農(nóng)業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)下的“分析化學(xué)實驗”教學(xué)模式

劉衣南 王旭

［摘 要］ 新時代，隨著農(nóng)業(yè)高校教育改革的不斷發(fā)展，建設(shè)一流本科專業(yè)、培養(yǎng)專業(yè)人才的核心辦學(xué)理念逐漸成為高質(zhì)量發(fā)展的重要指引。為配合農(nóng)業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，推進(jìn)基礎(chǔ)課程的變革與創(chuàng)新，實現(xiàn)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的深度融合、科教并舉，成為時代發(fā)展的必然之舉。在此背景下，探討了基于通專融合、科教融合的“分析化學(xué)實驗”教學(xué)模式的實現(xiàn)路徑，并分析了其應(yīng)用價值，以期為相關(guān)理論與實踐研究工作提供一定的借鑒與啟發(fā)。

［關(guān)鍵詞］ 農(nóng)業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)；分析化學(xué)實驗；通專融合；科教融合

［基金項目］ 2022年度沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究重點項目“基于專業(yè)認(rèn)證的農(nóng)業(yè)院校基礎(chǔ)課智慧教學(xué)融入專業(yè)人才培養(yǎng)及考核評價體系的研究及實踐”（2022－13）

［作者簡介］ 劉衣南（1979—），女，吉林長春人，碩士，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院講師，主要從事分析化學(xué)理論及教學(xué)研究；王 旭（1977—），女，遼寧撫順人，博士，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院講師（通信作者），主要從事分析化學(xué)理論研究。

［中圖分類號］ G642.4 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）36-0148-04 ［收稿日期］ 2023-04-03

作為農(nóng)業(yè)院校的必修課程之一，“分析化學(xué)實驗”是農(nóng)業(yè)院校基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)體系的重要構(gòu)成部分，具有重要的教學(xué)地位。新時代新形勢下，為配合農(nóng)業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，全面推進(jìn)通專融合、科教融合已成為高等農(nóng)業(yè)院校發(fā)展的必然趨勢。“分析化學(xué)實驗”作為一門利用實驗技術(shù)與實驗儀器、設(shè)備進(jìn)行客觀事物觀察與分析的專業(yè)學(xué)科，是承載科通專融合、教融合理念的有力載體。但就目前國內(nèi)學(xué)科發(fā)展情況來看，各級院校將“分析化學(xué)實驗”的教學(xué)重心放在了方法的優(yōu)化與改進(jìn)、實驗項目的開發(fā)、教學(xué)模式的創(chuàng)新以及教學(xué)成果評估體系的構(gòu)建方面［1］。在通專融合、科教融合進(jìn)而實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)等領(lǐng)域的嘗試不夠深入與全面［2］。

在農(nóng)業(yè)院校中，不同專業(yè)的人才培育目標(biāo)不盡相同。因此，對于“分析化學(xué)實驗”教學(xué)的需求也存在較為明顯的差異。在此背景下，實現(xiàn)通專融合、科教融合理念與“分析化學(xué)實驗”教學(xué)工作的深度融合，引導(dǎo)化學(xué)實驗教學(xué)工作更好地服務(wù)于院校內(nèi)不同專業(yè)，滿足不同專業(yè)的需求，推進(jìn)院校新工科、新農(nóng)科的建設(shè)工程，成為各級農(nóng)業(yè)院校應(yīng)當(dāng)給予高度重視的重要課題。本課程組基于通專融合、科教融合，探索并構(gòu)建農(nóng)業(yè)院校“分析化學(xué)實驗”教學(xué)的新模式。

一、“分析化學(xué)實驗”教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐

（一）篩選具有專業(yè)特色的實驗

1.“分析化學(xué)實驗”教學(xué)需要滿足不同專業(yè)的差異性需求。例如，土壤與環(huán)境專業(yè)的學(xué)生希望在開展“分析化學(xué)實驗”教學(xué)時，能夠涉及與土壤、水質(zhì)等環(huán)境樣品化學(xué)分析有關(guān)的內(nèi)容；生物專業(yè)的學(xué)生則需要更多涉及生物活性成分等物質(zhì)的化學(xué)分析方法。因此，經(jīng)過教師多渠道、多方式的梳理與提煉專業(yè)研究文獻(xiàn)資料，并綜合考量各專業(yè)培養(yǎng)方向自身特點、各類專業(yè)的覆蓋性、實驗重復(fù)操作的可行性、實驗儀器與設(shè)備的適配性等，針對各類專業(yè)增加專業(yè)特色實驗。最后課程組成員共同商討后選擇出優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容（見表1）。

2.編寫原創(chuàng)性實驗講義。嚴(yán)格遵循實驗教學(xué)的科學(xué)合理性與規(guī)范完整性，利用“分析化學(xué)實驗”基本原理及方法，解決專業(yè)相關(guān)測定任務(wù)，同時適度保留實驗的挑戰(zhàn)性。

（二）試點班級中驗證專業(yè)特色實驗的可行性

增設(shè)針對相關(guān)專業(yè)的特色實驗前，首先將該類實驗以探究性設(shè)計實驗的形式，在部分班級中進(jìn)行試點運行。課程組在實驗的探索期間，對實驗的開展效果進(jìn)行全方位、全流程跟蹤記錄，并積極與試點班級的專業(yè)教師進(jìn)行深入溝通與交流，從而獲取該類實驗存在的問題及改進(jìn)建議，選擇出最優(yōu)方案，不斷完善此類實驗設(shè)計。

例如，“楤木植物中有效成分的提取與分析檢測”實驗，在該實驗正式在全校推行之前，將其視為一個學(xué)生探究性設(shè)計實驗。具體做法如下：首先，在試點班級中，將班內(nèi)全體學(xué)生進(jìn)行分組（3～5人為一個研究小組），擬定三個研究項目：“黃酮的提取與分析”“蛋白質(zhì)的提取與分析”與“多糖的提取與分析”。各研究小組可從中任選一個作為自身的研究項目，運用專業(yè)課程知識分離提取有效生物活性成分，然后靈活運用在“分析化學(xué)”課程中所掌握的分析測定方法進(jìn)行含量測定與分析。其次，要求各研究小組進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)資料的收集、梳理與總結(jié)，并設(shè)計出各自的實驗開展方案，并以PPT、視頻等形式進(jìn)行方案內(nèi)容的展示與宣講。倘若不同研究小組選擇了相同的實驗設(shè)計題目，那么要對不同小組的實驗設(shè)計方案進(jìn)行可行性分析以及優(yōu)勢比對，注意在實驗的具體細(xì)節(jié)中保留相對差異性［3］。例如，A組與B組均選擇了“有機溶劑法分離提取黃酮類物質(zhì)的檢測”這一方案，兩組的實驗方法、流程可以近似相同，但在具體實驗條件的選用中，即樣品與提取液的料液比、乙醇提取溶劑的濃度、提取時間與溫度、是否使用微波輔助、是否應(yīng)用超聲提取等，應(yīng)當(dāng)具備較大的差異性。此差異性在應(yīng)用分析化學(xué)的方法進(jìn)行檢測時，會顯示出差異性的測定結(jié)果，從而優(yōu)化分離提取條件。最后，指導(dǎo)教師引導(dǎo)各研究小組獨立完成實驗、獨立分析實驗結(jié)果。以“食鹽中碘含量測定”和“酸性碘消毒液中碘含量的測定”這兩個相似課題為例，研究小組在開展該實驗時，分別選用了滴定分析和分光光度法分進(jìn)行碘含量的測定，出現(xiàn)了無法得到測定數(shù)據(jù)和測定數(shù)值受到嚴(yán)重干擾的現(xiàn)象。此時，教師切忌直接告知學(xué)生存在的問題，而是應(yīng)當(dāng)做好“引路人”的角色，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考滴定分析樣品含量適用范圍和溶液本身顏色對吸光度的影響，最終讓學(xué)生通過積極探索與獨立思考得出答案——在學(xué)生開展實驗時，應(yīng)針對目標(biāo)物質(zhì)在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及不同分析方法的適用范圍，選擇適宜條件，排除干擾因素，從而得到較為準(zhǔn)確的測定結(jié)果［4］。

通過三輪試點班級，證明上述專業(yè)特色實驗方案切實可行且具備較高的教學(xué)價值，可以進(jìn)行更大范圍的推廣，并在教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃中，用其替換一個原有的同類基礎(chǔ)型實驗。

經(jīng)過層層篩選出的專業(yè)特色實驗，是“分析化學(xué)實驗”教學(xué)改革與實踐的關(guān)鍵內(nèi)核，是實現(xiàn)通專融合、科教融合理念與“分析化學(xué)實驗”教學(xué)深度融合的重要支撐。整個原創(chuàng)實驗從研發(fā)到推廣的過程，是一個不斷探索、不斷改進(jìn)的科學(xué)研究過程。因此，教師應(yīng)當(dāng)在原創(chuàng)實驗的教學(xué)設(shè)計中充分體現(xiàn)出這一科學(xué)研究的全流程［5］。

二、“分析化學(xué)實驗”教學(xué)方法的改革與實踐

突出“學(xué)生中心”地位，真正做到以“學(xué)”為中心，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計，改變教學(xué)方法、教學(xué)模式，因材施教，注重學(xué)生問題解決能力和審辯思維能力的培養(yǎng)。

（一）課前

充分利用超星數(shù)字化平臺等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具，創(chuàng)建線上線下混合式教學(xué)模式，以實現(xiàn)教學(xué)資源豐富化、信息化。滿足不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)需求的個性化和差異化。教師在正式上課前，通過線上數(shù)據(jù)平臺將豐富的信息化實驗課程教學(xué)相關(guān)內(nèi)容、資料、案例、視頻等發(fā)放給每一名學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料的研讀，學(xué)生需完成預(yù)習(xí)報告、課前測試、虛擬實驗等任務(wù)項目。同時學(xué)生完成課前思考，并針對教學(xué)案例闡述自身的理解與認(rèn)知。

（二）課中

教學(xué)方法需多樣化，打破傳統(tǒng)課堂“滿堂灌”的教學(xué)方式，在線下授課中把學(xué)生變成課堂的主體，采用教師學(xué)生共同多媒體講解，同時把提出實際問題、師生討論、生生討論相結(jié)合。在設(shè)計實驗中，學(xué)生組建設(shè)計小組，設(shè)計實驗方案，采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式共同探討，并完善最佳設(shè)計方案。以上方法訓(xùn)練學(xué)生的問題解決能力和審辯思維能力。實驗操作采用獨立操作與小組協(xié)作相結(jié)合的方法，既能鍛煉學(xué)生獨立處理問題的能力，又能加強學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識。

（三）課后

教師發(fā)布實驗標(biāo)準(zhǔn)測定結(jié)果，用于衡量學(xué)生結(jié)果的準(zhǔn)確度。學(xué)生則依據(jù)準(zhǔn)確度進(jìn)行誤差分析或改進(jìn)實驗。

通過在基礎(chǔ)實驗教學(xué)中融入新的教學(xué)方法，能夠在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時，提升教學(xué)實際教學(xué)效果。不過，需要注意的是，該門課程的學(xué)習(xí)對象主要是大一新生，這部分學(xué)生群體本身學(xué)業(yè)任務(wù)較重。因此，盡量應(yīng)當(dāng)秉持線下教學(xué)為主，課前預(yù)習(xí)、課后總結(jié)為輔的教學(xué)方法設(shè)計思路，從而盡量減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，杜絕消極、負(fù)面學(xué)習(xí)情緒的產(chǎn)生。

三、“分析化學(xué)實驗”考核評價機制的改革與實踐

實現(xiàn)考核方式多元化、豐富化，加強非標(biāo)準(zhǔn)化、綜合性等評價，即由線上預(yù)習(xí)、課前測成績、線下課堂實際操作成績、課上互動環(huán)節(jié)的參與度、實驗結(jié)果準(zhǔn)確度成績與實驗報告成績等六部分構(gòu)成。評價手段科學(xué)合理且契合人才培養(yǎng)類型，考試考核評價嚴(yán)格，體現(xiàn)過程評價，注重學(xué)習(xí)效果評價。所有評價過程可回溯。同時考慮到基礎(chǔ)實驗、專業(yè)特色實驗、設(shè)計實驗的不同，對學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)施以具有差異化的考核評估機制。

（一）前置性評價

運用超星數(shù)字化教學(xué)工具，發(fā)布課前預(yù)習(xí)引導(dǎo)。對于基礎(chǔ)實驗與專業(yè)特色而言，學(xué)生的成績構(gòu)成與要素可以按照相同的架構(gòu)方式，二者的差異性主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)實驗內(nèi)容較為單一，多為基于化學(xué)反應(yīng)原理而建立的滴定分析，主要考查分析化學(xué)中基本原理在基礎(chǔ)型經(jīng)典實驗中的應(yīng)用。前置性評價主要根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)報告、課前知識點考查、虛擬實驗室運用等進(jìn)行，可設(shè)置其占總成績的10%～15%。而在專業(yè)特色實驗中，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)則更為多元化，包括專業(yè)理論與分析化學(xué)理論的融合，實驗樣品的收集與實驗前處理、實驗方案可行性分析等。前置性評價主要根據(jù)學(xué)生實驗原理、實驗流程設(shè)計、實驗項目中的思考題等成績，可設(shè)置其占總成績的15%～20%。對于設(shè)計實驗而言，通常涉及各種不同分析方法的聯(lián)合使用，所測樣品也更加復(fù)雜。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中需要將更多的關(guān)注點放在文獻(xiàn)資料的搜集、整理上面，并適當(dāng)進(jìn)行方法學(xué)比較，根據(jù)待測樣品實際情況選擇合適的實驗原理、實驗流程，同時需要選擇適宜的測定條件、排除干擾，最后還需要進(jìn)行誤差的分析與討論。學(xué)生的設(shè)計實驗前置性評價成績應(yīng)當(dāng)囊括以上各方面情況，可設(shè)置其占總成績的20%～30%。

（二）形成性評價

在線下面授教學(xué)中，突出“學(xué)生中心”地位，建立以“學(xué)”為中心的多樣化的教學(xué)方法。形成性評價注重各個教學(xué)環(huán)節(jié)的考查，此時基礎(chǔ)實驗、專業(yè)特色實驗、設(shè)計性實驗的考核評價標(biāo)準(zhǔn)基本相同，即根據(jù)學(xué)生課堂提問與課堂討論的參與度、實驗獨立操作能力、實驗操作規(guī)范性、小組協(xié)作的貢獻(xiàn)等進(jìn)行綜合評分。形成性評價占總成績的40%［6］。

（三）結(jié)果性評價

根據(jù)學(xué)生實驗結(jié)果準(zhǔn)確度、實驗設(shè)計合理性、課后思考問題回答情況等進(jìn)行評分。

綜上，建立“過程考核+準(zhǔn)確度驗證+實驗設(shè)計+翻轉(zhuǎn)課堂”的成績評價和考核制度。以實現(xiàn)考核的系統(tǒng)化、多元化、科學(xué)化、公平化，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

四、基于通專融合、科教融合的“分析化學(xué)實驗”教學(xué)模式的應(yīng)用價值分析

（一）研發(fā)原創(chuàng)實驗，激發(fā)學(xué)生興趣

該教學(xué)模式的主要創(chuàng)新點在于能夠基于農(nóng)業(yè)院校的自身治學(xué)辦校特點，量體裁衣，研發(fā)獨具特色且針對不同專業(yè)的綜合原創(chuàng)實驗，從而切實滿足了不同專業(yè)學(xué)生差異化的“分析化學(xué)實驗”學(xué)習(xí)訴求，為學(xué)生提供了個性化的教學(xué)體驗，從而提升了“分析化學(xué)實驗”教學(xué)的針對性與精準(zhǔn)性。

（二）彰顯科研流程，提升教學(xué)質(zhì)量

在該教學(xué)模式原創(chuàng)實驗的“探索”階段，能夠讓學(xué)生自主參與到實驗的研發(fā)與探究工作中，獨立進(jìn)行定性、定量的研究，包括樣品收集與實驗前處理、樣品有效成分提取與分析、實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的處理與記錄等，從而讓學(xué)生能夠全面而深刻地經(jīng)歷科學(xué)研究的全流程，激發(fā)了學(xué)生對于實驗、學(xué)科、專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣與激情，讓學(xué)生能夠主動參與到實驗教學(xué)活動中，進(jìn)而有效地提升了分析化學(xué)實驗教學(xué)的成效。

（三）創(chuàng)新教材內(nèi)容，豐富教學(xué)資源

該教學(xué)模式所產(chǎn)出的原創(chuàng)實驗，能夠在一定程度上代替教材中的部分基礎(chǔ)實驗，從而實現(xiàn)教材內(nèi)容的發(fā)展與創(chuàng)新。此外，通過運用該教學(xué)模式，能夠?qū)⑶把氐膶W(xué)術(shù)成果提煉為教學(xué)案例，在一定程度上豐富了教學(xué)資源，實現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的發(fā)展性與先進(jìn)性，并提升了實驗教學(xué)的趣味性與針對性，從而實現(xiàn)了更為理想的“分析化學(xué)實驗”教學(xué)效果。

結(jié)語

綜上所述，新時代，教育事業(yè)的生長態(tài)勢發(fā)生了較大的變化，全面推進(jìn)通專融合、科教融合已成為高等院校發(fā)展的主流趨勢。各級農(nóng)業(yè)院校應(yīng)當(dāng)以通專融合、科教融合理念為指導(dǎo)思想，積極推進(jìn)科研成果向創(chuàng)新性原創(chuàng)實驗的轉(zhuǎn)化以及前沿學(xué)術(shù)成果向教學(xué)案例的轉(zhuǎn)化，并重視通專融合、科教融合理念融入實際教學(xué)設(shè)計工作，從而探索出“分析化學(xué)實驗”教學(xué)發(fā)展的新模式、新路徑，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，助推農(nóng)業(yè)院校的高質(zhì)量、高水平、高效率發(fā)展。

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The Teaching Model of Analytical Chemistry Experiment under the Goal of Talent Cultivation in Agricultural Universities

LIU Yi-nan， WANG Xu

（College of Science， Shenyang Agricultural University， Shenyang， Liaoning 110866， China）

Abstract： In the new era， with the continuous development of educational reform in agricultural universities， the core concept of building first-class undergraduate majors and cultivating professional talents has gradually become an important guide for high-quality development. In order to meet the goal of cultivating professional talents in agricultural universities， promoting the reform and innovation of basic courses， achieving deep integration of basic courses and professional courses， and developing science and education simultaneously has become an inevitable move in the development of the times. In this context， this article explores the implementation path of the analytical chemistry experimental teaching model based on the integration of general education， science and education， and analyzes its application value， with a view to providing some reference and inspiration for relevant theoretical and practical research work.

Key words： cultivation of professional talents in agricultural universities; Analytical Chemistry Experiment; general and specialized integration; integration of science and education