農(nóng)科專業(yè)基礎化學實驗教學新模式研究

秦玉嬌，趙 琨，陶菲菲，張 玉

（紹興文理學院 化學化工學院，浙江紹興 312000）

新時代，新使命，新農(nóng)科，新征程。新時代賦予了高等農(nóng)林教育新的歷史使命和難得的發(fā)展機遇。自2019年6月以來，由多所涉農(nóng)高校共同提出的“北大倉行動”“安吉共識”拉開了我國新農(nóng)科建設的序幕，同時也為深化高等農(nóng)林教育教學改革提供了具體行動實施方案[1]。我國是農(nóng)業(yè)大國，加強新農(nóng)科建設，就是要適應我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展需求，推進農(nóng)科與其他學科交叉融合，為培養(yǎng)視野開闊、知識面寬、創(chuàng)新探究能力強、綜合素質(zhì)高的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領軍人才而奮斗，提升涉農(nóng)學科科研和國際合作能力，不斷增加我國高等農(nóng)業(yè)教育的國際競爭力。

基礎化學實驗課是高等院校農(nóng)科專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程，涉及無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗等四門基礎化學實驗課程內(nèi)容，知識點涉及廣，而且基礎化學實驗課程的學習會對后續(xù)農(nóng)科其余專業(yè)課學習產(chǎn)生深遠的影響[2]。基礎化學實驗的課程體系需要打破原有的以學科為中心的課程結構，實現(xiàn)學科綜合，知識與能力的綜合，按照基礎技能實驗、基礎化學實驗、綜合化學實驗和獨立設計實驗的不同層次，把原來的四門化學實驗基礎課程重新組合成獨立的《基礎化學實驗》課程。因此，本文在基于新時代背景下，提出構建基礎化學實驗教學新模式，力爭培養(yǎng)農(nóng)科專業(yè)的學生對化學基本理論和概念的理解，提高靈活運用化學原理解決農(nóng)科專業(yè)實際問題的能力，以及養(yǎng)成良好的實驗習慣，樹立嚴謹?shù)目茖W態(tài)度等方面具有重要作用。

1 農(nóng)科專業(yè)基礎化學實驗課程現(xiàn)狀

基礎化學實驗是作為高等院校農(nóng)科相關專業(yè)的一門基礎必修課程，是培養(yǎng)創(chuàng)新型農(nóng)林新人才組成內(nèi)容[3]。基礎化學實驗是基礎化學理論教學的重要組成部分，主要學習化學基本原理、基本操作和實驗探究，是對涉農(nóng)專業(yè)學生動手能力、收集證據(jù)和實驗探究的培養(yǎng)實驗。

例如無機化學實驗中的結晶與重結晶、分析化學中的有機化學中的色譜分析法、茶葉中有效成分的提取與檢測、使用薄層色譜法分離蘇丹Ⅲ和偶氮苯、制備肉桂酸、β-胡蘿卜素分離和含量測定等實驗[4]。基礎化學實驗不僅是大學化學綜合化學習的基礎，同時也是學習農(nóng)學的基礎，所以在本科農(nóng)林化學實驗教學中占據(jù)著重要地位。但在“新農(nóng)科”背景下，涉農(nóng)專業(yè)基礎化學實驗教學還是存在一些問題，基于此本文將總結農(nóng)科專業(yè)基礎化學實驗存在問題及探討相應的實驗教學改革策略。

1.1 教學地位不適配

實驗課隸屬于理論課，與實驗教學的應有地位極不相稱。基礎化學是以實驗為基礎學科但在課程的設置中，由于基礎化學實驗依附于理論課程的教學體系，導致基礎化學實驗教學常常不受重視。許多涉農(nóng)高校普遍存在“重理論，輕實踐”的思想，導致學生在進行基礎化學實驗時過于依附于書本，只是按照書本操作，而沒有進行自己的實驗思考和實驗探究，甚至有部分學生在進行基礎化學實驗時草草了事，只是為完成實驗報告。總之，“重理論，輕實驗”的思想不利于發(fā)揮基礎化學實驗教學在素質(zhì)教育和創(chuàng)新探究能力培養(yǎng)中的重要作用。

1.2 教學目標分散

大多數(shù)的涉農(nóng)高校無機化學、有機化學、分析化學及物理化學四大化學實驗還是采用分開教學的方式，但是四大化學并不是完整獨立的個體。四大化學雖然側(cè)重點不同，但是它們之間也是存在聯(lián)系的，例如無機化學實驗的儀器操作在有機化學實驗中也需要涉及，若將兩次的儀器使用操作介紹兩次，勢必會給學校資源造成浪費。而現(xiàn)階段，四大化學的教學目標過于獨立和分散，缺乏對化學實驗自身原理與方法的整體認識，而且在實驗教學內(nèi)容安排上難免有重復、脫節(jié)之處。由于四大化學實驗之間有相互的聯(lián)系之處，可將四大化學實驗通過合理的整合形成基礎化學實驗，在保證教學內(nèi)容不變的前提下，整合教學目標，教學內(nèi)容不出現(xiàn)重復、脫節(jié)之處，同時合理利用實驗教學資源。

1.3 教學方法和教學過程單一

在傳統(tǒng)實驗課堂中，主要由教師講解化學實驗原理、步驟、方法等，學生按照一定實驗方法和步驟進行化學實驗，依賴于教師和教材，思維固定，而這種機械性的、灌輸式的教學模式并沒有充分調(diào)動學生的主觀能動性，導致學生不積極思考問題，不能主動發(fā)現(xiàn)、分析和解決化學問題的方法[5]，這樣沒有充分發(fā)展學生的動手實踐和實驗創(chuàng)新探究的能力。在高校化學實驗教學中普遍存在的問題是教學過程單一，還是主要以教師的講為主，教師在學生進行實驗前講解實驗原理和基本操作，學生機械地按照教師的講解和書本步驟進行實驗，在實驗中沒有自己的思考，甚至可以說學生沒有和教師形成互動，教師的講和學生的學完全是兩個分開的過程，違背了“以學生為主體”的教育思想。可以在實驗教學中讓學生做課堂的主人，采用兩人一組的方式讓學生進行演示實驗、預測實驗現(xiàn)象、討論等。

1.4 教學資源缺乏

由于受到條件、經(jīng)濟、安全環(huán)保等方面因素的限制，部分大學化學實驗資源存在一些問題，主要有以下幾個方面，一是化學實驗室的數(shù)量不足，部分學校由于資金或其他方面的影響，所具有的化學實驗室的數(shù)量不能滿足實際化學實驗教學的需要，因此會限制學生開展化學實驗操作的機會；二是化學實驗設備陳舊落后和藥品更換不及時，部分學校的化學實驗設備更換的周期比較長，跟不上當前的形勢，并且存在一定的安全隱患[6]。實驗室設備缺乏學生對實際生產(chǎn)中的裝置、模式缺乏體驗和認識。尤其是在安全生產(chǎn)方面學生無法獲得親臨現(xiàn)場的機會，這必將導致學生在安全生產(chǎn)方面意識淡薄，缺乏應急處理能力。

1.5 考評方式單一

大部分涉農(nóng)高校針對化學實驗考查方式主要通過實驗報告和考核實驗來考查學生的化學實驗情況，此時學生會產(chǎn)生惰性行為，不以為然地面對平時的化學實驗，只是認真的準備考核實驗，而沒有好好準備及了解平時的化學實驗操作及原理，不利于涉農(nóng)專業(yè)學生進一步學習專業(yè)知識。因此，在“新農(nóng)科”背景下，針對基礎化學教學改革非常重要的一點就是化學實驗考核方式的改革，在實際的化學實驗教學中可以使用虛擬仿真平臺，可通過平臺查看學生的使用情況、實驗操作扣分情況、問題思考及探究等方面，可從多個角度對學生的化學實驗進行考核，考核方式多元。

2 農(nóng)科專業(yè)基礎化學實驗教學新模式

目前我國已進入新時代，社會經(jīng)濟以及形態(tài)都發(fā)生了較大的變化，自然教育事業(yè)也要緊跟時代步伐進行改革，所以對于農(nóng)科專業(yè)，提出“新農(nóng)科”建設。“新農(nóng)科”時代的來臨勢必會造成農(nóng)科專業(yè)傳統(tǒng)基礎化學實驗教學無法滿足當今教學要求[7]。因此為了解決現(xiàn)階段的教學弊端，高等院校涉農(nóng)專業(yè)必須要結合自己的實際狀況，對基礎化學實驗課程進行教學改革，從而保證基礎化學實驗能夠在農(nóng)科專業(yè)學生學習生涯中發(fā)揮著重要作用。《基礎化學實驗》在教學過程中，順應當前教學改革的方向，注重理論聯(lián)系實際，不斷改革教學內(nèi)容、教學方法和教學手段，建立虛實交互的基礎化學實驗教學模式，體現(xiàn)知識與能力的綜合性和完整性，強化傳統(tǒng)知識與現(xiàn)代技術的融合，符合21世紀新農(nóng)科人才的培養(yǎng)目標。

2.1 制定新的教學大綱

教學大綱是一門課程的教學綱要，教學大綱對教學目的、教學內(nèi)容、教學過程及學生需要達到的水平進行了規(guī)定，教師在授課過程中也會按照教學大綱的安排進行授課[8]。在“新農(nóng)科”背景下，傳統(tǒng)的基礎化學實驗教學大綱已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對專業(yè)人才的需求，應在基礎化學理論教學大綱基礎上，設立符合新農(nóng)科對人才需求的獨立基礎實驗教學大綱。根據(jù)新農(nóng)科各專業(yè)發(fā)展需求以及農(nóng)科專業(yè)學生應該具備的化學實驗能力，對現(xiàn)有的教學大綱和專業(yè)培養(yǎng)計劃進行修訂。可按模塊設置教學內(nèi)容，保證學生能夠根據(jù)自身的專業(yè)需要和化學實驗能力的要求，有步驟分階段地學習。

2.2 建立新的實驗教學體系

基礎化學實驗包含無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗，這四部分實驗并不是完全割裂開來的，需要將四大化學實驗整合成一個完整的實驗體系。立足于推進新農(nóng)科建設，培養(yǎng)現(xiàn)代新型農(nóng)林人才，將傳統(tǒng)的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗等課程進行整合與優(yōu)化，實現(xiàn)四大基礎化學的有機融合，優(yōu)化、綜合實驗教學內(nèi)容，避免重復和脫節(jié)現(xiàn)象。根據(jù)學生專業(yè)所需的化學實驗能力，修訂基礎化學實驗課程教學大綱。優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，更新部分實驗教學項目，增加綜合性和設計性實驗。根據(jù)專業(yè)類別設置不同模塊，例如驗證性實驗、探究性實驗、創(chuàng)新性實驗等。在保證學生掌握基本化學實驗知識和操作的基礎上，可以進行部分選修實驗，可以給學有余力的同學進行一個實驗難度的提高，有步驟分階段地進行學習，同時也可以滿足因材施教的原理。

2.3 構建移動信息化網(wǎng)絡教學平臺

當前，數(shù)字化時代已經(jīng)到來，構建移動信息化網(wǎng)絡平臺也必然是水到渠成。建立課程網(wǎng)絡教學平臺，實現(xiàn)課程大綱、課程目標、習題庫和實驗教學課件等網(wǎng)絡教學資源的建設[9]。改革傳統(tǒng)的教學模式，充分體現(xiàn)“即時學習”“片段化學習”的移動學習特點，錄制適合移動端播放的“小而精”的課程實驗微視頻、動畫等，豐富課程教學手段，使學生能夠“隨時隨地學”，激發(fā)學生學習化學的興趣。也可建立在線開放課程，讓同學們都可以參與到整個課程中來，從而進一步提高課堂教學質(zhì)量和課堂教學效率，利用移動信息化教學手段，進一步構建師生交互的網(wǎng)絡教學平臺，使每個同學都能夠隨時隨地學習與化學有關的知識。

2.4 建立虛擬仿真實驗教學平臺

由于各種限制，部分學校可能不具備大型或先進設備，這樣會造成學生不能夠體會到新穎的設備，不能感悟化學前沿，因此需要建立虛擬仿真實驗教學平臺。利用現(xiàn)代化教學手段，建立課程虛擬仿真實驗庫，增加“練習模式”“考試模式”等模塊，實現(xiàn)虛實有機融合。學生利用虛擬仿真實驗教學平臺，完成課前預習、課堂實驗、課后報告、交流與討論等環(huán)節(jié)。教師通過平臺記錄下的學生操作次數(shù)、操作時間、操作情況及扣分記錄等，更全面地掌握學生完成虛擬仿真實驗的情況，加強過程考核，有利于實時對學生實驗效果進行更全面、客觀地評價。采用3D技術，搭建虛擬仿真實驗教學平臺，使學生置于仿真環(huán)境中，充分調(diào)動視覺感受，提高學生的學習效率。設立“練習模式”“考試模式”等模塊，軟件可以根據(jù)學生在場景畫面上的互動，記錄每步操作，并統(tǒng)計操作次數(shù)、時間以及扣分情況，準確地統(tǒng)計學生的每一步驟成績，實現(xiàn)實驗課程的仿真練習與操作考核，使得教師更加直觀、省時、高效便捷地掌握學生的實驗操作情況，準確判斷學生對實驗的掌握程度，有助于幫助教師實現(xiàn)過程性考核。

3 結束語

“新農(nóng)科”背景下，涉農(nóng)專業(yè)基礎化學實驗教學改革也刻不容緩。面對基礎化學實驗教學存在的問題提出多種解決策略，可為涉農(nóng)高校提供建議。注重基礎化學實驗教學為農(nóng)科專業(yè)知識的學習夯實基礎，不僅讓學生學會如何將基礎化學實驗知識用于農(nóng)科專業(yè)，而且對學生學習后續(xù)專業(yè)性課程起到很好的支撐作用。基礎化學實驗是培養(yǎng)學生良好的工作習慣和工作習慣以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力單一門學科。而構建基礎化學實驗的新模式也迫在眉睫，在有效地激發(fā)學生潛能，提高農(nóng)科基礎化學實驗教學效果具有重要作用。