新农科背景下科教融合的分析化学实验教学模式研究与实践

廖晓宁

（江西农业大学，化学与材料学院,江西 南昌 330045）

0 引言

2018 年 9 月 17 日，教育部、农业农村部、国家林业和草原局发布《关于加强农科教结合实施卓越农林人才教育培养计划 2.0 的意见》，提出深化农科教结合，用现代科学技术改造升级现有涉农专业，提升农林人才实践能力和创新能力［1］。可见培养高等农林院校大学生的创新能力已成为新时代我国教育的重要任务和目标。围绕大学生创新能力培养途径的研究已见很多，其中科教融合的教育模式备受关注［2］。科教融合是指德国教育学家洪堡（Wilhelm Humboldt）提出的以“教学与科研相统一”的原则，设计校企联合研究所、商业实验室等科教融合体制，其目的是培养具有较好创新能力和科研素养，以及更加符合产业发展需求的人才［3］。科教融合的教学模式大大促进了西方国家，特别是美国高等教育的发展。如密歇根州立大学［4］设置了科研推广中心，引导学生参与科研活动，以培养大学生的创新精神和科研兴趣，并取得了显著的成效。国内在高校科教融合的教育模式方面起步较晚，但也进行了积极探索，如卢涛等［5］提出基于科研项目驱动的创新创业教育体系；文静等［6］提出大学生科研训练计划是高校提高本科生综合实力与社会竞争力、向社会输送创新型人才的有效途径之一。但是大多数科教融合教学模式主要集中在理论研究过程［7,8］，而将实践教学改革和科研训练彻底融合在整个学科教学过程中的实例比较少［9］。

《分析化学实验》是高等农林院校多个专业的基础课程，是培养高等农林院校学生创新实践能力的第一学年必学基础实践课程。强基础才能有效提升农林专业水平。2020 年 9 月11 日，习近平主席在科学家座谈会上明确指出“需加强创新人才教育培养，加强数学、物理、化学、生物等基础学科建设”。但是目前对于大多数高校而言，《分析化学实验》的实验教学模式是学生在完成预习报告后，在实验教师讲解实验原理、步骤和注意事项的基础上按照实验教材进行实验，完成实验后教师针对实验报告和操作进行成绩评定。这种陈旧的教学模式，学生之间交流较少，需要思考的问题不难，更不需要探索性研究，难以激发学生的学习兴趣，难以满足培养高质量拔尖创新农林人才的需求。

基于上述分析，我们将“科研—教学—学习联结体”的人才培养模式引入《分析化学实验》本科教育，将教师科研项目科学合理简化拆分作为学生实践教学内容的来源，增加“科教融合”的设计性试验比例；同时进一步以各种形式促进大学生参与科研实践活动，期望为大学生创新能力培养模式和培养途径提供理论基础和实践依据。

1 以科研为先导，更新教学内容

依据教师正在承担的科研课题进行科学合理简化，再设计转变为适合本科生创新能力培养的综合性实验和设计性实验，并代替部分验证性和重复性实验项目，增加科研型实验比例，修订《分析化学实验》教学大纲和教案。其课程目标如下：

目标一：培养学生完全掌握分析化学实验的基础知识和实验操作基本技能，熟练运用常用分析仪器。

目标二：使学生了解各实验的基本原理，加深对分析化学课程上所学到的理论知识的理解，并将其融会贯通。

目标三：为应用化学专业的学生奠定坚实的实验基础，锻炼学生自主设计实验的能力，帮助学生树立创新意识，将其培养成具有良好的创新素质和创新能力的应用型专业人才。

2 以学生为中心，构建导学机制

转变以往讲授式课堂教学模式，在进行科研设计性或综合性实验过程时，教师需要提前将实验任务布置给学生，让学生对该实验的理论、所必需的知识和技能通过查阅文献等方式有所了解，促使学生在目标任务驱动下主动参与实验，并做好准备。随后，教师通过专题讨论、专业讲解等方式解决难题。同时完善科研实验室体制，让学生充分了解实验室基本情况，并通过登记进入实验室进行操作。

除此之外，积极开展第二课堂，建立科研导师制，认真指导学生积极申报并参与各类科创项目，培养学生对科研的兴趣，加深对分析化学课程的理解。通过科技作品竞赛等活动的开展来加强学生的创新能力。到目前为止，通过多年的探索，我们学院已经建立了稳定的导学机制，每年选拔近40名同学进入各教师科研团队作为教师或研究生科研助手，或独立开展科研实验。这部分学生占同年级学生数的30%左右。

2.1 设计性实验

自主设计实验就是确定实验选题后，在教师的指导下，学生根据分析化学课程中所学到的相关专业知识和以往教学实验中所学到的实验技能，查阅相关文献，设计出实验方案。实验方案确定后，交由导师审核通过，由学生进一步独立完成全部实验内容。我们开展的设计性实验有环境中重金属检测、氮含量测定等多个。实践证明，设计性实验不仅使学生巩固了以往学习的分析化学实验基础知识，强化实验操作基本技能，还能培养学生分析问题和解决问题的能力，提高了学生的创新素质。

2.2 参与教师科研项目

在学生具有一定的自主实验能力后，可以鼓励学生参与教师课题组的科研实验项目。学生可以选择与分析化学相关的研究课题，因为我院相关课题教师的科研和教学经验丰富，实验药品和仪器也较为齐全。具有较强创新能力的学生也可以自拟课题，在老师的指导下查阅相关文献，拟定实验方案，甚至申请大学生创新创业项目，这样不仅可以充分提高学生的实践能力，还能培养学生的科研创新能力，提升学生的综合素质。近年来，我院多位本科生在导师的指导下在各大期刊上发表研究论文，如本课题组的2022届毕业生周曙曙本科期间通过锻炼后独立在《广东化工》上发表《基于新型碳基纳米材料的食品中玉米赤烯酮快速检测方法研究》［10］；本科生黄志文通过自己一年多探索，在top期刊《Applied surface science》发表论文。通过对学生的调查表明，参与科研项目并且完成科研任务进一步加深了学生对分析化学的理解并提高了学生的创新能力，为学生后期升学面试和工作面试增色不少。

2.3 参与科技作品竞赛

学生在对课题有一定的研究后，可以参加“互联网+”“挑战杯”等创新创业项目。通过学院下发的大赛通知书对比赛有初步了解后，学生自由组队并提交申报书，等待评委老师评价。想要赢得比赛，学生不仅要完成完整的科研实验项目，还要拥有良好的表达能力面对论文答辩过程。所以竞赛可以充分锻炼学生的思维敏捷性和科学性［11］。通过竞赛，有效培养了学生的团队协作能力、竞争意识和创新意识。

3 以创新为目的，改革评价体系

考核评价作为教学环节中重要的一环，有激发学生学习动力的关键作用。考核评价主要分为内容与模式两部分，在新农科背景下，课程目标的设立应该以培养学生的创新意识为目标，而考核评价内容则应参考课程目标来设立。针对高等农林院校化学专业的学生，考核评价内容主要为考核学生对分析化学实验基本原理、基本操作和技能技巧的掌握情况，以及用理论解释实验现象的能力和分析问题的能力。

考核评价模式的设置主要以科教融合的教学模式为标准。科教融合的教学模式导致评价体系不仅要包含传统教学实验课堂的平时表现和实验报告成绩，还要包含科研型设计型实验的考核成绩。考核方式需要从过分关注结果向更多地引入过程要素转变，提升设计性科研实验在考核中所占比例，强调对学生的自主学习能力、实践动手能力和综合运用所学知识分析解决实际问题能力等方面的考核，避免传统结果式或一卷定终身式的考核方式。

4 结语

随着国内对化学教育的研究和探索逐渐深入，高等农林院校的化学专业人才的培养也更加注重学生的整体素质与能力。分析化学实验是培养高等农林院校学生创新实践能力的基础实践课程，在新农科背景下，我们将科教融合的人才培养模式引入《分析化学实验》本科教学，注重将科研过程和科研成果融入教学环节，这些举措在培养具备实践能力和创新能力的专业型人才方面发挥着重要作用。

致谢：感谢江西农业大学教务处对本文的资助！