“新农科”背景下高等农业院校化学基础课程教学改革与实践

2022-06-12 来源：华拓网

大学化学

Univ. Chem. 2022, 37 (8), 2206048 (1 of 9)

•专题• doi: 10.3866/PKU.DXHX202206048 www.dxhx.pku.edu.cn

许晶，付颖*

东北农业大学文理学院，哈尔滨 150030

摘要：在新农科建设背景下，针对高等农业院校化学基础课程存在的不足，分别从课程教学内容设计、教学资源建设、课程思政元素挖掘、教学方法和教学模式更新、考核评价指标体系构建等方面进行改革创新与实践活动，为进一步提升教学效果和提高学生综合能力，培养卓越农林新人才打下基础。

关键词：新农科；高等农业院校；化学基础课程；教学实践中图分类号：G64；O6

Teaching Reformation and Practice of Basic Chemistry Courses in Agricultural Colleges and Universities under the Background of “New Agricultural Science”

Jing Xu, Ying Fu *

School of Arts and Sciences, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China.

Abstract: Under the background of new agricultural science education and considering the shortcomings of basic chemistry courses in agricultural colleges and universities, reformation, innovation, and practical activities were implemented through the design of course teaching content, development of teaching resources, mining of ideological and political elements of the course, updating of teaching methods and models, and establishment of evaluation index system. This study is expected to lay the foundation for further improving the impact of teaching and students’ comprehensive ability as well as for cultivating new talents in agriculture and forestry.

Key Words: New agricultural science; Agricultural colleges and universities; Basic chemistry course;

Teaching practice

2019年6月，全国涉农高等院校在浙江安吉讨论新时代中国高等农林教育建设规划，发布了我国新农科建设宣言《安吉共识》。宣言强调，新时期新使命要求高等农林教育必须融入农业创新发展新理念，重视学生创新精神、自主创业能力和科学研究素养提升，开辟人才建设新模式，培养卓越农林新人才[1]。加强新农科建设，培养卓越农林新人才，离不了教育教学改革，更必须将教学改革的成效贯彻落实到课程建设中[2]。

化学类课程是高等农业院校食品科学与工程、动物医学、园林、园艺、动物科学、农学、植保等专业的基础课程之一，对学生专业课程的学习具有重要的指导作用。化学知识的主要内容是在分子和原子水平上认识和理解物质世界的基本规律，这些规律是人类发展全过程中不同时期科学研究的前沿成果。化学的发展和进步展现了科学研究的自主创新规律和逻辑思维特点。在化学基础课程

收稿：2022-06-16；录用：2022-07-21；网络发表：2022-08-08 *

通讯作者，Email:***************.cn

基金资助：黑龙江省高等教育教学改革项目(SJGY20190073)

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教学中，“重现”科学规律的演化，探寻科学观念的含义和自主创新方式的特点，将化学基础知识延伸到专业课程知识，对学生科学素养的培养、创新能力的提升具有重要作用[3,4]。

在“新农科”背景下，化学基础课程教学中主要存在以下问题：(1) 教学内容多侧重化学基础知识传授，与农科的相关专业知识联系较少，未能起到为专业课程服务的作用；(2) 课程思政元素挖掘不够深入，教书育人效果不显著；(3) 教学方法和教学模式相对单一，学生的学习积极性和课堂参与度不高；(4) 课程考核指标不够全面，基础知识考察偏多，课程思政、学生科研和创新能力评价未纳

根据新农科建设对高等农业院校教育教学提出的新要求和化学基础课程教学面临的入考核体系[5,6]。

问题，推动和加快高等农业院校化学类课程教学改革势在必行。

1 融合农科专业知识，完善化学基础课程教学内容

教学内容的设计是完成培养目标的基本前提。将农科专业研究的重大进展、实践活动发展的新经验、社会需求的新转变引进课堂教学，既能扩宽学生的知识面，提高学生的创新精神，又能确保大学毕业生能够更好地满足就业市场需求。 1.1 理论课教学内容设计

(1) 提升化学基础知识，调整教学深度。充分运用化学基础课程教学内容在学生能力塑造环节中的主导地位和作用，追根溯源，弄清化学基础理论的前因后果，以科学的思维方式开展教学。整理化学基础课程中“旧知识”的科学凝炼全过程，复原其“科学”实质。深入浅出地解读基本原理，采用生动详实的案例开展教学。例如一些较常用的定义和公式，先介绍其含意和应用领域；剩下的教学时长让学生进行一个实例分析，重点考查学生对知识点的应用情况，及时了解教学实际效果，处理学生没有掌握的重难点问题[7]。

(2) 融合农科专业知识，扩展教学广度。依据农科专业的特点和科学研究情况，系统地提升课程管理体系，多方位、多角度地设计教学具体内容，建立化学基础知识与食品科学、农学、动物医学等涉农专业课程之间的相互关系。例如，在普通化学教学过程中，针对生物专业的学生讲解溶胶电泳知识点时，拓展电泳技术在生物科学领域中的重要作用，探讨电泳技术在生物大分子分离中的应用实例；对于食品专业的学生，增加乳浊液知识点讲授学时，介绍其在人造奶油、巧克力、水果保鲜等方面的应用；面对园艺专业的学生讲解配位化合物知识点时，例举实际生产中采用不同鳌合状态的金属配合物作为植物营养物质来提高果树的产量。在有效的教学过程中，让学生了解和认识化学知识在生命科学、食品科学、生态环境、植物保护、动物药学等专业中的作用，激发学生对本专业的兴趣与热爱。

1.2 实验课教学内容设计

针对培养具有基础扎实和创新思维强的卓越农林新人才这一核心，以“厚基础，强能力，重创新”为目标，对化学实验课程教学内容进行重新整合(表1)。将化学实验课内容设计与农科专业紧密结合，遵照从基础到综合循序渐进的原则。我们在学生掌握化学实验基本操作的基础上，把与农科专业相关的知识整合到化学实验课教学内容中；在实验项目选取时，有些来自生活中化学与农科专业结合的实例、有些来自教师化学与农科专业交叉的科学研究成果。针对来自教师科学研究成果的实验项目，采取学生在教师的辅导下自行设计实验方案，并按照自身制定的实验方案完成实验。通过不断完善实验课教学内容，培养学生对科学研究的兴趣、掌握科学研究的一般方法[8,9]，以及学生学以致用的能力和团队合作精神。

2 整合现有资源，提升教学资源建设水平

依托省级一流线上课程教学平台，不断提升教学资源建设深度和广度。在教学资源建设过程中，突出高等农业院校的教育特点，强化学科之间相互交叉和渗透，合理穿插农业应用实际案例，融合课程思政元素，注重教学资源建设的实用性与创新性[9]。理论课教学资源主要包括课前导学和课后

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表1 基础化学实验与农科专业结合的部分实验

实验内容双水相提取蛋白酶有机磷农药的快速检测猕猴桃总酸度的测定天然酸碱指示剂的制备

实验来源教师科研成果教师科研成果生活实例生活实例

学科知识

普通化学-分析化学-生物技术有机化学-分析化学-植保

分析化学-食品有机化学-植物学

提升等内容(图1)。学生根据课前导学资源，通过自主学习做到对概念性理论知识的认识和记忆，促进学生积极主动思考。经过课堂学习过程后，由学生对所学知识进行整理归纳，补充细化课程知识要点。通过完成作业、测试、答疑等基本环节，以及拓展资源，实现“传道授业”的知识和技能教学目标。实验课教学资源主要分为课前预习和课外拓展等内容(图2)。学生根据课前预习资源，了解实验目的和实验的基本操作，根据预习情况带着问题进行学习和实验，增强学习的目的性。经过实验课动手操作后，掌握实验的基本操作，理解实验原理，学会将理论知识应用到实践中去。通过课外拓展资源，开阔眼界，了解化学学科和农科专业的前沿动态，达到提高科学素养的教学目的。

图1 理论课教学资源基本框架图2 实验课教学资源基本框架

3 挖掘课程思政要素，完善课程思政体系

课程思政建设目标为坚持“三全”育人原则，充分挖掘课程的思想政治教育内容，以栩栩如生的案例介绍化学基础课程的具体内容。把马列主义观点和见解的教育与科学精神实质的培养结合在一起，使学生能够正确地对待问题、分析问题和解决问题。锻炼学生的科学思维方式，通过社会道德的文化教育，培养学生的创新意识、科学素养和工匠精神，激励学生树立正确的人生观和价值观，能够主动把个人的梦想融入到国家和民族的事业中，成为具有坚定理想信念的中国特色社会主义事业接班人。文中以分析化学课程思政教学为例子，介绍化学理论课程思政建设情况(图3)。

根据分析化学课程思政教学目标，挖掘思政元素，设计课程教学形式[10,11]。例如，第一章绪论，首先，讲解分析化学的任务和作用，阐明分析化学与人们日常生活的进步息息相关；其次，依据分

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析化学发展过程中的三大变革，引申出自然科学技术的发展规律和不同学科之间的互相渗透、交叉对分析化学飞速发展的促进作用[11]。同时，介绍在分析化学领域做出杰出贡献的科学的人生经历，展现科学精神实质和工匠精神在社会进步中的主要作用。最后，小组讨论分析化学未来的发展趋势，进行师生互动和生生互动。从课本知识到思政元素一气呵成，以学生容易接受的方式达成思政教育的目的。分析化学课程思政教学设计如表2所示。

图3 分析化学课程思政建设总体设计思路

表2 分析化学课程思政教学设计表

章节

0 绪论

授课要点分析化学的作用

思政设计融入点

分析化学在食品领域的应用，检测出“三聚氰胺毒奶粉” “瘦肉精”“毒豆芽”“染色馒头”

分析化学发展史

分析化学发展趋势经历的三大变革

对分析化学领域做出杰出贡献的科学家

1 定性分析

定性分析法概述

空白试验和对照试验在定性分析中的作用

演示实验探究式教学举例说明

2 定量分析的误差及数据处理

有限数据的统计处理

分析结果的不同报告形式，对定量分析结果的影响

举例说明讨论式教学

培养学生实事求是的科学精神和学以致用的能力

(待续)

培养学生的怀疑精神和问题意识，塑造科学的思维模式

案例教学课堂讨论启发式教学

激发学生的创新精神，激励学生为建设创新型国家做出奉献

教学形式视频演示新闻媒介案例教学

预期成效

增强学生食品安全意识、职业道德和社会责任感

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教学形式案例教学混合式教学问题式教学

预期成效

培养学生敏于观察和勤于实践的科研素养

培养学生透过现象看本质的能力培养学生举一反三的能力、掌握事物之间普遍联系的哲学观点

(续表2) 章节

4 酸碱滴定法

授课要点酸碱指示剂

思政设计融入点

酸碱指示剂发现的历史故事酸碱指示剂变色的本质原因

一元酸碱滴定曲线通过强碱滴定强酸滴定曲线，引申出强碱滴定弱酸滴定曲线

混合式教学引导式教学翻转课堂

酸碱滴定法的应用分组抽签确定混合碱样品，组内分工、合作完成样品分析

混合式教学翻转课堂启发式教学案例教学

增强学生团队意识和主人翁精神

6 配位滴定法 EDTA配合物的特点 EDTA配合物具有广谱性，导致其应用广泛；以此为切入点，启发学生分析得到该方法的选择性较差

通过物质性质的两面性，学会在逆境中积极乐观地解决问题

7 氧化还原滴定法氧化还原滴定法应用以重铬酸钾法测定铁含量为例，讨论铬离子污染问题的处理

案例教学讨论式教学启发式教学

启发学生树立“绿色化学”理念，培养对于保护自然环境的责任感

通过使用先进仪器，培养学生科学分析的科学素养

9 常用仪器分析方法紫外-可见分光光度法以可见分光光度法测定铁含量为例，与重铬酸钾法测定铁含量进行对比，明确分析方法的选择

讨论式教学体验式教学

与化学理论课程相似，化学实验课程中也蕴含着丰富的思政元素。通过对学生实验习惯和基本操作的训练，潜移默化地培养学生严谨的科学态度；从实验数据的记录和分析中，培养学生实事求是的职业操守；引导学生在实验中发现问题、解决问题，锻炼学生的意志品质、创新实践能力和团队合作意识。将思政元素融合到化学实验课程教学过程中，培养学生正确的“三观”，使其成为具有健全的人格魅力和良好的职业素养的卓越农林新人才。化学实验课程思政教学设计如表3所示。

4 改进教学方法，优化教学模式

借助网络教育平台、突出化学基础课程特点、结合课程思政总体目标，通过教学方法和教学模式的创新与优化，不断提升课程教学水平。在课程教学过程中，设计使用不同的教学方法，如案例教学法、翻转课堂法、探究式教学法和体验式教学法，采用BOPPS教学模型，灵活运用现代技术手段，完成线上与线下互动交流的教学模式[12]。文中以酸碱滴定法为例，介绍教学方法的改进和实施情况。

酸碱滴定法的课程学习分为课前导学、课堂实施和课后提升三个阶段，课程设计以中国大学MOOC为依托，采用农业部规划优质教材、结合网站资源，以及其他拓展内容等，进行“引导+自学+总结+测试”四位一体的线上和线下的混合式教学模式。

(1) 课前导学。

设置课前导学内容(图4)，根据学生学情拆分知识点，在自主学习任务单的引导下，结合中国大学MOOC、图书馆资源、多媒体、其他网络资源以及互动平台自主学习，做到对概念性理论知识的认识和记忆，促进学生主动思考，提出问题。做到保证每位学生有任务、有责任、有思考，培养学生的责任心、团队精神和独立解决问题的能力。

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表3 化学实验课程思政教学设计表

实验项目

思政设计融入点

天平的使用方法和注意事项

教学形式演示实验举例说明讨论式教学

预期成效

培养学生认真细致、科学严谨的科研素养

天平称量练习

化学反应焓变的测定剩余反应物金属锌的处理方法举例说明启发式教学

启发学生树立“绿色化学”理念，培养学生保护环境和实验室安全意识

培养学生珍惜资源、节约能源和爱护地球的意识

通过使用先进仪器，激发学生的创新精神，为推进社会的进步贡献自己的力量

培养学生探索精神和勤于实践的科研素养培养学生爱国主义精神

离子交换法制备纯水纯水在化学实验中的作用，水资源对人类生存的影响

举例说明探究式教学举例说明讨论式教学案例教学讨论式教学

气相色谱法测定白酒中的甲醇气相色谱法的发展历程和应用范围

茶叶中咖啡因的提取不同提取方法的比较，对提取结果的影响

茶叶的历史文化

辣椒红色素的分离测定辣椒红色素的测定方法比较和其在生产实践中的应用

案例教学启发式教学举例说明启发式教学

增强学生食品安全意识、职业道德和社会责任感

告诫学生摒弃不良生活习惯，强健体魄，为人类健康服务

烟草中烟碱的提取烟碱的组成和物理、化学性质

图4 课前导学实施图

(2) 课堂实施。

课堂教学包括智慧课堂、课堂测试、翻转课堂、课程实践以及其他教学手段(图5)。其中智慧课堂包括情景教学、微课、动画视频演示等。针对本章的教学重点和难点，在在线导学的基础上，以“任务为驱动，行动为导向”，提出问题：混合碱(碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸钠和氢氧化钠)、混合酸(盐酸和磷酸，硫酸和磷酸)的分析。引导学生开展小组讨论，讨论要完成混合碱、混合酸的分析需要哪些酸碱滴定分析法的理论(酸碱滴定反应、滴定方式、滴定条件、标准溶液的配制与标定、化学计量点时pH的计算、指示剂的选择等)？怎样的实验步骤？具体用到哪些试剂、仪器以及试剂用量？通

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过具体分析，最后形成实验方案。找表达能力较好的学生进行综述(混合碱、混合酸分析的具体方案)，教师点评和总述，达到解决问题的目的。课堂教学实施过程完成了知识的理解和内化，即知识的分析和应用，以求解决实际问题。

通过案例教学，让学生领会生活中问题背后有趣的化学知识，树立绿色环保意识。通过在课程学习中引入前沿知识和检测技术最新进展，评价分析化学领域研究成果的意义，让学生认同化学在社会发展中的积极作用，激发学生的学习兴趣。

(3) 课后提升。

为了学生更好地深化理解理论知识，完成课后提升的目的。由学生课后进行整理归纳，补充细化课堂讨论获得的知识要点，绘制思维导图(图6)。另外，通过完成作业单，以及在线测试和答疑环节，为布鲁姆认识教学目标的最后环节奠定基础，达到创新思维的培养。

图5 课堂教学实施图

图6 课后提升实施图

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此教学过程完全符合布鲁姆提出的认知领域教学目标(事实性知识的记忆–概念性知识的内化–理论知识的应用和分析–知识的综合和评价–创新、创造)。最终不仅将知识传授给了学生，培养了他们学习、实践和创新的能力，还提高了其主人翁、团队合作精神，真正做到在知识能力提升的同时进行了思政教育。

5 构建多元化课程考核评价体系

5.1 理论课程考核评价体系

摒弃了“一考定终身”的传统模式，将考核方式分专业知识考核和课程思政考核。专业知识考核占比90%，以课程基础知识和基本理论为主，考核分为线上成绩、见面课成绩和线下成绩；课程思政考核占比10%，为结合课程内容设计，完成与课程思政相关的讨论、调查问卷和学习心得，考察课程思政建设情况。每学期将考核结果进行分析总结，形成报告，不断改进措施，强化薄弱环节，并在后续教学中应用改进[13]。化学理论课程采取多元化成绩评定方式，具体见图7。从图中的评价指标可以看出，理论课多元化考核体系注重专业知识过程考核和课程思政考核，主观因素和客观因素的统一。在过程化考核的带动下，学生参与学习的积极性和主动性得到提升，教学的各个环节也得以顺利实施。

图7 理论课成绩评定方法

5.2 实验课程考核评价体系

根据化学实验课程教学内容的三个板块，建立化学实验课程评价体系。基础验证性实验占比50%，考核内容包含实验课前的预习、实验过程中的卫生和操作、实验结束后的结果处理和讨论，以及实验相关的操作考查；研究性实验占比20%，考核内容包括实验报告、实验讨论、科技论文；综合性设计实验占比30%，考核内容包括方案设计、实验报告、实验讨论、ppt汇报、团队合作[14]。化学实验课程采取多元化成绩评定方式，具体见图8。从图中的评价指标可以看出，实验课多元化考核体系既注重培养学生实验习惯和基本操作能力，同时还高度重视学生在实验中创新能力、单独剖析问题能力和解决困难能力的提升。

6 结语

依据新农科人才培养目标和要求，化学基础课程教学从教学内容、教学资源、课程思政、教学方法、教学模式和考核评价指标体系等方面开展了探索与实践活动。在课程教学改革过程中，深入挖掘课程的思政要素，使学生从思想上认识到自己为何而学，有效提升了学生的学习热情和学习能力。将化学知识要点与现代农业相关专业的具体内容有机结合，使学生在基础课与专业课中间建立

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联系，为后续专业课程学习奠定良好基础。与此同时，注重培养学生灵活运用所学知识处理繁杂具体问题的能力。将教师的科研成果和课程教学融为一体，使学生的科学研究能力得到锻炼。

图8 实验课成绩评定方法

通过化学基础课程改革与实践，学生化学课程成绩的优良率提高15%，不及格率下降10%。对全校两届约800名学生展开问卷调查，90%的学生认为课程思政融入自然，潜移默化地激发了自身的爱农情怀；93%的学生认为自主学习能力增强，85%的学生认为应用能力提升；81%的学生认为创新能力提高，3%的学生表示没有感觉到不同。问卷调查结果表明，经过一系列教学改革后，化学基础课教学效果显著提升。我们将积极寻找不足之处，一如既往地致力于不断完善高等农业院校化学基础课程的教学，教育和培养立志报效国家的卓越农林新人才。

参考文献

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