分析化学课程混合式教学改革探索与实践*

许 旭，张 蕾，娄振宁，张渝阳，刘雪岩，毛全兴

(辽宁大学化学院，辽宁 沈阳 110036)

近年来，慕课(MOOC)、微课、SPOC、翻转课堂、“互联网+教育”[1]的蓬勃兴起，教育进入信息化2.0时代，分析化学课程迎来了全新的变革[2-3]，基于信息化技术和“移动终端”，优化教学过程重构知识体系以实现精准教学，因材施教，全面培养学生的综合素质，实现个性化智慧发展[4]。

分析化学及实验课程是化学院、环境学院、药学院、轻型产业学院和生命科学院各专业学生的学科基础与专业课程，作为四大化学的基础课程之一，在学生的课程体系中起着承上启下的作用。在学习分析化学及实验课程后，希望学生掌握基本的化学及仪器分析方法，熟悉定性定量分析基本技能，能够运用所学知识解决生活中遇到的实际问题。并最终通过课程养成实事求是的科学态度、严谨的工作作风、良好的职业习惯和高度的质量安全意识。然而传统教学中存在一些主要问题，如：教学大纲陈旧，教学内容繁杂教学模式单一，教学手段有限考核方法不够合理，缺少总结评价等。因此，针对传统教学方法中的问题与不足，本课程坚持以学生为中心，以成果为导向，重在学生实践能力与创新能力的培养，将不同的教学平台组合利用，实现教师教学互动化和学生学习自主化，将课堂教学实施、互联网+技术、课外创新活动结合起来，从课程目标、教学内容、教学方式、评价方式等方面开展线上线下混合式教学改革。

1 融合现代教育理念，改革课程培养目标

分析化学课程于1958年辽宁大学化学系成立之初作为首开课程，已有63年历史，2007年首批次荣获省级精品课，2017年开展翻转课堂教学，2018年在辽宁省金课平台跨校修读，2019年自建专属本校的SPOC平台，开展基于“MOOC+自建课程”的“SPOC+翻转课堂”混合式教学。2020年获批辽宁省混合式一流课程，目前累计授课已达1000余人。分析化学教学团队主要由6名成员组成，其中，教授2名，副教授4名，均具有博士学位，以中青年为主，学缘结构合理。承担辽宁大学化学、生命、环境及轻产等分析化学及相关实验教学，在教学改革和实践中不断探索和创新，逐步形成一支以“厚德强基、教学为本、科教结合”为特色、具有明确发展目标和开创精神的教学团队。

秉承以学生为中心，贯彻“知识探究、能力提升、素质培养、人格养成”的育人理念，学生通过该课程的学习，具体应达到的学习目标如下：(1)掌握四大滴定、重量分析、分光光度分析及数据与误差处理的基础知识、基本原理、应用条件与方法特点；通过教学使学生了解分析学科的系统性和完整性，建立起准确“量”的概念;(2)培养学生利用化学原理，计算相关化学量，处理实验数据，准确科学表达分析结果，理解分析方法学验证和评价的基本方法；培养学生运用所学理论，分析解决实际问题及实践动手能力；(3)培养综合设计实验能力，给定分析对象和目标，要求依据分析化学基本理论，自己设计实验方案；拓展学生的科学视野，鼓励探索和创新，全面提高学生的科学素养和应用创新能力。

2 优化革新教学内容，丰富教学资源

了解学科前沿及最新成果，充分发挥互联网优势，使学生全面了解化学测量理论创新、样品处理与分离、谱学方法及应用、化学与生物传感、化学成像、材料分析、测量数据处理等分析化学的前沿理论知识、技术方法，进而打破传统思维，培养学生的创新意识，激发学生专业学习兴趣。

线下组建结构合理、教学水平高、科研能力强、凝聚力强的教学团队；根据个性化人才培养需求，制定科学、规范、创新的教学大纲，全面提升教学质量。线上依托辽宁大学SPOC平台，根据本单位教学目标，选择性利用MOOC 资源(中国地质大学)，建立“异步”SPOC 课程，实现“自定义”课程设置，合理安排教学进度。基于“个性化”需求，团队梳理教学重难点，精心设计、录制了20余节教学微课和3节思政微课，自建“个性化”SPOC 线上教学平台(图1)。融合优质资源和自建课，适时发布教学视频、中英文课件、思维导图、前沿科研、案例分析、课程思政案例、作业及讨论等，引导学生做好课前预习，重难点精学及课后巩固，发挥线上优势，提升混合式教学效果。

3 以学生为中心，改革教学模式

本课程基于辽宁大学SPOC在线课程平台“学习通”，在“以学生为中心、以教师为引导”的教学理念下，构建“课堂教学+MOOC+SPOC+翻转课堂”混合式教学。以“酸碱滴定法应用”为例，包括课前预习、课堂教学、课后拓展三部分。

3.1 课前预习

3.1.1 教学准备，“学习通”上传预习资料

上课前一周通过学习通平台发布微课、中英文课件、案例分析、课程思政等任务并设置任务点，如图1所示。

图1 SPOC 线上教学平台与思政微课

3.1.2 发布课前学习任务，创建学习讨论小组

发布课前学习任务及测试等，并通过班级微信群通知学生，利用课余时间，安排学生以小组合作形式进行讨论，学生自主进行学习。

3.1.3 发现问题，优化设计

及时检查学生学习进度，反馈评价突出主要问题，选择有针对性的问题，优化教学设计。根据考题正确率分布示意图(图2)，满分80分，60～79分占比15%，同时第5题正确率较低，应针对相关知识点缓冲溶液选择进行重点讲解。

图2 考题正确率分布示意图及相关题目

3.2 课堂教学

3.2.1 创设情景导入新课

通过“学习通”签到，进入课堂。教师通过学习通平台提供的学生预习数据，可以明确学生的学习难点，使教学活动针对性加强，而学生带着问题来听课，加强听课效率。

通过情境引入讨论，让学生处于真实教学情境中。如教师在讲到有机化合物中氮含量的测定时，引入三聚氰胺奶粉事件，介绍一些相关知识：(1)奶粉的检测指标之一为蛋白质含量测定；(2)三聚氰胺的化学式，含氮量；(3)测定蛋白质的“凯氏定氮法”，以测定含氮量来估算蛋白质含量。学生进行讨论，在老师的引导下提出N的测定方法。结合生活实例，创设情境，激发兴趣，并强调检测方法的重要性。

3.2.2 角色互换翻转课堂

采用小组讨论等模式来激发学生进行自主学习，通过翻转课堂来呈现小组讨论成果，提高学生的课堂参与积极性。如利用小组、翻转课堂方法进行拓展酸碱滴定应用氮含量的测定，引导学生归纳总结。学生根据不同专业，分别进行不同的应用介绍，如化肥中N的测定、酱油中N的测定等。

3.2.3 内容深化课程思政

在专业教学的同时，通过教学内容延伸和案例分析，润物细无声的融入思政教育[5-6]。如针对三聚氰胺事件，引发食品安全事件的思考，并提出科研工作者(包括硕士生、博士生)应该具备什么样的素质？学生讨论食品安全事件产生的原因、危害及如何避免，并通过哪些方法提高食品安全检测？并且进一步思考科研工作者应该具有的科研素质和良好品德，弘扬昂扬向上的世界观、人生观、价值观。

3.2.4 归纳小结课堂练习

利用学习通平台，发布课堂检测练习，及时发现问题，做到及时巩固，及时反馈。

3.3 课后拓展

3.3.1 布置课后作业

设计实验方案，结合自己的专业特色，通过案例或者情境讨论酸碱滴定的应用？比如选用什么滴定剂，哪种指示剂?同学互评，学以致用，提升综合能力。学生讨论情况如图1所示。

3.3.2 仿真实验做学结合

指导学生进行虚拟仿真实验-“食用白醋酸总量的测定”(图3)，手机仿真既增强了学习的趣味性，加深对知识的理解，也引导学生用手机学习。

图3 虚拟实验示意图

3.3.3 发布学科前沿，鼓励学生参与项目

发布相关学科前沿，了解前沿，崇尚科学精神，激发学生学习与科研兴趣，提高创新与思考能力。如最新SCI文献，Ag纳米立方体阵列底物与多元分析相结合快速、灵敏SERS检测牛奶中的三聚氰胺(Food Chemistry, 2021, 357：129717)等。同时注重学生的学与研结合，学生参与教师的科研项目。

4 改革教学评价与考核，引导社会实践

《分析化学》课程的最终考核成绩由形成性评价(50%)与终结性评价(50%)构成，其中形成性评价包括：线上视频预习和学习、线上学习内容测试成绩、课后作业、出勤及线上+线下讨论。通过“线上+线下”结合的混合式模式，形成性评价可以引导学生自主学习的积极能动性。同时通过大数据的反馈，教师能够掌握学生的学习情况，并进行评估和总结，不断调整课程设计，优化教学方案，真正实现“以学生为主体，教师为主导”的教学理念。线下则注重学生创新思维和创造力的培养，指导学生参加各类化学实验竞赛、创新创业训练项目、挑战杯、互联网+等大赛获多余项奖励。

5 教学反思

5.1 信息化手段应用特色

(1)利用“超星学习通”发布丰富的学习资源(微课、视频、作业、课堂测验、讨论、中英文课件、课外补充资料等)，学生可以利用碎片时间开展个性化学习，培养学生在互联网+时代的自主学习能力。

(2)利用虚拟仿真实验教学软件模拟实验，使学生在线上先体验整个实验过程，增强学生学习兴趣和预习效果，提升实验教学的有效性。

(3)学生的学习活动和教师的指导活动都通过手机超星学习通平台完成，增加了学习的趣味性，让学生逐步爱上线上线下学习，学会用手机学习。

5.2 教学效果和推广价值

(1)学生出勤良好，大部分学生能积极参与课堂学习。近几个学期我们一直在开展线上线下混合的教学改革，学生基本适应这种先学后教的教学方式，大部分学生能够在课前解决大部分的问题，有效的提高了学生的自主学习能力。

(2)本教学设计采用的线上线下教学方式，所使用的教学资源普适性强，易于推广。团队不断进行混合式教学的实践与探究，逐渐完善线上平台建设，积累了较为丰富的教学经验。

5.3 需要注意的问题

加强理论和实验的结合，教研团队不断研讨新大纲，可以针对性地设计相关方法的实际应用案例，让学生在实验中更好地理解和掌握基本理论知识，激发学生兴趣。合理安排分组，发挥团队协作的力量，激发学生的自信心。

6 结 语

采用“课堂教学+MOOC+SPOC+翻转课堂”模式，基于案例教学、情境教学等多种教学方法，将课堂教学实施、互联网+技术、课外创新活动结合起来，构建以学生为中心，以教师为主导”的教学理念。提升学生的创造能力、科学素养、分析和解决问题等综合能力。同时使课堂教学实施环境丰富多彩，提升了学生的学习兴趣，使学生爱上课堂。