材料科学学科中的线上线下混合课程建设探索：以无机及分析化学为例

＊史转转 吴正颖 吴小帅 胡芳馨 郭春显 杨晓刚

（苏州科技大学材料科学与工程学院 江苏 215009）

苏州科技大学材料科学与工程学院是2020年在材料科学与工程学科和材料科学与器件研究院基础上建立的研究教学型学院。学院现拥有功能材料和新能源材料与器件两个本科专业，《无机及分析化学》是这两个专业中重要的专业教育必修课，但目前无机及分析化学教学中存在教学模式单一、学生的知识结构有差异等问题导致教学效果不明显，因此急需对现有的教学模式进行改革，建立一套高效的教学体制为国家建设培养更多优秀的人才。

1.无机及分析化学的课程特点及教学现状

(1)课程特点

《无机及分析化学》是我校材料科学学科中的专业教育必修课，其包含物质的聚集状态、化学反应的一般原理、定量分析基础、酸碱平衡与酸碱滴定法、沉淀溶解平衡与沉淀滴定法、氧化还原反应、物质结构基础、配位化合物与配位滴定等内容。通过修读该课程，学生需要掌握基本的化学反应原理、定量分析方法、四大滴定分析及物质结构基础等相关内容，并能够灵活运用所学原理和方法来分析和处理实际问题，为进一步学习专业知识和进行科学研究打好基础。同时，该课程有助于培养学生认真的学习态度和严谨的工作作风，并提高学生的动手能力和创新能力。

(2)教学现状分析

目前，该课程设置两学期共80学时，由于知识点较多、涉及的内容面较广，要想短时间内把无机和分析两大方向的核心知识点讲授清楚并使学生熟练掌握，仅靠线下课程模式存在巨大挑战性。

无机及分析化学中包含化学反应的一般原理、定量分析方法、物质结构基础、仪器分析方法选介等内容和知识点。部分内容与生活工作联系不紧密，比如物质结构基础中包含了玻尔理论、光的波粒二象性、薛定谔方程和波函数、原子轨道、原子结构和元素周期律、化学键理论、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论，以及分子结构和晶体结构等内容，比较抽象且需要一定的空间想象力。单纯地通过理论学习会使学生感到枯燥无趣。教学中涉及的计算方法，需要学生具有一定的化学和高数基础，并且前后的知识是相关联的，如果前面的内容没有理解透，会直接导致后面的内容听不懂。目前，仅依赖传统的线下教学模式，通常会使得学生越学越困难从而失去学习的兴趣。

2.无机及分析化学的课程建设需求

(1)课程建设的背景及需求分析

我校材料科学学科相关专业的学生生源70%来自江苏省。而江苏省理工类高考选测科目大部分学生选择的是物理和生物，选择化学的考生比例较低，因而大部分学生的化学基础比较薄弱。首先，课程建设需充分考虑专业内所有学生的知识结构差异性，要保证不同层次的学生都有适合自己的切实可行的方法。其次，课程建设要能够有效管理教学过程并对学习进度进行实时追踪，保证教学质量和效果。再次，课程建设需要建立一条快捷有效的渠道，方便教师与学生进行沟通并实时获取学生的反馈信息，便于及时对教学安排、教学方法等进行调整。此外，该课程的授课对象是大一新生，学生刚好处于迈入成年阶段的敏感期，教师应注重在授课过程中引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观。因此，该课程建设旨在通过线上线下混合教学模式的结合，保证高质量的教学效果且能够达到课程所设定的教学目标和课程完成度，并有效的将课程思政融入教学过程中。

(2)线下教学模式

传统的线下教学模式侧重于教师的课堂讲授，即“教”，而对学生的自主“学”重视性不足，其特点在于知识点和教学内容都属于单向传播，不容易激发学习热情和兴趣。以苏州科技大学材料科学与工程学院为例，课堂教学的课时安排比较固定，授课学生人数（＞70人）较多，有限课堂时间难以保证所有的学生针对性的沟通和交流，缺乏有效的沟通方式来及时获得学生对教学过程的反馈。因此《无机及分析化学》仅靠线下教学模式不易有效管理学生学习过程，无法实时追踪学生的学习效果和学习进度，从而无法根据学生的实际掌握情况对教学内容、教学过程和教学手段等进行及时调整，不利于课程的持续优化和改进效果。

(3)线上教学模式

近年来，线上教学已经成为一种有效促进学生进行主动学习的方式。线上教学资源比较丰富，如中国大学慕课平台等能为学生提供很多优质的资源，例如慕课平台上西安交通大学和华中农业大学为学生提供了《无机及分析化学》的国家精品课程，便于学生反复学习，促进学生主动学习。线上教学资源内容使用方便，学生可以根据自己的学习进度和掌握程度进行合理安排，开展自主性学习和复习。

虽然线上教学模式能够避免线下教学模式中教师主导，无法进行教学过程和计划的及时调整等弊端，能够有效提升学习的效果。但是线上教学模式同样也有不足之处，例如线上教学缺乏对学生在学习过程中的监督、管理和追踪，尤其是对于自主性较差的学生，不能保证学习的效果和进度，从而影响课程教学目标的达成。此外，学生在学习过程中遇到问题时不能及时得到教师的解答，而且线上教学面对的学生体量较大，不易针对个体差异进行课件和教案的设计。

综上所述，通过单一的线下教学模式或线上教学模式均不易实现课程建设的目标。因此，我们针对本校材料学科教学提出线上线下混合教学模式，以期结合两者的优点建立一套优化的教学体制，实现对课程建设的持续改进和不断优化，从而以良好的教学效果高效的达成课程的教学目标。

3.线上线下混合课程建设探索

(1)线上线下混合教学模式分析

将线上和线下教学模式进行整合，有望建立一套优化的教学体制，实现对课程建设的不断改进和优化，并以良好的教学效果达成课程的教学目标。

①开发有效的线上课程资源，已成为线上线下混合教学模式中的重要问题，而且需要教师在教学实施过程中不断提升自身使用现代化教学工具的能力。教师通过整合线上课程的相关资源供学生进行自主学习（预习和复习），利用线上平台为学生提供作业和自测功能，并针对每章的重点和难点布置测试项目，最终通过网络平台对学生的学习进度和自测情况进行统计和分析，实现对学生学习过程的实时强化管理。

②学生熟悉传统的线下教学模式，教师应引导学生改变自身的学习习惯，让学生学会利用线上平台进行高效的自主学习，逐步适应线上线下混合教学模式，提高学生的学习效率。教师组成教学团队，借助线上平台收集学生对教学过程中重点和难点的反馈情况，并结合线上自测和线下作业的完成情况，针对性的开展线下的教学活动，对学生反馈的疑难问题进行答疑。

③结合线上和线下教学模式的优点，合理安排学时，使线上线下混合教学模式得到高效快速发展。遵循“教师发挥主体作用”和“以学生为中心”的教学理念，对教学过程进行不断优化和改进，建立一套有效且高效的教学模式。

(2)线上线下混合课程的实施案例

以学生为中心、教师为主导，基于线上线下混合课程建立一套优化的教学模式（图1），实现对无机及分析化学课程建设的改革。

图1 线上线下混合教学模式思维导图

①线上教学活动。采用中国大学慕课平台提供的课程资源作为线上教学资源，为学生提供相应的网址进行自主学习。针对每章节的重点和难点内容，设计教学文档给出知识点简介，并针对不同的知识点给出相应的线上资源的链接，供学生进行参考和自主化学习。该文档可同步发布在可视化的教学平台和针对本课程专门建立的QQ群内，可供学生在不同时间段进行多次学习。针对每章内容提供对应的课件，布置线上作业并构建一个涉及所有知识点的包含近200道题目的题库，该题库根据学生的基础背景设置了难易程度不同的题目且供学生进行自测并实时提交疑难问题，教师可及时关注学生对所学内容的掌握情况。定时上传学习资料如化学领域科学家故事及当前与化学相关的热点问题，供学生进行开放式学习和讨论。通过科学家的故事，培养学生正确的三观以及对科研的严谨认真和对祖国的热爱；通过社会上与化学相关的热点问题，使学生树立良好的职业道德和环保理念，真正通过该课程落实立德树人、以德育人。

②线下教学活动。通过线上教学活动中的作业、自测和疑难反馈，了解学生对知识点的掌握情况，分析学生的反馈问题，针对性的开展线下答疑，集中解答学生在学习中遇到的疑难问题。线上资源虽然有众多优点，但是也有自身的限制，对于不适合线上学习的知识点比如四大滴定和仪器分析方法选介等内容，仅通过线上教学资源很难达到教学效果。教师可以合理安排线下教学课时进行实践和讲解，带学生进行滴定实验能更好的理解滴定反应的过程，通过实际操作紫外-可见分光光度计能够更好的掌握仪器的工作原理。

③师生交流与反馈。通过线上线下混合教学模式，建立一个师生交流与反馈机制：一方面，通过线上教学模式，让学生对所学内容进行提前预习并清楚知道每章的重点和难点内容该通过哪些途径进行全面掌握；另一方面，通过线上平台收集到的学生反馈的信息以及学生的学习进度，安排线下课时与学生进行沟通交流，针对性的为学生进行知识点的答疑。更重要的是，教师应根据学生的反馈情况，对线上教学内容、过程及手段进行不断的优化和改进。

(3)教学改革和效果

①转变无机及分析化学的传统教学观念，树立以学生为主体的思想。传统的无机及分析化学教学多采取以教师教为主的教学模式，忽视了在教学过程中与学生的互动与交流，这样的教学模式不仅导致学生对于无机及分析化学专业知识的理解不透彻，更使得在无机及分析化学教学中无法实现对学生进行思政教育的目标。而将思政元素融入无机及分析化学专业知识讲授的混合教学模式中，更强调发挥学生在无机及分析化学课程学习中的主动性与主体性。这种教学理念的转变，不仅能够激发学生对无机及分析化学的学习兴趣，增强学生学习的主动性，而且能使学生以更积极的态度去认识、理解并掌握化学的相关知识点。更能够增强学生的社会责任感、塑造学生正确的世界观与价值观，特别是对著名化学家的认识能够激发学生的爱国热情，并有助于培养学生的创新精神。

②采用互动式和启发式的课堂教学方法。课堂教学是最基本的教学组织形式，是整个智育与德育教学工作的中心环节。结合思政元素的混合式教学模式也同样应立足课堂，搞好搞活课堂教学，特别是在无机及分析化学的课堂教学中要避免机械地、枯燥地讲解化学反应的基本原理，应采用案例教学法、专题讨论法等启发式的无机及分析化学课堂教学方法。

案例教学法。在无机及分析化学的课堂教学中，在相应知识点的讲授过程中穿插涉及该知识点的日常生活中常见的相关真实案例，能够使学生更直观地感受到无机及分析化学在日常生活中的存在与价值。通过问题导向和教师引导结合讨论分析法，对科学前沿技术难题及生活案例中知识的应用进行深入探讨，激发学生对专业知识学习的兴趣并使他们能够主动参与到无机及分析化学的课堂教学，培养学生的创新能力和理论联系实际的能力。

专题研讨法。为将思政元素融入无机及分析化学的课堂教学，可以根据教学内容需要而设置相应专题。如以社会主义核心价值观的主题为例，在教学内容中添加无机及分析化学基础知识对于科技发展的重要影响，例如我国伟大的科学家屠呦呦，从青蒿中提取了青蒿素，挽救了数百万人的生命，大大提升了中药在国际上的地位。让学生自由探讨掌握专业基础知识对国家进步的重要作用，激发学生的创新精神，通过思政教育则进一步激发学生学习的积极性和主动性，并树立远大的理想追求。

4.结语

苏州科技大学借助线上教育资源和班级群将线上线下混合教学模式灵活应用到《无机及分析化学》的课程教学过程中，通过丰富的教学手段和内容，提高学生学习的积极性和主动性，并有效改善教学效果提升学生的学习效率。通过将传统教学中“以教师为中心”的教学理念向“以学生为中心”进行变革，增强学生在实践、分析、应用等方面的综合能力。基于线上线下混合教学模式的课程建设是未来教改的主要方向之一，同时也是培养学生自主学习能力的关键突破点。