满足本科生差异性发展要求的实验化学课程教学改革探索——以南京农业大学为例

吕波，汪快兵，兰叶青，章维华

(南京农业大学，江苏 南京 210095)

前言

我国高等教育已进入了大众化时代，越来越多的青年学子进入高等学府学习深造，成为满足我国社会高速发展需求的重要人才资源。我国高等教育在人才培养取得辉煌成就的同时，存在着未能综合考虑大学生的个体差异性发展的问题，出现了千校一面、近似格式化的人才培养模式，大学生普遍缺乏独立精神和创新意识。用人单位不断传出“不是不缺人，而是寻找不到创新型人才”的感叹[1]。满足大学生差异性发展需要，施以差异化教学，将有利于学生的个性化的发展和成长。美国教育专家戴安·荷克丝(Diane·Heacox)提出：差异化教学就是教育者应改进教学进度、水平或类型等，以满足学习者的需求、学习风格或兴趣等各个方面[2]。我国学者认为教育者应根据学生的兴趣导向以及学生自身基本条件的不同，开展人才培养的教学活动，有目的、有计划、有组织地引导学生积极自主学习，从而促进学生个性化能力的发展[3]。学生差异性发展的培养是一个复杂的工程，需改革教育活动的方方面面，在人才培养中运用差异化教学，培养出个性鲜明的创新型人才，满足社会的需求。差异化教育包括建立适合差异性人才发展的培养目标，设计适合的课程体系，设置与时俱进的教学内容，采用多形式的教学方法和手段，实施科学的考核评价等。

实验化学是高等农业院校理科各专业重要的系列基础必修实验课程之一，在各类专业人才培养中发挥着不可替代的作用，是培养学生动手能力、科研素养和创新创业能力的重要依托[4]。学生通过实验化学的学习提升获取信息、加工信息、实验设计、归纳总结知识以及协调合作等综合能力[5]。因此，将差异化教学理念和方法落实到高等农业院校实验化学教学中，不仅可满足大学生的差异化发展需求，更可提高人才的培养质量。

当前，我国高等农业院校实验化学的课程体系和课程内容的设置一般是将课程的完整性和内容的连续性作为考虑重点，未能顾及学生专业间差异性和学生发展差异性，部分化学实验课程依附于理论课，未能成为一门独立课程，在教学实践中这些实验课程的重视程度和课时数得不到保障；实验化学系列课程间实验项目内容不可避免出现重复，浪费了宝贵的学时；系列实验课程的部分项目针对性不够，内容相对陈旧和单调，无法调动学生学习实验化学的兴趣和积极性，也无法与社会需求紧密联系。此外，实验课程学生成绩的考核一直是实验课教学实践的难点，无法全面客观地量化学生的成绩，影响了学生对课程的重视程度。针对实验化学教学中存在的这些问题，我们构建了实验系列课程,改革和完善实验项目内容,采用多形式的教学方法和多样性的考核方法，解决了存在的问题，提高了实验化学课堂教学的质量。

一、 高等农业院校大学生差异性发展的成因

我国高等院校的学科设置和人才培养目标差异性很大，综合性大学多以理科学科为主，人才培养主要目标是培养基础理论研究型人才；工科性院校则以应用性学科为主，主要是培养应用型人才。高等农业院校的学科设置皆而有之，既有如农学、植物保护、农业资源与环境等以培养基础农业理论研究型人才为主的专业，也有园林、设施农业科学与工程等以培养适应社会需求应用型人才为主的专业。因此，我国高等农业院校各专业大学生差异性发展的需求显著突出。从南京农业大学各专业本科生毕业生的去向可见端倪。总的来看，本科毕业生的去向主要有两种：一是继续深造(读研或出国深造)，二是直接就业。以南京农业大学2014-2016年度的本科生毕业质量分析报告为例：农业基础理论学科相关专业的本科毕业生三年的平均深造率均在50%以上，就业率低于40%；而偏重于应用能力培养的相关专业的本科毕业生三年的平均深造率低于40%，就业率在55%以上。由此可以看出各相关专业培养目标和特点成为大学生发展需求差异化的主要原因。此外，高等农业院校的生源主要来自农村，个体的兴趣和特长与城市生源学生的差异性较为突出；大学生个体的人生规划以及未来发展的可塑性也千差万别，这些均是导致高等农业院校大学生差异性发展需求的因素。

二、 实验化学课程体系的改革探索

(一) 建立培养差异性发展的人才教育理念

教育理念在人才培养中发挥着重要的引领作用。美国斯坦福大学在建校时将培养“有用的”人作为学校教育宗旨，把培养和发展学生的创造力确定为办学目标，经过一个多世纪的发展，现已成为闻名遐迩的世界一流大学，为美国西部发展培育了大量杰出人才[6]。高等农业院校实验化学课程的教学理念应满足学生差异性发展需求，对于基础理论研究型人才，重点在于学生科研素养的培训；对于培养应用型人才，更应注重试验方法和仪器操作的锻炼。针对不同需求设立不同的化学实验课程，旨在培养学生的动手能力和创新能力。南京农业大学的实验化学课程教学理念是：以学生为主体，以教师为主导，将“基础—综合—设计”的教学模式贯穿于整个化学实验课教学过程中，力求将学生培养成为在化学实践方面具有厚基础、宽知识、强能力、重创新的综合型人才[7]。这一人才教育理念体现了学生对能力培养的需求，强调扎实的基础，突出实践能力的培养，最终实现人才创新能力的培养。

(二) 构建适合大学生差异性发展的实验化学课程体系

课程体系能全面体现教育者的教育理念和人才观，是构建符合学生个性化发展知识、能力和素质的教学规划。课程体系的设计应该符合时代的发展和进步，反映当代社会发展对人才的需要，突显自身的教学理念。

实验化学构建了“基础型课程—提高型课程—研究型课程”的课程体系(见图1)，体系中各实验课程满足了各类学生对能力培养的差异性需求。实验化学的特点是学生通过做实验来完成教学活动，学生是教学实践的主体，在此过程中学生的动手能力、知识的应用能力和创新能力可得到充分的锻炼。新构建的实验化学课程体系包含了适用于所有专业学生基本动手能力培养的必修基础实验课程：实验化学Ⅰ(主要涵盖了无机化学和分析化学)、实验化学Ⅱ(主要是有机化学和部分仪器分析)；也包含了侧重于专业研究能力培养的综合性的实验化学Ⅲ(主要包含仪器分析和物理化学)和创新型实验(具有综合性的特点)，它们属于选修实验课程，适合有志于锻炼自己应用能力的学生选修；还包含了重点培养学生科研能力的SRT(大学生科学研究训练)项目型课程，适合有志于培养个人科研素养学生的申请。不同需求的学生可以选择不同层级课程学习，锻炼和提高自身的能力。

图1 实验化学课程体系框架图

在构建实验化学课程体系时，综合考虑了农业院校各专业学生对化学知识的需求的差异，如化学类、环境类、药物化学以及生物科学类等专业对化学知识要求高，需要实验动手能力强，这些专业除了学习必修课程实验化学Ⅰ、实验化学Ⅱ外，还需选修学习实验化学Ⅲ，增加了大型仪器使用的内容；而植物生产类、动物生产类、食品科学类等专业对化学知识要求相对较低，这些专业的学生学习必修实验课程。同时，考虑了学生个体的发展目标的不同，如学术型人才与应用型人才对化学知识需求和动手能力要求的不同，学生可选修实验化学Ⅲ和创新型实验课程；大学生SRT计划是研究性项目课程，在指导教师的引导下，由2～3名学生组成兴趣小组，以课题的形式提出申请，经专家评审同意后，设立项目，提供一定经费资助，经过一年的研究探索，得出结论，再经过答辩后完成课程。毕业论文设计是每个学生必须完成环节，在此过程中综合锻炼学生的查阅资料能力、动手实验能力、处理数据能力、写作能力和答辩能力等。

三、 实验化学教学的改革探索

(一) 完善实验项目内容

实验项目内容不仅要体现课程要求和培养目标，提高学生的学习兴趣，还要及时反映社会关注的问题，让学生在学习过程中关注社会，解决现实生活中存在的问题。针对选课学生专业需求差异和课程培养目标的不同，改革和完善了各课程实验项目内容。

实验化学相应课程和项目内容的设立不再简单以理论课内容为主线，而是从各课程的教学目标和教学要求出发，以培养能力为教学目标，将相应的理论课程内容相互交叉融合，形成适合学生成长需求的课程内容。同时各课程的难易程度依次提升，满足学生的不同需求。实验化学Ⅰ、实验化学Ⅱ主要是培养学生按规定实验步骤完成实验内容。学生在学习过程中掌握实验的基本规律、基本仪器的使用，形成正确的科学观和严谨的实验室作风；同时锻炼了学生观察、记录、分析、判断和预测的能力，提高了学生处理数据、表达结果以及评价结果的能力。学生通过这类课程的学习，将自己培养成“能”做实验的人。实验化学Ⅲ和创新型实验着重培养学生的实验设计能力(包含方案的选择、实验技术组装和优化等)，锻炼学生根据实验内容选择实验仪器、试剂、技术路线和条件等方面的能力，将自己锻炼成“会”做实验的人。SRT项目型课程重点培养学生的科学研究能力，在此过程中锻炼学生查阅文献，书写申请、完成研究、形成报告和汇报答辩等综合能力，拥有初步的科研素养。

在改革和完善实验项目内容时，针对各专业特点和学生差异发展的需求，对于同一实验课程的实验项目内容的改革需要具有针对性。如化学类、生物类和环境类专业对化学知识全面掌握，实验项目内容较为全面，实验课教学实践时对学生要求相对全面；动物药学、食品安全检测和中药学等相关专业偏重于分析化学和仪器分析知识点，教学中应加强学生实验过程方面的培训和要求。

对原有实验化学各课程中一些经典实验项目内容进行深度挖掘，将相关的研究性内容融入这些实验项目中，使得教学内容更具有探索性和研究性。如将实验化学Ⅰ中“硫酸铜提纯”实验中直接给定的pH=4的提纯酸度设计成几种不同pH值条件下的提纯，对结果的比较，经过归纳总结，得到适宜的提纯酸度。在经典实验中融入研究性内容，学生的实验不再是简单的“照单抓药”，而是可以给予学生更大的思考空间。这种“旧瓶装新酒”式改革，适用于所有实验化学中经典实验项目，既丰富了实验项目的内涵，也锻炼了学生科学研究思维。

在实验化学课程项目内容改革时，应融入与化学知识紧密联系的如环境、食品安全等社会热点问题，培养学生关心社会热点的兴趣。在实验化学Ⅰ的实验项目中增加奶制品中氮含量测定(相关“三聚氰胺事件”)、饮用水的硬度测定、河水的COD含量测定等(相关“水体污染的问题”)；在实验化学Ⅱ增加了麻黄碱、丁香酚等天然活性物质的提取、纯化和表征以及肉桂酸等有机中间体的合成、纯化和表征；在实验化学Ⅲ中增加稻米中镉含量的测定、茶叶中有机磷残留的测定、水体中多环芳烃的测定等；创新型实验课和学生SRT项目是将教师科研中的问题，经归纳整理成相对独立可探究的课题，学生经过研究得出结论。

(二) 采用多形式的教学方法

教学方法是学生培养最直接的措施，采用多形式教学和差异化教学是提高实验课教学质量的必然选择。针对学生的不同需求、课程实验项目要求以及课程开设时间等，实验化学教学过程融入新的教学方法，采用“示范式教学—引导式教学—启发式教学”递进的多形式的实验课教学手段。在实验化学Ⅰ的教学中，教师进行讲授、示范，辅以提问式和讨论式教学，凸显实验中关键点和难点；学生通过做实验进行模拟和验证相关知识完成实验课的学习，进而掌握仪器操作，养成良好的实验习惯，打下扎实的基本功。在实验化学Ⅱ的教学中，教师更多地开展讨论式、引导式和翻转课堂等教学方法，辅以引导式教学和启发式教学；学生尽可能多地参与教学活动，成为课堂教学实践的主体。在这种多形式的教学方法中，学生在参与中得到锻炼，在成功和失败中总结得失，在耳濡目染中形成实验经验。在实验化学Ⅲ和创新型实验教学中较多地采用问题导向学习教学法，教师根据相关实验项目提出问题，学生课前自主学习，小组讨论形成初步实验方案，课间带着问题完成实验教学。学生在完成实验课学习中，提高自主学习的能力和掌握解决实际问题的技能；在SRT项目课程中，采取导师制教学，学生在指导教师的指导下，完成开题汇告、文献综述、形成实验方案、中期考核、论文写作、论文答辩等一系列过程，完成课程学习。在此过程中，学生始终是完成实验的主体，真实经历科学研究得与失的磨炼。

(三) 实施适用于差异性发展要求的考核评价

考核评价是人才培养重要的激励措施和衡量人才培养效果的必要手段，也是调动学生锻炼动手能力积极性的重要措施，考核结果是否公平和客观将直接关系到实验教学的质量。采取多样性、多次性和综合性的实验成绩的评价方法以满足学生的个性化发展需要，注重学生实验课学习中的细节，尽可能量化实验课的方方面面，避免学生实验考核评价形式的单一化、结果的主观化和成绩的印象化。

在实验化学系列课程中，学生课程成绩考核要综合考虑实验项目性质、课程开设时间以及学生在教学活动过程中的具体表现，客观地给出评价结果。在实验化学Ⅰ和实验化学Ⅱ等基础性实验课程中，将学生的预习、课间的表现、实验仪器操作、实验记录、实验数据及处理、实验结果、实验报告等设定为考查要点，对此逐一打分评价，根据各自权重，最终给出实验项目成绩。对于实验化学Ⅲ和创新型实验等提高型课程，将添加实验课间的讨论情况、实验设计的可行性和完整性，以及将实验报告的质量纳入考查内容，引导学生如何将理论知识应用到实验中去。在SRT项目型实验课程中，考核文献查阅、实验设计与完成、报告书写以及结题答辩等多个方面，培养学生的“查、读、做、写、说”的能力。通过此过程,学生的研究能力和素养得到充分的锻炼和提高。

四、 建设具有差异化教学能力的师资队伍

教师是教学活动的设计者和引导者。教师的知识积累、对学生动手能力培养需求的了解和差异化教学技巧的熟练掌握等将直接影响课程差异性化教学的效果。能否将学生引入到差异化教学环境中，积极参与教学实践活动，自觉投入自主学习，成为任课教师在课程项目设计和教学活动实施过程中亟待解决的关键问题。应采取多种措施培养师资队伍，更好地发挥教师在实验化学教学实践中的作用，提高各实验课程的教学质量，满足学生的需求。

实验化学课程的教学实行课程群首席教授负责制。聘请教学经验丰富，熟悉实验课教学规律的教师担任课程首席教授，全面负责实验化学课程的教学方法、把控课程内容改革和教学质量，组织相关教师调研国内外实验化学各学科的发展状况，学习先进的教学方法，定期研讨差异化教学方法，及时将新的内容添加到实验项目中，检查监督各课程的教学情况，保证实验化学教学顺利开展。

实行“老”带“新”的教学导师制。为新入职并参与实验化学课程教学的年轻教师配置教学经验丰富的教学导师，要求新教师必须参与“导师”至少一学期的课堂教学活动，让他们在实验课堂教学实践中建立差异化教学理念，掌握差异化实验教学的授课技巧，提高实验课教学水平，保证实验化学差异化教学的开展和教学质量的提高。

实行教师“岗前”培训制。新教师在独立承担课程教学前，需参加课程群的课程培训，进一步了解课程要求，掌握课程内容，规范仪器操作，熟悉课程考核方法；同时强化青年教师差异化教学理念和授课技巧，将差异化教学理念和方法传承下去。

实行课程教学集体备课制度。通过集体备课，研讨实验化学各课程的内容设计、教学方法、考核措施等，对于不同专业有针对性地提出教学要求，满足学生的差异性需求，从而达到差异化教学的目的和效果。

实行实验课教学公开课制度。定期组织教学经验丰富的教师开设示范实验教学公开课，用老教师的教学经验和职业精神去帮助青年教师快速积累教学经验。

精心安排具有丰富教学经验的教师担任实验化学各课程的教学任务，任课教师需具备与所授课程相关的学习背景，拥有熟练运用差异化教学方法的能力，熟悉所授课程的培养目标和选修学生所学专业背景以及对化学知识的需求，能熟练将化学知识与选课学生的专业背景有机地结合，有针对性地强化教学的重点，取得较好的教学效果。任课教师在授课过程中，能根据不同课程特点，针对专业对象、不同学生个体灵活运用差异化教学方法，解决好实验课教学过程出现的各种问题。在对不同专业授课时，能根据专业特点提出不同授课方法和考核要求。

通过几年的不断探索，建立了一支以首席教授为课程群带头人，以教授和副教授为主力军的教学业务能力强、差异化教学经验丰富的师资队伍。

五、 结语

针对高等农业院校各专业的特点和学生差异性发展的要求，构建了“基础型课程—提高型课程—研究型课程” 实验化学课程新体系，优化了课程教学内容，将研究性内容融合到经典实验中，将应用性的问题融入到实验内容中，提升实验化学课程内涵和趣味性；探索出“示范式教学-引导式教学—启发式教学”递进的多形式的教学手段，取得了良好的教学效果。经过几年教学实践，实验化学Ⅰ、实验化学Ⅱ和实验化学Ⅲ均已建设成为南京农业大学重点学科，创新型实验课程成为学校开放实验试点，应用化学专业成为南京农业大学品牌专业。近五年来，理学院应用化学专业学生参加江苏省大学生化学实验技能竞赛获得2项一等奖，5项二等奖的骄人成绩；完成与化学相关的国家级大学生创新项目10项，江苏省大学生创新项目9项和院校级SRT计划创新项目近百项。差异化教学可以从课程体系、授课内容、教学方法以及考核方法多方面针对学生差异性发展的需求进行改革和实践，最大限度满足学生差异化发展的要求，为实现培养具有厚基础、宽知识、强能力、重创新的农业院校本科人才目标打下良好基础。