農科專業基礎化學實驗教學新模式
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摘要：高等院校農科專業開設無機化學、有機化學、物理化學和分析化學等基礎化學理論課程，而其相對應的實驗就是基礎化學實驗課。然而，當前農科專業基礎化學實驗教學存在諸多問題，如教學地位不匹配、教學目標分散、教學方法、教學過程和評價方式單一、教學資源有待增加等。針對上述問題，將基于新農科建設需求，急需對農科專業基礎化學實驗教學進行改革，并提出了適應新時代發展的基礎化學實驗新模式。
關鍵詞：新農科；基礎化學實驗；課程思政；教學模式
新時代，新使命，新農科，新征程。新時代賦予了高等農林教育新的歷史使命和難得的發展機遇。自2019年6月以來，由多所涉農高校共同提出的“北大倉行動”“安吉共識”拉開了我國新農科建設的序幕，同時也為深化高等農林教育教學改革提供了具體行動實施方案[1]。我國是農業大國，加強新農科建設，就是要適應我國現代農業產業升級發展需求，推進農科與其他學科交叉融合，為培養視野開闊、知識面寬、創新探究能力強、綜合素質高的現代農業領軍人才而奮斗，提升涉農學科科研和國際合作能力，不斷增加我國高等農業教育的國際競爭力。基礎化學實驗課是高等院校農科專業重要的專業基礎課程，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容，知識點涉及廣，而且基礎化學實驗課程的學習會對后續農科其余專業課學習產生深遠的影響[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，力爭培養農科專業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科專業實際問題的能力，以及養成良好的實驗習慣，樹立嚴謹的科學態度等方面具有重要作用。
1農科專業基礎化學實驗課程現狀
基礎化學實驗是作為高等院校農科相關專業的一門基礎必修課程，是培養創新型農林新人才組成內容[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，是對涉農專業學生動手能力、收集證據和實驗探究的培養實驗。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，同時也是學習農學的基礎，所以在本科農林化學實驗教學中占據著重要地位。但在“新農科”背景下，涉農專業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科專業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”的思想不利于發揮基礎化學實驗教學在素質教育和創新探究能力培養中的重要作用。
1.2教學目標分散
大多數的涉農高校無機化學、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。四大化學雖然側重點不同，但是它們之間也是存在聯系的，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，而且在實驗教學內容安排上難免有重復、脫節之處。由于四大化學實驗之間有相互的聯系之處，可將四大化學實驗通過合理的整合形成基礎化學實驗，在保證教學內容不變的前提下，整合教學目標，教學內容不出現重復、脫節之處，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，不能主動發現、分析和解決化學問題的方法[5]，這樣沒有充分發展學生的動手實踐和實驗創新探究的能力。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、預測實驗現象、討論等。
1.4教學資源缺乏
由于受到條件、經濟、安全環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中的裝置、模式缺乏體驗和認識。尤其是在安全生產方面學生無法獲得親臨現場的機會，這必將導致學生在安全生產方面意識淡薄，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，不利于涉農專業學生進一步學習專業知識。因此，在“新農科”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農科專業基礎化學實驗教學新模式
目前我國已進入新時代，社會經濟以及形態都發生了較大的變化，自然教育事業也要緊跟時代步伐進行改革，所以對于農科專業，提出“新農科”建設。“新農科”時代的來臨勢必會造成農科專業傳統基礎化學實驗教學無法滿足當今教學要求[7]。因此為了解決現階段的教學弊端，高等院校涉農專業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科專業學生學習生涯中發揮著重要作用。《基礎化學實驗》在教學過程中，順應當前教學改革的方向，注重理論聯系實際，不斷改革教學內容、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，體現知識與能力的綜合性和完整性，強化傳統知識與現代技術的融合，符合21世紀新農科人才的培養目標。
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、教學內容、教學過程及學生需要達到的水平進行了規定，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“新農科”背景下，傳統的基礎化學實驗教學大綱已經不能滿足現代農業對專業人才的需求，應在基礎化學理論教學大綱基礎上，設立符合新農科對人才需求的獨立基礎實驗教學大綱。根據新農科各專業發展需求以及農科專業學生應該具備的化學實驗能力，對現有的教學大綱和專業培養計劃進行修訂。可按模塊設置教學內容，保證學生能夠根據自身的專業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。立足于推進新農科建設，培養現代新型農林人才，將傳統的無機化學實驗、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化，實現四大基礎化學的有機融合，優化、綜合實驗教學內容，避免重復和脫節現象。根據學生專業所需的化學實驗能力，修訂基礎化學實驗課程教學大綱。優化實驗教學內容，更新部分實驗教學項目，增加綜合性和設計性實驗。根據專業類別設置不同模塊，例如驗證性實驗、探究性實驗、創新性實驗等。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構建移動信息化網絡教學平臺
當前，數字化時代已經到來，構建移動信息化網絡平臺也必然是水到渠成。建立課程網絡教學平臺，實現課程大綱、課程目標、習題庫和實驗教學課件等網絡教學資源的建設[9]。改革傳統的教學模式，充分體現“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、交流與討論等環節。教師通過平臺記錄下的學生操作次數、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，使學生置于仿真環境中，充分調動視覺感受，提高學生的學習效率。設立“練習模式”“考試模式”等模塊，軟件可以根據學生在場景畫面上的互動，記錄每步操作，并統計操作次數、時間以及扣分情況，準確地統計學生的每一步驟成績，實現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過程性考核。
3結束語
“新農科”背景下，涉農專業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，可為涉農高校提供建議。注重基礎化學實驗教學為農科專業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科專業，而且對學生學習后續專業性課程起到很好的支撐作用。基礎化學實驗是培養學生良好的工作習慣和工作習慣以及發現問題、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，在有效地激發學生潛能，提高農科基礎化學實驗教學效果具有重要作用。
作者:秦玉嬌 趙琨 陶菲菲 張玉 單位:紹興文理學院化學化工學院
