分析化學(xué)課程虛擬教研室建設(shè)途徑探索

王玉枝，宦雙燕，張文清，曹秋娥，劉晨江，陳明麗，吳碩，聶瑾芳，林翠英，帥琴，陳宏麗，李丹，晉小勇1，李春涯1

1 湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410082

2 華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，上海 200237

3 云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，昆明 650091

4 新疆大學(xué)化學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830046

5 東北大學(xué)理學(xué)院，沈陽 110819

6 大連理工大學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116024

7 桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 桂林 541004

8 福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，福州 350108

9 中國地質(zhì)大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院，武漢 430074

10 蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，蘭州 730000

11 長沙理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410076

12 寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，銀川 750021

13 中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，武漢 430074

1 引言

2022年教育部印發(fā)了《教育部辦公廳關(guān)于公布首批虛擬教研室建設(shè)試點名單的通知(教高廳函〔2022〕2號)》[1]，明確指出虛擬教研室建設(shè)目標為：以立德樹人為根本任務(wù)，以提高人才培養(yǎng)能力為核心，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，探索建設(shè)新型基層教學(xué)組織，打造教師教學(xué)發(fā)展共同體和質(zhì)量文化，引導(dǎo)教師回歸教學(xué)、熱愛教學(xué)、研究教學(xué)，提升教育教學(xué)能力，為高等教育高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐；虛擬教研室建設(shè)任務(wù)為：創(chuàng)新教研形態(tài)、加強教學(xué)研究、共建優(yōu)質(zhì)資源、開展教師培訓(xùn)?！胺治龌瘜W(xué)課程”虛擬教研室有幸入選。

分析化學(xué)課程虛擬教研室由湖南大學(xué)與華東理工大學(xué)、云南大學(xué)、新疆大學(xué)、東北大學(xué)、大連理工大學(xué)、桂林理工大學(xué)、福州大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、蘭州大學(xué)、長沙理工大學(xué)、寧夏大學(xué)、中南民族大學(xué)十三所高校的分析化學(xué)課程教師共同建設(shè)(圖1)，教研室入選成立后又先后接受增加了荊州學(xué)院(湖北)、河西學(xué)院(甘肅)、西安交通大學(xué)、中國石油大學(xué)(華東)、鄭州大學(xué)、青海民族大學(xué)、新疆師范大學(xué)，目前由20所高校共208人組成。教研室旨在打造中部、東部、東北、西部地區(qū)高校教師分析化學(xué)課程共建共享平臺，依托“分析化學(xué)課程”構(gòu)建高校教學(xué)學(xué)術(shù)共同體，圍繞立德樹人根本任務(wù)，以提高人才培養(yǎng)能力為核心，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，探索建設(shè)新型基層教學(xué)組織，引導(dǎo)教師回歸教學(xué)、熱愛教學(xué)、研究教學(xué)，提升教育教學(xué)能力，為高等教育高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

圖1 分析化學(xué)課程虛擬教研室

2 教研室主要建設(shè)內(nèi)容

(1) 以課程思政示范課程建設(shè)為契機，全面落實立德樹人根本任務(wù)。依托“分析化學(xué)課程”虛擬教研室，廣泛開展課程思政建設(shè)相關(guān)教學(xué)研究交流活動，全面提高教師教書育人能力，探索現(xiàn)代信息技術(shù)與分析化學(xué)教學(xué)的深度融合途徑，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。

(2) 實施“線上分析化學(xué)課程群”協(xié)作共享。加強跨校的教研交流，依托構(gòu)成虛擬教研室的13+所高校，建立“線上分析化學(xué)課程群”，跨校協(xié)作打造國家精品“分析化學(xué)”教學(xué)資源庫、優(yōu)秀案例庫、在線題庫等，分享一流課程建設(shè)和課程思政建設(shè)經(jīng)驗，推動互聯(lián)互通、共建共享。

(3) 創(chuàng)新分析化學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+教研”新形態(tài)。充分運用信息技術(shù)，探索突破時空限制、高效便捷、形式多樣、“線上+線下”結(jié)合的教師教研模式，圍繞分析化學(xué)教育教學(xué)中的共性問題探索“互聯(lián)網(wǎng)+教研”創(chuàng)新解決途徑，形成虛擬教研室建設(shè)管理的新思路、新方法、新范式，促進教師高水平專業(yè)化發(fā)展的教研新形態(tài)。

(4) 打造“分析化學(xué)”知識圖譜及延伸的AI課程。緊跟教育部戰(zhàn)略部署，由湖南大學(xué)牽頭，虛擬教研室團隊引進先進的AI技術(shù)，聯(lián)合第三方互聯(lián)網(wǎng)公司(智慧樹網(wǎng))，基于NLP、知識抽取、知識挖掘、知識推理、知識融合等AI技術(shù)，以及分析教研室內(nèi)長年教學(xué)積累下的精品資源，由AI技術(shù)幫助教師補充課程知識體系。根據(jù)學(xué)生動態(tài)的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整學(xué)習(xí)難度與學(xué)習(xí)內(nèi)容，逐步實現(xiàn)可規(guī)模化的個性化教育，提高教研室內(nèi)不同層次的學(xué)校教學(xué)教研的“同步同頻”。

(5) 協(xié)作開展教學(xué)研究，踐行推廣先進理念。虛擬教研室的核心是教學(xué)研究，依托“分析化學(xué)課程”虛擬教研室開展每學(xué)期不少于5次的教研活動，推動教師加強對相關(guān)專業(yè)建設(shè)、課程實施、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)評價等方面的研究探索，提升教學(xué)研究的意識，踐行先進的教學(xué)理念和實踐路徑，凝練相關(guān)教研成果，進行示范與推廣。

(6) 共建共享優(yōu)質(zhì)資源，助力中西部高校一流課程建設(shè)?！胺治龌瘜W(xué)課程”虛擬教研室成員幫助西部高校，協(xié)同共建人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、知識圖譜、教學(xué)視頻、電子課件、習(xí)題試題、教學(xué)案例、實驗項目、實訓(xùn)項目、數(shù)據(jù)集等教學(xué)資源，形成優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享，推動中西部高等教育振興，助力一流課程建設(shè)。

(7) 發(fā)揮名師名課引領(lǐng)作用，助推青年教師隊伍成長。組織開展常態(tài)化“分析化學(xué)課程”虛擬教研室內(nèi)教師培訓(xùn)，發(fā)揮各級教學(xué)名師、一流課程的示范引領(lǐng)作用，推廣成熟有效的“分析化學(xué)”類課程實施方案，促進“分析化學(xué)”課程群一線青年教師的教學(xué)發(fā)展與隊伍成長。

3 跨校教研新模式探索

分析化學(xué)課程虛擬教研室于2022年3月7日召開了第一次線上籌備小組會議，討論虛擬教研室工作臺操作指南制訂及建設(shè)管理辦法條例，并針對虛擬教研室平臺進行了初步的資源建設(shè)規(guī)劃。3月17日召開了13所高校核心成員線上會議，湖南大學(xué)宦雙燕教授進行了分析化學(xué)課程虛擬教研室前期工作進展匯報，對分析化學(xué)課程虛擬教研室的建設(shè)目標、指標體系構(gòu)建、活躍度監(jiān)測指標體系、建設(shè)質(zhì)量監(jiān)測指標體系等做了深入解讀，并對下一步如何“建”“研”結(jié)合進行虛擬教研室建設(shè)做出規(guī)劃，與會的五位化學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員王玉枝、張文清、曹秋娥、劉晨江、李建平教授均代表各自學(xué)校做了發(fā)言表態(tài)，其他各校的負責(zé)人也對虛擬教研室建設(shè)提出意見建議。3月下旬至4月上旬，13所高校成員分別召開了虛擬教研室教研內(nèi)部會議，傳達虛擬教研室建設(shè)精神，重點圍繞優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、教研成果進行共建共享。

為加強跨校教學(xué)交流研討，分析化學(xué)課程虛擬教研室自2022年4月15日至今，先后推出了13期教研講座(表1)。

表1 分析化學(xué)課程虛擬教研室跨校教研講座情況

通過虛擬教研室系列講座活動，有效加強了二十所高校分析化學(xué)課程教師之間的“交流、互助、共建、共享”，創(chuàng)新了分析化學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+教研”新形態(tài)，以在教學(xué)研究中有著長期積累的國家教學(xué)名師、教育部課程思政教學(xué)名師、省教學(xué)名師等為主講教師，圍繞新時代中青年教師隊伍培養(yǎng)、課程思政建設(shè)研究、國家一流課程建設(shè)、拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)等高校教師密切關(guān)注的高等教育教學(xué)共性問題進行經(jīng)驗分享，參與講座的教師均為分析化學(xué)課程專業(yè)教師，通過名師名課開展精準的教研交流，為提升師資隊伍的教學(xué)水平、助力國家一流課程建設(shè)、提升本科人才培養(yǎng)質(zhì)量、打造卓越教學(xué)文化提供了有效的策略，在交流與共享中互相啟發(fā)，形成本教研室課程建設(shè)與教學(xué)改革的新思路。

4 合力共建共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源

教研室達成共識：共同研討、共同建設(shè)、開放共享、共同提高。利用虛擬教研室平臺，有組織、有計劃地將豐富的優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源進行收集、篩選、甄別、提煉、重組，共享給虛擬教研室成員，構(gòu)建適合于不同層次高校參考使用的教學(xué)資源，以達到資源共享、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

分析化學(xué)課程虛擬教研室共建共享資源包括但不限于：教材與教學(xué)案例、課程實驗與案例、教案與課件PPT、試題庫、典型例題、討論題、課程建設(shè)方式方法、教研教改項目及論文、課程前沿知識、課程網(wǎng)站及第三方網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺與資源等。主要按3種方式進行分區(qū)分類整理：(1) 群文件：保存群內(nèi)討論交流時上傳的資料；(2) 知識庫：存放經(jīng)過篩選和整理后成體系的資源；(3) 知識圖譜：通過AI技術(shù)，自動關(guān)聯(lián)存儲知識點相關(guān)的教學(xué)資源。

目前為止，教研室知識庫已共建共享各級各類文件夾30個，各級各類文檔資料338個。旨在建立“線上分析化學(xué)課程群”，實施“線上分析化學(xué)課程群”協(xié)作共享，跨校協(xié)作打造國家精品“分析化學(xué)”教學(xué)資源庫、優(yōu)秀案例庫、在線題庫等，建成優(yōu)質(zhì)共享的教學(xué)大綱、知識圖譜、教學(xué)視頻、電子課件、習(xí)題試題、教學(xué)案例、實驗項目、實訓(xùn)項目、數(shù)據(jù)集等教學(xué)資源。分享一流課程建設(shè)和課程思政建設(shè)經(jīng)驗[2,3]，推動互聯(lián)互通、共建共享。

5 構(gòu)建“分析化學(xué)”知識圖譜及AI課程

分析化學(xué)課程虛擬教研室擬集合各校的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，打破學(xué)校壁壘，以分析化學(xué)(1)、(2)、(3)，即化學(xué)分析、儀器分析和波譜分析為整體框架來構(gòu)建課程知識圖譜(圖2)，總體思路是以湖南大學(xué)現(xiàn)有資源為基礎(chǔ)，其他學(xué)校資源進行立體插入，按照化學(xué)分析、儀器分析、波譜分析的整體框架構(gòu)建分析化學(xué)知識地圖，進行多校資源關(guān)聯(lián)和關(guān)系梳理。

以分析化學(xué)(1)為樣例，進行教師和研發(fā)組的線上線下研討，建設(shè)基于知識圖譜的分析化學(xué)AI課程的建設(shè)方案，目前已完成課程知識圖譜初始化、知識點學(xué)習(xí)資源整合以及知識點認知模型構(gòu)建。對于構(gòu)建好的知識地圖，在虛擬教研室內(nèi)部，選取相應(yīng)的視頻資源、電子教材資源等素材，以知識點為單位，通過AI技術(shù)自動關(guān)聯(lián)知識點相關(guān)的教學(xué)資源，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源與知識地圖的有效整合，并將教學(xué)資源以知識點粒度為基本單元進行重組，從而服務(wù)于學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。所建知識圖譜除了能夠構(gòu)建打通前序、后序課程的地圖外，還能夠串聯(lián)起不同學(xué)校的優(yōu)質(zhì)資源，方便學(xué)生以“圖”的方式去學(xué)習(xí)。

通過AI技術(shù)，以教學(xué)目標為出發(fā)點，劃分知識點類型，進行教學(xué)資源重組，形成具有多樣化教學(xué)活動整合完整評價方案的教學(xué)體系，將知識點與布魯姆認知水平分類，即記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造六個認知層級關(guān)聯(lián)，通過教學(xué)研討，以“教師+AI”的方式構(gòu)建完整的分析化學(xué)知識體系。下一步將在試運行中發(fā)現(xiàn)問題和不足，進一步完善知識圖譜及AI課程。

6 五校同步課堂授課

2022年11月22日，“分析化學(xué)課程虛擬教研室建設(shè)之湖南大學(xué)與新疆大學(xué)、云南大學(xué)、寧夏大學(xué)、新疆師范大學(xué)五校同步課堂啟動會”以線上會議形式順利召開。湖南大學(xué)分析化學(xué)課程虛擬教研室負責(zé)人王玉枝、化學(xué)化工學(xué)院副院長李永軍、分析化學(xué)課程負責(zé)人宦雙燕及2位團隊老師參會；新疆大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院院長劉晨江、化學(xué)學(xué)院副院長郭繼璽、分析化學(xué)課程主講教師吐爾洪及4位團隊成員參會；云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院副院長曹秋娥、副院長凌劍、分析化學(xué)課程主講教師黃章杰及5位團隊成員參會；寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)系主任晉曉勇、分析化學(xué)課程主講教師孟哲及15位團隊成員參會；新疆師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院院長關(guān)明、分析化學(xué)課程主講教師李桂新及3位團隊成員參會；智慧樹網(wǎng)湖南省區(qū)總經(jīng)理宋頎、客戶經(jīng)理李浩、慕課西行推廣主管(東部)李菊萍等受邀出席會議。

五家合作院校就課程教學(xué)安排情況和同步課堂可行性進行了深入的研討。湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院“分析化學(xué)”課程團隊從2012年就開始利用信息化手段進行教學(xué)內(nèi)容的共享。宦雙燕教授介紹了湖南大學(xué)國家級線上線下混合式一流課程“分析化學(xué)(1)”建設(shè)成果，并規(guī)劃在分析化學(xué)課程虛擬教研室的下一步建設(shè)中，將進一步加強與西部高校的合作，開展同步課堂實踐，共建共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，建立聯(lián)合教學(xué)團隊，形成課程和專業(yè)建設(shè)的交流途徑，在相互學(xué)習(xí)中促進五校高校教師教學(xué)能力的整體提升。

在五校的聯(lián)合溝通中，達成了項目建設(shè)內(nèi)容共識，包括：

(1) 與合作高校開展同步課堂實踐。采取智慧樹平臺與設(shè)備開展同步課程，湖南大學(xué)與合作高校師生同步上課，從中選取效果較好的作為示范課程視頻。

(2) 通過教學(xué)平臺與合作高校共享教學(xué)資源。課程在主流平臺開設(shè)了MOOC與SPOC，后期將共享習(xí)題、課件、教學(xué)視頻，加強共享的深度。

(3) 建立聯(lián)合教學(xué)團隊，建立課程/專業(yè)建設(shè)的交流途徑，探索與西部高校教師能力提升的有效方法。利用國家級虛擬教研室平臺建立聯(lián)合教學(xué)團隊，組建微信群，開展常態(tài)化的教學(xué)研討與專業(yè)建設(shè)交流，在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)測評、教學(xué)信息化等領(lǐng)域助力西部高校教師教學(xué)能力整體提升。同時在湖南大學(xué)本科生和研究生中選拔優(yōu)秀學(xué)生，與合作高校學(xué)生建立微信或QQ群，進行遠程指導(dǎo)與答疑，朋輩互助、形成全方位師生課程教學(xué)共同體。

(4) 凝煉與總結(jié)，形成理論成果。在項目實施過程中進行總結(jié)，對各類管理方法、建設(shè)內(nèi)容進行規(guī)范與整理，形成文檔，在項目實施后期對項目情況進行整理與凝練，完成教學(xué)論文。設(shè)計調(diào)查問卷，涵蓋影響合作高校教師參與活動的學(xué)校、個人等因素，收集數(shù)據(jù)后進行分析，并提出鼓勵或帶動更多老師加入“慕課西部行2.0”的機制和政策建議。

2023年春夏學(xué)期“分析化學(xué)”課程同步課堂安排如下：

上課時間：4月7日(周五)10:00-11:40

教學(xué)內(nèi)容：第四章 酸堿滴定法(多元酸堿的滴定及酸堿滴定法應(yīng)用(以雙指示劑法、硼酸含量測定、氮含量測定為主))

主講人：湖南大學(xué)宦雙燕教授

互動校：新疆師范大學(xué)

線上觀看直播或課后觀看回放的學(xué)校：新疆大學(xué)、云南大學(xué)、寧夏大學(xué)

線上觀看直播或課后觀看回放的參與方式(正式上課前一周也會在群里發(fā)提醒告知)：

1) 手機端直接觀看(不能文字評論)

2) 電腦網(wǎng)頁端觀看(需要登錄智慧樹賬號，可發(fā)文字評論互動及提問)

3) 課后20分鐘會在智慧樹官網(wǎng)(https://www.zhihuishu.com/)生成回放視頻供觀看，課后發(fā)鏈接至群內(nèi)。

7 結(jié)語

2022年9月，分析化學(xué)課程虛擬教研室在全國657個教研室活躍度排名中位列前100位，同時根據(jù)《關(guān)于開展虛擬教研室試點建設(shè)質(zhì)量監(jiān)測與交流工作的通知》和《關(guān)于報送虛擬教研室交叉互鑒觀測點信息的通知》，本教研室報送了互鑒觀察員和典型觀測點信息。

今后，“分析化學(xué)課程虛擬教研室”將進一步完善教學(xué)資源共建共享、組織線上線下教學(xué)研討、合力完善“分析化學(xué)”知識圖譜，繼續(xù)發(fā)揮名師名課影響力開展教師培訓(xùn)，圍繞分析化學(xué)課程建設(shè)的難點問題開展研究，不斷探索“智能+”時代新型基層教學(xué)組織的教研新模式。