无机及分析化学数字化课程体系的构建与实践

聂沃 高静 姜华昌 王伟佳 张立庆

［摘 要］无机及分析化学课程是化工类专业必修的一门基础核心课程。新时代下的产业数字化发展对人才培养提出了新的要求。浙江科技学院无机及分析化学课程组以数字化教材为基础，基于浙江省高等学校在线开放课程共享平台，建立无机及分析化学数字课程，为学生提供个性化、针对性强、力度大的专业支持，营造灵活高效的学习环境，以提高学生以自主学习能力为核心的综合素质。

［关键词］无机及分析化学；数字课程；课程体系；基础化学；课程改革

［中图分类号］G642.3［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）08-0025-04

引言

“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出我国将建设高质量教育体系，推进人才培养模式改革，注重素质教育和学思结合。因此，倡导启发式、参与式、讨论式的教学，以帮助学生学会学习，注重学思结合，是课程改革的方向。新时代下的产业数字化发展对劳动力质量和人才培养提出了新的要求，创新人才所应拥有的知识与能力也有所调整[1]。这无疑对传统的以课堂为主的教学模式产生了冲击，也对基础课程建设、教学方法更新提出了新的要求和挑战。面对提升教育质量的迫切需求，高校进行基础课程改革十分必要。

无机及分析化学课程是化工类专业必修的一门基础核心课程，也是后续专业课程的基础，能够让学生学会运用无机及分析化学的理论去解决一般化学问题，为解决生产与科学研究的实际问题打下基础。但是，由于无机及分析化学课程内容丰富、知识点繁多，用传统的教学方式易使这门课程的课堂教学内容显得琐碎枯燥，而在课后的网络教学活动中，部分学生也会因自律性差而产生倦怠，最终导致课程教学效果不佳。浙江科技学院无机及分析化学课程组一直在探索利用各种手段进行课程教学改革，以提高教学效果。

信息技术的高速发展，从根本上改变了知识的开发、迁移和习得的方式，也促进了高等教育的教学手段向着数字化转型[2]。数字技术的应用不仅拓宽了教学的时空，而且对具有高密度知识点的大学基础课程传授模式提出了挑战，要求教学更加注重课外教学、加强对学生自主学习能力的培养。在此背景下，各高校对基础课程教学进行了广泛的探索和改革，建立了各具特色的课程教学模式[3-6]。部分高校利用各种网络平台，如雨课堂、云班课、学习通等进行在线教育活动。大规模在线开放课程（MOOC）兴起于2008年，2011年建设达到高潮，目前功能日趋完善，课程丰富度也越来越高[7]。MOOC的优点是课程内容丰富、成本低、效率高、普及度广、开放包容性强等，但是MOOC教学也有其缺陷[8]，如自主学习过程管理松散、内容重复度高且缺乏系统性、学生与教师直接交流较少等。

为更好地推进课程教育数字化转型、将MOOC与传统的校园教学相融合，阿曼多·福克斯教授于2013年提出小规模私有在线课程（SPOC）的概念[9]。SPOC结合了传统课堂教学和网络教学的优势，特别适合高等学校用于开展混合式教学。目前高校混合式教学模式日渐成熟，在传统授课的基础上，可以让学生通过线上学习活动和资源进行课前预习、课后复习和拓展学习。然而随着数字化进程的推进以及数字课程的建立，同步混合教学（即传统课堂和在线学习同时进行）开始显现出更为出色的教学效果和更加广阔的应用前景。

数字化课程体系是以数字化教材为基础，以多媒体为手段，以互联网为媒介，融合“异步混合教学”和“同步混合教学”的便捷高效的课程教学体系。数字课程是集课程教学内容、网络教学平台和教学支持材料于一体的综合体，而不仅仅是数字化的教学内容[10]。数字化课程体系最大的优点是结合传统课堂优势、线上教学优势与同步直播教学优势，从而产生更为灵活、高效的学习模式，为学生提供丰富的课程资源、浓厚的学习氛围，以及力度更大、开放性更强的专业支持，有利于培养学生以自主学习、知识拓展为核心的综合素质能力。

一、无机及分析化学数字化课程体系建设

无机及分析化学数字化课程体系的建设具体包含以下两个部分。

（一）构建“无机及分析化学-数字课程”教学体系

无机及分析化学数字化课程体系主要由四大部分组成，分别是混合式教学平台、数字课堂、直播教学、数字化教材，如图1所示。各部分相辅相成，但又有所不同。

1.优化完善无机及分析化学课程的混合式教学平台

无机及分析化学线上课程已在浙江省高等学校在线开放课程平台上开课。课程组根据教学实践的情况，对课程的混合式教学内容（包括视频、测验、作业、考试、题库）进行补充、更替、增删，重点是增加与知识点相对应的应用实例，并对讨论板块进行重新规划和分区，设立历年精华讨论区。

2.运用手机app，建立数字课堂

数字课堂是数字化课程体系的重要组成部分。课程组综合多种教学方法，在无机及分析化学课程的课堂教学中选用了最为简单实用的“课前—课中—课后”循环教学模式。课前引导学生利用教学平台进行预习和复习；课中融合BOPPPS教学设计，建立以“应用”为核心的教学体系，采用以“问题”为核心的教学方法，并适时引入手机app（如雨课堂、蓝墨云班课、学习通等），设计时长为3分钟的选择题，并要求学生在线作答，完成后收集答案再进行实时教学，以了解学生对课堂知识点的掌握情况，调动他们的积极性，根据反馈及时进行重难点回顾等教学调整；课后布置作业和进行直播答疑。这样，建立起一套循环往复的教学体系。这对知识点广而密的无机及分析化学课程教学大有助益。

3.增加无机及分析化学课程直播教学

选择合适的直播平台，如腾讯会议、QQ群、钉钉群等进行直播教学（直播教学内容有“知识点教学”和“答疑教学”），这是对“课前—课中—课后”循环教学体系的适时补充。进行课堂直播教学并录制教学视频，可帮助学生熟悉网络教学模式和提高听课效率，而且录播材料可以辅助学生进行知识回顾和课前学习，为学生的个性化学习打造平台。课后，建立“直播解疑”的课后教学体系，根据需求进行“课后直播”，进行拓展教学。

4.完善数字化教材

课程组根据教学实践过程中的体会和反思，重新设计无机及分析化学课程教材的内容与结构，使其更符合大一新生由易到难的学习习惯，并编写出版第二版数字化教材（教材中融入课程思政、应用实例和课程微视频等内容，并且根据教学情况不断更新），建成基础化学系列课程的数字化资源。化学知识跨学科融合阶段最突出的特点是“流程再造”，一系列的数字资源、数字平台、数字课堂、数字化教材可以满足学生的个性化发展和差异化学习需求，避免学生对课程内容不懂、不问、无兴趣的情况。

（二）建立以知识点为核心的层级教学结构

根据数字化课程体系的特点，对无机及分析化学的教学内容进行重新组合，针对混合式教学（即线上、线下、直播教学）的特点，对课程的知识点进行梳理，将知识点区分不同层次（线上自学知识点、线下讨论知识点、直播教学知识点）。建立与数字课程教学相适应的、以知识点为核心的层级教学结构。

面对第四次工业革命催生的新产业和新技术发展的需求，课程组坚持产出导向，引入最新的学科前沿知识和技术成果，加强基础化学课程教学内容与工业生产实际的同步衔接，迭代更新课程教学内容，实现课程知识结构与产业结构同步优化，助力学生学以致用。同时，针对基础化学课程对学生工程能力培养支撑力不足的问题，以“项目”为纵向应用线构建课程总体教学框架，以“拓展点”为横向应用线构建课堂具体教学框架，使课堂教学内容应用化、应用项目教学化，促使学生在学习中追求从理解到应用、从分析到创造的高阶目标。

二、课程评价与反馈

（一）课程体系评价

基于CIPP （背景评估、输入评估、过程评估、成果评估）模型构建对数字化课程体系的发展性评估分析理论框架，可以详细分析教学背景、教学结果数字化、教学影响过程以及数字课程成果等信息，从这四个维度能够更加全面清晰地了解无机及分析化学数字化课程体系的发展，如图 2 所示。

教学背景用于分析教学过程的对象、目标和面临的现实问题，对于不同专业的学生，专业培养目标和学生高中时期的化学基础差异都应在教学过程中加以考虑。在了解教学背景时可以有机融入课程思政内容，强化育人目标。教学结果数字化指的是使用数字技术和其他资源，根据现实情况还可以扩充使用一些教学媒介和平台，丰富教学手段。教学影响过程用于分析教学过程中的关键实践活动。针对部分大一学生进入高校后学习放松的现象，课程组对教学思想进行了新的开拓，在课堂教学中将自然科学与人文科学有机融为一体并在具体课堂教学中切入，点面结合，与教学内容合理自然连接或穿插，从而激发学生对专业基础课程的学习兴趣，进而达到提高教学质量的目的，同时将课前、课中与课后有机结合，形成了一种与学生现状相适应的课堂教学新思维。在保持课程专业性的前提下，强化课堂育人性；课后加强实践，提升学生专业能力。数字课程成果显示数字化课程体系的影响、效果、可持续性和可应用性等。最后，基于数字化课程体系成果对教学背景、技术投入和影响过程进行持续的优化和改进。

（二）学习评价

构建数字课堂后，需合理设置学习评价规则。通过细化监测点，设置分值分配权重。基于网络课程平台和教学app，学生的学习情况可以得到全方位体现。学生的自主学习和课堂学习情况都能得到及时评价和实时反馈。课程组经过两轮线上线下混合式教学的实践，发现学生已慢慢适应这种授课模式，学习热情也有一定的提升，部分学生还能提前预习、主动搜索学习资料、查找问题解决办法，这说明他们已具备了一定的自主学习能力。

三、结语

新时代下的产业数字化发展对创新型人才能力的需求要求高校注重培养应用型、复合型、创新型人才。无机及分析化学是化工类专业的基础核心课程，可以有效培养学生的专业素质、实践能力以及创新能力。数字化课程体系的建立，改变了传统的教学方法，结合了线上教学和线下课堂教学的优势，补充了知识获取途径，细化了层级知识点，激发了学生的学习兴趣，更能适应新时代教学工作需要。无机及分析化学课程教师应通过改变教学模式、优化教学内容、丰富实践教学、探索创新教学手段，增强学生的适应力和可持续发展力，从而培养出符合新时代要求的大国工匠。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 许远. 适应数字经济发展实现高质量充分就业和体面劳动：面向新时代的我国数字技能开发策略及展望[J]. 教育与职业，2023（3）：59-67.

[2］ 于汝清. 我国高等教育数字化转型探析[J]. 商丘师范学院学报，2023（5）：90-95.

[3］ 张变红，刘敏，管宁子，等.基于数字课程云平台（ICC）开展“生物化学实验”线上线下混合式教学的实践与探索[J].高校生物学教学研究（电子版），2022，12（3）：12-16.

[4］ 王亚亚，刘静.基于“学习通+BOPPPS”的无机及分析化学课程线上教学设计[J].西部素质教育，2023，9（17）：157-160.

[5］ 张立庆，李菊清，俞远志，等.基于SPOC的无机及分析化学课堂教学改革[J].浙江科技学院学报，2018，30（3）：258-262.

[6］ 周磊，杜登学.线上线下混合式教学模式的建设与实践探索：以“无机及分析化学”课程为例[J].教师，2022（25）：114-116.

[7］ 李慧慧，吴承春，肖湘平，等. MOOC资源的有效利用：基于SPOC的无机及分析化学教学改革[J]. 大学化学， 2019， 34（7）： 6-10.

[8］ 屈泳，陈春芳，阮小军，等.MOOC学习环境下的学习行为评价建模与应用[J].高师理科学刊，2022，42（10）：66-73.

[9］ 徐葳，贾永政，福克斯，等.从 MOOC 到 SPOC：基于加州大学伯克利分校和清华大学 MOOC 实践的学术对话[J].现代远程教育研究，2014（4）：13-22.

[10] 高瑾，路秋丽，赵莉，等.基于网络教学平台的数字课程研究与开发[J].现代教育技术，2011，21（12）：131-134.

［责任编辑：周侯辰］