农业院校人才培养目标下的“分析化学实验”教学模式

［摘 要］ 新时代，随着农业高校教育改革的不断发展，建设一流本科专业、培养专业人才的核心办学理念逐渐成为高质量发展的重要指引。为配合农业院校专业人才培养目标，推进基础课程的变革与创新，实现基础课程与专业课程的深度融合、科教并举，成为时代发展的必然之举。在此背景下，探讨了基于通专融合、科教融合的“分析化学实验”教学模式的实现路径，并分析了其应用价值，以期为相关理论与实践研究工作提供一定的借鉴与启发。

［关键词］ 农业院校专业人才培养；分析化学实验；通专融合；科教融合

［基金项目］ 2022年度沈阳农业大学教育教学研究重点项目“基于专业认证的农业院校基础课智慧教学融入专业人才培养及考核评价体系的研究及实践”（2022－13）

［作者简介］ 刘衣南（1979—），女，吉林长春人，硕士，沈阳农业大学理学院讲师，主要从事分析化学理论及教学研究；王 旭（1977—），女，辽宁抚顺人，博士，沈阳农业大学理学院讲师（通信作者），主要从事分析化学理论研究。

［中图分类号］ G642.4 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）36-0148-04 ［收稿日期］ 2023-04-03

作为农业院校的必修课程之一，“分析化学实验”是农业院校基础化学实验教学体系的重要构成部分，具有重要的教学地位。新时代新形势下，为配合农业院校专业人才培养目标，全面推进通专融合、科教融合已成为高等农业院校发展的必然趋势。“分析化学实验”作为一门利用实验技术与实验仪器、设备进行客观事物观察与分析的专业学科，是承载科通专融合、教融合理念的有力载体。但就目前国内学科发展情况来看，各级院校将“分析化学实验”的教学重心放在了方法的优化与改进、实验项目的开发、教学模式的创新以及教学成果评估体系的构建方面［1］。在通专融合、科教融合进而实现专业人才培养目标等领域的尝试不够深入与全面［2］。

在农业院校中，不同专业的人才培育目标不尽相同。因此，对于“分析化学实验”教学的需求也存在较为明显的差异。在此背景下，实现通专融合、科教融合理念与“分析化学实验”教学工作的深度融合，引导化学实验教学工作更好地服务于院校内不同专业，满足不同专业的需求，推进院校新工科、新农科的建设工程，成为各级农业院校应当给予高度重视的重要课题。本课程组基于通专融合、科教融合，探索并构建农业院校“分析化学实验”教学的新模式。

一、“分析化学实验”教学内容的改革与实践

（一）筛选具有专业特色的实验

1.“分析化学实验”教学需要满足不同专业的差异性需求。例如，土壤与环境专业的学生希望在开展“分析化学实验”教学时，能够涉及与土壤、水质等环境样品化学分析有关的内容；生物专业的学生则需要更多涉及生物活性成分等物质的化学分析方法。因此，经过教师多渠道、多方式的梳理与提炼专业研究文献资料，并综合考量各专业培养方向自身特点、各类专业的覆盖性、实验重复操作的可行性、实验仪器与设备的适配性等，针对各类专业增加专业特色实验。最后课程组成员共同商讨后选择出优质的内容（见表1）。

2.编写原创性实验讲义。严格遵循实验教学的科学合理性与规范完整性，利用“分析化学实验”基本原理及方法，解决专业相关测定任务，同时适度保留实验的挑战性。

（二）试点班级中验证专业特色实验的可行性

增设针对相关专业的特色实验前，首先将该类实验以探究性设计实验的形式，在部分班级中进行试点运行。课程组在实验的探索期间，对实验的开展效果进行全方位、全流程跟踪记录，并积极与试点班级的专业教师进行深入沟通与交流，从而获取该类实验存在的问题及改进建议，选择出最优方案，不断完善此类实验设计。

例如，“楤木植物中有效成分的提取与分析检测”实验，在该实验正式在全校推行之前，将其视为一个学生探究性设计实验。具体做法如下：首先，在试点班级中，将班内全体学生进行分组（3～5人为一个研究小组），拟定三个研究项目：“黄酮的提取与分析”“蛋白质的提取与分析”与“多糖的提取与分析”。各研究小组可从中任选一个作为自身的研究项目，运用专业课程知识分离提取有效生物活性成分，然后灵活运用在“分析化学”课程中所掌握的分析测定方法进行含量测定与分析。其次，要求各研究小组进行相关文献资料的收集、梳理与总结，并设计出各自的实验开展方案，并以PPT、视频等形式进行方案内容的展示与宣讲。倘若不同研究小组选择了相同的实验设计题目，那么要对不同小组的实验设计方案进行可行性分析以及优势比对，注意在实验的具体细节中保留相对差异性［3］。例如，A组与B组均选择了“有机溶剂法分离提取黄酮类物质的检测”这一方案，两组的实验方法、流程可以近似相同，但在具体实验条件的选用中，即样品与提取液的料液比、乙醇提取溶剂的浓度、提取时间与温度、是否使用微波辅助、是否应用超声提取等，应当具备较大的差异性。此差异性在应用分析化学的方法进行检测时，会显示出差异性的测定结果，从而优化分离提取条件。最后，指导教师引导各研究小组独立完成实验、独立分析实验结果。以“食盐中碘含量测定”和“酸性碘消毒液中碘含量的测定”这两个相似课题为例，研究小组在开展该实验时，分别选用了滴定分析和分光光度法分进行碘含量的测定，出现了无法得到测定数据和测定数值受到严重干扰的现象。此时，教师切忌直接告知学生存在的问题，而是应当做好“引路人”的角色，引导学生独立思考滴定分析样品含量适用范围和溶液本身颜色对吸光度的影响，最终让学生通过积极探索与独立思考得出答案——在学生开展实验时，应针对目标物质在样品中的质量分数，以及不同分析方法的适用范围，选择适宜条件，排除干扰因素，从而得到较为准确的测定结果［4］。

通过三轮试点班级，证明上述专业特色实验方案切实可行且具备较高的教学价值，可以进行更大范围的推广，并在教学内容规划中，用其替换一个原有的同类基础型实验。

经过层层筛选出的专业特色实验，是“分析化学实验”教学改革与实践的关键内核，是实现通专融合、科教融合理念与“分析化学实验”教学深度融合的重要支撑。整个原创实验从研发到推广的过程，是一个不断探索、不断改进的科学研究过程。因此，教师应当在原创实验的教学设计中充分体现出这一科学研究的全流程［5］。

二、“分析化学实验”教学方法的改革与实践

突出“学生中心”地位，真正做到以“学”为中心，优化教学环节设计，改变教学方法、教学模式，因材施教，注重学生问题解决能力和审辩思维能力的培养。

（一）课前

充分利用超星数字化平台等网络教学工具，创建线上线下混合式教学模式，以实现教学资源丰富化、信息化。满足不同专业学生学习需求的个性化和差异化。教师在正式上课前，通过线上数据平台将丰富的信息化实验课程教学相关内容、资料、案例、视频等发放给每一名学生，引导学生进行资料的研读，学生需完成预习报告、课前测试、虚拟实验等任务项目。同时学生完成课前思考，并针对教学案例阐述自身的理解与认知。

（二）课中

教学方法需多样化，打破传统课堂“满堂灌”的教学方式，在线下授课中把学生变成课堂的主体，采用教师学生共同多媒体讲解，同时把提出实际问题、师生讨论、生生讨论相结合。在设计实验中，学生组建设计小组，设计实验方案，采用翻转课堂的模式共同探讨，并完善最佳设计方案。以上方法训练学生的问题解决能力和审辩思维能力。实验操作采用独立操作与小组协作相结合的方法，既能锻炼学生独立处理问题的能力，又能加强学生团队协作意识。

（三）课后

教师发布实验标准测定结果，用于衡量学生结果的准确度。学生则依据准确度进行误差分析或改进实验。

通过在基础实验教学中融入新的教学方法，能够在激发学生学习积极性的同时，提升教学实际教学效果。不过，需要注意的是，该门课程的学习对象主要是大一新生，这部分学生群体本身学业任务较重。因此，尽量应当秉持线下教学为主，课前预习、课后总结为辅的教学方法设计思路，从而尽量减轻学生的学习负担，杜绝消极、负面学习情绪的产生。

三、“分析化学实验”考核评价机制的改革与实践

实现考核方式多元化、丰富化，加强非标准化、综合性等评价，即由线上预习、课前测成绩、线下课堂实际操作成绩、课上互动环节的参与度、实验结果准确度成绩与实验报告成绩等六部分构成。评价手段科学合理且契合人才培养类型，考试考核评价严格，体现过程评价，注重学习效果评价。所有评价过程可回溯。同时考虑到基础实验、专业特色实验、设计实验的不同，对学生的实验学习施以具有差异化的考核评估机制。

（一）前置性评价

运用超星数字化教学工具，发布课前预习引导。对于基础实验与专业特色而言，学生的成绩构成与要素可以按照相同的架构方式，二者的差异性主要体现在基础实验内容较为单一，多为基于化学反应原理而建立的滴定分析，主要考查分析化学中基本原理在基础型经典实验中的应用。前置性评价主要根据学生预习报告、课前知识点考查、虚拟实验室运用等进行，可设置其占总成绩的10%～15%。而在专业特色实验中，预习环节则更为多元化，包括专业理论与分析化学理论的融合，实验样品的收集与实验前处理、实验方案可行性分析等。前置性评价主要根据学生实验原理、实验流程设计、实验项目中的思考题等成绩，可设置其占总成绩的15%～20%。对于设计实验而言，通常涉及各种不同分析方法的联合使用，所测样品也更加复杂。预习环节中需要将更多的关注点放在文献资料的搜集、整理上面，并适当进行方法学比较，根据待测样品实际情况选择合适的实验原理、实验流程，同时需要选择适宜的测定条件、排除干扰，最后还需要进行误差的分析与讨论。学生的设计实验前置性评价成绩应当囊括以上各方面情况，可设置其占总成绩的20%～30%。

（二）形成性评价

在线下面授教学中，突出“学生中心”地位，建立以“学”为中心的多样化的教学方法。形成性评价注重各个教学环节的考查，此时基础实验、专业特色实验、设计性实验的考核评价标准基本相同，即根据学生课堂提问与课堂讨论的参与度、实验独立操作能力、实验操作规范性、小组协作的贡献等进行综合评分。形成性评价占总成绩的40%［6］。

（三）结果性评价

根据学生实验结果准确度、实验设计合理性、课后思考问题回答情况等进行评分。

综上，建立“过程考核+准确度验证+实验设计+翻转课堂”的成绩评价和考核制度。以实现考核的系统化、多元化、科学化、公平化，调动学生学习的积极性和主动性。

四、基于通专融合、科教融合的“分析化学实验”教学模式的应用价值分析

（一）研发原创实验，激发学生兴趣

该教学模式的主要创新点在于能够基于农业院校的自身治学办校特点，量体裁衣，研发独具特色且针对不同专业的综合原创实验，从而切实满足了不同专业学生差异化的“分析化学实验”学习诉求，为学生提供了个性化的教学体验，从而提升了“分析化学实验”教学的针对性与精准性。

（二）彰显科研流程，提升教学质量

在该教学模式原创实验的“探索”阶段，能够让学生自主参与到实验的研发与探究工作中，独立进行定性、定量的研究，包括样品收集与实验前处理、样品有效成分提取与分析、实验结果数据的处理与记录等，从而让学生能够全面而深刻地经历科学研究的全流程，激发了学生对于实验、学科、专业的学习兴趣与激情，让学生能够主动参与到实验教学活动中，进而有效地提升了分析化学实验教学的成效。

（三）创新教材内容，丰富教学资源

该教学模式所产出的原创实验，能够在一定程度上代替教材中的部分基础实验，从而实现教材内容的发展与创新。此外，通过运用该教学模式，能够将前沿的学术成果提炼为教学案例，在一定程度上丰富了教学资源，实现了教学内容的发展性与先进性，并提升了实验教学的趣味性与针对性，从而实现了更为理想的“分析化学实验”教学效果。