数智时代背景下分析化学课程教学体系改革与实践

摘  要：在数智化时代，分析化学教学团队围绕专业培养目标，突出立德树人教学理念，秉承“以学生为中心、以素质培养和能力产出为导向，通过打造课程分层教学内容，组建智慧教学平台，建设数字化教学资源，设计以数字信息技术为翼的混合式教学模式，构建智能化考核评价体系，形成“数智赋能”的符合高层次复合型创新创业人才专业培养目标的特色分析化学教学体系。

关键词：数智时代；教学体系；分析化学；混合式教学；知识图谱

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）07-0048-04

Abstract： In the era of digital intelligence， the Analytical Chemistry teaching team has focused on the professional training objectives， highlighted the teaching philosophy of cultivating morality and talent， adhered to the "student-centered， quality-oriented and ability-oriented" approach， created a layered teaching content for the curriculum， established a smart teaching platform， built a digital teaching resource， designed a blended teaching model with digital information technology as the wing， and constructed an intelligent assessment and evaluation system. It has formed a characteristic Analytical Chemistry teaching system that is "digital intelligence-enabled" and meets the professional training objectives of high-level compound innovative entrepreneurial talents.

Keywords： digital intelligence era; teaching system; Analytical Chemistry; blending learning; knowledge graph

大数据、人工智能等数字技术的发展和应用推动了数智时代的到来，党的二十大报告明确提出，“推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”[1]。2024年世界数字教育大会以“数字教育：应用、共享、创新”为主题隆重召开[2]。数字化技术的快速发展不仅改变了人们的日常生产生活，同时也进入教育领域，成为当前教育转型的重中之重。教育数字化正在塑造教育领域的未来，也即将带来教育形态和范式的深刻变革，对于我国适应数字时代发展，走好中国式高等教育现代化道路和人才培养具有重要意义[3-5]。

课程教学体系改革是提升专业课程建设质量和深化高校教学改革的有效途径，是人才培养的主阵地、主战场，教育数字化要落实到具体的教学工作和人才培养上，就必然要落实到具体课程的实践中去[6-8]。分析化学是化学专业的基础课和核心课，但是其传统教学体系主要存在以下3个突出问题[9-11]：①传统教学模式与当前数字化教学环境不匹配。传统教学模式数字信息技术应用少，未能充分利用线上线下混合式模式开展教学，过分强调教师的主导作用，导致学生课堂参与度不高，学习的积极性和教学效率都比较低，学生难以在有限学时内开展深层学习和实现知识向能力的转化；②数字化教学资源和教学平台利用效率低。传统分析化学课程教学资源分布在不同平台、缺少关联性、更新不及时，不同教学平台相对独立，没有实现互联互通，导致教学资源重复建设、不能共建共享，利用效率低。③教学内容固化与实验实践环节结合不够。教学内容不能常态化更新、缺乏学科交叉融合、与行业需求脱节，理论教学与实验课不同步，实践环节缺失，导致学生缺乏创新实践能力的培养和训练。

鉴于上述传统分析化学课程教学中存在的问题，近年来，教学团队借助“数智赋能”，从教学内容、教学平台、教学资源、教学模式和考核评价体系五个方面，持续进行教学改革和实践，形成了新时代背景下符合专业人才培养目标的分析化学教学体系。

一  打造“基础—应用—创新”三层次特色教学内容，提升教学的育人性、应用性和创新性

通过重构优化理论和实验教学内容，突出知识的应用价值，丰富课程思政内容，注重学科前沿交叉融合，增强知识的深度和广度，打造基础知识和实验基本技能的学习→理论知识和实验技能的综合应用→前沿成果+科创+竞赛知识的创新三层次特色教学内容，全面提高教学质量，提升教学的育人性、应用性和创新性。

（一）  理论基础知识学习和实验基本技能训练阶段

以分析化学酸碱滴定法章节为例，基础知识主要涉及酸碱质子理论、三大平衡方程式和分布分数，在此基础上进一步掌握酸碱滴定的基本原理。与之相配套的基础实验是食醋总酸度的测定、工业纯碱总碱度的测定和硫酸铵肥料中氮含量的测定等基础实验。此阶段主要是掌握酸碱滴定分析法的基本原理和培养实验基本操作能力。

（二）  理论知识和实验技能的综合应用阶段

该阶段重点学习酸碱滴定法基本原理的应用，包括双指示剂法测定混合碱含量、凯氏定氮法等内容，相应的综合应用实验是阿司匹林药片中乙酰水杨酸含量的测定、凯氏定氮法测定奶粉中蛋白质含量等，同时加入国家标准检测方法——GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》。该过程使学生建立起严格“量”的概念，培养利用理论知识解决实际问题的能力，建立分析化学与其他学科的交叉融合。同时引入2008年三鹿奶粉事件案例，融入社会责任感、担当意识和职业道德素养等思政元素。

（三）  前沿成果+科创+学科竞赛的知识创新阶段

该阶段通过理论教学中科技前沿成果和交叉学科内容的融入，配套创新性设计实验，鼓励学生申请科技创新项目、参加学科竞赛等科研活动（例如全国大学生系列科技学术竞赛、国际大学生创新竞赛等），实现科研育人，激发学生创新创业意识。

三层次教学内容由浅入深、由简到繁、循序渐进、逐步提高；将专业知识与课程思政、理论知识与实践应用、基础知识与交叉学科前沿研究深度融合，形成“三融合”的分层特色教学内容，提升了教学过程的育人性、应用性和创新性。

二  组建互通互联的智慧教学平台，充分拓展教学空间，实现线上与线下、教学与实验实践的充分融合

充分利用现代信息技术加强教学过程管理，多维度拓宽教学平台。自建在线慕课网站和课程知识图谱网站并在智慧树平台上线，同时引进虚拟仿真实验项目，形成了三端互联的线上学习平台，便于学生提前预习及课后知识强化和拓展，有利于深层学习，促进知识向能力的转化。充分利用智慧教室、实验室、科研等平台进行教学和实验，鼓励学生参加学科竞赛，形成线下教学和实践平台。

互通互联、教学与实践相结合的智慧教学平台，为学生自主学习开辟了高质量的第二课堂，将数字化教学资源库、智慧教学系统、在线考试系统、教学评价系统和实验实践系统有效整合，充分实现了教学、考试、评价、实践和创新的无缝对接，提高了学生综合素质和创新实践能力，体现了课程的高阶性和挑战度。

三  建设立体化数字资源，实现教学资源的常态化更新和共建共享

数字化教学资源是提高整体教学水平、实现教学目标的重要保证，教学团队对课程传统教学资源进行数字化改造，整合、重组并创新已有的教学资源，并通过课程知识图谱互通互联，突出分析化学课程的教学特色，体现多种功能，满足多层次的教学需求。

（一）  常态化更新数字化教学资源建设

1  在线慕课资源建设

分析化学在线慕课首先于2019年在浙江省慕课平台上线，经过4年多的整合、重组、优化，于2023年3月在全国MOOC平台智慧树上线，其数字化教学资源包括以下几个方面。理论教学视频：共录制涵盖所有章节的教学视频66个，视频总时长为691分钟。五类实验实践类教学资源：录制和引用73个验证性实验视频、综合创新型实验视频、模拟实验视频、实验动画、实践活动视频，总时长310分钟。课程思政案例：建设包括化学工程、技术、人文和人物案例库的思政案例共206个，思政微视频共25个；四类案例库：国家和行业标准库（32个），学术前沿和学科交叉案例库（60个），公式推导、数据处理、理论计算和曲线绘制等计算机软件应用案例库（9个）。课程考核题库：建设了由实验方案设计、计算机软件开发与应用、科技小论文写作、作业题和章节测试等组成的380道考核题库。上述慕课教学资源，根据教学需求和学科发展趋势，进行常态化更新。

2  知识图谱新形态资源建设

已建设完成分析化学及实验课程的知识图谱，并于2023年9月上线智慧树平台，同时与课程MOOC网站打通。课程图谱包含完整的知识地图、知识图谱、问题图谱和能力图谱。图谱涵盖了课程全部知识点154个、知识点之间关系270个；链接了514个教学资源、11个思政点、7个实践点；形成了由138个问题组成的问题图谱和4个层次的能力图谱，实现了数字化教学资源的互联互通。

分析化学上线浙江省慕课平台以来，连续开展7期MOOC，已有来自62所高校的1 000余名学生参与选课；在全国MOOC平台智慧树上线运行3个学期以来，已有全国223所高校的约3 500人选课，在线课程教学评价全部为5星好评；分析化学及实验课程知识图谱网站运行1学期，已有1 200余名学生利用知识图谱开展在线学习。

3  新形态教材建设

依托慕课在线课程和课程知识图谱，建设与课程配套可更新的新形态教材，教材内容通过二维码与课程数字化资源和知识图谱链接，实现同步更新。教学团队编著的《分析化学实验》新形态教材已进入出版社校样阶段。教材与课程分层教学内容设置相配套，共设置实验66个，包括基础实验、综合应用实验和研究型设计实验，分别侧重培养学生的基本操作能力、独立实验能力及综合运用理论知识进行科学研究的能力。同时，纸质教材依托课程MOOC和知识图谱网站教学空间，配套有实验视频、虚拟仿真实验项目、国家标准检测方法和习题试题库等数字化资源，与分析化学实验教学改革和学科发展实时更新教材内容，形成“一书、一课、一空间”的新形态教材体系。

由知识图谱串联的在线慕课资源、新形态教材构成了多维度立体数字化教学资源，改变了传统教学资源知识点分散且缺少关联性，分布在不同平台、种类和数量繁多、重复建设、更新难以及利用效率低等问题，有效拓展了教学的时间和空间，形成了常态化更新的数字化第二课堂，也为混合式教学的开展提供丰富的线上资源。

（二）  共建共享教学资源

借助现代信息技术，分析化学定期与新疆石河子大学开展慕课西行同步课堂，中西部学生跨越时空同上一堂课，依托课程群智慧平台与现代教育信息技术让课堂“飞”起来，开创了“线上线下+云端”混合式教学新模式；联合中西部高校和企业共建虚拟教研室，实现资源共建共享，助力中西部高校教学质量的提升；依托本市化工新材料现代产业学院，通过与宁波海关技术中心、恒河材料科技有限公司等企业开展校企共建课程，建设实习实践基地，推进产学合作协同育人，促进学生知识结构、能力素质与行业产业发展紧密结合。

四  设计以信息技术为翼的“三阶段+三方法+三目标”的混合式教学模式，实现知识传授、能力培养和价值引领的有机统一

在数智化视域下以信息技术为翼，教学过程依托智慧树平台在线MOOC网站+课程知识图谱网站+新形态教材+线下翻转课堂，以学生为中心，高效完成课前知识传递—课中知识内化—课后拓展提升三阶段混合式学习闭环。教学三阶段采用三种不同的教学方法，对应三种教学目标的实现（图1）。