现代媒体、新型教法、课程思政融合构建“新工科”分析化学课程

doi:10.3866/PKU.DXHX202306036

摘要/Abstract

摘要：

基于“以学生为中心”的现代教育理念，借助现代媒体、新型教学方法，融合课程思政重构分析化学课程。基于专业培养目标，重构课程内容；借助中国大学MOOC、虚拟仿真实验平台、学习通等现代媒体手段实施教学内容；选择新型教学方法，激发学生的学习热情和提高学生运用理论知识分析、解决复杂问题的能力；贯穿整个教学环节的课程思政突出课程的价值引领作用。基于教学环节，制定多元考核体系，检验教学效果和学生学习成效。

关键词: 分析化学, 学生为中心, 教学方法, 现代媒体, 课程思政

Abstract:

Embracing the modern "student-centered" educational philosophy, this approach aims to reinvent the analytical chemistry curriculum by incorporating modern media, innovative teaching techniques, and ideological and political education. Aligning with professional training objectives, the curriculum content has been restructured. With the aid of tools like the Chinese University MOOC, virtual simulation training platforms, and Xuexi Tong, modern media is employed to deliver teaching content. By choosing novel teaching methodologies, we aim to spark students' passion for learning and enhance their ability to apply theoretical knowledge to analyze and address complex issues. The consistent integration of ideological and political elements throughout the teaching process accentuates the courses' value-oriented role. In line with the instructional methods, a diverse assessment system is established to evaluate both teaching outcomes and student learning achievements.

Key words: Analytical chemistry, Student-centered, Teaching method, Modern media, Ideological and political education

卜春苗, 王固霞. 现代媒体、新型教法、课程思政融合构建“新工科”分析化学课程[J]. 大学化学, 2024, 39(1): 29-37.

Chunmiao Bo, Guxia Wang. Integrating Modern Media, Innovative Teaching Approaches, and Ideological and Political Education in the "Emerging Engineering Education" of Analytical Chemistry Curriculum[J]. University Chemistry, 2024, 39(1): 29-37.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202306036

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2024/V39/I1/29

图/表 8

表1

表2

制药工程分析化学课程重构前后教学内容和课时安排对比"

重构前	重构后
绪论(1学时) 分析化学任务、作用、分类、特点；分析化学的进展情况	绪论(1学时) 分析化学任务、作用、分类、特点、进展；分析化学应用及研究前沿(以新型化工品、制药领域案例为主，如在新冠病毒中的应用)
误差和数据处理(4学时) 分析化学中的误差；有效数字的定义、运算规则；分析化学中的数据处理；可疑值取舍；标准曲线的回归分析	误差和数据处理(4学时) 分析化学中的误差；有效数字的定义、运算规则；分析化学中的数据处理；可疑值取舍；标准曲线(实验课程学习)；定量分析的一般程序，提高分析结果准确度的方法(案例式教学：黄酮类药物的定量方法)
滴定分析(10学时) 滴定分析概述(1学时) 酸碱滴定(4学时) 配位滴定(3学时) 重量分析及沉淀滴定(2学时)	滴定分析(10学时) 滴定分析概述(1学时) 酸碱滴定(4学时) 配位滴定(3学时) 氧化还原滴定(1学时) 重量分析及沉淀滴定(1学时)
仪器分析概述(0学时)	仪器分析概述(1学时)
吸光光度法(4学时) 吸光光度法基本原理；分光光度计及其基本部件；显色反应及显色条件的选择；吸光度测量条件的选择；	吸光光度法(4学时) 吸光光度法基本原理；分光光度计及其基本部件(仿真和实验课程学习，不占理论课时)；显色反应及显色条件的选择；吸光度测量条件的选择；光度法应用(课程论文：设计光度分析在生物样品中的案例，如鱼类样品中有机染料的光度检测)
气相色谱和高效液相色谱法(8学时) 色谱分析理论基础；色谱定性和定量方法；气相色谱检测器；高效液相色谱法概述；高效液相色谱仪；高效液相色谱法的主要分离类型及选择	气相色谱和高效液相色谱法(8学时) 色谱分析理论基础；色谱定性和定量方法；气相色谱分析法及应用(课程论文：农残检测)；高效液相色谱分析法及应用(课程论文：食品中有毒有害药物检测)
电位分析法(0学时)	电位分析法(2学时)
波谱分析(5学时) 红外光谱；核磁共振光谱；有机质谱；波谱综合应用	波谱分析(0学时；制药专业有波谱分析专业选修课)
分析化学中的分离与富集方法(0学时)	分析化学中的分离与富集方法(3学时) 溶剂萃取分离法；其它分离分析技术：固相萃取、固相微萃取、液膜分离、超临界流体萃取(课程论文：药物分析的前处理技术)
合计：32学时	合计：32学时

表2

表3

表4

教学方法在分析化学教学课程中的应用"

教学内容	教学方法	实施过程	教学目标
酸碱滴定概论	问题导入法	以如何区分酸和碱为问题导入知识内容	回顾高中化学、无机化学中酸和碱的定义，引入分析化学对酸和碱的定义
酸碱滴定法教学内容： 1、酸碱滴定曲线 2、滴定突跃范围 3、酸碱指示剂变色原理 4、酸碱指示剂选择原则	以问题为导向的教学方法(PBL)	醋是日常生活中必不可少缺少的食物，引导学生思考如何测定醋的总酸度？如何判断醋的质量？促使学生解决食醋酸度测定的问题，学生首先通过线上课程完成酸碱滴定法的学习，并根据原理设计酸度测定整个实验步骤：选择滴定剂、指示剂以及测定结果的表达，并提交作业。课堂中，教师结合虚拟仿真实验过程，给出标准的酸碱滴定测定醋酸方法，完成酸碱滴定原理、滴定突跃范围、指示剂选择的原则教学内容，并整合扩充知识点	学生能够掌握酸碱滴定原理，绘制酸碱滴定曲线，确定滴定突跃范围，扩充影响滴定突跃的因素；理解指示剂的变色原理，以及根据滴定突跃范围选择指示剂的科学方法
配位滴定分析概论	案例法	配位滴定采用故事导入法，以云南“女儿村”为例展开重金属超标对人体的危害及重金属检测的重要性，引出金属离子测定方法	引导学生理解重金属超标对环境的危害，强化学习重金属分析方法，完成从被动学向主动学的转变
配位滴定分析法教学内容： 1、配位滴定中酸度控制及干扰消除 2、配位滴定曲线 3、配位滴定影响因素 4、金属指示剂及使用条件	翻转课堂法	课前下达任务：“自来水中硬度的测定”。学生根据配位滴定法的原理，设计测定方案，完成课程论文，上传至学习通。课中结合学生完成作业，教师点评，并总结配位滴定实施的关键知识点，学生进一步完成自来水硬度测定的虚拟仿真实验，将理论与实践结合，促进知识点的掌握及实际应用	任务的完成，驱使学生自动完成配位滴定基本理论、配位滴定过程、金属指示剂的学习；课堂点评，进一步提升学生对知识点的理解和应用
仪器分析概论教学内容： 1、仪器分析的产生 2、仪器分析的特点 3、仪器分析的分类 4、仪器分析应用、学习方法	5E (引导、探究、解释、迁移、评价)教学方法	引导：通过案例咖啡和茶叶相同成分的定性和定量分析，引导学生探究分析化学研究的对象是物质，对于微量、痕量、复杂样品的分析如何解决？探究：引导学生回顾化学分析特点和高鸿院士定义的分析化学，得出结论——仪器分析的产生是分析化学学科发展的产物。解释：结合化学分析知识点，比较教学法讲授仪器分析概念，完成教学内容1。迁移：基于仪器分析概念，讲解仪器分析分类及内容体系，学生理解仪器分析内容繁多、各成体系，每类方法有其特点、内在规律、应用范围，完成教学内容2；例举仪器分析法的应用领域和科研前沿，概括和理解仪器分析的分类，引导学生构建与分析化学学科追求“高灵敏度、高选择性、高速度、高智能化”的间的联系，完成教学内容3。评价：学生以小组讨论方式，结合前期化学分析知识点和本节仪器分析新知识点，讨论总结，以小组方式进行汇报结果，教师评价教学效果，完成教学内容4。	以“引导、探究、解释、迁移、评价”的教学过程完成教学内容。构建新的认知，挖掘仪器分析背景知识、拓展思维方法、实现价值引领，教师引导学生接收共同完成教学任务

表4

图1

图2

图3

图4

毕业要求/课程名称	工程知识	问题分析	设计/开发解决方案	研究	使用现代工具	工程与社会	环境和可持续发展	职业规范	个人和团队	沟通	项目管理	终身学习
分析化学	–	H	–	M	L	–	–	–	–	–	–	–

第四章酸碱滴定法	混合式教学	教学资源
4.1酸碱平衡理论基础	线上自主学习/课堂讨论	MOOC (湖南大学分析化学精品课程)
4.2分布系数	线上自主学习/课堂讨论	MOOC (湖南大学分析化学精品课程)
4.3酸碱溶液pH的计算	课堂讲授/课堂讨论	多媒体
4.4酸碱滴定终点指示方法	线上预习/课堂讲授	MOOC + 自录SPOC课件
4.5酸碱滴定曲线	课堂讲授/课堂讨论	多媒体
4.6酸碱滴定法的应用	线上互动交流及上传课程论文	学习通线上交流、互评

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