以基础化学为例探索新型态一体化教材的建设

高 琳 ， 高玉梅 ， 王 非 ， 董雪茹

(河南工程学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450007)



•化工教育•

以基础化学为例探索新型态一体化教材的建设

高 琳 ， 高玉梅 ， 王 非 ， 董雪茹

(河南工程学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450007)

以基础化学教材建设为例，介绍了高等教育教学中教材建设发展的趋势，探索基础化学课程教学内容的整合和拆分知识点、技能点构建知识树和资源一体化设计，建设包含微课程在内的多媒体数字资源，通过印刷二维码使纸质教材与多媒体资源一体化、立体化呈现。

微课 ； 数字资源 ； 新形态 ； 基础化学

在教育教学模式与学习方式正在发生着巨大变化的当下，单一的纸质教材早已不能适应教学活动的需要，不能够满足学生对知识、技能及新发展等信息的渴求；教材在原有的功能之上必须要增加满足学生突破时空限制，能随时、随地进行线上、线下学习的功能，而这种新的载体形式是教材建设和出版社共同探索的方向[1]。

1 新形态一体化教材建设的意义

从1999年国家大力发展高等教育以来，我国高等教育的规模有了飞速的扩张，特别是教育部实施质量工程以来，高等教育教材的建设取得了很多的成果[2]。教材的建设者和出版单位围绕着构筑先进的课程理念、准确的课程目标、合理的课程结构、适用的课程内容及课程评价等形成的课程体系进行积极探索[3]。在教材形式的设计方面也重点探索了利用网络技术把传统纸质教材与课程建设中研发的多种类型的数字化资源有机地融合在一起，扩展教材的内容和功能，充分发挥数字化资源的效用[4]。课程建设成果的主要表现形式是教材，伴随着教学质量工程的建设和教学改革的不断深入及信息化技术的不断发展，教材的形式经历了由单一的纸质教材过度到“教材+光盘”，再到“教材+数字化资源”，再发展到当下的“纸质教材+数字课程”这种新形态教材。新形态教材不仅体现理念新、内容新、形式新，更表现在立体化、数字化上。课程建设的数字化资源也由文档、图片、课件、动画、视频等拓展增加到微课程等数字资源，数字资源特别是数字课程等多媒体的教学资源与纸质教材相融合于一体的新形态教材建设已成为当下教材建设的必然趋势。

2 基础化学新形态一体化教材的建设

2.1 教学内容的有机整合

基础化学课程是石油、化工、材料、冶金、医药、农药、机械、安全、环境、食品等学科相关专业开设的一门核心基础课程。着眼于学生化学素养的提升与解决问题、分析问题能力的培养，将无机化学、分析化学、有机化学、物理化学的内容进行梳理，围绕着多个相关专业培养目标的需求进行研讨与内容组织。以基础化学为例，用四个模块呈现教材内容，模块一是以物质结构基础、定量分析基础为主要内容的化学基础知识模块；模块二是化学热力学基础、气体和分散系统、化学反应速率为主要内容的化学基本理论模块；模块三是化学平衡模块，有酸碱、沉淀、配位、氧化还原平衡与应用；第四模块是烃及其衍生物的有机化学基础模块。作为核心课程的教学内容不仅保证知识点满足培养目标的“够用”、“适用”，也兼顾课程内容满足培养目标对化学基本理论体系和化学思维的培养；在不同模块增加选学的章节为不同的专业、不同学时该课程的教学开展预留了弹性空间。

2.2 教学内容、教学资源一体化设计与建设

基础化学作为化工、材料等学科多专业的核心基础课程，在人才培养计划实施中占有重要的位置，知识、技能及创新意识的培养依托教材内容。在教材内容确定以后，针对内容进行立体化构建的总体设计：首先把教材内容中知识点、技能点进行尽量颗粒化的拆分，完成知识图谱的绘制和知识树的构建，然后针对不同的知识点设计不同的颗粒化资源。资源类型包括案例、视频、动画、图片、文档和微课程。以编写的基础化学为例，建设了针对知识点、技能点、难点等颗粒化的多种资源，并对这些资源进行信息化技术的加工与处理，形成了集演示视频、三维动画、操作视频、图片、拓展视频、题库、习题、测试题、题库、系列微课程等组成的多媒体数字资源。例如，图片资源由化合物结构模型图片、化合物分子模型图片、化合物分子式图片、化合物实物图片、反应方程式图片；文档有案例、习题分析、拓展资源；动画有分子模型动画、分子形成虚拟动画、原子轨道与分子轨道虚拟动画、反应机理虚拟动画、实验操作虚拟动画；视频有案例视频、实验操作演示视频；微课有针对难点、重点，还有针对热点或前沿技术应用的微课程组成。把构建的教材内容与对应的各种资源做一体化建设研究；研制出系列的多媒体的数字资源融于教材中，借助信息技术及互联网尤其是移动互联网呈现出来。

2.3 数字微课程资源的建设

基础化学教材中的颗粒化数字资源不仅包含分子结构的虚拟动画，典型的、重要反应机理的虚拟动画，知识在工农业中的应用视频、实验演示操作示范视频素材资源；还要包含更为有效的数字课程即系列微课程。微课程的简称为微课，它是一个完整的课程表现形式，但因它的授课时间短才称为“微”，一个微课程一般为8 min左右，它是以完整的一段融音頻、视频于一体形成的流媒体文件，教材中的重点、难点、热点等内容如用微课程呈现，更有利于学生课前的预习和课后的复习。以建设的基础化学教材为例，针对设计制作的微课题目，开展教学设计的研讨。从编写教案、组织教学资源到微课程的录制编辑。如针对抽象的结构学习，制作有甲烷等烷烃的结构、乙烯等烯烃的结构、乙炔等炔烃的结构、二烯烃的结构、芳香烃的结构、乙醇、苯酚等化合物结构与性质的微课程；制作典型反应机理的微课程如单分子亲核取代、双分子亲核取代；制作了实验技能操作示范的微课程如酸式、碱式滴定管的使用，甲基红、甲基橙、百里酚蓝、酚酞指示剂的变色范围及使用；使用氧化还原指示剂、自身指示剂、特殊指示剂判断氧化还原滴定终点的方法的微课；针对化学基本原理制作了永动机为何不能造成、化学变化方向的判断方法、化学反应的热效应及物理变化过程的热效应等微课。微课程把音频、视频、动画、图片等相关资源通过教师精心的教学设计，借助信息技术较完美地呈现，特别是嵌入教材中，这种新形态立体化的呈现方式满足当下学生信息多元，图像思考，注意力短暂的特点。在实际教学中配合教师的教学指导，是能够巧妙地化解教学的难点和重点，提高教学质量。

2.4 利用二维码关联纸质内容与多媒体数字资源

教材满足“课上课下”、“线上线下”。新旧媒体相互融合有两个途径：一是纸质教材中相关内容处提供关联的相关网址，另一种是以更便捷的途径关联印刷在教材内容附近的二维码。无论是课上或者课下的教学活动中，教师或学生利用手机等移动客户端扫描对应的二维码，能够实现纸质教材与数字资源的瞬间链接，使教材中文字描述的内容可以用多媒体的方式展现出来，尤其对基础化学中大量抽象内容的表达起到更好的辅助作用，对难于在教室开展的演示实验起到一个辅助作用，赋予了教材更丰富的功能。

3 展望

这种新形态的一体化教学设计的教材较大程度地满足使用者，特别是教师和学生实现“课上课下”、“线上线下”、新旧媒体相互融合于一体的教与学的需求；这种多媒体深度融合的新形态一体化教材不仅具备了传统教材的全部特点与功能，还提供了供学生在课外线上学习的需求，教材在以下两个方面助力基础化学教育教学的改革，提高基础化学的教育教学效果。

3.1 利用新形态一体化教材，尝试不同的教学方法

开展对分课堂、反转课堂的教学方法，能够促进基础化学的课堂教学师生角色的转换，真正实现课堂教学以学生为中心，教师为主导，调动学生学习兴趣，提高教学效果的目的。 由于教材有丰富的多媒体数字资源，尤其是数字课程为师生在教学过程中开展为分课堂、翻转课堂的教学实践提供了较好的材料支撑。微课程这种有声的教学视频贯穿于教材中，为课外学生预习、复习消化课程重点、难点提供了强有力的帮助。例如，学生可以在课外把手机作为学习工具，扫描教材中的二维码就可以在手机屏幕上听到老师的讲解，看到虚拟动画、实验演示视频等满足学生自主学习的需要。

3.2 满足不同学习者学习需求，实现随时随地学习

在“互联网+”的当代，终身学习已是社会发展的需要。学生和社会学习者学习的方式、方法都有了很大变化。立体化、一体化教材的建设不仅可以使教学形式多样化、教学内容更生动、更形象，最为重要的是更有助于教学效果的达成。例如，难于讲解的分子结构可以用虚拟的动画形象表达；难于描述的工艺应用可以用流媒体的视频表现；难于描述的实验操作可以通过演示视频表现；难于理解的反应机理用虚拟的动画形象表达，降低教学内容的难度，多种媒体的联合教学，可以深入浅出地把复杂问题简单化，把抽象的问题形象化，把难于理解的问题简单化，化难为易，满足不同学习者随时随地学习需求。

[1] 付春江,陈琪琳,鲍浩波,等.我国高等学校分析化学教材建设研究[J].化学教育,2014,35(10):11-15.

[2] 杨 奇,陈三平,谢 钢,等.陕西省地方8院校联编《无机化学》教材简介[J].化学教育,2016,37(2):10-13.

[3] 房 喻.化学学科发展与化学教育：挑战与机遇[J].中国大学教学,2009,9:13-15.

[4] 鲍浩波.中国高校化学化工专业无机化学教材建设历史回顾与展望[J].化学教育,2015,36(24):12-17.

2017-04-03

高 琳(1962-)，女，教授，研究方向为应用化学，电话：13663842764。

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1003-3467(2017)06-0057-02