基于OBE理念的无机与分析化学课程建设*

2023-11-28 13:08李红霞

广州化工 2023年13期

李红霞，辛颉，李瑜

(海军工程大学基础部，湖北武汉 430033)

2019年，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，意见明确指出课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量[1]。中央军委训练管理部也于2021年印发了《2025年前军队院校精品课程建设实施方案》，方案中明确对接教育部《关于一流本科课程建设的实施意见》，对军校本科课程建设提出了四性一度(“铸魂性、为战性、高阶性、创新性、挑战度”)的指导性的意见。成果导向的教育(Outcome Based Edecation，OBE)是一种以学习者为中心、学习结果为导向的教育哲学思想，成果导向的OBE教育理念的核心是“学生中心、成果导向、持续改进”[2]，这一理念与军校课程建设要求高度契合。军内外众多学者开展了相关研究，如清华大学苏芃等提出建议，高校在通识教育初建阶段可将引入OBE框架以及能力导向课程设计理念作为一种选择[3]。近年来军队院校许多学者以成果导向的OBE教育理念，聚焦为战育人，在课程建设中探索实战化应用取得显著成效。如，海军工程大学张静远教学团队以全方位课程规划全要素课程建设，以成果导向教育理念对标“金课”标准，以应用反向设计原理，规划课程体系与教学内容。形成了“贴近装备、贴近应用、贴近实战”的《精确制导原理》课程建设特点[4]。

无机与分析化学课程是我校海军生长军官高等教育材料科学与工程专业、辐射防护与核安全、管理科学与工程、舰船与海洋工程等专业的专业背景课程。课程内容涵盖物质结构基础、元素化学、溶液四大反应平衡和四大滴定分析法，是一门应用性很强，培养学员科学思维能力、严谨科学态度的核心基础课程。本文拟在无机与分析化学课程建设中，引入基于成果导向的OBE理念，促进课程教学内容优化与教学资源建设，相关研究与探索对于提高无机与分析化学课程的为战性，提升课程建设质量有一定的促进作用。

1 主要建设思路

课程建设包含六要素：课程目标、课程理念、知识体系、教学模式、教学资源、教师[5]。结合无机与分析化学课程建设，本文主要围绕知识体系，也即课程教学内容，以及教学资源开展课程建设的探索与研究。我校对学生的培养目标是培养海军未来的建设者与领导者，基于这个成果导向的OBE理念，结合军校本科课程建设的为战性要求，考虑将课程教学内容优化与军事装备应用相结合。同时基于OBE教育理念中“学生中心、持续改进”的思想要素，将教学资源建设与师生自主、自为知识构建相结合，形成重视人才培养目标、考虑学员意见反馈的一整套教学内容与教学资源建设方法。课程建设相关思路如图1所示。

图1 建设基本思路框架图Fig.1 Framework diagram of basic construction idea

2 以军事装备应用为牵引，优化教学内容

无机与分析化学课程内容涵盖物质结构基础、元素化学、溶液四大反应平衡和四大滴定分析法[6]。以无机与分析化学基本理论知识与装备应用的结合为切入点，准确定位教学目标、优化整合课程内容。基于成果导向的OBE理念，以学生为中心，提高教学内容的为战性，需对教学内容体系进行重构，以军事装备应用牵引内容优化。

在课程教学内容优化方面主要采用知识图谱构建方法，研究梳理覆盖相关军事装备应用的知识领域、知识单元与知识点，并以此为切入点优化整合课程内容。

在绪论中化学的作用结合化学军事应用来介绍。主要讲解现代战争是以包括化学在内的各种高新技术为基础的战争，无论是材料，还是动力，乃至隐身效果都依赖于化学技术；从武器的核心-炸药，到以化学物质为主的反装备武器，以及制造战机、导弹等现代高科技武器装备用的各种新材料，都离不开化学家的发明和贡献；军事四弹-烟幕弹、照明弹、燃烧弹、信号弹，在军事上有着重要的作用；化学武器更是武器家族中随风而动、杀人无形的“毒魔”；以化学物质为主的反装备武器是一类对人员不造成杀伤，专门用于对付敌方武器装备的化学武器(如超强润滑剂、超强粘合剂、金属脆化剂、超级腐蚀剂、泡沫剂、易爆剂、阻燃剂等)，它们利用了化学物质和化学反应。

将四大滴定分析与舰用锅炉水水质分析应用结合起来。舰用锅炉水水质不良将造成蒸汽动力装置的结垢、腐蚀、蒸汽污染，直接影响到蒸汽动力装置的正常运行和使用寿命，影响到舰艇的安全性和战斗力。为了保证蒸汽动力装置的正常运行，对舰艇锅炉水水质进行经常性分析是舰务管理中的一项重要的工作。因此，对课程教学内容进行优化。酸碱滴定中拓展舰用锅炉水的碱度、碱值的应用，氧化还原反应滴定中拓展舰用锅炉水的含氧量测定，沉淀滴定法中拓展舰用锅炉水的盐度测定，配位滴定法中拓展舰用锅炉水的硬度测定；溶液四大平衡拓展造水机和舰用锅炉内壁除垢，拓展金属腐蚀与防护相关知识，分析舰船水线、船体腐蚀；元素化学中拓展各族元素及其化合物在军事上的应用；吸光光度法拓展舰用锅炉水磷酸根含量的测定。同时拓展课程实验与装备应用的结合，实验内容设置了与舰用锅炉水水质分析指标相关的硬度、碱度、盐度及磷酸根的测定。实现教学内容紧跟军事装备发展、靠拢部队、贴近装备，提高课程教学的实战化水平。

3 以师生自主、自为知识构建为核心，丰富教学资源

随着现代信息技术的蓬勃发展，互联网上学习资源越来越丰富，但是将无机与分析化学知识与装备应用结合起来的相关资源还有待开发。信息化教育资源建设存在着教学资源与实际教学应用脱节、资源数量巨大而优质资源匮乏、现有的教育资源形式还难以满足广大师生的应用需求、优质资源短缺的问题没有根本改变等问题[7]。基于成果导向的OBE理念，以学生为中心，提高教学资源的为战性，需要以师生自主、自为知识构建为核心，进行课程试题库、案例库、辅助教材、实验教学微课小视频等教学资源建设，丰富教学资源。

开展无机与分析化学试题库和案例库建设。建立课程教学的无机与分析化学化学试卷库，在试题设置上以师生自主、自为知识构建为核心，设计“生活与化学”、“化学与环境”、“化学与军事”实际案例。同时将案例与试题库建设相结合。以“生活与化学”为主题的试题设置上，将知识点考察与生活应用相结合。如考察酸碱反应时，让学生解释肥皂水能对蚊子叮咬后起到止痒作用的原因。以“化学与环境”为主题的试题设置上，将知识点考察与环境保护应用相结合，如考察氧化还原滴定法时，让学生设计废水含氧量的测定方案。以“化学与军事”为主题的试题设置上，将题型考核内容与军事装备应用相结合。例如在考察溶度积规则的简答题中，让学生谈谈沉淀溶解于转化在海军装备中的应用；又如让学生结合能斯特方程解释舰船水线发生腐蚀的原因等。

经过基层部队调研、走访并结合舰艇装备，凝聚课程组多年教学经验，正式出版了辅助教材《舰艇锅炉用水水质的影响与控制》。该教材紧密结合海军装备需求，详细介绍了舰用锅炉水水质分析指标与分析方法，可作为课程的辅助教材使用。

采用现代化的多媒体教学手段，制作了“金属腐蚀的防护”、“金属离子指示剂”等微课，在军事职业教育平台上线。其中“金属腐蚀的防护”微课得到广大学习者的认可，该微课简洁、实用，学习者能在较短的时间内掌握金属电化学腐蚀产生的机理，并掌握腐蚀防护的一般方法，对学习者的岗位任职能力有很大的帮助，2021年该微课被学校评为精品微课。拍摄“电子分析天平的使用”、“滴定管的使用”、“性质实验”等系列教学小视频等相关教学视频，丰富教学资源，有助于课程开展线上教学。

总的来说，对无机与分析化学课程资源的建设方面，以师生自主、自为知识构建为核心，采用“建用并进”的方法，利用信息资源、软硬件工具与多媒体技术，建设课程教学资源。信息资源内容丰富，信息量充足，并能经常保持更新。

4 注重学生意见反馈，持续迭代优化教学内容与教学资源

成果导向的OBE理念，以学生为中心，需关注学生的意见反馈。聚焦课程教学与专业人才培养的相关度，设计学生问卷调查，着重对学员意见反馈进行“回头看”，促进教学内容与教学资源的持续优化。

对《无机与分析化学》课程学习感受的调研中，学生普遍认为本课程内容多、知识点杂，形成体系较困难，教师通过知识图谱，将知识点之间的联系很好地呈现给学生，有利于知识点的掌握。学生也反馈教师授课时注重各知识点在舰船装备上的应用，能提高学生的学习兴趣。学生提出相关建议：教材方面，现行教材中存在元素化学部分教材介绍简单问题，建议更换教材或提供两本基本教材，或者补充相关教学内容。

图2 钛族重要化合物之间的转化图Fig.2 Transformation diagram between important titanium compounds

图3 铬族重要化合物之间的转化图Fig.3 Transformation diagram between important chromium compounds

针对学生的建议，在元素化学教学内容上梳理各族元素中的元素单质及其化合物之间的联系，画各族思维导图，如图2、图3分别列出了钛族和铬族重要化合物的转化图。图2中以钛族的重要化合物TiO2为出发点，画出TiO2在不同介质中的产物及各自产物水解后的生成物(均为H2TiO3)，给学生传递殊途同归的思想，同时图2的分支给出了钛的两种重要的卤化物TiCl4与TiCl3的转化，及金属钛的制备等重要信息。铬族元素重要化合物多、知识点多，图3为铬族重要化合物转化的思维导图，以三价铬和六价铬为出发点，将三价铬和六价铬之间的转化、制备及重要反应很好地呈现出来，将庞杂的知识点捋顺，整个章节的脉络清新可见。因此，学生意见反馈，可持续迭代优化教学内容与教学资源。

5 结语