農業院校人才培養目標下的“分析化學實驗”教學模式

劉衣南 王旭

［摘 要］ 新時代，隨著農業高校教育改革的不斷發展，建設一流本科專業、培養專業人才的核心辦學理念逐漸成為高質量發展的重要指引。為配合農業院校專業人才培養目標，推進基礎課程的變革與創新，實現基礎課程與專業課程的深度融合、科教并舉，成為時代發展的必然之舉。在此背景下，探討了基于通專融合、科教融合的“分析化學實驗”教學模式的實現路徑，并分析了其應用價值，以期為相關理論與實踐研究工作提供一定的借鑒與啟發。

［關鍵詞］ 農業院校專業人才培養；分析化學實驗；通專融合；科教融合

［基金項目］ 2022年度沈陽農業大學教育教學研究重點項目“基于專業認證的農業院校基礎課智慧教學融入專業人才培養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，沈陽農業大學理學院講師，主要從事分析化學理論及教學研究；王 旭（1977—），女，遼寧撫順人，博士，沈陽農業大學理學院講師（通信作者），主要從事分析化學理論研究。

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

作為農業院校的必修課程之一，“分析化學實驗”是農業院校基礎化學實驗教學體系的重要構成部分，具有重要的教學地位。新時代新形勢下，為配合農業院校專業人才培養目標，全面推進通專融合、科教融合已成為高等農業院校發展的必然趨勢。“分析化學實驗”作為一門利用實驗技術與實驗儀器、設備進行客觀事物觀察與分析的專業學科，是承載科通專融合、教融合理念的有力載體。但就目前國內學科發展情況來看，各級院校將“分析化學實驗”的教學重心放在了方法的優化與改進、實驗項目的開發、教學模式的創新以及教學成果評估體系的構建方面［1］。在通專融合、科教融合進而實現專業人才培養目標等領域的嘗試不夠深入與全面［2］。

在農業院校中，不同專業的人才培育目標不盡相同。因此，對于“分析化學實驗”教學的需求也存在較為明顯的差異。在此背景下，實現通專融合、科教融合理念與“分析化學實驗”教學工作的深度融合，引導化學實驗教學工作更好地服務于院校內不同專業，滿足不同專業的需求，推進院校新工科、新農科的建設工程，成為各級農業院校應當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，探索并構建農業院校“分析化學實驗”教學的新模式。

一、“分析化學實驗”教學內容的改革與實踐

（一）篩選具有專業特色的實驗

1.“分析化學實驗”教學需要滿足不同專業的差異性需求。例如，土壤與環境專業的學生希望在開展“分析化學實驗”教學時，能夠涉及與土壤、水質等環境樣品化學分析有關的內容；生物專業的學生則需要更多涉及生物活性成分等物質的化學分析方法。因此，經過教師多渠道、多方式的梳理與提煉專業研究文獻資料，并綜合考量各專業培養方向自身特點、各類專業的覆蓋性、實驗重復操作的可行性、實驗儀器與設備的適配性等，針對各類專業增加專業特色實驗。最后課程組成員共同商討后選擇出優質的內容（見表1）。

2.編寫原創性實驗講義。嚴格遵循實驗教學的科學合理性與規范完整性，利用“分析化學實驗”基本原理及方法，解決專業相關測定任務，同時適度保留實驗的挑戰性。

（二）試點班級中驗證專業特色實驗的可行性

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

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，將其視為一個學生探究性設計實驗。具體做法如下：首先，在試點班級中，將班內全體學生進行分組（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”課程中所掌握的分析測定方法進行含量測定與分析。其次，要求各研究小組進行相關文獻資料的收集、梳理與總結，并設計出各自的實驗開展方案，并以PPT、視頻等形式進行方案內容的展示與宣講。倘若不同研究小組選擇了相同的實驗設計題目，那么要對不同小組的實驗設計方案進行可行性分析以及優勢比對，注意在實驗的具體細節中保留相對差異性［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、是否應用超聲提取等，應當具備較大的差異性。此差異性在應用分析化學的方法進行檢測時，會顯示出差異性的測定結果，從而優化分離提取條件。最后，指導教師引導各研究小組獨立完成實驗、獨立分析實驗結果。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行碘含量的測定，出現了無法得到測定數據和測定數值受到嚴重干擾的現象。此時，教師切忌直接告知學生存在的問題，而是應當做好“引路人”的角色，引導學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，最終讓學生通過積極探索與獨立思考得出答案——在學生開展實驗時，應針對目標物質在樣品中的質量分數，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，從而得到較為準確的測定結果［4］。

通過三輪試點班級，證明上述專業特色實驗方案切實可行且具備較高的教學價值，可以進行更大范圍的推廣，并在教學內容規劃中，用其替換一個原有的同類基礎型實驗。

經過層層篩選出的專業特色實驗，是“分析化學實驗”教學改革與實踐的關鍵內核，是實現通專融合、科教融合理念與“分析化學實驗”教學深度融合的重要支撐。整個原創實驗從研發到推廣的過程，是一個不斷探索、不斷改進的科學研究過程。因此，教師應當在原創實驗的教學設計中充分體現出這一科學研究的全流程［5］。

二、“分析化學實驗”教學方法的改革與實踐

突出“學生中心”地位，真正做到以“學”為中心，優化教學環節設計，改變教學方法、教學模式，因材施教，注重學生問題解決能力和審辯思維能力的培養。

（一）課前

充分利用超星數字化平臺等網絡教學工具，創建線上線下混合式教學模式，以實現教學資源豐富化、信息化。滿足不同專業學生學習需求的個性化和差異化。教師在正式上課前，通過線上數據平臺將豐富的信息化實驗課程教學相關內容、資料、案例、視頻等發放給每一名學生，引導學生進行資料的研讀，學生需完成預習報告、課前測試、虛擬實驗等任務項目。同時學生完成課前思考，并針對教學案例闡述自身的理解與認知。

（二）課中

教學方法需多樣化，打破傳統課堂“滿堂灌”的教學方式，在線下授課中把學生變成課堂的主體，采用教師學生共同多媒體講解，同時把提出實際問題、師生討論、生生討論相結合。在設計實驗中，學生組建設計小組，設計實驗方案，采用翻轉課堂的模式共同探討，并完善最佳設計方案。以上方法訓練學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作相結合的方法，既能鍛煉學生獨立處理問題的能力，又能加強學生團隊協作意識。

（三）課后

教師發布實驗標準測定結果，用于衡量學生結果的準確度。學生則依據準確度進行誤差分析或改進實驗。

通過在基礎實驗教學中融入新的教學方法，能夠在激發學生學習積極性的同時，提升教學實際教學效果。不過，需要注意的是，該門課程的學習對象主要是大一新生，這部分學生群體本身學業任務較重。因此，盡量應當秉持線下教學為主，課前預習、課后總結為輔的教學方法設計思路，從而盡量減輕學生的學習負擔，杜絕消極、負面學習情緒的產生。

三、“分析化學實驗”考核評價機制的改革與實踐

實現考核方式多元化、豐富化，加強非標準化、綜合性等評價，即由線上預習、課前測成績、線下課堂實際操作成績、課上互動環節的參與度、實驗結果準確度成績與實驗報告成績等六部分構成。評價手段科學合理且契合人才培養類型，考試考核評價嚴格，體現過程評價，注重學習效果評價。所有評價過程可回溯。同時考慮到基礎實驗、專業特色實驗、設計實驗的不同，對學生的實驗學習施以具有差異化的考核評估機制。

（一）前置性評價

運用超星數字化教學工具，發布課前預習引導。對于基礎實驗與專業特色而言，學生的成績構成與要素可以按照相同的架構方式，二者的差異性主要體現在基礎實驗內容較為單一，多為基于化學反應原理而建立的滴定分析，主要考查分析化學中基本原理在基礎型經典實驗中的應用。前置性評價主要根據學生預習報告、課前知識點考查、虛擬實驗室運用等進行，可設置其占總成績的10%～15%。而在專業特色實驗中，預習環節則更為多元化，包括專業理論與分析化學理論的融合，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學生實驗原理、實驗流程設計、實驗項目中的思考題等成績，可設置其占總成績的15%～20%。對于設計實驗而言，通常涉及各種不同分析方法的聯合使用，所測樣品也更加復雜。預習環節中需要將更多的關注點放在文獻資料的搜集、整理上面，并適當進行方法學比較，根據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，最后還需要進行誤差的分析與討論。學生的設計實驗前置性評價成績應當囊括以上各方面情況，可設置其占總成績的20%～30%。

（二）形成性評價

在線下面授教學中，突出“學生中心”地位，建立以“學”為中心的多樣化的教學方法。形成性評價注重各個教學環節的考查，此時基礎實驗、專業特色實驗、設計性實驗的考核評價標準基本相同，即根據學生課堂提問與課堂討論的參與度、實驗獨立操作能力、實驗操作規范性、小組協作的貢獻等進行綜合評分。形成性評價占總成績的40%［6］。

（三）結果性評價

根據學生實驗結果準確度、實驗設計合理性、課后思考問題回答情況等進行評分。

綜上，建立“過程考核+準確度驗證+實驗設計+翻轉課堂”的成績評價和考核制度。以實現考核的系統化、多元化、科學化、公平化，調動學生學習的積極性和主動性。

四、基于通專融合、科教融合的“分析化學實驗”教學模式的應用價值分析

（一）研發原創實驗，激發學生興趣

該教學模式的主要創新點在于能夠基于農業院校的自身治學辦校特點，量體裁衣，研發獨具特色且針對不同專業的綜合原創實驗，從而切實滿足了不同專業學生差異化的“分析化學實驗”學習訴求，為學生提供了個性化的教學體驗，從而提升了“分析化學實驗”教學的針對性與精準性。

（二）彰顯科研流程，提升教學質量

在該教學模式原創實驗的“探索”階段，能夠讓學生自主參與到實驗的研發與探究工作中，獨立進行定性、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、實驗結果數據的處理與記錄等，從而讓學生能夠全面而深刻地經歷科學研究的全流程，激發了學生對于實驗、學科、專業的學習興趣與激情，讓學生能夠主動參與到實驗教學活動中，進而有效地提升了分析化學實驗教學的成效。

（三）創新教材內容，豐富教學資源

該教學模式所產出的原創實驗，能夠在一定程度上代替教材中的部分基礎實驗，從而實現教材內容的發展與創新。此外，通過運用該教學模式，能夠將前沿的學術成果提煉為教學案例，在一定程度上豐富了教學資源，實現了教學內容的發展性與先進性，并提升了實驗教學的趣味性與針對性，從而實現了更為理想的“分析化學實驗”教學效果。

結語

綜上所述，新時代，教育事業的生長態勢發生了較大的變化，全面推進通專融合、科教融合已成為高等院校發展的主流趨勢。各級農業院校應當以通專融合、科教融合理念為指導思想，積極推進科研成果向創新性原創實驗的轉化以及前沿學術成果向教學案例的轉化，并重視通專融合、科教融合理念融入實際教學設計工作，從而探索出“分析化學實驗”教學發展的新模式、新路徑，全面提高人才培養質量，助推農業院校的高質量、高水平、高效率發展。

參考文獻

［1］孟建新，曹麗偉，周艷暉，等.利用微信公眾號輔助大學分析化學實驗教學［J］.廣東化工，2019，46（2）：2.

［2］高慧，曹靜.基于培養學生科研能力的分析化學實驗教學改革研究［J］.赤峰學院學報：自然科學版，2019，35（1）：2.

［3］王曉艷，任笑紅，張悅，等.分析化學實驗教學改革探索［J］.教育現代化，2019，6（83）：80-81+107.

［4］劉愛麗，沈燕，劉楠楠，等.以學生為主體的分析化學實驗教學改革［J］.教育教學論壇，2019（7）：2.

［5］丁洪晶，許輝.分析化學實驗教學現狀及改革發展新思路［J］.國際教育論壇，2020，2（7）：30.

［6］鄧櫻花，劉永美，胡慶蘭，等.“驗證性—綜合性—創新性”分析化學實驗教學模式的探索［J］.湖北第二師范學院學報，2013，30（2）：93-95.

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