无机及分析化学实验精品课程“进阶式多模态”建设研究

王琼 王普 杨琴 王文磊 文瑞芝

［摘 要］文章针对无机及分析化学实验课程现存的教学模式单一、教学内容陈旧等关键问题，基于“以学生发展为中心、以产出为导向”理念，通过思政融入、多模块内容层层进阶、线上线下多模态互动激活课堂、多维度过程性考核等方法进行教学改革探索与实践，并持续改进和提升，打造精品课程“进阶式多模态”教学新体系，创新课内外师生互动机制，使教学水平和教学质量大幅度提升，学生的科研能力、应用能力、创新能力和专业素养显著提高。

［关键词］无机及分析化学实验；精品课程；进阶式教学；多模态建设

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）09-0013-03

无机及分析化学实验是相关专业学生进入大学后学习的第一门基础化学实验课程，作为大学生形成科学思维与创造能力、提高科研素养的第一课堂，该课程的教学质量会对学生后续专业的学习和相应实验操作技能的培养产生非常重要的影响和示范作用[1]。以中南林业科技大学为例，无机及分析化学实验课程是化学类、材料类、环境类、农林类等新工科和新农科的专业基础课、核心课，面向全校理工农林7个学院19个专业方向开课，其中包括国家级一流专业7个，省级一流专业7个。根据专业要求不同，分为无机及分析化学实验1（32学时）和无机及分析化学实验2（48学时），每年选课人数约为1500人。

当前，单一教学模式已无法满足学生拓展性发展需求，传统教学内容不能满足新时代“三全育人”理念的需求，原有的考核评价体系也无法调动学生的学习主动性和积极性。因此，无机及分析化学实验课程采用思政融入、多模块内容层层进阶、线上线下多模态互动激活课堂、多维度过程性考核等方法进行了教学改革探索与实践，进一步提升了教学水平和教学质量，充分发挥了无机及分析化学实验在高水平人才培养中的作用。

一、“进阶式多模态”教学资源建设

中南林业科技大学无机及分析化学实验线下课程始建于1958年，60多年来，课程从起步到不断进步再到提升发展，教学大纲、教学课件、实验讲义、课程评价体系、混合式教学设计、课程思政教学案例不断更新和优化。2016年以来，在校级一流课程和省级一流课程先后资助下，无机及分析化学实验课程开展了线上教学资源建设（课程网址：https：//www.xueyinonline.com/detail/227742149），目前已拥有丰富的多模态线上资源，形成了“化学基础实验”“综合创新实践”“综合素质培养”三个层次的教学内容，层层进阶，“三阶”课程框架如图1所示。

化学基础实验：由点到面，涉及实验基本操作，包括无机化学实验中的性质实验、常数测定实验、无机合成实验，化学分析实验中的滴定分析法和重量分析法，以及仪器分析实验中pH计、分光光度计等的使用。共有授课视频54个，非视频资源359个，其中自制实验视频20个，拍摄总时长120小时以上，视频总时长360分钟以上，多媒体教学课件 27个；同时构建以选择题、判断题、简答题为主要题型的习题库，近1000道测试题，最大限度地提供主要物质的制备和分析方案，满足不同专业不同课时和特殊情况的需要。

综合创新实践：包括综合拓展实验、学科竞赛、创新创业。实践教学内容根据课程开设专业的不同而不同，例如化工、材料专业涉及化学合成实验、化工产品及材料制备和检测实验；林学、生物科学专业涉及植物中元素的分离与鉴定、农药残留及检测实验；食品科学专业涉及物性测定实验、食品工艺及分析实验；环境科学、水土保持专业涉及化学测量实验、环境化学及分析实验等。通过理念培养、条件支持、专题训练引导学生参与实践，将理论教学、实验教学及科学前沿知识紧密结合[2]。

综合素质培养：包括“国家战略”“科技兴国”“名人轶事”“绿色化学”“安全警示”五大主题的课程思政案例库，“政策导读”“神奇材料”“趣味化学”三个方向的拓展阅读资料库，案例达100个、10万字以上。每项实验教学项目均有“思政小故事”，并且凝练的思政案例也可以从不同的角度与不同的实验教学项目进行关联，实现实验课程与思政课程同向同行，形成协同育人效应[3]。

二、“进阶式多模态”课程组织形式

（一）教学环境

线上教学环境以自拍视频为特色，结合文本、图像、音频等多模态教学信息。自拍视频运用远近景交互拍摄（全景和近景机位拍摄）和关键点定位拍摄（特写拍摄）手法，实现实验操作细节准确到位。后期制作方面，结合课程讲义对画面进行二次整理加工，从5～10倍素材量中挑选最合适的画面素材进行剪辑，形成约15分钟的成片；通过抠取绿幕背景人物，将授课教师和课件讲义同时呈现在画面中；此外还根据章节内容制作动态进度条，实时显示讲解内容在视频中的进度。同时，充分利用学银在线、中国慕课、百度等网络资源，学习通、微信群、QQ群等互动软件，实验中心、创新训练中心等实操平台，调动学生学习的积极性和主动性。

（二）教学方法设计

无机及分析化学实验线上线下一体化教学方法设计如图2所示。线上讲授和延伸训练是以教师为引导，通过教学PPT、教学视频，带动学生进行线上预习，学习相关知识、原理和操作技能；随后学生线上完成课堂知识自测、章节作业；教师进一步采用线上互动讨论和答疑方法，让学生巩固已学知识，完成线上进阶挑战及预习报告。

线下引导和实操训练是以學生为主体，通过问题驱动、主题研讨与汇报激活课堂；教师对实验关键点进行演示巩固细节；学生通过示范、实操强化操作技能，并通过汇报、答疑、完成实验报告进行知识的深化与内化。教学过程中融入思政教育，实现“思政寓课程，课程融思政”的理念，培养学生团队协作的精神和科学严谨的态度。

课外拓展和思维创新是通过任务驱动法、案例教学法、目标教学法等多种方法，开放实验室，开展拓展实验，实行学生科研导师制，设计实验竞赛、举办创新创业大赛等，引导学生参与教师的科研工作，同时在教学中将知识传授、技能培养与爱国情怀、科学素养、创新意识、职业素养、社会责任感、辩证思维和绿色发展理念的培养相结合，开展以渐进式为主的“专业+思政+拓展”多元化课堂教学，拓宽学生的实验学习思维，提高专业素质[3]。

三、“进阶式多模态”教学特色与创新

（一）课程与思政有机融合，提升学生精神素养

无机及分析化学实验课程围绕经典实验中蕴含的丰富化学思想，围绕实验室安全与环境保护典型案例，安排主题讨论和分享，引导学生形成全方位、多角度看待问题的辩证唯物主义思想。例如在酸碱溶液的配置与标定实验中巧妙融入量变与质变等思政点，使用酸碱指示剂时，通过对罗伯特·波义耳发现酸碱指示剂的过程进行讲解，鼓励学生要有科学家的探索与奉献精神；演示滴定实验时重点提到量变和质变的化学思想，然后进一步引出中国革命史，淮海战役就是中国解放战争从量变到质变的转折点，无数革命先烈奋不顾身赢来了中国革命的最后胜利。经典案例的融入不僅增加了课程生动性，而且从科学素养、人生态度以及爱国情怀等不同角度深化了学生对这一化学过程的理解[4]。

（二）成果导向“进阶”实验体系，提升学校高层次人才创新能力培养

由单纯模仿化学专业的教学体系模式转变为以农林特色专业需求为引导的“进阶实验体系”，既要传承化学专业的教学特点，又要兼顾其他非化学专业的特性。同时采用“教—赛—训—改”实验进阶体系，以赛促学、激发兴趣，以赛促训、深化能力，以赛促改、促进教改。在成果导向“进阶”实验体系近几年的实践中，所授专业的学生通过积极参加各种科研、创新与社会实践活动，专业素养、创新精神和创新能力得到了大幅度提升，课程团队先后指导学生获批省部级各类大学生实验创新项目20余项，获全国大学生生命科学创新创业大赛一等奖及梁希优秀学子奖等国家及省部级竞赛奖励30余项，鼓励学生独立或参与教师课题开展创新性研究，指导本科学生发表学术论文20余篇，获得各种学术征文奖10余项。

（三）线上线下多模态混合课堂，聚焦学生创新思维

利用化学基础实验模块中的“线上微课+线下实操”多模态混合式教学，综合创新实践模块中的“线上微课+课外训练+创新创业实践”进阶多模态教学，综合素质培养模块中的“专业+思政+拓展”多元化教学内容激活课堂。通过学银在线、超星泛雅、学习通、微信群、QQ群、实验室等多方平台开展教学，目前线上课程点击量超220万人次，线上选课人数5000余人，互动次数13000余次，参与学习的学生来自省内外近50所高等院校、职业院校和普通高中。多模态混合式教学使学生的批评性思维和自主性学习能力明显提升，有效地培养了学生自主学习、合作学习的习惯，团队协作与沟通意识也明显增强。

（四）过程化考核评价体系，助推学生主动学习全面发展

无机及分析化学实验课程采用过程性考核与终结性评价相结合的多层次、多途径的综合考核评价办法。过程考核中，线上过程包括预习报告、互动交流、视频学习、章节测试和访问数等，线下过程包括出勤情况、实验报告、主题讨论、卫生整理、实验操作等，学生由被动学习转变为线上线下进阶式主动学习，同时将学生的认知、情感和价值观等内容纳入多元化课程评价体系。强调过程，鼓励思维创新，强调以学生为主体，通过融入思政元素、优化课程评价体系，全面、客观和公平地考核学生的总体学习效果，促进学生形成正确的世界观、人生观和价值观[5]。

四、 结语

在教育现代化的背景下，无机分析化学实验课程与时俱进，坚持立德树人、以德为先，把丰富的化学思想与实践、先进的化学学科理论与成果融入课程中，发挥无机及分析化学实验教学的示范和辐射作用。后续课程将进一步深化建设和改革，统筹企业、社会、科学研究、学科竞赛教学等进行多方协同育人，提高课程的高阶性、创新性和挑战度；推动信息化教学、虚拟现实技术、数字仿真实验等教学手段的应用，打造思想、理念、评价、质量文化的多模态基础化学课程范式，将教学资源向其他高校学生、自考人员和社会工作者进行推广，使更多人受益。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 李水芳，王琼，马强.林业院校基础《无机及分析化学实验》教学改革与实践[J].广东化工，2018，45（2）：216-217.

[2] 罗志勇，甘孟瑜，张云怀，等.科研训练嵌入化学实验教学的探索与实践[J].实验技术与管理，2020，37（4）：178-180.

[3] 潘玉珍，王秀云，宿艳，等.基础化学实验课程思政建设的探索[J].大学化学，2021，36（3）：16-21.

[4] 张丽影，那立艳，王茹，等.无机与分析化学实验课程思政案例设计与探讨[J].广州化工，2021，49（5）：181-183.

[5] 郑冰，秦川丽.无机及分析化学实验课“四维一体”教学模式的设计与实践[J].实验室研究与探索，2020，39（6）：214-218.

［责任编辑：刘凤华］