學研究中的任務和作用；掌握常量組分定量分析的基本理論、基本知識、基本分析方法，掌握分析測定中誤差來源、誤差的表征及相關的實驗數據處理方法[1]；了解定量分析中常用的分離方法的原理和應用；了解分光光度法的原理及應用[2]；熟悉掌握化學分析法的基本操作和技能。

2 分析化學及實驗課程目標

分析化學及實驗課程主要講授分析化學概述、誤差及分析數據的統計處理、滴定分析基本知識、酸堿滴定、配位滴定及氧化還原滴定等內容[3]。本課程分為課堂教學和實驗教學兩部分。

2.1 課堂教學

系統講授各種滴定分析方法及相關理論。在教學過程中注重教書育人，注重理論聯系實際，課堂教學突出重點講授，加強自學內容的安排，采用討論式、互動教學方法和手段，充分調動學生學習的積極性和主動性[4]，使學生對所學的基本理論深刻理解和掌握，并了解本課程理論的應用發展現狀、前景等一些前沿知識。通過教學方法和教學手段的改革，提高授課質量，同時在課堂上結合專業知識和學生的學習興趣，有目的地引導學生在新知識、新領域中學習和探討，拓寬學生的知識面，增強學生的自學能力，使學生能夠變被動學習為主動學習，提高學生學習的主動性和自覺性[4]。

2.2 實驗教學

通過實驗教學，學生初步掌握電子天平、酸堿滴定管、容量瓶及移液管（包括吸量管）、干燥器的使用方法，學會滴定終點的判斷和控制[5]；學生以團隊合作方式收集來自實驗過程中的數據，對收集的數據利用所學方法進行計算和結果分析，給出合理的解釋和進一步的決策依據，培養儀器使用能力、數據分析能力、個人分工與團隊合作能力等，全過程強化訓練解決實際問題。

3 分析化學及實驗課程在改革中需要解決的問題

1）教學方式單一。如何利用有效的方法拓展教學內容的廣度和深度是本課程急需解決的首要問題[6]。本課程教材主要分為上下兩篇，上篇為基礎篇（第1～3章），下篇為拔高篇（第4～6章）。基礎篇的主要內容側重于基礎知識點，包括基本概念、常用公式、基本定理等；拔高篇則側重于利用基礎理論去分析和解決實際問題。上篇和下篇都需要鏈接和拓展大量知識，但課堂面授時間有限，單用傳統的授課方法，學生難以保持專注，且掌握知識量遠遠不夠。

2）教學內容太過局限。如何融合多學科知識是本課程需要解決的關鍵問題。分析化學及實驗是化學科學的重要分支和基礎學科，理論性與應用性均較強，是一門涉及不同學科知識的課程。該課程涉及的教學內容較多，且各知識點之間的融會貫通并不容易，對于學生而言，理解和記憶負荷都很大[7]。

3）教學評價方式太片面。如何利用多維度評價方式對學生的成績進行考核是本課程需要解決的重點問題。以往教師對學生的評價方式單一，基本是平時成績30 % +期末成績70 %，但是平時成績的給出依據無跡可尋，這樣的評價方式不全面、不可靠，不利于學生綜合素質的提高和全面發展的推進[8]。

4）教學資源缺乏獨特性和新穎性。如何創建符合學生特質和接受度的教學資源是本課程需要解決的核心問題[9]。大多數高校教師在引進教學資源時，傾向于引進國家級精品課程或者購買權威作者出版的教材。雖然這些資源價值很高，但是可能會出現與本校學生能力不相當的情況，進而造成了資源浪費現象。

4 分析化學及實驗課程在改革中解決問題的對應策略

1）針對教學方式單一和教學內容太過局限的問題，將教學方式和教學內容進行了改革。教學方式和教學內容注重強化學生能力訓練，以知識為載體，以解決問題的能力培養為目標，支撐課程目標的達成。課程依托學校超星平臺，利用學習通教學工具，實現了教學方式、教學內容和教學評價的線上線下有效結合。①將傳統的面授課堂轉變為“半翻轉”課堂，學生在課堂上可以完成作業，在宿舍內可以進行“課堂”學習。我們提前在平臺上上傳教學視頻和教學PPT，學生可以隨時隨地學習，打破了課堂學習的局限性。②在每一章教學內容中，加入了與本課程相關聯的其他學科的知識點，而且依據學科前沿動態與社會發展需求動態不斷更新知識體系，在拓展學生的知識面之余，還可以提高學生的綜合科學素養。

2）針對教學評價方式太片面的問題，圍繞課程目標設計教學評價方式，評價重心為學生能力考核。針對三大課程目標，確定了相應的考核方式，以及針對課程目標的評分標準。教學評價方式多維度，包括線上教學評價和線下教學評價兩大模塊，其中線上評價的主要依據是課前學習數據和課堂互動參與度，線下評價的主要依據是線下單元作業和期末考試。

3）針對教學資源缺乏獨特性和新穎性的問題，我們根據本校學生特質，建設了符合本校學生能力的教學資源，包括教學視頻和教材。在自建的教材中，在每一章我們都設有思維導圖，且每一章的例題解析、習題詳解和討論專區模塊中都嵌入了二維碼。學生首先進行答題，然后提交答案并獲取成績，最后掃描二維碼獲取詳細解析過程。這本自建教材給學生提供了思考空間和時間。

5 分析化學及實驗課程教學改革實施

混合式教學設計主要包括混合式教學資源設計、混合式教學評價設計和混合式教學方法設計，以實現線上教學和線下教學的有效銜接[9]。

5.1 混合式教學資源設計

如圖1所示，線上教學資源包括教師自制教學視頻和教學PPT；線下教學資源包括教師自建教材。線上教學資源緊密圍繞課程教學大綱，涵蓋了課程所有內容，涉及面非常廣。線下教學資源主要講解課程重點、難點、易混淆點以及易錯點。線下教學資源是線上教學資源的凝練和升華。

圖1 混合式教學資源設計示意圖

5.2 混合式教學評價設計

如圖2所示，線上教學評價主要包括單元作業和單元測驗兩個環節，題型基本為客觀題；線下教學評價主要包括單元作業和階段性測評，題型基本為簡答題和計算題。線下單元作業是線上單元作業的補充，線下階段性測評是線上單元測驗的進一步考核。

圖2 混合式教學評價設計示意圖

5.3 混合式教學方法設計

如圖3所示，線上教學方法主要通過投票、搶答和隨堂練習等方式開展，線下教學方法主要通過主題討論和分組任務實現。線上教學方法和線下教學方法同時開展，相輔相成。

圖3 混合式教學方法設計示意圖

6 分析化學及實驗課程教學改革成效

6.1 教師觀念發生變化

分析化學及實驗課程改革提倡面向全體學生，使每個學生都受到良好教育。以往教師對混合式教學理解不夠，教學動力不足。教師多關注線上線下兩種教學形式的結合，線下實施的翻轉課堂變成講授提問式課堂，不能真正發揮混合式教學效力。大多數教師更愿意接受傳統教學，缺少混合式教學內驅力。經過改革后，教師的混合教學實際操作能力得到提升，加深了教師對混合式教學模式的理解。同時，對教師實行激勵制，加大了教師混合式教學的內驅力。混合教學教師在年終評優環節中被優先推薦，獲得混合式教學優秀成果的教師在職稱評審中被優先考慮，逐步創新了教師的教學理念，提升了教師的教學素養。

6.2 教師教學方式改變

傳統的教學方式一般以組織教學、講授知識、鞏固知識、運用知識和檢查知識來展開，以多做練習來運用新知識，以考試測驗來檢查學習效果[10]。這樣的教學方式，在新一輪基礎教育課程改革理念下，它的缺陷越來越明顯，它以學生被動接受知識為前提，沒有突出學生的實踐能力和創新精神的培養，沒有突出學生學習的主體性、主動性和獨立性。教學是教師的教和學生的學的統一[10]。分析化學及實驗課程所確定的培養目標和所倡導的學習方式要求教師必須轉換教學設計、改變教學方式。例如，在教學內容方面兼顧課程基礎知識和專業知識，將教學內容進行重構，多方位融入不同專業知識。將重點教學內容“流程化”和“腦圖化”，將復雜公式“口訣化”和“詩歌化”，避免線上、線下教學內容重疊。教學方法方面，將“多師同堂”帶進課堂教學，實現不同學科知識的互相交叉，使學生獲得課程基礎知識和專業知識的同步滋養。

6.3 多元化的評價方法廣泛應用，取得較好的教學成果

分析化學及實驗課程設定了三個課程目標，圍繞課程目標我們進行了教學內容和教學方法的改革。同樣，針對不同類型的課程目標，我們設立的不同的評價方式和評分標準。對于線下單元作業及線上考核這兩種非試卷類的考核，我們設定的及格標準能完全體現課程目標達成的底線。經過對環境工程專業學生近三個周期該門課程的教學和評價，我們取得了較好的教學成果。例如，我們采取的多元化評價方式能夠有效評價課程目標要求的能力，兩屆學生的成績分布能體現課程教學目標的中心所在。我們緊密圍繞課程教學目標，對學生的評價結果反復研究，對不足的地方進行反思和進一步探討，希望能夠不斷持續改進。