牛娜，陳立鋼，侯娟，紀(jì)偉

東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與資源利用學(xué)院，哈爾濱 150040

課程建設(shè)是高等教育改革的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，2018年底，教育部提出了“建設(shè)金課、消除水課”的一流本科建設(shè)口號(hào)，決定實(shí)施“金課”建設(shè)計(jì)劃，“金課”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為兩性一度，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[1]。2019年，新農(nóng)科建設(shè)的三部曲——“安吉共識(shí)”“北大倉行動(dòng)”“北京指南”依次奏響，高等農(nóng)林教育擔(dān)負(fù)著為我國新農(nóng)業(yè)、新鄉(xiāng)村、新生態(tài)建設(shè)提供人才保障的重要任務(wù)[2]。在此背景下，探索如何在農(nóng)林類高校中開展特色鮮明的一流課程建設(shè)是十分必要的。

分析化學(xué)課程的主體內(nèi)容是基于四大化學(xué)平衡建立的定量分析方法及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理方法，課程的交叉性、實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)[3–5]。分析檢測(cè)是學(xué)生日后從事科研工作非常重要的工具，同時(shí)也是服務(wù)于農(nóng)林生產(chǎn)實(shí)踐的重要手段[6]。在東北林業(yè)大學(xué)，分析化學(xué)課程不僅是化學(xué)專業(yè)的核心課程，還是化學(xué)工程與工藝、林產(chǎn)化工、材料類、輕化工程等專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程。目前，我校分析化學(xué)課程已獲批國家一流課程，在課程改革的過程中，不僅要結(jié)合課程特點(diǎn)，更要體現(xiàn)出林業(yè)類院校的專業(yè)特點(diǎn)，化學(xué)基礎(chǔ)課程與農(nóng)林專業(yè)緊密結(jié)合，為農(nóng)林類畢業(yè)生打下扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)是十分重要的。因此，按照“兩性一度”的一流課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合“新農(nóng)科”對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型農(nóng)林人才的需求，探索了農(nóng)林院校分析化學(xué)課程改革的模式。圖1為分析化學(xué)課程綜合改革實(shí)施示意圖，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)手段、考核評(píng)價(jià)多角度出發(fā)，并結(jié)合農(nóng)林院校專業(yè)特點(diǎn)，開展課程改革。

1 教學(xué)內(nèi)容

分析化學(xué)課程的主要內(nèi)容四大滴定是經(jīng)典的定量分析手段，以往教學(xué)中的一大難題也在于經(jīng)典的內(nèi)容難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在進(jìn)行課程改革時(shí)要思考兩方面的內(nèi)容：(1) 從培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型農(nóng)林人才角度出發(fā)，如何將分析化學(xué)與農(nóng)林問題、科學(xué)前沿問題結(jié)合；(2) 從培養(yǎng)具有社會(huì)主義價(jià)值觀的新型農(nóng)林人才角度出發(fā)，如何在組織課程思政教學(xué)內(nèi)容的過程中啟發(fā)學(xué)生“知農(nóng)愛農(nóng)”的精神。為此，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了以下改革實(shí)踐：

一是在課程內(nèi)容中體現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)、農(nóng)林交叉學(xué)科和前沿科學(xué)的融會(huì)貫通，使學(xué)生明白分析化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在解決實(shí)際農(nóng)林問題和學(xué)科前沿問題中的作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如針對(duì)林產(chǎn)化工專業(yè)在教學(xué)內(nèi)容中啟發(fā)學(xué)生思考其常見的木質(zhì)素、纖維素有哪些測(cè)定方法？能否用化學(xué)分析的手段檢測(cè)？并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中利用氧化還原滴定法測(cè)定云杉葉片中的纖維素含量。在配位滴定法一章中講解常見的金屬離子分析，啟發(fā)學(xué)生思考實(shí)際問題如黑木耳中鈣鎂鐵含量的測(cè)定如何實(shí)現(xiàn)？引入新冠肺炎病毒的檢測(cè)例子，并且用假陰性和假陽性的例子為學(xué)生說明分析化學(xué)中置信度和置信區(qū)間的意義。在不斷更新的案例中引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)與農(nóng)林科學(xué)結(jié)合起來，做好“新農(nóng)科”建設(shè)的基石，夯實(shí)新農(nóng)科人才的專業(yè)能力，有助于培養(yǎng)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新農(nóng)林人才。

二是在組織課程內(nèi)容的過程中，充分發(fā)揮專業(yè)課程對(duì)于學(xué)生思想政治教育的堡壘作用[7]，培養(yǎng)具有社會(huì)主義價(jià)值觀的新型農(nóng)林人才。例如，通過講授分析化學(xué)的任務(wù)是分析物質(zhì)的組成、含量和結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)知生命的本質(zhì)，樹立唯物主義價(jià)值觀。通過滴定曲線中滴定突躍的計(jì)算引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)事物的發(fā)展規(guī)律，總是由量變引起質(zhì)變。通過有效數(shù)字的講解引導(dǎo)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。通過三聚氰胺、假疫苗等事件引導(dǎo)學(xué)生思考食品、藥品等檢測(cè)問題，樹立正確的責(zé)任意識(shí)。同時(shí)，注重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注農(nóng)業(yè)類國際問題，如澳洲山火、亞馬遜大火引發(fā)的生態(tài)環(huán)境和氣候問題，結(jié)合課程中如測(cè)定水樣中化學(xué)耗氧量等內(nèi)容，思考綠色化學(xué)、生態(tài)文明的重要性，使學(xué)生明確自身背負(fù)的目標(biāo)和使命。

三是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)將重組的課程內(nèi)容分解、細(xì)化為小模塊，模塊化的課程體系能更好地為學(xué)生呈現(xiàn)課程內(nèi)容，使學(xué)生掌握知識(shí)之間的聯(lián)系，并能自主、靈活地選擇學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生的分析思維養(yǎng)成。在實(shí)踐過程中利用流程圖、思維導(dǎo)圖等梳理相關(guān)內(nèi)容，為學(xué)生形成整體課程思維，如圖2所示。

圖2 學(xué)生所做課程內(nèi)容思維導(dǎo)圖舉例

2 教學(xué)方式和手段

在教學(xué)改革中構(gòu)建“三維4L”教學(xué)模式，將課堂教學(xué)實(shí)施、課下互聯(lián)網(wǎng)+、課外創(chuàng)新活動(dòng)三個(gè)維度結(jié)合起來，充分發(fā)揮LBL (基于講授的學(xué)習(xí))、PBL (基于問題的學(xué)習(xí))、TBL (基于團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí))和CBL(基于案例的學(xué)習(xí))教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，為學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際農(nóng)林問題奠定基礎(chǔ)。

將課堂教學(xué)實(shí)施、課下互聯(lián)網(wǎng)+、課外創(chuàng)新活動(dòng)三個(gè)維度結(jié)合起來，是強(qiáng)化分析化學(xué)教學(xué)的有效方式。一流的教學(xué)應(yīng)具有優(yōu)秀的課堂，但同時(shí)也不局限于課堂，這三個(gè)維度的有機(jī)結(jié)合也是課程探索分析化學(xué)混合式教學(xué)模式的基礎(chǔ)。利用多種形式開展在線教學(xué)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的一種有效方式[8–10]。學(xué)生通過學(xué)習(xí)通、雨課堂在課下進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，通過小組任務(wù)、在線討論、在線測(cè)試等方式完成在線任務(wù)。在實(shí)踐過程中，線上與線下時(shí)間分配、內(nèi)容分配，如何采用不同的教學(xué)手段推進(jìn)線上與線下教學(xué)實(shí)施等是需要著重注意和思考的問題。課外創(chuàng)新活動(dòng)是我校分析化學(xué)課程的又一重要舉措，分析化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)，課外實(shí)驗(yàn)不僅可以拓展學(xué)生的知識(shí)范圍，鞏固和深化理論與實(shí)驗(yàn)知識(shí)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情。我校每年舉辦分析檢測(cè)技能競(jìng)賽，并鼓勵(lì)學(xué)生參加各種其他學(xué)科競(jìng)賽，鼓勵(lì)學(xué)生在競(jìng)賽中鍛煉自己。同時(shí)，注重學(xué)生的學(xué)與研結(jié)合，學(xué)生積極參加大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過程中，鼓勵(lì)學(xué)生思考基礎(chǔ)知識(shí)與科學(xué)研究的關(guān)系，并加以利用。例如，學(xué)生通過學(xué)習(xí)多元酸分布曲線的相關(guān)知識(shí)，可以明確了解物質(zhì)在溶液中不同pH下的存在形式以及分布含量，在科研中結(jié)合分布曲線和pH對(duì)吸附的影響，可以分析吸附劑和被吸附物質(zhì)在不同pH下的相互作用強(qiáng)弱。

引入多種教學(xué)手段，在分析化學(xué)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中充分發(fā)揮LBL、PBL、TBL和CBL教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。在課上，LBL融合問題啟發(fā)式、引導(dǎo)式的教學(xué)，LBL + TBL，學(xué)生形成團(tuán)隊(duì)圍繞教學(xué)單元中的核心問題開展主動(dòng)學(xué)習(xí)，依據(jù)學(xué)生層次有機(jī)結(jié)合學(xué)生團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)帶弱，共促進(jìn)。LBL + PBL，教師講授中構(gòu)建情境，提出問題，學(xué)生討論、翻轉(zhuǎn)課堂、回答問題，其他學(xué)生評(píng)價(jià)、進(jìn)一步討論問題，共同總結(jié)，搭建課程。LBL + CBL，融合與分析化學(xué)史相關(guān)、與生活相關(guān)、與科研結(jié)合的案例，并依據(jù)專業(yè)準(zhǔn)備不同案例。CBL + PBL + TBL，如進(jìn)行分析方法的綜合運(yùn)用內(nèi)容時(shí)，教師由CBL案例引出，并提出分析問題，構(gòu)建分析情境，利用PBL + TBL進(jìn)行后續(xù)展開，在充分以學(xué)生為主的教學(xué)氛圍中培養(yǎng)其為實(shí)際問題設(shè)計(jì)具體分析方案的能力。每種教學(xué)手段都不應(yīng)是獨(dú)立的，而是靈活的交互使用，不但有一節(jié)課堂中幾種方法的交互，還要在分析化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)課中交互融合，例如TBL + PBL在學(xué)生設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中的應(yīng)用，理論課中完成小組搭建和問題提出，學(xué)生討論完成方案后再在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行驗(yàn)證。

在實(shí)際課堂中，幾種方法往往是交叉進(jìn)行，有機(jī)結(jié)合的。例如在酸堿滴定法的應(yīng)用一節(jié)課，首先采用問題引導(dǎo)的方法，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)酸堿滴定分析法的基礎(chǔ)知識(shí)，搭建本章知識(shí)鏈，然后采用CBL先導(dǎo)案例引導(dǎo)，給出一混合堿分析案例，分析原理推導(dǎo)，然后TBL + LBL總結(jié)分析方案設(shè)計(jì)的一般步驟，之后布置討論問題，構(gòu)建分析情境，利用PBL + TBL進(jìn)行后續(xù)展開，在充分以學(xué)生為主的教學(xué)氛圍中培養(yǎng)學(xué)生為實(shí)際問題設(shè)計(jì)具體分析方案的能力。在進(jìn)行第二個(gè)應(yīng)用問題氮含量測(cè)定時(shí)，首先采用LBL + PBL，補(bǔ)充總結(jié)分析方案設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)一步再結(jié)合CBL，逐級(jí)的案例問題引導(dǎo)討論氮含量測(cè)定方法的發(fā)展應(yīng)用。在課程最后，采用LBL問題引導(dǎo)的方式，引導(dǎo)學(xué)生思考本節(jié)課內(nèi)容實(shí)質(zhì)，總結(jié)分析方案設(shè)計(jì)的一般步驟。4L教學(xué)法的實(shí)施如圖3所示。

圖3 多種教學(xué)手段在課堂教學(xué)中的實(shí)施

3 考核評(píng)價(jià)方式

一種適合課程的考核方式能夠達(dá)到很好的學(xué)習(xí)效果?？己艘龅饺嬖u(píng)價(jià)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)，并以合理的考核方式促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。從考核形式、考核內(nèi)容、試題合理性、理論課與實(shí)驗(yàn)課考核結(jié)合等方面進(jìn)行課程考核的改革。同時(shí)，課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法的改革要求考核方式也要隨之改變，考核內(nèi)容要更加多元化。將學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況、創(chuàng)新活動(dòng)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)過程情況、對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解情況、課程思政精神的領(lǐng)悟情況和團(tuán)隊(duì)合作情況等納入考核評(píng)價(jià)體系。圖4為課程構(gòu)建的多元考核方式。平時(shí)成績中的小測(cè)、作業(yè)等為課程完成成績，學(xué)生想獲得加分，必須進(jìn)行課程參與，學(xué)生參與的討論、問題回答和小組活動(dòng)都列入成績?cè)u(píng)價(jià)，從課程參與度和參與質(zhì)量兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，參與達(dá)到一定次數(shù)可以獲得加分，討論獲得一定點(diǎn)贊和回復(fù)獲得加分，鼓勵(lì)學(xué)生回答學(xué)生的問題，并可以獲得一定加分，這在課堂上尤其是QQ群、釘釘群內(nèi)得到了學(xué)生的認(rèn)同，通過這個(gè)方式一方面激發(fā)了學(xué)生的成就感，提升了學(xué)生的參與度，另一方面教師通過學(xué)生回答也可以及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課前的小測(cè)和階段考試采用題庫隨機(jī)組題的方式，考查課程主要知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在網(wǎng)站完成，不占用過多時(shí)間，又可以隨時(shí)進(jìn)行，網(wǎng)上評(píng)價(jià)還可以及時(shí)獲取學(xué)生答題情況統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容調(diào)整。整個(gè)課程評(píng)價(jià)方式重視線上和線下考核相結(jié)合，教師評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)、互評(píng)相結(jié)合。

圖4 課程考核評(píng)價(jià)方式

4 教學(xué)效果與評(píng)價(jià)

教學(xué)創(chuàng)新改革并不是一蹴而就的，而是一個(gè)持續(xù)的過程。教學(xué)改革的效果首先體現(xiàn)在學(xué)生的成績上，改革后學(xué)生的成績尤其是方案設(shè)計(jì)題平均成績有了顯著提升，學(xué)生分析解決實(shí)際問題能力顯著提升。在課程網(wǎng)站上的討論區(qū)，學(xué)生提出了很多利用分析化學(xué)解決農(nóng)林生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)際問題的思考，例如，學(xué)生提出酸堿滴定測(cè)定糧食、果蔬的酸度，并查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；氧化還原滴定測(cè)定不同木材中纖維素的含量，從而對(duì)制出的紙張質(zhì)量做出一定的預(yù)測(cè)；重鉻酸鉀法測(cè)定土壤中的有機(jī)質(zhì)，評(píng)估土壤肥力等，互動(dòng)交流達(dá)5000余次。學(xué)生對(duì)課程給予了非常積極的評(píng)價(jià)，學(xué)生說：“該教學(xué)模式更能吸引我們上課的注意力，提高了我們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，學(xué)習(xí)效果明顯提升，也鍛煉了我們解決實(shí)際問題的能力，對(duì)我們將來的發(fā)展很有幫助?！?/p>

5 結(jié)語

通過進(jìn)行課程改革和建設(shè)，形成東北林業(yè)大學(xué)分析化學(xué)的特色教學(xué)模式，該模式從培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型農(nóng)林人才角度出發(fā)，結(jié)合農(nóng)林專業(yè)特色和課程特點(diǎn)，對(duì)分析化學(xué)課程進(jìn)行綜合性改革，同時(shí)兼顧考慮多學(xué)科的融合，使學(xué)生在課程中的主體作用充分發(fā)揮，增強(qiáng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，使學(xué)生真正養(yǎng)成分析化學(xué)的學(xué)科思維，在新農(nóng)科背景下，為本科應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。