基于OBE理念的无机及分析化学课程混合式教学研究与实践

乔雅楠，张 艳，吉彩婷，王艳芳

（山西工学院，山西朔州 036000）

《无机及分析化学》是高等院校重要的基础课程，许多专业（如农学、生物学、土壤科学、环境科学、食品科学）的专业基础课和专业课都与化学紧密联系。该课程是由化学的两个分支无机化学和分析化学整合而形成的一门专业基础课，在本校化学工程与工艺、环境化学等专业的知识体系和技能培养方面起着承上启下的重要作用。其特点是知识点多，理论逻辑性强，公式繁琐且应用多。这就要求改变原来的以教师为主体，学生被动接受的教学模式。20世纪80年代，Spady 等提出成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE），即能力导向教育，包含3个核心要素：以学生为中心，以产出为导向，持续改进[1-2]。自1981年成果导向教育被提出后，许多国家教育部门都认可，我国制定的《工程教育认证标准（2015）》中也充分体现了OBE 理念。

基于我校是以积极探索应用型高校人才培养模式创新，以建设现代产业学院为抓手，学校尽可能减少理论学时，为学生提供更多的时间去习得和培养自主学习和创新能力，OBE 理念在专业基础课堂中贯彻得不是很好。“互联网+”时代对教师信息化教学能力提出了更高的要求，线上线下混合式教学是在此背景下产生的新型教学模式。各大高校相继开展了在线开放课程，提供了丰富的教育资源。在这种背景下，很多学习软件，APP 应运而生，如超星学习通、钉钉、雨课堂等。这些线上资源很好地提升了学生专业能力和素养，也使得OBE 理念能够更好地应用在专业基础课堂上。2018年，陈宝生针对中国高等教育现状，提出大学课堂要引导学生求真学问，练真本领，提升大学生的学业挑战度，激发学生的学习动力和专业志趣。因此，基于OBE 理念的无机及分析化学课程必然需要与线上教学平台有机结合，形成混合式教学模式。本文确定了“以学生为中心，产教融合”的教学理念，根据无机及分析化学课程特点，本着OBE 理念，线上线下混合教学，从课程现状、教学内容、评价模式、评价反馈等方面进行了探索和实践。

1 无机及分析化学课程的现状

无机及分析化学是我校本科大一化学相关专业学生学习的第一门专业基础课，共72学时。很多学生没有系统地学习过化学知识，本科教学以教师讲授为主，教学形式单一，学生被动地接受知识，进度快，内容多，学生学起来很吃力，很难理解相关概念和原理。时间一长学生就会失去兴趣，导致学习的积极性和主动性减弱。在这种教育模式下，教师讲授与学生接纳的效果都不理想。对学科考试结果的考核评价方式较单一，一般是以平时成绩和期末考试成绩不同比重的综合成绩作为学生的最终考评成绩。这样的评价方式不仅难以激发学生的自主学习动机，也难以对学生的学习结果给出正确有效的评价。

2 基于OBE理念的无机及分析化学课程的实践方案

2.1 优化课程内容[3]

基于OBE 理念的该课程产出导向的预期培养目标，按照无机及分析化学课程知识点之间的关联性，集零为整，将课程内容进行优化，主要在以下3个模块：①第一模块“化学热力学基础”。通过学习化学热力学三大定律的基本原理及其在化学反应、相变、电化学，及表面胶体中的应用，使学生掌握如何利用能量守恒的规律来计算化学中的能量转化问题，如何判断一个过程进行的方向和限度。②第二模块“四大平衡和四大滴定”。通过学习酸碱平衡、沉淀平衡、配位平衡、氧化还原平衡基本原理及四大平衡对应的四大滴定法，使学生掌握最基本的分析滴定方法。③第三模块“电化学”。氧化还原平衡是电化学的基础，其中电势分析法是一种电化学分析法。通过对电势分析法基本原理及其相关应用的学习，使学生掌握现代科技化学电源及生物传感器的基本原理及其应用。三个模块的教学过程中，都设计了与相应理论知识密切关联的验证性、综合性、设计性实验。理论知识和实验操作相结合，除了可以加深学生对理论知识的理解，还可以提升学生运用理论知识解决实际问题的能力。此外，在教学过程中还可以注入课程思政元素，结合化学专业特点，将科研精神、爱国意识、可持续发展等观念潜移默化地渗透给学生。

2.2 教学目标

基于OBE 理念的无机及分析化学课程教学目标在设定之前就应该明确所学专业学生应该掌握的知识要求和具备的专业能力。以学生为中心，以学生专业对化学的需求方向来设定课程教学目标，不同专业的课程教学目标不应该完全相同，要有侧重点的区分。例如，环境工程专业教学目标为： 掌握无机物质的组成、性质和结构及相关无机反应原理。学生在实际环境工程中可以预测相关问题的解决办法。掌握四大滴定的适用范围和适用条件，并应用于环境监测和治理问题的处理。掌握四大滴定实验操作技能和设计思维。学生在实际环境问题中拥有动脑和动手的实践能力。我校是应用型高校，要培养能够真正与企业需求相匹配的毕业学生，就必须合理确定教学目标。

2.3 混合式教学模式

无机及分析化学是一门理论性和实践性相结合的基础必修课。基于OBE 理念，以学生为中心，以产出为导向，现代学生非常热衷电子科技产品，可以利用学生对多媒体的好奇，教学内容模式分为线上和线下两个模块。线上模块激发学生对化学的兴趣，引导学生自主学习、自主测评、主动探索讨论。线上教学主要基于“大学慕课”“超星学习通”“微助教”等平台。例如教师可以在“微助教”网络平台提前将学习资料（课件、文献资料、相关知识点科技视频）或思考问题发给学生，学生预习和思考带着问题进入课堂。

线下可以采用翻转课堂、案例教学法、问题教学法（PLB 法）等教学模式。综合运用多样的教学模式，调节课堂气氛，激发学生兴趣，提升学习效果。如在讲授原电池的组成及工作原理时，可以配合PPT 多媒体课件，利用生动的图片及动画形象化地揭示原电池的由来、组成和工作原理，并适时通过科学实验展现“原电池组成”和“水果电池”发电现象，加深学生对生活中原电池现象的理解，提高授课效果。各种教学方法在无机及分析化学课程中的应用举例如下。

（1）案例法。以第1章分散体系为例。①知识点。稀溶液的依数性、凝固点下降；②实施方案。以冬天汽车水箱中加入防冻液——“甘油或乙二醇”为案例，导入凝固点下降原理，并引导学生利用凝固点下降来解释其他生活现象，如植物的抗旱性和耐寒性等；③预测目标。掌握凝固点下降原理，并能够利用其解释生活现象；④考核方式。线上完成相关问答题，线下完成课堂提问。

（2）PBL 法。以第6章酸碱平衡和酸碱滴定法为例。①知识点。弱酸pH 的计算；酸碱滴定、酸碱指示剂的选择。②实施方案：上课前，在线上平台让学生提前学习相关课件、视频，完成线上预习作业，思考“酸雨的形成机理以及酸雨对环境和人体健康的危害”。学生线下课堂提出具体的问题，展开讨论，教师对讨论进行引导和点评，并进一步讲解和扩充。③预测目标：掌握弱酸的平衡机理，酸碱滴定的方法、酸碱指示剂的变色原理和变色范围；掌握直接准确滴定一元酸（碱）的判据及其应用。④课前预习情况、课堂上讨论的积极性和参与度，以及课后线上测试作业题的完成度和准确率。

（3）任务驱动法。以第8章沉淀溶解平衡和沉淀滴定法为例。①知识点。沉淀溶度积规则，沉淀的生成、转化及分步沉淀，酸碱平衡和沉淀平衡的相互转化。②实施方案。上课前，在线上平台发布任务：自行设计方法制取CaCO3，AgBr 和CuS 三种沉淀，并按下述要求自行设计方法将其进行溶解，并写出有关反应方程式：用生成弱电解质的方法溶解CaCO3沉淀；用生成配离子的方法溶解AgBr 沉淀；用氧化还原的方法溶解CuS 沉淀。基于OBE 理念，以学生为中心，发挥学生的主观能动性，将第6章酸碱平衡和本章沉淀平衡融汇，线下课堂上学生可以分组积极讨论，可以有多种不同的答案。教师讲解沉淀溶解和转化原理，学生应用相应的原理来解释自己的解决方案并完善，制作PPT，进行汇报，教师对其进行评价并总结。③预测目标。掌握难溶强电解质的溶度积原理。掌握溶度积和溶解度之间的定量关系。了解同离子效应、溶液酸碱度对沉淀溶解平衡的影响。掌握沉淀溶度积规则，沉淀生成和溶解的方法及其应用，了解沉淀滴定法的原理及其应用。④考核方式。课前预习进度、课堂上讨论的积极性和参与度，以及课后线上测试作业题的完成度和准确率。

（4）翻转课堂法。以第5章化学分析为例。①知识点。分析化学的任务和作用。②实施方案。上课前，教师在线上平台发布任务“化学分析与前沿科技”为主题，自拟题目，分小组完成，可以以PPT、视频或论文的形式完成。在线下上课时分组进行展示和讲解，教师对其进行总结并选优秀作品上传至线上平台。③预测目标。了解分析化学的任务和作用，知道分析化学在现代工农业生产和科学研究中的重要作用和地位；了解最新科技前沿化学分析中的手段和技术。④课程PPT、视频、论文，以及课程中小组展示得分。

3 评价模式

基于OBE 理念的无机及分析化学课程考核评价模式贯穿不同阶段：课前准备、上课期间、课程结束。首先，课前准备，教师在上课前将本次课程的相关教学资料（如教学课件、教学视频等）上传到相关教学平台，并向学生发布课前学习任务，学生可以通过课前学习在线提出学习中遇到的疑惑和问题。之后查看学生在线学习记录，包括学习进度和学习次数。其次上课期间，教师在课堂上，结合学生在课前提出的疑难问题，针对性地对本节教学内容进行详细讲解，课间也可以借助视频、动画和图片等现代技术手段，来加深学生的理解与记忆，同时课程期间也可以进行分组讨论，并派出代表来对讨论结果进行陈述。最后，课程结束以后，教师根据学生线上学习课件及完成任务进度进行成绩评定，作为平时成绩的一部分；线下根据学生平时课堂表现及作业和章节总结的完成情况，进行成绩评定，也可以作为平时成绩的一部分。考核标准见表2。

4 评价反馈

课程教学改革的最终目标是要提高教学质量，提升学生的掌握度。课程教学质量的持续改进要求所有的课程教学活动及其改进都要围绕学生课程学习目标。因此，采用“评价—反馈—改进”的循环改进体系。通过评价反馈可以了解到线上和线下混合式教学模式的实际应用效果，跟踪记录、诊断并反馈教学过程中存在的问题与不足，之后对其提出针对性的改进方案和实施办法，为以后的教学作铺垫，扬长避短，循环往复，最终促进新的无机及分析化学教学模式的长久发展。

5 结束语

现代应用型高校的发展对基础课程的要求逐步提升，要不断探索和实践课程教学模式，来匹配应用型专业人才的培养目标。现代信息技术发展飞快，要充分利用网络信息的优势，线上线下混合式教学相辅，柔性结合，以达到知识传授、内化和应用的目的。

从2021年9月到现在，该模式在无机及分析化学课程已经运行了2个学期，并取得明显效果：①与传统教学模式相比，学生的主动学习性有所提升，表现在线上讨论和疑难知识点的提出率；②线下课堂的抬头率提高，参与小组讨论的积极性提升，说明学生是带着问题认真听课；③期末考试，难重点掌握度大幅改善，表现在期末试卷的成绩分数，正确率80%以上；④理论与实践的应用率提升，体现在无机及分析化学实验课中，学生的动脑和动手积极性大幅提升。