基于金课建设的“分析化学”课程探索.pdf

-122-第3期2023年6月No.3June，2023基于金课建设的“分析化学”课程探索杨 艳（黔南民族师范学院 化学化工学院，贵州 都匀 558000）摘 要：“分析化学”作为大学化学及相关专业的核心基础课程，可从融入思政教育、结合先进科技、培养学生思维能力等方向优化课程教学内容，利用线上+线下配合等多种方式丰富教学形式，结合实际情况和地方资源优化教学课件，从而实现金课的打造和建设。关键词：金课；“分析化学”；课程探索基金项目：贵州省教育厅“金课”项目“分析化学”（2022SJJK09）；黔南民族师范学院导师培育专项（QNSYDSPYH006）作者简介：杨艳（1977），女，贵州都匀人，副教授，硕士；研究方向：化学教学。2018年，时任教育部部长陈宝生提出，要把“水课”变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。李志义1详细解读了金课的特征。时任教育部高教司司长吴岩2概括和总结了金课的特征，即“二性一度”高阶性、创新性和挑战度，要求在教学内容、教学形式上有一定创新，提升课程难度，强调培养学生解决复杂问题的综合能力和思维。“分析化学”作为本科化学教育专业、应用化学专业、化工专业等与化学相关专业的核心基础课程，着力于研究物质的化学组成、含量与结构的分析方法及相关理论。该课程的培养目标是学生通过学习课程内容掌握分析化学的基本原理和分析方法，形成严肃认真、严谨细致、实事求是的科学态度，并初步形成分析问题和解决问题的能力。高质量的金课是实现该目标的重要载体和工具。本研究以金课为建设目标，对“分析化学”课程的教学内容、教学方式、课件建设等方面进行积极探索。1 优化并整合教学内容，体现素质教育1.1 立足于知识本体，结合时代特点和大事件，融入思政教育在党的十九大报告中，习近平总书记3强调：“要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务。”“立德树人”是教育培养的根本任务，包含社会主义核心价值观、大学生核心素养、学科核心素养。教师应以“立德树人”为出发点，立足于本课程的知识本体，结合学科特点，巧妙灌输课堂思政，将思政内容融入知识教学中，提高学生的核心素养。比如在“分析化学的作用”这一教学内容中，笔者融入了2021年5月15日“中国探测器天问一号着陆火星表面”这一重大航天事件，展现了我国在太空领域的一大进步，通过给学生科普“天问一号”探测器上携带的各种化学分析设备以及航天人在科研过程中的各种艰辛，让学生充分意识到分析化学在宇宙探索中的重要性，不但要重视分析化学的学习，更要坚持科技独立自主、自力更生。在以习近平总书记为中心的党中央的带领下，我国经受住了一波又一波的新冠感染，经济快速恢复，社会生活正常稳定。在介绍“分析化学的任务”时，可结合定性和定量的概念，给学生科普核酸检测的原理是基于实时定量聚合酶链式反应定性和定量分析新冠病毒的特异性核酸序列4，让学生明确定性和定量的区别与作用。同时，在教学中强调中国共产党的领导、国家的协调管理和科学的防治方法相结合才是战胜病毒的关键。通过结合时代大事件，一方面让学生意识到中国共产党领导的重要意义，感受中国特色社会主义的优越性；另一方面燃起学生“为中华之崛起而读书”的热情，激发学生的民族自豪感、爱国热情，充分体现教学内容的高阶性、创新性。教师应时刻关注社会生活中与分析化学相关的事件，润物细无声般将思政与知识融合，既要结合时代特点和时事政治，又要体现学科特点，这对教学内容的优化提出了一定的挑战。此外，在分析化学实验教学中，教师要有意识地培养学生的科学素养，不仅要教授分析化学的基本实验原理，更要向学生强调实验记录的重要性，教会学生以事实为基础、以数据为支撑，尊重科学，规范记录，培养学生认真负责、实事求是的科学态度，将思政工作融入理论教学和实验教学中。1.2 紧跟时代和科技的发展趋势“分析化学”是一门有着明显“应用”特征的课程，虽然课程内容更多涉及化学分析和仪器分析的基本原理，但社会进步与其技术的发展息息相关，许多在现实生活中涌现的相关新技术、新仪器、新方法都应被纳入教学内容中。对内，教师应深挖专业知识，提高自己的阅读量，无论是本学科的相关书籍，还是国内外相关论文，都应积极涉猎，不要局限于教科书；对外，教师应密切关注本学科的发展情况，尤其是科技前沿动态、技术革新，将与本学科相关的新技术、新内容融入知识点中，能拓展学生的视野，在一定程度上为学生打开学习思路。比如在进行“分析方法的分类”教学时，教师可围绕“2022年诺贝尔化学奖”这一事件展开，充分体现教学内容的高阶性：2022年诺贝尔化学奖颁给了Carolyn R.Bertozzi、Morten Meldal、K.Barry 现代盐化工Modern Salt and Chemical Industry-123-第3期2023年6月No.3June，2023Sharpless，表彰他们在点击化学以及生物正交化学发展中的贡献5。生物正交化学的研究离不开分析化学中的仪器分析方法。杨麦云等6的研究显示，生物正交化学反应的研究涉及光谱、质谱、电化学等多种分析检测方法，通过这些分析检测方法对生物正交化学反应的原理、效果、差异进行研究，能挑选出合适的生物正交化学反应。光谱、质谱、电化学分析等仪器分析方法也是分析化学的重要内容。通过介绍分析化学在科学技术发展中的作用，尤其是结合最新的科技成果，一方面能让学生意识到本课程的重要性及其在科学技术领域的先进性，另一方面能使学生对分析化学产生浓厚的兴趣。1.3 注重梳理知识内在逻辑，培养学生的思维能力化学学科知识较为细碎繁杂，但是知识点与知识点之间有着严密的内在逻辑。教师要用心梳理知识的内在逻辑、理清知识脉络，对教学内容进行整体设计，引导学生在学习过程中培养科学的逻辑思维能力。这就要求教师认真思考如何让学生在掌握知识点的基础上进一步提升，对教学内容的设计、实施和完成提出了更大的挑战性。教师可以利用思维导图培养学生的发散思维，在教学中引导学生从基本概念、原理（理论）、定性方法、定量方法、误差分析和应用等方面梳理每种分析方法，将相关知识点罗列在导图上，方便学生寻找知识点之间的关联；还可以利用树状图、流程图、数据表等形式，对原理相似的分析化学方法进行多方位、多角度的对比，分析其联系与区别，内化知识点。比如，教师可引导学生对酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法的滴定原理进行对比，内容包括指示剂的变色原理、理论变色点、变色范围、选择原则、滴定曲线、滴定过程计算公式、影响突跃范围的因素等，通过研究其区别与联系，让学生自己发现并总结出滴定原理的共性：都是根据滴定突跃范围和指示剂的变色范围选择合适的指示剂，根据指示剂变色情况确定终点，进而求出待测物含量。指示剂的选择标准是理论变色点接近滴定终点。滴定原理的区别在于不同滴定反应类型的具体影响因素、计算公式略有差异。通过研究影响突跃范围的因素进一步引导学生思考准确滴定和分别滴定的控制因素，引入下一内容：准确滴定和分别滴定判别式。通过此类分析和总结，教师可培养学生的聚合思维；利用已有原理推导出指导实际应用的方法或公式，培养学生的发散思维；将知识点分类或整合，建立属于自己的知识体系，并将其条理化、系统化，培养学生的逻辑思维。2 丰富教学形式，线上课堂与线下课堂互为补充2.1 采用多元化教学方式完善线下教学2.1.1 灵活开展讨论式教学讨论式教学是以讨论学习为主的教学方式7，可以在导课时引入，达到温故知新的目的；也可以在知识的衔接点展开，对知识点起到承前启后的作用。在讨论式教学中，如何设计讨论的问题是核心。问题应该具有高度关联性、连续性和一定的思考深度，促使学生进一步思考和讨论，可以体现思维的梯度，不能盲目随意。那些可以直接从教材中找到答案、学生不需要独立思考的问题无法引起讨论，应该尽量避免。教师通过设计合理的问题引起学生思考，学生则通过查找资料或结合课程内容进行预习、复习。在课堂上，师生之间、学生之间相互讨论，最终达到理解并构建知识体系、培养能力、激发学习兴趣的目的。比如，在教授“气相色谱和液相色谱”时，教师可以问学生“液相色谱是继气相色谱之后才发展起来的，那它是否可以取代气相色谱”，先引起学生的讨论，再进一步问“为什么”。通过引导学生对气相色谱和液相色谱的分析对象进行讨论和分析，可以探讨出二者分析对象的不同，自然不能相互取代。这时再进一步提出问题“造成分析对象不同的原因是什么”，引导学生对二者的分离原理进行探讨，剖析其相同点和不同点，最终从原理、特点、仪器构件到应用完成对气相色谱和液相色谱的知识重构。2.1.2 巧妙运用体验式教学马丽娜等8认为，体验式教学是指由教师创设教育情境，有计划、有目的地开展教学活动，引导学生感知世界的丰富性、体悟知识的实践性，培养学生独立审视问题的能力。体验式教学的核心在于根据教学内容创设合理的教学情境，让学生在教学中形成感性的认识，最终将体验转化和融入自己的知识体系中。课后，教师可以利用多种方式进行“体验式教学”。比如有条件的高校可以利用虚拟仿真技术搭建“虚拟实验室”进行教学，学生在电脑上进行仿真操作，获得更多感性体验；还可以带领学生走入各类分析检测实验室，实地感受分析测试方法和操作。在课堂上，教师可以创设情境，让学生以角色身份体验、展开思考。比如针对原子吸收光谱仪结构的教学，由于学生已在前期认识了气相色谱仪、液相色谱仪、可见分光光度计等仪器，对仪器内部结构有了 一定了解，笔者在教学时创设了 一个“仪器工程师工作室”情境，将学生代入“工程师”的角色假设中，请“工程师”根据仪器的工作原理设计原子吸收光谱仪内部结构，让学生思考得出光源系统、分光系统、原子化系统、检测系统等关键部件；再进一步引导学生思考如何将每个部件细节化，兼顾性能、环保、性价比等要求，找到最合适的材质、最科学的造型、最完善的结构，最终实现空心阴极灯作光源、光栅作分光系统、石墨炉作子化系统等知识点的教学。通过创设一定情境和角色，让学生模拟体验仪器结构设计过程，从而完成对仪器内部结构知识的感性认识，这种体验式教学可以提高教学效果。2.2 丰富线上课堂，与线下课堂互为补充在互联网时代，大型开放式网络课程（Massive Open Online Courses，MOOC）、校内自建网课平台、学习通等学习App成为网络课堂的重要资源，也成为线下课堂的有效补充。通过MOOC或校内自建网课平台，学生可以提前自主学习视频内容，记录重难点和自己难以解决的问题，再通过教师在线上课堂的解答加深了解，有的放矢地学习重难点。比如笔者使用超星学习通App辅助教学，通过其“签到”“选人”“抢答”“调查问卷”“投票”“讨论”等功能拓展了与学生的互动模式，利用其“随堂练习”“作业”等功能进行知识巩固和加强，利用其“同步课堂”“速课”等功能实现线上授现代盐化工 科学与文化-124-第3期2023年6月No.3June，2023Exploration of“Analytical Chemistry”based on the construction of excellent coursesYang Yan（School of Chemistry and Chemical Engineering,Qiannan Normal University for Nationalities,Duyun 558000,China）Abstract：As the core basic course of college chemistry and related majors,“Analytical Chemistry”can optimize the course content from the direction of integrating ideological and political education,combining advanced technology,cultivating students thinking ability,enrich the teaching forms by using online+offline cooperation and other ways,and optimize the teaching courseware in combination with the actual situation and local resources,so as to realize the creation and construction of golden courses.Keywords:excellent courses;“Analytical Chemistry”;course exploration课和线下复播。但是，MOOC、学习通等线上课堂也有局限性和不足，比如课程完成率低、课程管理模式单一、对学习者独立学习能力的要求较高等9，同时对大学生的自律能力提出了较高的要求。3 结合实际情况和地方资源优化课件，提升教学效果3.1 与具体使用的教材内容配合课件是保证教学高效有序完成的载体和工具，而PPT作为常用的课件形式之一，得到了充分的应用和发展。随着网络资源的普遍应用，“分析化学”这类专业基础课在网络中有着大量PPT等课件资源。一方面，教师应积极借鉴和参考其他优秀教师制作的PPT；另一方面，丰富的网络资源导致部分教师习惯从网络中下载相同或相似课程的PPT直接使用，而制作精良的PPT可以借鉴，但不适合直接使用。首先，网络上的PPT内容不一定与教师所使用的教材内容一致，往往会出现内容不符或顺序颠倒等问题。其次，网络中部分课程PPT质量低下，不但加有水印、缺少层层递进表现内容的动画，甚至直接把所有内容都以截图的方式展现。这样的PPT不适合用于正常的课堂教学。最后，PPT不仅是教学语言的强化、教学内容的体现，更是表现教师个人思维特征的重要工具，绝不是他人思维和内容的复制粘贴，应体现出教师个人的教学设计、思想意识、文化内涵等。3.2 结合地方资源，贴近学生的社会生活环境课件要真正为教师所用，则需要根据学情、教材内容、学科特点进行修改和调整，联系实际，与教学目标、教学大纲、教学进程保持一致。在“分析化学”课程教学中，教师应积极融入具有民族特色、地方特色、产业特色的教学素材。比如贵州蜡染涉及氧化还原反应，可据此探讨氧化还原的滴定分析方法；贵州的磷化工产业涉及产品定量测定方法，比如贵州平塘的牙舟陶涉及磷矿对牙舟陶土煅烧性能的影响10，可结合仪器分析进行教学等。3.3 引发学生思考，培养学生的逻辑思维能力在制作课件时，教师要注重提高学生的接受度和感知度，不要简单地、平铺直叙地展示教学内容，应在PPT中设计一环接一环的思考提问，激发学生的兴趣，推动学生渐进地思考问题、解决问题，进一步鼓励学生在现有分析方法的基础上尝试改善、提高，真正让课件为学生素质、思维、能力的培养服务。教师在制作课件时不仅要考虑PPT色彩是否丰富、动画特效是否到位，更要根据学生特点、学科特点、教材特点进行内容和重难点调整，一味照搬他人课件，再好看的PPT也是华而不实。4 结语金课建设是一个长期的过程，“分析化学”课程在此过程中需要不断吸纳各种新的教学方式，优化教学设计，完善教学课件，引导和鼓励学生对现有知识进行思考、判断、总结、灵活运用以及创新，激发学生钻研学习的潜能，把“分析化学”建设成真正体现“二性一度”的优质课程。参考文献1 李志义.“水课”与“金课”之我见J.中国大学教学，2018（12）：24-29.2 吴岩.建设中国“金课”J.中国大学教学，2018（12）：4-9.3 习近平.决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利：在中国共产党第十九次全国代表大会上的讲话M.北京：人民出版社，2017.4 吴静，戚洪彬，王英滨.化学教学新课堂：科学抗疫中的化学知识J.大学化学，2020（12）：101-109.5 光明网.三名科学家分享2022年诺贝尔化学奖EB/OL.（2022-10-06）2023-06-20.http:/ 杨麦云，陈鹏.生物正交标记反应研究进展J.化学学报，2015（8）：783-792.7 徐晓美，石静，孙宁，等.大学讨论式教学实施探讨J.当代教育实践与教学研究，2017（8）：192-193.8 马丽娜，南纪稳.探究体验式教学J.当代教育论坛，2007（6）：70-71.9 黄锋.基于MOOC与学习通的混合式教学模式应用研究以汽车营销课程为例J.中国教育信息化，2019（11）：90-93.10 阮代锬，周骏宏，林玲，等.磷矿对牙舟陶土煅烧性能的影响研究J.无机盐工业，2022（6）：89-83.现代盐化工 科学与文化