分析化学数字化教材建设探讨

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摘要:教材建设是高等学校人才培养体系的重要组成部分。文章从数字化教材的内涵出发，探讨“分析化学”数字化教材建设的核心要素，期待为高等院校“分析化学”教材改革、教学质量的提高提供参考。

关键词:“分析化学”;数字化;教材建设

1前言

科学技术的飞速发展使“分析化学”发展到了分析科学阶段。“分析化学”是化学及化学相关专业重要的基础课程，是获取物质化学信息，研究物质的组成、状态和结构的一门独立的化学信息科学。［1］通过教学使学生掌握“分析化学”的基本原理、基本方法和基本实验技能，培养学生严谨的科学态度和分析问题、解决问题的能力，进而提高学生的综合素质和实际动手能力，为后续专业课程的学习及以后的工作和科学研究打下坚实的理论和实践基础。如何更好地激发学生学习“分析化学”的兴趣，拓宽课程的教学领域，促使学生进行自主学习，提升教学的综合效果是目前面临的重要课题。以学生为本，尊重学生的个性发展，重视学生的个体差异，冲击着传统的教学理念和传统的课堂教学，对不同的授课对象，在课程内容、教学方法、教学手段、教材选择等方面都存在适当、适用及取舍的问题。2018年，北京化工大学王志魁先生编写的互联网+数字化《化工原理》(第五版)教材，结合学科特点，配套多媒体教学软件、动画和视频演示，例题及习题讲解等内容丰富的数字化教学资源，进行了数字化教材建设的积极实践。［2］本文从数字化教材的内涵出发，探讨高等院校“分析化学”教材数字化建设的核心要素，以期为“分析化学”教材改革提供有益的参考。

2数字化教材的内涵

数字化教材是指有别于传统纸质教材，利用多媒体技术将传统纸质内容进行数字化处理，转化为适用于各类电子终端的互动性教材，融文字、声音、动画为一体，能调动学生的多种感官，使学生如临其境，加速和改善学生对世界的理解，激发学习兴趣。［3］数字化教材并非传统纸质教材的电子版，而是在电子版教材基础上融合多种教育技术，如:动画、微视频、仿真实验、试题库训练等数字化资源，具有经济性、便捷性和环保性的特点。随着科学技术的发展，“分析化学”课程的教学内容和教学要求都发生了很大的改变，如何使学生在课堂学习时间外获取更多知识与信息，如何更好地激发学生学习“分析化学”的热情，是摆在每一位“分析化学”教师面前的艰巨任务。数字化教材是先进的教育手段之一，不仅能改进教学模式和学习方式，还能更快更好地促进知识的创新与共享，缩小地域教育水平的差距，达到更好的教学效果。

3“分析化学”数字化教材建设的核心要素

3．1数字化教材建设的核心问题是优化组合课程。教学内容，建立统一的理论框架传统的“分析化学”课程的教学内容与其他化学基础课程重复较多，特别是溶液平衡理论与无机化学的重复率很高;同时还存在化学分析内容偏多，仪器分析内容偏少;无机分析内容偏多，有机分析内容偏少;验证性实验偏多，综合性实验偏少的“三多三少”现象。［4］在“分析化学”的数字化建设中，一方面，可以将物理化学、无机化学重复的“平衡体系”内容在“分析化学”数字版教材中以微视频的形式供学生自学;另一方面传统的经典内容可以更新颖、更灵活的形式加以阐述。例如，对四大滴定内容重组为“滴定分析”，形成统一的理论体系，通过声音、文本与动画模拟滴定过程中的变化，形象地为学生呈现化学计量点附近突跃范围的改变;再者，还可以将仪器分析内容按照原子光谱分析、分子光谱分析、电化学分析、热分析、结构分析的知识框架整合到教材内容中去，建立清晰的理论框架。现在的“分析化学”教学中，仪器分析的仪器工作原理和构造介绍占用了大量的课堂教学时间，但并非能取得预期的教学效果，在数字化教材中，可充分应用图形、图像、声音、动画和文字等多方面功能，使学生受到多种感官的刺激，帮助学生理解和掌握复杂的仪器构造。3．2“分析化学”数字化教材既要加强教学内容。数字化，还要不断完善数字化教学资源现在以教为主的教育模式逐渐向“教师为主导、学生为主体”的方向发展，大学教育由侧重于知识传承发展为要求大学生在知识、素养、能力等方面全面发展，信息技术的发展深刻地改变着我们的生活和学习。［5］2019年入校的大学生已多数为2000年后出生的群体，媒体称之为“互联网原住民”，信息技术已深刻渗透入他们的学习过程中。各高校已在积极进行校园信息化建设，加强数字学习环境的建设。“分析化学”数字化教材可以数字化的形式在高校网络教学平台呈现，可有效保护知识产权，学生可通过手机、计算机、iPad阅读，应具有以下教学资源:［6］(1)为教师教学提供服务的素材资源库，如教学内容、微课、分析方法的教学案例及视频等;为学生学习提供服务的知识、技能资源库，如PPT资源，微课、慕课、知识拓展、分析科学前沿介绍、习题讲解视频等。(2)供学生自我测评的能力训练题库。实现过程化的考核方式是提升教学质量的重要变革手段，因此，可在每一知识模块设置配套的预习测试、在线作业、复习题和测试题，方便学生复习、巩固重点是实现过程化考核、掌握教材内容的重要途径。(3)学生互动、师生互动的交流平台。在“分析化学”教材的数字化资源中，师生互动交流也是必不可少的内容，师生可以在讨论区充分讨论和交流，教师适时地提出讨论话题，学生进行自由讨论。例如，在单一金属离子滴定适宜pH范围内容中，可添加师生交流互动，教师提出问题:Zn2+滴定的适宜pH范围怎么计算?Zn2+是否可在pH=10．00的氨性缓冲溶液中滴定?在每一知识模块后，学生可以通过“师生交流”向教师咨询疑难问题或与其他学习者进行讨论，也可以通过交流“分析化学”最新科研动态，吸引学生参加课外科研实践活动。3．3“分析化学”数字化教材需要重视学生人文素。质培养和美学培养美国心理学家布鲁纳说:“学习的最好动力是对学习教材的兴趣。”目前我国国内教材知识性、逻辑性、严谨程度非常好，但在激发学生学习兴趣方面做得还不够。在“分析化学”数字化教材中重视人文素质培养是学生全面科学素养的重要部分，提高受教育者的人文素养，可使人获得理性的、情感的及审美的等多方面健全的发展，使人最终成为一个既能创造生活又能享受生活，既懂得尊重他人又善于实现自我的具有完美个性的人。［7］例如:在氧化还原滴定部分讨论K2Cr2O7滴定铁矿石中Fe含量内容时，可引入Cr6+和Cr3+的处理方法及排放标准，培养学生的环保意识;在酸碱滴定部分讨论农产品中N含量测定时，可介绍Kjeldahl与凯氏定氮法创立的化学史。在教材中引入人文文化，不仅可加强不同学科间知识的相互渗透与融合，又可使教材变得生动有趣，拓展学生的知识视野。德育启迪人生，智育教人理智，美育陶冶人性。美学不断渗入教材、日益综合化，正是顺应了人类知识统一的大潮。图文并茂，美观大方的教材版面设计能够更好激发学生学习的兴趣，给读者以美的熏陶，增强教材的可读性。

4数字化教材建设中需注意的问题

“分析化学”数字化教材的编制应围绕本科生“分析化学”课程展开，以提高“分析化学”课程的教学质量为核心。不仅要对基础知识进行综合化统整，还需要跟踪了解一线的前沿领域学科知识，将经典的知识、实验用现代化方法重新演绎，将部分科研成果提炼成再现实验，作为教材内容的编写原则。［8］要应用好“分析化学”数字化教材，首先要转变教育理念，要做到课堂教学以学生为主体，使学生学习自主化，真正实现由单纯传授知识转变为传授与探索相结合。［9］对于例题和习题的编写，需要紧扣基础知识。适当的例题和习题、例题与习题的讲解帮助学生对基础理论知识的深入理解，每小节后还可设置测试单元，与高校网络教学平台对接后便于教师的过程化考核。对于“分析化学”历史上有影响的历史名人、重大事件等，可以摘要性地附于每章文后，以增强教材的可读性和趣味性。［10］

参考文献:

［1］武汉大学．分析化学: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:化学工业出版社，2018．

［3］王斌．关于高校数字化教材建设的思考［J］．武警学院学报，2018，34(3):73－77．

［4］方明建，郑旭煦．应用化学专业化学分析课程的改革与实践［J］．大学化学，2004，19(3):24－26

［5］赵诚．大数据时代数字化教材建设及其应用的思考［J］．中国教育信息化，2014(20):56－57．

［6］王英芳．关于高校数字化教材建设的思考［J］．科技创新导报，2014(16):117．

［7］李辉，方能虎，陈虹锦．国内分析化学教材改革方向［J］．中国大学教学，2005(4):55－56．

［8］柯从玉，孙妩娟，郑莉，等．高等分析化学课程教学探索与实践［J］．大学化学，2012，27(1):34－38

［9］吴守国，江万权，邵利民，等．试论大学理科分析化学教材建设［J］．大学化学，2013，28(1):5－10．

［10］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(10):11－16．

作者:年芳 徐玉梅 李莉 魏薇 单位:甘肃农业大学理学院