農(nóng)業(yè)高?；凇岸S碼”技術(shù)的分析化學(xué)教材建設(shè)與實踐

白 玲 盧麗敏 吳東平 高艷莎

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，江西 南昌 330045)

教材是課程教學(xué)的重要載體，教材建設(shè)是進行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，是高等農(nóng)林高校重要的基本建設(shè)之一。隨著現(xiàn)代“二維碼”數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，“二維碼+紙質(zhì)教材”的二維碼教材已逐漸成為高等教育教材建設(shè)的發(fā)展趨勢，已然成為教材建設(shè)的研究熱點。二維碼教材也稱為新型“紙網(wǎng)互動”教材，它是在教材內(nèi)頁插入“二維碼”，掃碼可獲知更多“教輔資料和課外資料”。它能突破時間和空間上的限制，大大豐富紙質(zhì)教材所不能容納的教輔和課外拓展知識內(nèi)容，從而能較好地解決教材內(nèi)容越來越多和教材越編越厚的矛盾。近年來，人們對二維碼教材的建設(shè)進行了大量探索研究和實踐[1-11]。研究表明，二維碼教材的應(yīng)用已彰顯出“呈現(xiàn)形式多樣化、知識體系立體化、學(xué)習(xí)主動化和更新速度快速化”等優(yōu)勢。但仍存在 “講思想”、“講方法”和“講主線”的教材內(nèi)容缺乏、特色不突出、發(fā)展與創(chuàng)新不足等問題。針對上述問題，如何優(yōu)化農(nóng)業(yè)高校的《分析化學(xué)》教材“二維碼”材料，補齊只有“紙質(zhì)教材”的短板，并使其和紙質(zhì)教材內(nèi)容有機融合，使得二維碼教材的功能最大化，探索編寫《分析化學(xué)》二維碼教材建設(shè)的核心要素，以期為《分析化學(xué)》二維碼教材建設(shè)提供可借鑒的經(jīng)驗。

一、通過“二維碼”材料優(yōu)化《分析化學(xué)》 “整體觀、全局觀、發(fā)展觀、創(chuàng)新觀”的知識結(jié)構(gòu)體系

《分析化學(xué)》 分為上下兩冊，一般上冊為《定量分析化學(xué)》，下冊為《儀器分析》，具有發(fā)展更新快、與物理、數(shù)學(xué)，計算機科學(xué)與技術(shù)等多學(xué)科交叉和相互滲透等特點。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，新的分析方法越來越多，為了保證分析化學(xué)教材的完整性和系統(tǒng)性，并處理好基礎(chǔ)與發(fā)展前沿的關(guān)系，如何選擇“二維碼”材料是關(guān)鍵?！岸S碼”材料主要有教輔材料和課外拓展資料兩大類，它涵蓋了知識體系的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和課外拓展知識兩大部分。具體主要有章節(jié)講課視頻、原理動畫、各章節(jié)知識點框圖和總結(jié)、科學(xué)家簡介、課程發(fā)展史、單元自測題、典型案例、最新進展等，可根據(jù)《定量分析化學(xué)》和《儀器分析》教材的特點進行選擇。筆者選擇的“二維碼”材料及作用如表1所示。

表1 分析化學(xué)“二維碼”材料目錄及作用

由表1可見，《定量分析化學(xué)》和《儀器分析》的教輔材料一樣，但課外拓展資料側(cè)重點有所不同(見表1)。這是因為《定量分析化學(xué)》是分析化學(xué)的基礎(chǔ)，《儀器分析》是分析化學(xué)發(fā)展方向，代表分析化學(xué)的發(fā)展前沿。這樣選擇的“二維碼”資料，再加上與“紙質(zhì)教材”內(nèi)容的有機結(jié)合，一是有利于強調(diào)分析化學(xué)的化學(xué)“ 基礎(chǔ)學(xué)科” 的地位；二是有利于處理好基礎(chǔ)與超前的關(guān)系，既要“吐故納新”又要體現(xiàn)完整性、系統(tǒng)性；三是有利于處理好學(xué)科交叉滲透與學(xué)科發(fā)展的關(guān)系；四是有利于實現(xiàn)跟進儀器分析方法的發(fā)展前沿的動態(tài)更新模式。從而充分體現(xiàn)《分析化學(xué)》的 “整體觀、全局觀、發(fā)展觀、創(chuàng)新觀”的知識結(jié)構(gòu)體系，達到“知識體系與認知規(guī)律相溶”的最佳培養(yǎng)目標(biāo)。

二、通過“二維碼”材料體現(xiàn)《分析化學(xué)》的“講思想”、“講方法”和“講主線”學(xué)習(xí)目標(biāo)

縱觀分析化學(xué)的發(fā)展史，它就是一部分析儀器和分析方法創(chuàng)新史，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步創(chuàng)新發(fā)展。分析儀器的發(fā)展就是由簡單到復(fù)雜、由低級到高級，它是現(xiàn)代科學(xué)、經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)和推動力之一。其發(fā)展更新的速度可以與發(fā)展更新最快的計算機科學(xué)與技術(shù)相媲美，其最具代表性的就是近100多年來與分析儀器發(fā)明發(fā)展相關(guān)的28項諾貝爾獎榮獲者，它反映了儀器分析方法的里程碑式的科學(xué)發(fā)明和重大突破；同時《分析化學(xué)》也是應(yīng)用和踐行馬克思主義哲學(xué)思想和黨的唯物主義思想路線“理論聯(lián)系實際”和“自然科學(xué)方法論”的典范，即用分析化學(xué)理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論是否正確，從而使設(shè)計的分析方案達到分析結(jié)果誤差最小，準確度、精密度和靈敏度最高的要求。因此，筆者以高等教育科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)、以分析化學(xué)史、新分析方法的不斷建立和分析儀器的重大突破和發(fā)明為創(chuàng)新主線，適當(dāng)穿插于“二維碼”材料中?？梢酝黄啤凹堎|(zhì)教材”中只講“知識點”、而且是“點到為止”、形不成“串”、缺“主線”、缺“思想”和缺“方法”的限制，達到體現(xiàn)《分析化學(xué)》的“講思想”、“講方法”和“講主線”的學(xué)習(xí)目標(biāo)。常見主要分析方法的發(fā)展創(chuàng)新主線如表2所示。

表2 常見主要分析方法的發(fā)展創(chuàng)新主線

為了進一步深化《分析化學(xué)》的“講思想”、“講方法”和“講主線”內(nèi)容。在學(xué)完分析化學(xué)后，還可以在“二維碼”材料中融入幾個問題交由學(xué)生思考。例如：①化學(xué)分析+光+電+色+熱+波譜，能否被相互取代，最后走向統(tǒng)一？②檢出限一直在降低，10-3→ 10-15→原子、分子水平，往何處去？③色譜分析法的發(fā)展創(chuàng)新主線(見表2)，其發(fā)展有無終點？它將有利于大幅度提高學(xué)生的思想素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)；同時有利于摒棄 “不用不學(xué)”的觀點和拓展學(xué)生的視野。

三、通過“二維碼”材料體現(xiàn) “綠色分析化學(xué)”教育理念和突出農(nóng)業(yè)高?！斗治龌瘜W(xué)》特色

1.通過“二維碼”材料體現(xiàn) “綠色分析化學(xué)” 教育理念

在當(dāng)今世界環(huán)境污染日趨嚴峻的大環(huán)境下，綠色分析化學(xué)研究方向是全球?qū)崿F(xiàn)低碳經(jīng)濟的大勢所趨，已成為綠色化學(xué)的核心學(xué)科之一。綠色分析化學(xué)是把綠色化學(xué)的原理使用在新的分析方法和技術(shù)的設(shè)計方面，是一門從源頭上阻止污染的分析化學(xué)[12]。它能使分析化學(xué)與環(huán)境和諧，對環(huán)境無害、友好，以滿足可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略對分析化學(xué)專業(yè)人才的需求。綠色分析化學(xué)的特征[13]和現(xiàn)代綠色樣品前處理技術(shù)及分析測試技術(shù)[13-16]如表3所示。因此，從以下兩個方面來選擇“二維碼”材料。一是理論課材料中融入綠色化學(xué)的理念，體現(xiàn)設(shè)計和創(chuàng)新綠色的分析方法的主線，同時穿插當(dāng)今綠色樣品前處理技術(shù)和綠色分析測試技術(shù)(見表3)；二是實驗課材料中插入定量分析化學(xué)實驗基本操作視頻和常見分析儀器操作視頻；同時補充“綠色化”實驗案例和分析廢棄物的回收利用案例。這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的綠色分析化學(xué)和環(huán)保意識，將“綠色分析化學(xué)”理念根植于心中，為保護環(huán)境做出重要貢獻。

表3 綠色分析化學(xué)的特征和綠色樣品前處理技術(shù)及分析測試技術(shù)

2.通過“二維碼”材料突出 “農(nóng)業(yè)高?！薄斗治龌瘜W(xué)》特色

《分析化學(xué)》課程是農(nóng)業(yè)高校十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，我校開設(shè)此課程的本科專業(yè)十分廣泛。其中《定量分析化學(xué)》教材主要在化學(xué)類本科專業(yè)(應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué))和非化學(xué)類本科專業(yè)(生物工程、生物技術(shù)、制藥工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、食品科學(xué)、食品工程、食品質(zhì)量與安全、農(nóng)學(xué)、園藝、植保、動植物檢疫、種子科學(xué)與工程、茶學(xué)、林產(chǎn)化工、林學(xué)、園林、動物科學(xué)、動物藥學(xué)、動物醫(yī)學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)等22個專業(yè))中使用；而《儀器分析》教材主要在化學(xué)類本科專業(yè)(應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué))和非化學(xué)類本科專業(yè)(生物工程、生物技術(shù)、制藥工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、食品科學(xué)、食品工程、食品質(zhì)量與安全、農(nóng)學(xué)、植保、林產(chǎn)化工等12個專業(yè))中使用。因此，為了更好地結(jié)合“農(nóng)業(yè)高?！备鲗I(yè)的實際，在“二維碼”材料中穿插和擴充各種分析方法應(yīng)用于各專業(yè)相關(guān)的樣品分析測定案例中(見表4)。這些材料不但可以突出 “農(nóng)業(yè)高校”《分析化學(xué)》特色，而且能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

表4 與“農(nóng)業(yè)高?！备鲗I(yè)結(jié)合的樣品分析測定應(yīng)用案例

四、《分析化學(xué)》“二維碼”教材建設(shè)的實踐和效果

緊緊抓住通過“二維碼”材料來優(yōu)化《分析化學(xué)》的“整體觀、全局觀、發(fā)展觀、創(chuàng)新觀”的知識結(jié)構(gòu)體系；體現(xiàn) “講思想”、“講方法”和“講主線”內(nèi)容；體現(xiàn) “綠色分析化學(xué)” 教育理念和突出“農(nóng)業(yè)高校”特色等編寫核心要素，于2018年和2019年分別編寫出版了《定量分析化學(xué)》和《儀器分析》兩部二維碼教材，并于2019年和2020年上半年疫情期間在前述24個本科專業(yè)進行了應(yīng)用，學(xué)生普遍反映此二維碼教材具有減少時空損耗，創(chuàng)建無縫學(xué)習(xí)環(huán)境，搭建學(xué)習(xí)支架，促進有意義學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)主動性，支持步調(diào)個性化，變封閉為開放，學(xué)習(xí)方式立體化等優(yōu)點，故而大幅度提高了教學(xué)效果。總之，一是培養(yǎng)了學(xué)生的“科學(xué)發(fā)展觀”、“創(chuàng)新型”和“綠色分析化學(xué)”理念，提高了學(xué)生“講發(fā)展、創(chuàng)新和環(huán)保等大主線”意識；二是全面地提高了學(xué)生運用“理論聯(lián)系實際”及“講特色”能力，豐富了學(xué)生的知識面；三是提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情及主動性，大幅度提高了學(xué)習(xí)效率，起到了事半功倍的效果。最終達到了提高學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)新綠色型等綜合性素質(zhì)與研究型學(xué)習(xí)能力的目的。同時也促進和提升了教師知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化和不斷發(fā)展更新的能力，提高了教師的思想和專業(yè)素質(zhì)。