分析化學數字化教材建設探討

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摘要:教材建設是高等學校人才培養體系的重要組成部分。文章從數字化教材的內涵出發，探討“分析化學”數字化教材建設的核心要素，期待為高等院?！胺治龌瘜W”教材改革、教學質量的提高提供參考。

關鍵詞:“分析化學”;數字化;教材建設

1前言

科學技術的飛速發展使“分析化學”發展到了分析科學階段?！胺治龌瘜W”是化學及化學相關專業重要的基礎課程，是獲取物質化學信息，研究物質的組成、狀態和結構的一門獨立的化學信息科學。［1］通過教學使學生掌握“分析化學”的基本原理、基本方法和基本實驗技能，培養學生嚴謹的科學態度和分析問題、解決問題的能力，進而提高學生的綜合素質和實際動手能力，為后續專業課程的學習及以后的工作和科學研究打下堅實的理論和實踐基礎。如何更好地激發學生學習“分析化學”的興趣，拓寬課程的教學領域，促使學生進行自主學習，提升教學的綜合效果是目前面臨的重要課題。以學生為本，尊重學生的個性發展，重視學生的個體差異，沖擊著傳統的教學理念和傳統的課堂教學，對不同的授課對象，在課程內容、教學方法、教學手段、教材選擇等方面都存在適當、適用及取舍的問題。2018年，北京化工大學王志魁先生編寫的互聯網+數字化《化工原理》(第五版)教材，結合學科特點，配套多媒體教學軟件、動畫和視頻演示，例題及習題講解等內容豐富的數字化教學資源，進行了數字化教材建設的積極實踐。［2］本文從數字化教材的內涵出發，探討高等院校“分析化學”教材數字化建設的核心要素，以期為“分析化學”教材改革提供有益的參考。

2數字化教材的內涵

數字化教材是指有別于傳統紙質教材，利用多媒體技術將傳統紙質內容進行數字化處理，轉化為適用于各類電子終端的互動性教材，融文字、聲音、動畫為一體，能調動學生的多種感官，使學生如臨其境，加速和改善學生對世界的理解，激發學習興趣。［3］數字化教材并非傳統紙質教材的電子版，而是在電子版教材基礎上融合多種教育技術，如:動畫、微視頻、仿真實驗、試題庫訓練等數字化資源，具有經濟性、便捷性和環保性的特點。隨著科學技術的發展，“分析化學”課程的教學內容和教學要求都發生了很大的改變，如何使學生在課堂學習時間外獲取更多知識與信息，如何更好地激發學生學習“分析化學”的熱情，是擺在每一位“分析化學”教師面前的艱巨任務。數字化教材是先進的教育手段之一，不僅能改進教學模式和學習方式，還能更快更好地促進知識的創新與共享，縮小地域教育水平的差距，達到更好的教學效果。

3“分析化學”數字化教材建設的核心要素

3．1數字化教材建設的核心問題是優化組合課程。教學內容，建立統一的理論框架傳統的“分析化學”課程的教學內容與其他化學基礎課程重復較多，特別是溶液平衡理論與無機化學的重復率很高;同時還存在化學分析內容偏多，儀器分析內容偏少;無機分析內容偏多，有機分析內容偏少;驗證性實驗偏多，綜合性實驗偏少的“三多三少”現象。［4］在“分析化學”的數字化建設中，一方面，可以將物理化學、無機化學重復的“平衡體系”內容在“分析化學”數字版教材中以微視頻的形式供學生自學;另一方面傳統的經典內容可以更新穎、更靈活的形式加以闡述。例如，對四大滴定內容重組為“滴定分析”，形成統一的理論體系，通過聲音、文本與動畫模擬滴定過程中的變化，形象地為學生呈現化學計量點附近突躍范圍的改變;再者，還可以將儀器分析內容按照原子光譜分析、分子光譜分析、電化學分析、熱分析、結構分析的知識框架整合到教材內容中去，建立清晰的理論框架。現在的“分析化學”教學中，儀器分析的儀器工作原理和構造介紹占用了大量的課堂教學時間，但并非能取得預期的教學效果，在數字化教材中，可充分應用圖形、圖像、聲音、動畫和文字等多方面功能，使學生受到多種感官的刺激，幫助學生理解和掌握復雜的儀器構造。3．2“分析化學”數字化教材既要加強教學內容。數字化，還要不斷完善數字化教學資源現在以教為主的教育模式逐漸向“教師為主導、學生為主體”的方向發展，大學教育由側重于知識傳承發展為要求大學生在知識、素養、能力等方面全面發展，信息技術的發展深刻地改變著我們的生活和學習。［5］2019年入校的大學生已多數為2000年后出生的群體，媒體稱之為“互聯網原住民”，信息技術已深刻滲透入他們的學習過程中。各高校已在積極進行校園信息化建設，加強數字學習環境的建設。“分析化學”數字化教材可以數字化的形式在高校網絡教學平臺呈現，可有效保護知識產權，學生可通過手機、計算機、iPad閱讀，應具有以下教學資源:［6］(1)為教師教學提供服務的素材資源庫，如教學內容、微課、分析方法的教學案例及視頻等;為學生學習提供服務的知識、技能資源庫，如PPT資源，微課、慕課、知識拓展、分析科學前沿介紹、習題講解視頻等。(2)供學生自我測評的能力訓練題庫。實現過程化的考核方式是提升教學質量的重要變革手段，因此，可在每一知識模塊設置配套的預習測試、在線作業、復習題和測試題，方便學生復習、鞏固重點是實現過程化考核、掌握教材內容的重要途徑。(3)學生互動、師生互動的交流平臺。在“分析化學”教材的數字化資源中，師生互動交流也是必不可少的內容，師生可以在討論區充分討論和交流，教師適時地提出討論話題，學生進行自由討論。例如，在單一金屬離子滴定適宜pH范圍內容中，可添加師生交流互動，教師提出問題:Zn2+滴定的適宜pH范圍怎么計算?Zn2+是否可在pH=10．00的氨性緩沖溶液中滴定?在每一知識模塊后，學生可以通過“師生交流”向教師咨詢疑難問題或與其他學習者進行討論，也可以通過交流“分析化學”最新科研動態，吸引學生參加課外科研實踐活動。3．3“分析化學”數字化教材需要重視學生人文素。質培養和美學培養美國心理學家布魯納說:“學習的最好動力是對學習教材的興趣。”目前我國國內教材知識性、邏輯性、嚴謹程度非常好，但在激發學生學習興趣方面做得還不夠。在“分析化學”數字化教材中重視人文素質培養是學生全面科學素養的重要部分，提高受教育者的人文素養，可使人獲得理性的、情感的及審美的等多方面健全的發展，使人最終成為一個既能創造生活又能享受生活，既懂得尊重他人又善于實現自我的具有完美個性的人。［7］例如:在氧化還原滴定部分討論K2Cr2O7滴定鐵礦石中Fe含量內容時，可引入Cr6+和Cr3+的處理方法及排放標準，培養學生的環保意識;在酸堿滴定部分討論農產品中N含量測定時，可介紹Kjeldahl與凱氏定氮法創立的化學史。在教材中引入人文文化，不僅可加強不同學科間知識的相互滲透與融合，又可使教材變得生動有趣，拓展學生的知識視野。德育啟迪人生，智育教人理智，美育陶冶人性。美學不斷滲入教材、日益綜合化，正是順應了人類知識統一的大潮。圖文并茂，美觀大方的教材版面設計能夠更好激發學生學習的興趣，給讀者以美的熏陶，增強教材的可讀性。

4數字化教材建設中需注意的問題

“分析化學”數字化教材的編制應圍繞本科生“分析化學”課程展開，以提高“分析化學”課程的教學質量為核心。不僅要對基礎知識進行綜合化統整，還需要跟蹤了解一線的前沿領域學科知識，將經典的知識、實驗用現代化方法重新演繹，將部分科研成果提煉成再現實驗，作為教材內容的編寫原則。［8］要應用好“分析化學”數字化教材，首先要轉變教育理念，要做到課堂教學以學生為主體，使學生學習自主化，真正實現由單純傳授知識轉變為傳授與探索相結合。［9］對于例題和習題的編寫，需要緊扣基礎知識。適當的例題和習題、例題與習題的講解幫助學生對基礎理論知識的深入理解，每小節后還可設置測試單元，與高校網絡教學平臺對接后便于教師的過程化考核。對于“分析化學”歷史上有影響的歷史名人、重大事件等，可以摘要性地附于每章文后，以增強教材的可讀性和趣味性。［10］

參考文獻:

［1］武漢大學．分析化學:第六版［M］．北京:高等教育出版社，2016．

［2］王志魁．化工原理:第五版［M］．北京:化學工業出版社，2018．

［3］王斌．關于高校數字化教材建設的思考［J］．武警學院學報，2018，34(3):73－77．

［4］方明建，鄭旭煦．應用化學專業化學分析課程的改革與實踐［J］．大學化學，2004，19(3):24－26

［5］趙誠．大數據時代數字化教材建設及其應用的思考［J］．中國教育信息化，2014(20):56－57．

［6］王英芳．關于高校數字化教材建設的思考［J］．科技創新導報，2014(16):117．

［7］李輝，方能虎，陳虹錦．國內分析化學教材改革方向［J］．中國大學教學，2005(4):55－56．

［8］柯從玉，孫嫵娟，鄭莉，等．高等分析化學課程教學探索與實踐［J］．大學化學，2012，27(1):34－38

［9］吳守國，江萬權，邵利民，等．試論大學理科分析化學教材建設［J］．大學化學，2013，28(1):5－10．

［10］付春江，陳琪琳，鮑浩波，等．我國高等學校分析化學教材建設研究［J］．化學教育，2014(10):11－16．

作者:年芳 徐玉梅 李莉 魏薇 單位:甘肅農業大學理學院