分析化学及实验课程教学改革实施与成效

穆瑞花，刘 斌，吴艳光，秋列维，杨 靖，赵亚梅

（1.西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安 710048；2. 武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北武汉 430205）

1 分析化学及实验课程任务

分析化学及实验课程的学习，应使学生牢固掌握基本原理和测定方法，建立起严格的“量”的概念，让学生能够运用化学平衡的理论和知识，处理和解决各种滴定分析法的基本问题，掌握分析化学中的数据处理与质量保证[1]；培养学生科学的思维方法和严谨的科学作风，正确掌握相关的科学实验技能，提高分析问题和解决问题的能力，从而为其今后更深一步地学习做必要的铺垫[2]；通过本课程的学习，使学生理解分析化学在生产、教学及科学研究中的任务和作用；掌握常量组分定量分析的基本理论、基本知识、基本分析方法，掌握分析测定中误差来源、误差的表征及相关的实验数据处理方法[1]；了解定量分析中常用的分离方法的原理和应用；了解分光光度法的原理及应用[2]；熟悉掌握化学分析法的基本操作和技能。

2 分析化学及实验课程目标

分析化学及实验课程主要讲授分析化学概述、误差及分析数据的统计处理、滴定分析基本知识、酸碱滴定、配位滴定及氧化还原滴定等内容[3]。本课程分为课堂教学和实验教学两部分。

2.1 课堂教学

系统讲授各种滴定分析方法及相关理论。在教学过程中注重教书育人，注重理论联系实际，课堂教学突出重点讲授，加强自学内容的安排，采用讨论式、互动教学方法和手段，充分调动学生学习的积极性和主动性[4]，使学生对所学的基本理论深刻理解和掌握，并了解本课程理论的应用发展现状、前景等一些前沿知识。通过教学方法和教学手段的改革，提高授课质量，同时在课堂上结合专业知识和学生的学习兴趣，有目的地引导学生在新知识、新领域中学习和探讨，拓宽学生的知识面，增强学生的自学能力，使学生能够变被动学习为主动学习，提高学生学习的主动性和自觉性[4]。

2.2 实验教学

通过实验教学，学生初步掌握电子天平、酸碱滴定管、容量瓶及移液管（包括吸量管）、干燥器的使用方法，学会滴定终点的判断和控制[5]；学生以团队合作方式收集来自实验过程中的数据，对收集的数据利用所学方法进行计算和结果分析，给出合理的解释和进一步的决策依据，培养仪器使用能力、数据分析能力、个人分工与团队合作能力等，全过程强化训练解决实际问题。

3 分析化学及实验课程在改革中需要解决的问题

1）教学方式单一。如何利用有效的方法拓展教学内容的广度和深度是本课程急需解决的首要问题[6]。本课程教材主要分为上下两篇，上篇为基础篇（第1～3章），下篇为拔高篇（第4～6章）。基础篇的主要内容侧重于基础知识点，包括基本概念、常用公式、基本定理等；拔高篇则侧重于利用基础理论去分析和解决实际问题。上篇和下篇都需要链接和拓展大量知识，但课堂面授时间有限，单用传统的授课方法，学生难以保持专注，且掌握知识量远远不够。

2）教学内容太过局限。如何融合多学科知识是本课程需要解决的关键问题。分析化学及实验是化学科学的重要分支和基础学科，理论性与应用性均较强，是一门涉及不同学科知识的课程。该课程涉及的教学内容较多，且各知识点之间的融会贯通并不容易，对于学生而言，理解和记忆负荷都很大[7]。

3）教学评价方式太片面。如何利用多维度评价方式对学生的成绩进行考核是本课程需要解决的重点问题。以往教师对学生的评价方式单一，基本是平时成绩30 % +期末成绩70 %，但是平时成绩的给出依据无迹可寻，这样的评价方式不全面、不可靠，不利于学生综合素质的提高和全面发展的推进[8]。

4）教学资源缺乏独特性和新颖性。如何创建符合学生特质和接受度的教学资源是本课程需要解决的核心问题[9]。大多数高校教师在引进教学资源时，倾向于引进国家级精品课程或者购买权威作者出版的教材。虽然这些资源价值很高，但是可能会出现与本校学生能力不相当的情况，进而造成了资源浪费现象。

4 分析化学及实验课程在改革中解决问题的对应策略

1）针对教学方式单一和教学内容太过局限的问题，将教学方式和教学内容进行了改革。教学方式和教学内容注重强化学生能力训练，以知识为载体，以解决问题的能力培养为目标，支撑课程目标的达成。课程依托学校超星平台，利用学习通教学工具，实现了教学方式、教学内容和教学评价的线上线下有效结合。①将传统的面授课堂转变为“半翻转”课堂，学生在课堂上可以完成作业，在宿舍内可以进行“课堂”学习。我们提前在平台上上传教学视频和教学PPT，学生可以随时随地学习，打破了课堂学习的局限性。②在每一章教学内容中，加入了与本课程相关联的其他学科的知识点，而且依据学科前沿动态与社会发展需求动态不断更新知识体系，在拓展学生的知识面之余，还可以提高学生的综合科学素养。

2）针对教学评价方式太片面的问题，围绕课程目标设计教学评价方式，评价重心为学生能力考核。针对三大课程目标，确定了相应的考核方式，以及针对课程目标的评分标准。教学评价方式多维度，包括线上教学评价和线下教学评价两大模块，其中线上评价的主要依据是课前学习数据和课堂互动参与度，线下评价的主要依据是线下单元作业和期末考试。

3）针对教学资源缺乏独特性和新颖性的问题，我们根据本校学生特质，建设了符合本校学生能力的教学资源，包括教学视频和教材。在自建的教材中，在每一章我们都设有思维导图，且每一章的例题解析、习题详解和讨论专区模块中都嵌入了二维码。学生首先进行答题，然后提交答案并获取成绩，最后扫描二维码获取详细解析过程。这本自建教材给学生提供了思考空间和时间。

5 分析化学及实验课程教学改革实施

混合式教学设计主要包括混合式教学资源设计、混合式教学评价设计和混合式教学方法设计，以实现线上教学和线下教学的有效衔接[9]。

5.1 混合式教学资源设计

如图1所示，线上教学资源包括教师自制教学视频和教学PPT；线下教学资源包括教师自建教材。线上教学资源紧密围绕课程教学大纲，涵盖了课程所有内容，涉及面非常广。线下教学资源主要讲解课程重点、难点、易混淆点以及易错点。线下教学资源是线上教学资源的凝练和升华。

图1 混合式教学资源设计示意图

5.2 混合式教学评价设计

如图2所示，线上教学评价主要包括单元作业和单元测验两个环节，题型基本为客观题；线下教学评价主要包括单元作业和阶段性测评，题型基本为简答题和计算题。线下单元作业是线上单元作业的补充，线下阶段性测评是线上单元测验的进一步考核。

图2 混合式教学评价设计示意图

5.3 混合式教学方法设计

如图3所示，线上教学方法主要通过投票、抢答和随堂练习等方式开展，线下教学方法主要通过主题讨论和分组任务实现。线上教学方法和线下教学方法同时开展，相辅相成。

图3 混合式教学方法设计示意图

6 分析化学及实验课程教学改革成效

6.1 教师观念发生变化

分析化学及实验课程改革提倡面向全体学生，使每个学生都受到良好教育。以往教师对混合式教学理解不够，教学动力不足。教师多关注线上线下两种教学形式的结合，线下实施的翻转课堂变成讲授提问式课堂，不能真正发挥混合式教学效力。大多数教师更愿意接受传统教学，缺少混合式教学内驱力。经过改革后，教师的混合教学实际操作能力得到提升，加深了教师对混合式教学模式的理解。同时，对教师实行激励制，加大了教师混合式教学的内驱力。混合教学教师在年终评优环节中被优先推荐，获得混合式教学优秀成果的教师在职称评审中被优先考虑，逐步创新了教师的教学理念，提升了教师的教学素养。

6.2 教师教学方式改变

传统的教学方式一般以组织教学、讲授知识、巩固知识、运用知识和检查知识来展开，以多做练习来运用新知识，以考试测验来检查学习效果[10]。这样的教学方式，在新一轮基础教育课程改革理念下，它的缺陷越来越明显，它以学生被动接受知识为前提，没有突出学生的实践能力和创新精神的培养，没有突出学生学习的主体性、主动性和独立性。教学是教师的教和学生的学的统一[10]。分析化学及实验课程所确定的培养目标和所倡导的学习方式要求教师必须转换教学设计、改变教学方式。例如，在教学内容方面兼顾课程基础知识和专业知识，将教学内容进行重构，多方位融入不同专业知识。将重点教学内容“流程化”和“脑图化”，将复杂公式“口诀化”和“诗歌化”，避免线上、线下教学内容重叠。教学方法方面，将“多师同堂”带进课堂教学，实现不同学科知识的互相交叉，使学生获得课程基础知识和专业知识的同步滋养。

6.3 多元化的评价方法广泛应用，取得较好的教学成果

分析化学及实验课程设定了三个课程目标，围绕课程目标我们进行了教学内容和教学方法的改革。同样，针对不同类型的课程目标，我们设立的不同的评价方式和评分标准。对于线下单元作业及线上考核这两种非试卷类的考核，我们设定的及格标准能完全体现课程目标达成的底线。经过对环境工程专业学生近三个周期该门课程的教学和评价，我们取得了较好的教学成果。例如，我们采取的多元化评价方式能够有效评价课程目标要求的能力，两届学生的成绩分布能体现课程教学目标的中心所在。我们紧密围绕课程教学目标，对学生的评价结果反复研究，对不足的地方进行反思和进一步探讨，希望能够不断持续改进。