分析化學(xué)及實驗課程教學(xué)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(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，陜西西安 710048；2. 武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢 430205）

1 分析化學(xué)及實驗課程任務(wù)

分析化學(xué)及實驗課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)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(xué)生能夠運用化學(xué)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(xué)中的數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量保證[1]；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，正確掌握相關(guān)的科學(xué)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(xué)習(xí)做必要的鋪墊[2]；通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解分析化學(xué)在生產(chǎn)、教學(xué)及科學(xué)研究中的任務(wù)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(guān)的實驗數(shù)據(jù)處理方法[1]；了解定量分析中常用的分離方法的原理和應(yīng)用；了解分光光度法的原理及應(yīng)用[2]；熟悉掌握化學(xué)分析法的基本操作和技能。

2 分析化學(xué)及實驗課程目標(biāo)

分析化學(xué)及實驗課程主要講授分析化學(xué)概述、誤差及分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)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(nèi)容[3]。本課程分為課堂教學(xué)和實驗教學(xué)兩部分。

2.1 課堂教學(xué)

系統(tǒng)講授各種滴定分析方法及相關(guān)理論。在教學(xué)過程中注重教書育人，注重理論聯(lián)系實際，課堂教學(xué)突出重點講授，加強自學(xué)內(nèi)容的安排，采用討論式、互動教學(xué)方法和手段，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性[4]，使學(xué)生對所學(xué)的基本理論深刻理解和掌握，并了解本課程理論的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀、前景等一些前沿知識。通過教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，提高授課質(zhì)量，同時在課堂上結(jié)合專業(yè)知識和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有目的地引導(dǎo)學(xué)生在新知識、新領(lǐng)域中學(xué)習(xí)和探討，拓寬學(xué)生的知識面，增強學(xué)生的自學(xué)能力，使學(xué)生能夠變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性[4]。

2.2 實驗教學(xué)

通過實驗教學(xué)，學(xué)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(xué)會滴定終點的判斷和控制[5]；學(xué)生以團隊合作方式收集來自實驗過程中的數(shù)據(jù)，對收集的數(shù)據(jù)利用所學(xué)方法進行計算和結(jié)果分析，給出合理的解釋和進一步的決策依據(jù)，培養(yǎng)儀器使用能力、數(shù)據(jù)分析能力、個人分工與團隊合作能力等，全過程強化訓(xùn)練解決實際問題。

3 分析化學(xué)及實驗課程在改革中需要解決的問題

1）教學(xué)方式單一。如何利用有效的方法拓展教學(xué)內(nèi)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(chǔ)篇（第1～3章），下篇為拔高篇（第4～6章）?；A(chǔ)篇的主要內(nèi)容側(cè)重于基礎(chǔ)知識點，包括基本概念、常用公式、基本定理等；拔高篇則側(cè)重于利用基礎(chǔ)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(tǒng)的授課方法，學(xué)生難以保持專注，且掌握知識量遠遠不夠。

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

3）教學(xué)評價方式太片面。如何利用多維度評價方式對學(xué)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(xué)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(jù)無跡可尋，這樣的評價方式不全面、不可靠，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和全面發(fā)展的推進[8]。

4）教學(xué)資源缺乏獨特性和新穎性。如何創(chuàng)建符合學(xué)生特質(zhì)和接受度的教學(xué)資源是本課程需要解決的核心問題[9]。大多數(shù)高校教師在引進教學(xué)資源時，傾向于引進國家級精品課程或者購買權(quán)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(xiàn)與本校學(xué)生能力不相當(dāng)?shù)那闆r，進而造成了資源浪費現(xiàn)象。

4 分析化學(xué)及實驗課程在改革中解決問題的對應(yīng)策略

1）針對教學(xué)方式單一和教學(xué)內(nèi)容太過局限的問題，將教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容進行了改革。教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容注重強化學(xué)生能力訓(xùn)練，以知識為載體，以解決問題的能力培養(yǎng)為目標(biāo)，支撐課程目標(biāo)的達成。課程依托學(xué)校超星平臺，利用學(xué)習(xí)通教學(xué)工具，實現(xiàn)了教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評價的線上線下有效結(jié)合。①將傳統(tǒng)的面授課堂轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍敕D(zhuǎn)”課堂，學(xué)生在課堂上可以完成作業(yè)，在宿舍內(nèi)可以進行“課堂”學(xué)習(xí)。我們提前在平臺上上傳教學(xué)視頻和教學(xué)PPT，學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)，打破了課堂學(xué)習(xí)的局限性。②在每一章教學(xué)內(nèi)容中，加入了與本課程相關(guān)聯(lián)的其他學(xué)科的知識點，而且依據(jù)學(xué)科前沿動態(tài)與社會發(fā)展需求動態(tài)不斷更新知識體系，在拓展學(xué)生的知識面之余，還可以提高學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。

2）針對教學(xué)評價方式太片面的問題，圍繞課程目標(biāo)設(shè)計教學(xué)評價方式，評價重心為學(xué)生能力考核。針對三大課程目標(biāo)，確定了相應(yīng)的考核方式，以及針對課程目標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)評價方式多維度，包括線上教學(xué)評價和線下教學(xué)評價兩大模塊，其中線上評價的主要依據(jù)是課前學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和課堂互動參與度，線下評價的主要依據(jù)是線下單元作業(yè)和期末考試。

3）針對教學(xué)資源缺乏獨特性和新穎性的問題，我們根據(jù)本校學(xué)生特質(zhì)，建設(shè)了符合本校學(xué)生能力的教學(xué)資源，包括教學(xué)視頻和教材。在自建的教材中，在每一章我們都設(shè)有思維導(dǎo)圖，且每一章的例題解析、習(xí)題詳解和討論專區(qū)模塊中都嵌入了二維碼。學(xué)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(xué)生提供了思考空間和時間。

5 分析化學(xué)及實驗課程教學(xué)改革實施

混合式教學(xué)設(shè)計主要包括混合式教學(xué)資源設(shè)計、混合式教學(xué)評價設(shè)計和混合式教學(xué)方法設(shè)計，以實現(xiàn)線上教學(xué)和線下教學(xué)的有效銜接[9]。

5.1 混合式教學(xué)資源設(shè)計

如圖1所示，線上教學(xué)資源包括教師自制教學(xué)視頻和教學(xué)PPT；線下教學(xué)資源包括教師自建教材。線上教學(xué)資源緊密圍繞課程教學(xué)大綱，涵蓋了課程所有內(nèi)容，涉及面非常廣。線下教學(xué)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(xué)資源是線上教學(xué)資源的凝練和升華。

圖1 混合式教學(xué)資源設(shè)計示意圖

5.2 混合式教學(xué)評價設(shè)計

如圖2所示，線上教學(xué)評價主要包括單元作業(yè)和單元測驗兩個環(huán)節(jié)，題型基本為客觀題；線下教學(xué)評價主要包括單元作業(yè)和階段性測評，題型基本為簡答題和計算題。線下單元作業(yè)是線上單元作業(yè)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(xué)評價設(shè)計示意圖

5.3 混合式教學(xué)方法設(shè)計

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

圖3 混合式教學(xué)方法設(shè)計示意圖

6 分析化學(xué)及實驗課程教學(xué)改革成效

6.1 教師觀念發(fā)生變化

分析化學(xué)及實驗課程改革提倡面向全體學(xué)生，使每個學(xué)生都受到良好教育。以往教師對混合式教學(xué)理解不夠，教學(xué)動力不足。教師多關(guān)注線上線下兩種教學(xué)形式的結(jié)合，線下實施的翻轉(zhuǎn)課堂變成講授提問式課堂，不能真正發(fā)揮混合式教學(xué)效力。大多數(shù)教師更愿意接受傳統(tǒng)教學(xué)，缺少混合式教學(xué)內(nèi)驅(qū)力。經(jīng)過改革后，教師的混合教學(xué)實際操作能力得到提升，加深了教師對混合式教學(xué)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(xué)的內(nèi)驅(qū)力?；旌辖虒W(xué)教師在年終評優(yōu)環(huán)節(jié)中被優(yōu)先推薦，獲得混合式教學(xué)優(yōu)秀成果的教師在職稱評審中被優(yōu)先考慮，逐步創(chuàng)新了教師的教學(xué)理念，提升了教師的教學(xué)素養(yǎng)。

6.2 教師教學(xué)方式改變

傳統(tǒng)的教學(xué)方式一般以組織教學(xué)、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(xí)來運用新知識，以考試測驗來檢查學(xué)習(xí)效果[10]。這樣的教學(xué)方式，在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革理念下，它的缺陷越來越明顯，它以學(xué)生被動接受知識為前提，沒有突出學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，沒有突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性、主動性和獨立性。教學(xué)是教師的教和學(xué)生的學(xué)的統(tǒng)一[10]。分析化學(xué)及實驗課程所確定的培養(yǎng)目標(biāo)和所倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式要求教師必須轉(zhuǎn)換教學(xué)設(shè)計、改變教學(xué)方式。例如，在教學(xué)內(nèi)容方面兼顧課程基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，將教學(xué)內(nèi)容進行重構(gòu)，多方位融入不同專業(yè)知識。將重點教學(xué)內(nèi)容“流程化”和“腦圖化”，將復(fù)雜公式“口訣化”和“詩歌化”，避免線上、線下教學(xué)內(nèi)容重疊。教學(xué)方法方面，將“多師同堂”帶進課堂教學(xué)，實現(xiàn)不同學(xué)科知識的互相交叉，使學(xué)生獲得課程基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的同步滋養(yǎng)。

6.3 多元化的評價方法廣泛應(yīng)用，取得較好的教學(xué)成果

分析化學(xué)及實驗課程設(shè)定了三個課程目標(biāo)，圍繞課程目標(biāo)我們進行了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。同樣，針對不同類型的課程目標(biāo)，我們設(shè)立的不同的評價方式和評分標(biāo)準(zhǔn)。對于線下單元作業(yè)及線上考核這兩種非試卷類的考核，我們設(shè)定的及格標(biāo)準(zhǔn)能完全體現(xiàn)課程目標(biāo)達成的底線。經(jīng)過對環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生近三個周期該門課程的教學(xué)和評價，我們?nèi)〉昧溯^好的教學(xué)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(biāo)要求的能力，兩屆學(xué)生的成績分布能體現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的中心所在。我們緊密圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，對學(xué)生的評價結(jié)果反復(fù)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(xù)改進。