1. 引言
国家在《“十四五”数字经济发展规划》中提出，加快推动文化教育等公共服务资源数字化供给和网络化服务，深入推进智慧教育。在2023年全国教育工作会议上指出，教育工作的重点任务之一是“统筹推进教育数字化和学习型社会、学习型大国建设；纵深推进教育数字化战略行动”[1] [2]。教育部明确了新时期我国教育信息化从“简单应用”走向“深度融合”的目标，旨在塑造高等教育教学新形态，推动实现教育数字化转型，加快建设教育强国。2023年，教育部组织召开全国教育数字化现场推进会，指出充分利用现代技术手段，加快教育、科技、人才一体化发展[3]。
在高等教育数字化转型背景下，课程教学面临着新的机遇和挑战。教育数字化转型是让学生成为学习的主人，翻转课堂是通过调整课堂内外的教学模式，以“课前自主学习 + 课中深度学习”重构教学流程，将学习的决定权从教师转向学生[4]-[6]。翻转课堂在知识保持、高阶思维与学习满意度上优于传统课堂。这种教学模式早在2007年就在美国流行，2013年开始在我国试行，现已覆盖全国高等教育，在许多课程中广泛采用。结合数字化背景下的翻转课堂实施聚焦AI个性化辅导、虚实项目场景构建与多元评价生态，有效推动翻转课堂从“模式应用”走向“质量提升”的常态化落地。两者都是以学生的发展为中心、以学生学习结果为导向，期望通过学生的个性化学习，全面提升学生的理论水平和实践能力。这种新兴的教学模式，打破了传统教学中“先教后学”的顺序，将知识的传授提前到课堂之外，学生通过自主观看教学视频、阅读资料等方式完成知识的初步学习，课堂则转变为师生互动、答疑解惑、讨论交流和实践应用的场所[7]。这种教学模式与数字化技术紧密结合，为无机化学课程教学带来了新的转变，弥补了传统线下教学的不足。利用丰富的互联网资源辅助《无机化学》课程教学，能够更加适应新时代高等院校的人才培养目标。
此外，基于成果导向教育(OBE)理念，对课程体系进行建设。OBE理念充分彰显学生的主体性，在理论基础教学的内容上，培养学生解决实际工程问题的能力，符合我校应用型办学特色。通过与项目式学习(PBL)相结合，构成了“成果导向、项目驱动、能力进阶”的闭环教学体系，成为高等教育结合学生职业发展的有效路径之一。OBE以学习成果为锚点，通过反向设计确定培养目标、毕业要求与课程目标，为教学活动划定清晰的能力达成边界；而PBL以真实项目为载体，将抽象的成果目标转化为可操作、可探究的项目任务，让学生在“做中学”的过程中完成知识建构与能力内化。通过课前–课中–课后三维度，基础化学知识 + 实际工程问题案例 + 项目式课后作业多点融合，强化《无机化学》公共基础课的知识传递效率与能力培养实效，实现从理论认知到工程应用的能力进阶。
2. 《无机化学》课程教学现状分析
目前，《无机化学》课程作为一门与化学相关专业开设的必修基础课，承担着从高中化学向大学化学知识体系过渡的重要任务。知识体系涵盖元素化学、知识结构、化学反应原理等多方面内容，概念抽象、知识点零散、与实验紧密结合等特点。在实际教学过程中，《无机化学》课程特点主要表现在以下几点。
2.1. 教学方法单一，学生主观能动性差
传统课堂中，教师是知识的传递者，更多是在进行知识的输出，而学生是在被动地接受知识。这种方式留给学生深入思考的时间较少，学生在课堂上难以消化的知识点，在课后往往也难以理解，降低了学生的学习热情。此外，传统课堂中，师生之间的交流互动较少，多依靠课堂提问的方式进行。这些问题都导致了学生学习的主观能动性差，进一步地，也将影响学生课后将理论知识转化为解决实际问题的能力。
学生经历高中过程的学习，具备一定的化学理论基础，但自主学习能力较弱。同时，相比于高中学习有“高考”作为学习目标，进入大学后，考研与就业的目标相对长远且模糊，很多学生短期内找不到学习的内在意义，出现“间歇性进取，间歇性躺平”的心理状态，降低了主动学习的意愿。
2.2. 课程教学理论化，缺乏实际问题探索
目前，课程教学主要围绕教学大纲中制定的教学计划进行，课程“重基础、轻应用”。教学过程常遵循于“概念–原理–公式–例题”理论化教学结构，侧重知识的系统性和完整性，却忽视了知识的应用场景。师生互动也常以“课堂知识点提问”、“答疑解惑”为主，聚焦理论知识点的理解，而非围绕实际问题展开的“启发式–讨论式”互动，导致学生始终处于“被动接受知识”的状态。
此外，开设的实验课程多为验证性实验，学生按教师课前提供的实验步骤“照方抓药”，缺乏自主设计、分析问题的环节。许多实验内容的设计主要集中在理论知识的验证，缺乏学生自由探索和设计的空间，学生无法真正接触实际问题。教学内容上，仍停留在教材经典实验内容和理论，很少融入行业或专业的科研成果或最新技术(如：绿色催化、新能源材料合成、污染物检测技术等)，导致学生所学知识与产业需求存在“代差”。
2.3. 线上资源缺乏行业内容和专业针对性
《无机化学》作为多数理工科专业的公共基础课，其核心价值在于为专业领域搭建化学学科的底层理论框架，是许多工科的理论基础。线上资源缺乏行业内容和专业针对性，会导致学生难以将理论知识与产业实际结合，不利于应用型人才培养。现有线上资源为通用设计，更侧重学科知识的系统性，并未针对这些专业差异进行内容适配，无论是教学视频还是学习资料，均采用“一刀切”的呈现方式，无法为不同专业学生提供贴合其专业发展需求的知识延伸，导致学生难以建立“为何学”、“学了能用在哪”的学习认知，不仅难以匹配不同专业的差异化需求，同时使学生的学习动力与兴趣受到极大影响。
此外，线上资源的配套习题和测试题多以选择题、简答题为主，聚焦学生对理论知识点的分析与理解，缺乏对专业实践能力的考查。例如：目前超星平台上的资源仍围绕公式计算、概念辨析等设计，未设置贴合学生专业对应行业实际的探究性学习任务，导致学生学习聚焦于理论应试，忽视专业应用能力的培养。
3. “三维度多点融合”《无机化学》课程翻转课堂教学改革措施
针对目前无机化学课程的教学现状，结合我校特点，开展“三维度多点融合”翻转课堂教学改革，具体措施如下。
3.1. “课前–课中–课后”三维度发挥学生在教学过程中的主体作用
借助翻转课堂教学模式，实现教学形式上由“先教后学”到“先学后教”的转变。在课前，教师通过视频、音频讲解等方式将学习资源分配给学生，学生完成对教学内容的学习、思考、查阅文献等。此外，教师还结合学生的专业情况，围绕学生专业的实际生产，布置项目式作业，表1列举了一些相关的项目式作业内容案例[5]。学生通过线上知识的学习，结合项目式作业内容，借助AI等数字化辅助工具，完成文本作业和课堂汇报PPT。课堂上，借助项目式作业课堂汇报的形式，师生面对面讨论、协作研究、互动交流共享。教师通过对学生汇报内容的提问，同学们间的相互探讨，将传统课堂中教师的主导地位翻转为引导者的身份，学生从知识的被动接受者翻转为知识的探索者，实现教师最大化的“教”，学生最大化的“学”。
Table 1. Examples of project-based assignments, students’ majors and teaching chapters
表1. 项目式作业与学生专业及教学章节举例
学生专业 |
作业题目 |
教学章节 |
环境工程 |
固体废弃物处理中所涉及的热化学计算 |
热化学 |
分步沉淀在工业废水处理中的应用 |
沉淀反应 |
电絮凝技术在环境领域中的应用 |
电化学 |
缓冲溶液在污水处理中的应用 |
酸碱理论 |
配位反应在催化剂制备中的应用 |
配位化合物 |
3.2. “多点融合”的教学方式，探究现代化教学理念
《无机化学》作为大一新生接触到的一门专业基础课程，地位和作用不言而喻。通过分析整理教学资源，在教学内容、教学方法和实验教学改进等方面积极探索创新模式，解决知识点多、概念抽象难懂的问题，促进知识点尽快消化理解，满足学生个性化学习需求，培养学生养成良好的思维习惯和学习态度，使教学质量和教学水平再上新台阶。
此外，“以学生为中心，以专业需求为导向”，打破传统《无机化学》课程授课过程中存在的学科壁垒，构建“基础化学知识 + 实际工程问题案例 + 项目式课后作业”的融合式教学体系。通过调研不同专业的人才培养方案和课程体系，明确各专业对化学知识的需求重点。通过将无机化学的知识点与专业领域的实际问题、前沿技术相结合，让学生在学习化学知识的同时，能够清晰地认识到化学知识在专业领域中的应用价值。
3.3. 融合互联网与传统教育，实现数字化背景下线上–线下教学的良好衔接
构建互联网课程平台是线上–线下翻转课堂教学模式开展的关键和基础。科学评价学生目前水平、学习能力、预期目标，结合教学内容开展多资源课程平台的设计和构建，融入教师教学特色，实现手机、平板、计算机等多渠道互联互通，及时修订完善教学计划，不断丰富课程平台内容，促进《无机化学》翻转课堂教学模式为数字化背景下的教育学提供更多新思路、新途径。
对现有的在线学习平台超星学习通上的资源进行整合，设置课前专业知识导入、课程公告、专业讨论区、专业研究前沿等模块。教师课前在线上平台发布翻转课堂内容的预习任务，通过跟踪学生的视频观看进度、项目式作业完成情况和预习反馈，精准掌握学生的知识理解难点和专业知识衔接盲区，为线下课堂教学提供针对性依据。
3.4. 基于翻转课堂制定考核评价体系
翻转课堂作为一种“先学后教”的新型教学模式，打破了传统课堂“教师讲授为主、学生被动接受”的固有形态，将知识传授环节置于课前自主学习阶段，课堂则聚焦于知识内化、互动探究与能力提升。构建以“过程性评价为核心、终结性评价为补充、多元主体参与、多维度能力覆盖”的综合评价体系，实现“以评促学、以评促教”的核心目标。同时，基于应用型大学的办学特色，将翻转课堂形式与学生的专业相结合，通过完成课前与学生专业相关的项目式作业，并在课上进行汇报，实现翻转课堂的教学过程。
过程性评价中，引入“学生自评”和“小组互评”的评价模式。学生自评培养自我反思的能力，提高下一次作业的完成效果。小组互评强化学生的合作意识与责任担当，保证考核体系的相对客观公平。此外，课程结束后，收集学生对考核评价体系的意见与建议，结合评价实践中的问题与成效，对评价指标、权重分配、评价方式等进行分析，保证评价体系持续优化，确保贴合翻转课堂的教学需求，提升评价的科学性与有效性。
4. 《无机化学》课程教学改革的实践效果
4.1. 实践案例
针对我校环境工程专业《无机化学》课程为例，结合学生专业的项目式作业，采用翻转课堂方式，实施开展两学期。具体实施方案：根据教学大纲，在课前，学生通过线上资源了解本节课与专业之间的联系，并将每章知识点拆解为5~10分钟的微课短视频，内容包括：重难点讲解、常见典型例题解析、工业应用案例。同时配套设计导学案，包含本节课的学习目标、重点难点知识点、思考题等。学生需在规定时间内完成学习，并通过平台提交预习思考题答案和学习反馈。教师通过平台数据，掌握学生的学习进度与薄弱环节，为课中教学提供针对性指导。
课前，布置与学生专业相关的项目式作业，学生在对本节知识点学习过后，结合项目式作业题目，以小组为单位，借助多媒体手段，查阅相关资料，并以PPT形式完成项目式作业的汇报。课上，教师结合学生的课前学习情况、课堂汇报情况，对本节课的知识点进行梳理，对学生的课前–课中疑问进行答疑。同时，结合学生专业相关的科技–科研前沿，拓宽学生的思路，加深学生对知识点的理解，并布置课后学习总结报告。课后，学生以小组为单位，基于课堂上教师的引导，结合全组的反思情况，撰写学习总结报告。此外，学生在超星学习通上的拓展讨论区积极讨论，分享自己的学习心得。同时，教师建立学习小组，定期参与群内交流，提供持续指导。
4.2. 效果分析
通过两学期的教学实践，从学生学习效果、学生能力提升、教师教学能力三个维度分析改革效果。
(1) 学生学习效果显著提高
期末考试结果显示：学生的期末成绩出现明显提高，及格率明显上升。针对考试题型进行分析，说明翻转课堂有助于不同层次学生的知识掌握。
通过课后问卷调查发现，约90%以上的学生表示“愿意主动参与课前学习”；约78%的学生认为“项目式作业能够加深学生对知识点的理解”；而对照班仅有45%的学生表示“对课堂内容感兴趣”，多数学生反映“课堂节奏快，难以跟上教师思路”。此外，实验班学生线上平台的学习时长、互动次数均远超对照班。
(2) 学生综合能力全面发展
翻转课堂要求学生自主规划学习时间、完成预习任务，长期坚持有助于培养学生的时间管理能力与自主探究意识。在课程学习与科研论文撰写中，学生表现出更强的自主学习能力，能够主动查阅文献、梳理知识框架，完成论文的撰写工作。此外，结合学生专业与知识点融合的项目式作业，提高了学生对自身专业的认识。通过项目式作业解决实际工程问题，学生的创新思维也得到了锻炼。
(3) 教师教学能力持续进阶
翻转课堂要求教师将整节课制作成一个短小的微课视频，并设计导学案与项目式作业的学习任务。在此过程中，教师的教学资源开发能力、信息化教学能力得到显著提升。同时，依据学生在课堂上的项目式作业汇报的表现情况，教师能够及时掌握学生的学习动态，调整教学方式，教师教学能力有明显提高。此外，课后通过学习总结报告、期末测试、学生调查问卷等方式，教师能够全面反思教学情况，分析教学问题，对后续教学持续改进。
5. 结语
“基础化学知识 + 实际工程问题案例 + 项目式课后作业”的三维多点融合式教学模式的《无机化学》课程，基于课前–课中–课后三阶段的数字化教学模式，结合翻转课堂教学方式，提升学生的自主学习能力、提高学生的创新思维、锻炼学生解决实际工程问题的能力，培养符合社会发展需求的应用型人才。
基金项目
2025年沈阳航空航天大学本科教学改革研究项目(数字化背景下翻转课堂教学模式的研究与实践——以《无机化学》课程为例)。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。