許 旭，張 蕾，婁振寧，張渝陽，劉雪巖，毛全興

(遼寧大學(xué)化學(xué)院，遼寧 沈陽 110036)

近年來，慕課(MOOC)、微課、SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”[1]的蓬勃興起，教育進(jìn)入信息化2.0時代，分析化學(xué)課程迎來了全新的變革[2-3]，基于信息化技術(shù)和“移動終端”，優(yōu)化教學(xué)過程重構(gòu)知識體系以實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)，因材施教，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，實現(xiàn)個性化智慧發(fā)展[4]。

分析化學(xué)及實驗課程是化學(xué)院、環(huán)境學(xué)院、藥學(xué)院、輕型產(chǎn)業(yè)學(xué)院和生命科學(xué)院各專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)與專業(yè)課程，作為四大化學(xué)的基礎(chǔ)課程之一，在學(xué)生的課程體系中起著承上啟下的作用。在學(xué)習(xí)分析化學(xué)及實驗課程后，希望學(xué)生掌握基本的化學(xué)及儀器分析方法，熟悉定性定量分析基本技能，能夠運用所學(xué)知識解決生活中遇到的實際問題。并最終通過課程養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、良好的職業(yè)習(xí)慣和高度的質(zhì)量安全意識。然而傳統(tǒng)教學(xué)中存在一些主要問題，如：教學(xué)大綱陳舊，教學(xué)內(nèi)容繁雜教學(xué)模式單一，教學(xué)手段有限考核方法不夠合理，缺少總結(jié)評價等。因此，針對傳統(tǒng)教學(xué)方法中的問題與不足，本課程堅持以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，重在學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將不同的教學(xué)平臺組合利用，實現(xiàn)教師教學(xué)互動化和學(xué)生學(xué)習(xí)自主化，將課堂教學(xué)實施、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)、課外創(chuàng)新活動結(jié)合起來，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評價方式等方面開展線上線下混合式教學(xué)改革。

1 融合現(xiàn)代教育理念，改革課程培養(yǎng)目標(biāo)

分析化學(xué)課程于1958年遼寧大學(xué)化學(xué)系成立之初作為首開課程，已有63年歷史，2007年首批次榮獲省級精品課，2017年開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，2018年在遼寧省金課平臺跨校修讀，2019年自建專屬本校的SPOC平臺，開展基于“MOOC+自建課程”的“SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)。2020年獲批遼寧省混合式一流課程，目前累計授課已達(dá)1000余人。分析化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊主要由6名成員組成，其中，教授2名，副教授4名，均具有博士學(xué)位，以中青年為主，學(xué)緣結(jié)構(gòu)合理。承擔(dān)遼寧大學(xué)化學(xué)、生命、環(huán)境及輕產(chǎn)等分析化學(xué)及相關(guān)實驗教學(xué)，在教學(xué)改革和實踐中不斷探索和創(chuàng)新，逐步形成一支以“厚德強(qiáng)基、教學(xué)為本、科教結(jié)合”為特色、具有明確發(fā)展目標(biāo)和開創(chuàng)精神的教學(xué)團(tuán)隊。

秉承以學(xué)生為中心，貫徹“知識探究、能力提升、素質(zhì)培養(yǎng)、人格養(yǎng)成”的育人理念，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，具體應(yīng)達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：(1)掌握四大滴定、重量分析、分光光度分析及數(shù)據(jù)與誤差處理的基礎(chǔ)知識、基本原理、應(yīng)用條件與方法特點；通過教學(xué)使學(xué)生了解分析學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，建立起準(zhǔn)確“量”的概念;(2)培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)原理，計算相關(guān)化學(xué)量，處理實驗數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確科學(xué)表達(dá)分析結(jié)果，理解分析方法學(xué)驗證和評價的基本方法；培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論，分析解決實際問題及實踐動手能力；(3)培養(yǎng)綜合設(shè)計實驗?zāi)芰?，給定分析對象和目標(biāo)，要求依據(jù)分析化學(xué)基本理論，自己設(shè)計實驗方案；拓展學(xué)生的科學(xué)視野，鼓勵探索和創(chuàng)新，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和應(yīng)用創(chuàng)新能力。

2 優(yōu)化革新教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)資源

了解學(xué)科前沿及最新成果，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，使學(xué)生全面了解化學(xué)測量理論創(chuàng)新、樣品處理與分離、譜學(xué)方法及應(yīng)用、化學(xué)與生物傳感、化學(xué)成像、材料分析、測量數(shù)據(jù)處理等分析化學(xué)的前沿理論知識、技術(shù)方法，進(jìn)而打破傳統(tǒng)思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。

線下組建結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、科研能力強(qiáng)、凝聚力強(qiáng)的教學(xué)團(tuán)隊；根據(jù)個性化人才培養(yǎng)需求，制定科學(xué)、規(guī)范、創(chuàng)新的教學(xué)大綱，全面提升教學(xué)質(zhì)量。線上依托遼寧大學(xué)SPOC平臺，根據(jù)本單位教學(xué)目標(biāo)，選擇性利用MOOC 資源(中國地質(zhì)大學(xué))，建立“異步”SPOC 課程，實現(xiàn)“自定義”課程設(shè)置，合理安排教學(xué)進(jìn)度。基于“個性化”需求，團(tuán)隊梳理教學(xué)重難點，精心設(shè)計、錄制了20余節(jié)教學(xué)微課和3節(jié)思政微課，自建“個性化”SPOC 線上教學(xué)平臺(圖1)。融合優(yōu)質(zhì)資源和自建課，適時發(fā)布教學(xué)視頻、中英文課件、思維導(dǎo)圖、前沿科研、案例分析、課程思政案例、作業(yè)及討論等，引導(dǎo)學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)，重難點精學(xué)及課后鞏固，發(fā)揮線上優(yōu)勢，提升混合式教學(xué)效果。

3 以學(xué)生為中心，改革教學(xué)模式

本課程基于遼寧大學(xué)SPOC在線課程平臺“學(xué)習(xí)通”，在“以學(xué)生為中心、以教師為引導(dǎo)”的教學(xué)理念下，構(gòu)建“課堂教學(xué)+MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)。以“酸堿滴定法應(yīng)用”為例，包括課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后拓展三部分。

3.1 課前預(yù)習(xí)

3.1.1 教學(xué)準(zhǔn)備，“學(xué)習(xí)通”上傳預(yù)習(xí)資料

上課前一周通過學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布微課、中英文課件、案例分析、課程思政等任務(wù)并設(shè)置任務(wù)點，如圖1所示。

圖1 SPOC 線上教學(xué)平臺與思政微課

3.1.2 發(fā)布課前學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)建學(xué)習(xí)討論小組

發(fā)布課前學(xué)習(xí)任務(wù)及測試等，并通過班級微信群通知學(xué)生，利用課余時間，安排學(xué)生以小組合作形式進(jìn)行討論，學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.1.3 發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化設(shè)計

及時檢查學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，反饋評價突出主要問題，選擇有針對性的問題，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。根據(jù)考題正確率分布示意圖(圖2)，滿分80分，60～79分占比15%，同時第5題正確率較低，應(yīng)針對相關(guān)知識點緩沖溶液選擇進(jìn)行重點講解。

圖2 考題正確率分布示意圖及相關(guān)題目

3.2 課堂教學(xué)

3.2.1 創(chuàng)設(shè)情景導(dǎo)入新課

通過“學(xué)習(xí)通”簽到，進(jìn)入課堂。教師通過學(xué)習(xí)通平臺提供的學(xué)生預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)，可以明確學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，使教學(xué)活動針對性加強(qiáng)，而學(xué)生帶著問題來聽課，加強(qiáng)聽課效率。

通過情境引入討論，讓學(xué)生處于真實教學(xué)情境中。如教師在講到有機(jī)化合物中氮含量的測定時，引入三聚氰胺奶粉事件，介紹一些相關(guān)知識：(1)奶粉的檢測指標(biāo)之一為蛋白質(zhì)含量測定；(2)三聚氰胺的化學(xué)式，含氮量；(3)測定蛋白質(zhì)的“凱氏定氮法”，以測定含氮量來估算蛋白質(zhì)含量。學(xué)生進(jìn)行討論，在老師的引導(dǎo)下提出N的測定方法。結(jié)合生活實例，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣，并強(qiáng)調(diào)檢測方法的重要性。

3.2.2 角色互換翻轉(zhuǎn)課堂

采用小組討論等模式來激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，通過翻轉(zhuǎn)課堂來呈現(xiàn)小組討論成果，提高學(xué)生的課堂參與積極性。如利用小組、翻轉(zhuǎn)課堂方法進(jìn)行拓展酸堿滴定應(yīng)用氮含量的測定，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)。學(xué)生根據(jù)不同專業(yè)，分別進(jìn)行不同的應(yīng)用介紹，如化肥中N的測定、醬油中N的測定等。

3.2.3 內(nèi)容深化課程思政

在專業(yè)教學(xué)的同時，通過教學(xué)內(nèi)容延伸和案例分析，潤物細(xì)無聲的融入思政教育[5-6]。如針對三聚氰胺事件，引發(fā)食品安全事件的思考，并提出科研工作者(包括碩士生、博士生)應(yīng)該具備什么樣的素質(zhì)？學(xué)生討論食品安全事件產(chǎn)生的原因、危害及如何避免，并通過哪些方法提高食品安全檢測？并且進(jìn)一步思考科研工作者應(yīng)該具有的科研素質(zhì)和良好品德，弘揚昂揚向上的世界觀、人生觀、價值觀。

3.2.4 歸納小結(jié)課堂練習(xí)

利用學(xué)習(xí)通平臺，發(fā)布課堂檢測練習(xí)，及時發(fā)現(xiàn)問題，做到及時鞏固，及時反饋。

3.3 課后拓展

3.3.1 布置課后作業(yè)

設(shè)計實驗方案，結(jié)合自己的專業(yè)特色，通過案例或者情境討論酸堿滴定的應(yīng)用？比如選用什么滴定劑，哪種指示劑?同學(xué)互評，學(xué)以致用，提升綜合能力。學(xué)生討論情況如圖1所示。

3.3.2 仿真實驗做學(xué)結(jié)合

指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真實驗-“食用白醋酸總量的測定”(圖3)，手機(jī)仿真既增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性，加深對知識的理解，也引導(dǎo)學(xué)生用手機(jī)學(xué)習(xí)。

圖3 虛擬實驗示意圖

3.3.3 發(fā)布學(xué)科前沿，鼓勵學(xué)生參與項目

發(fā)布相關(guān)學(xué)科前沿，了解前沿，崇尚科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與科研興趣，提高創(chuàng)新與思考能力。如最新SCI文獻(xiàn)，Ag納米立方體陣列底物與多元分析相結(jié)合快速、靈敏SERS檢測牛奶中的三聚氰胺(Food Chemistry, 2021, 357：129717)等。同時注重學(xué)生的學(xué)與研結(jié)合，學(xué)生參與教師的科研項目。

4 改革教學(xué)評價與考核，引導(dǎo)社會實踐

《分析化學(xué)》課程的最終考核成績由形成性評價(50%)與終結(jié)性評價(50%)構(gòu)成，其中形成性評價包括：線上視頻預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)、線上學(xué)習(xí)內(nèi)容測試成績、課后作業(yè)、出勤及線上+線下討論。通過“線上+線下”結(jié)合的混合式模式，形成性評價可以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極能動性。同時通過大數(shù)據(jù)的反饋，教師能夠掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并進(jìn)行評估和總結(jié)，不斷調(diào)整課程設(shè)計，優(yōu)化教學(xué)方案，真正實現(xiàn)“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。線下則注重學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，指導(dǎo)學(xué)生參加各類化學(xué)實驗競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+等大賽獲多余項獎勵。

5 教學(xué)反思

5.1 信息化手段應(yīng)用特色

(1)利用“超星學(xué)習(xí)通”發(fā)布豐富的學(xué)習(xí)資源(微課、視頻、作業(yè)、課堂測驗、討論、中英文課件、課外補充資料等)，學(xué)生可以利用碎片時間開展個性化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)+時代的自主學(xué)習(xí)能力。

(2)利用虛擬仿真實驗教學(xué)軟件模擬實驗，使學(xué)生在線上先體驗整個實驗過程，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和預(yù)習(xí)效果，提升實驗教學(xué)的有效性。

(3)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動和教師的指導(dǎo)活動都通過手機(jī)超星學(xué)習(xí)通平臺完成，增加了學(xué)習(xí)的趣味性，讓學(xué)生逐步愛上線上線下學(xué)習(xí)，學(xué)會用手機(jī)學(xué)習(xí)。

5.2 教學(xué)效果和推廣價值

(1)學(xué)生出勤良好，大部分學(xué)生能積極參與課堂學(xué)習(xí)。近幾個學(xué)期我們一直在開展線上線下混合的教學(xué)改革，學(xué)生基本適應(yīng)這種先學(xué)后教的教學(xué)方式，大部分學(xué)生能夠在課前解決大部分的問題，有效的提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

(2)本教學(xué)設(shè)計采用的線上線下教學(xué)方式，所使用的教學(xué)資源普適性強(qiáng)，易于推廣。團(tuán)隊不斷進(jìn)行混合式教學(xué)的實踐與探究，逐漸完善線上平臺建設(shè)，積累了較為豐富的教學(xué)經(jīng)驗。

5.3 需要注意的問題

加強(qiáng)理論和實驗的結(jié)合，教研團(tuán)隊不斷研討新大綱，可以針對性地設(shè)計相關(guān)方法的實際應(yīng)用案例，讓學(xué)生在實驗中更好地理解和掌握基本理論知識，激發(fā)學(xué)生興趣。合理安排分組，發(fā)揮團(tuán)隊協(xié)作的力量，激發(fā)學(xué)生的自信心。

6 結(jié) 語

采用“課堂教學(xué)+MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”模式，基于案例教學(xué)、情境教學(xué)等多種教學(xué)方法，將課堂教學(xué)實施、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)、課外創(chuàng)新活動結(jié)合起來，構(gòu)建以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。提升學(xué)生的創(chuàng)造能力、科學(xué)素養(yǎng)、分析和解決問題等綜合能力。同時使課堂教學(xué)實施環(huán)境豐富多彩，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生愛上課堂。