杜豐玉，肖琳，金玉蘭，張保華，王輝

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院，山東 青島 266109

2019年9月，習(xí)近平總書記給全國涉農(nóng)高校書記校長與專家代表回信，要求涉農(nóng)高校以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任，為新時(shí)代高等農(nóng)林人才的培養(yǎng)指明了方向。2019年12月，教育部牽頭全國涉農(nóng)高校，提出“新農(nóng)科”建設(shè)的“北京指南”，要求推進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)與生命科學(xué)、工程技術(shù)等多學(xué)科的教育融合，從而培養(yǎng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、兼具多學(xué)科交叉背景的復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”[1,2]。而支撐“新農(nóng)科”建設(shè)的關(guān)鍵載體在于“推進(jìn)專業(yè)培養(yǎng)體系及課程教學(xué)的改革”[3]，其中，化學(xué)相關(guān)課程作為涉農(nóng)高校最重要的基礎(chǔ)課程之一，具有先導(dǎo)性與適用性，對“新農(nóng)人”培養(yǎng)也具有重要意義。因此，圍繞無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)及有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)化學(xué)相關(guān)課程，涉農(nóng)高校教師從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及課程思政等不同維度探討如何更好服務(wù)于“新農(nóng)科”建設(shè)。例如：吳秋華等[4]發(fā)掘無機(jī)及分析化學(xué)課程中具有農(nóng)科特色的教學(xué)元素，并將其與化學(xué)知識深度融合，應(yīng)用線上線下混合式教學(xué)模式，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)的新型農(nóng)林人才；崔運(yùn)梅等[5]講授分析化學(xué)課程時(shí)，采用教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的“雙主”模式，加強(qiáng)理科與農(nóng)科內(nèi)容交叉，并引入課程思政，培養(yǎng)具備知識、能力、素質(zhì)、情懷的“四有”農(nóng)林人才；洪昀等[6]則針對傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的輕農(nóng)林特色及輕能力培養(yǎng)等問題，增加“青蒿素的提取、分離與鑒定”等創(chuàng)新性農(nóng)林特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)“知農(nóng)愛農(nóng)”新型人才。

天然產(chǎn)物化學(xué)是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論研究自然界的植物、動(dòng)物與微生物等生命體中活性成分的一門學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生掌握生物活性成分在醫(yī)藥開發(fā)、農(nóng)業(yè)及生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用[7]。天然產(chǎn)物化學(xué)是本校應(yīng)用化學(xué)、制藥工程等化工與制藥類專業(yè)的必修課程及植物科學(xué)、動(dòng)物藥學(xué)等農(nóng)學(xué)類專業(yè)的模塊課程。然而，傳統(tǒng)的課程教學(xué)體系已經(jīng)不能滿足“新農(nóng)人”的培養(yǎng)要求，主要表現(xiàn)為：(1) 課程教學(xué)內(nèi)容受限于教材一般面向醫(yī)藥類專業(yè)，“藥味”足夠，但一定程度忽視了農(nóng)學(xué)類、化工與制藥類相關(guān)專業(yè)的需求，即課程的“農(nóng)味”與“工味”不足；(2) 課程的教學(xué)模式沿用“教師講授+學(xué)生聽講”的“灌輸式”教學(xué)，知識傳授以單向傳遞為主，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[7,8]。

本文針對上述傳統(tǒng)天然產(chǎn)物化學(xué)教學(xué)體系存在的問題，圍繞“新農(nóng)科”對復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”的培養(yǎng)要求，打造“三味一體”交叉融合的教學(xué)內(nèi)容體系，并運(yùn)用智慧教學(xué)工具“雨課堂”，構(gòu)建互動(dòng)式教學(xué)模式，從而擴(kuò)展課程的知識面并提升其創(chuàng)新性，為本校的“新農(nóng)科”建設(shè)及“新農(nóng)人”培養(yǎng)提供支撐。

1 “三味一體”的天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系設(shè)計(jì)

天然產(chǎn)物化學(xué)系列課程作為醫(yī)藥院校藥學(xué)相關(guān)專業(yè)的核心課程，其課程體系設(shè)計(jì)重在教學(xué)模式更新，例如：翻轉(zhuǎn)課堂討論式的教學(xué)模式[9]及開放自主的學(xué)習(xí)模式等[10]。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)+背景下“雨課堂”及“騰訊課堂”等智慧教學(xué)工具的開發(fā)及應(yīng)用，為進(jìn)一步構(gòu)建“教師引導(dǎo)+學(xué)生自主”的新型互動(dòng)式教學(xué)模式插上了翅膀，有力提升了課程的教學(xué)效果[11,12]。例如：田賽賽等[11]面向醫(yī)藥學(xué)院的藥學(xué)專業(yè)講授天然產(chǎn)物化學(xué)，應(yīng)用“雨課堂”提升學(xué)生在課前、課中及課后的參與度；高文超等[12]則通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及借助互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)工具，打造“新工科”背景下適合工科專業(yè)學(xué)習(xí)的天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系。但天然產(chǎn)物化學(xué)作為涉農(nóng)高校重要的化學(xué)課程之一，如何構(gòu)建“新農(nóng)科”特色的課程體系仍需深入探索。

本論文圍繞復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”的培養(yǎng)要求，從教學(xué)內(nèi)容融合及教學(xué)模式創(chuàng)新等兩方面打造“三味一體”的天然產(chǎn)物化學(xué)特色課程體系，見圖1。在教學(xué)內(nèi)容方面，以傳統(tǒng)“藥味”為基礎(chǔ)，根據(jù)農(nóng)學(xué)類、化工與制藥類相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)要求，構(gòu)建以“農(nóng)味”為特色，融合“工味”元素的“三味一體”教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面。在教學(xué)模式方面，教師與學(xué)生基于智慧教學(xué)工具“雨課堂”，教師發(fā)布“微課”引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)而構(gòu)建“翻轉(zhuǎn)課堂”互動(dòng)式教學(xué)模式。創(chuàng)新的教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生更好消化吸收“三味一體”的教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)效果。

圖1 “三味一體”的天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系設(shè)計(jì)

2 教學(xué)內(nèi)容的多學(xué)科交叉融合

構(gòu)建“三味一體”天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系的關(guān)鍵為實(shí)現(xiàn)“藥味+農(nóng)味+工味”的多學(xué)科交叉融合。課程“藥味”是基礎(chǔ)，講解不同類型天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征及“藥味”應(yīng)用。“農(nóng)味”是特色，以典型案例為抓手(表1)，面向農(nóng)學(xué)類專業(yè)時(shí)，有所側(cè)重的講解天然產(chǎn)物在防治植物病蟲害方面的應(yīng)用或藥用植物的人工栽培技術(shù)等“農(nóng)味”內(nèi)容，并適度擴(kuò)展介紹典型案例的提取分離工藝等“工味”內(nèi)容；而面向化工與制藥類專業(yè)時(shí)，則加強(qiáng)“工味”內(nèi)容的講解，適度擴(kuò)展“農(nóng)味”內(nèi)容。

表1 天然產(chǎn)物化學(xué)各章節(jié)“三味一體”的典型案例

以“提取分離”章節(jié)中的黃芩苷案例講解為例，見表1與圖2。首先，講解黃芩苷的結(jié)構(gòu)特征及其抗炎降脂的“藥味”應(yīng)用，并引出黃芩苷提取分離的原理。在此基礎(chǔ)上，面向不同專業(yè)各有側(cè)重地講解黃芩苷在防治蘋果及黃瓜主要病害方面的“農(nóng)味”應(yīng)用，或黃芩苷在實(shí)驗(yàn)室、中試乃至工廠生產(chǎn)中所用的提取分離設(shè)備及工藝流程等“工味”內(nèi)容。通過典型案例的串聯(lián)與講解，將抽象內(nèi)容具體化與形象化，并實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的“三味一體”融合，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣性與主動(dòng)性，拓寬其知識面，更好地服務(wù)于復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”的培養(yǎng)。

圖2 “三味一體”的黃芩苷教學(xué)案例設(shè)計(jì)

3 互動(dòng)式的教學(xué)模式

傳統(tǒng)“灌輸式”的單向教學(xué)模式已經(jīng)無法匹配多學(xué)科交叉融合的“三味一體”教學(xué)內(nèi)容體系。因此，依托“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧教學(xué)工具“雨課堂”，有機(jī)串聯(lián)“課前預(yù)習(xí)”“課堂互動(dòng)”及“課后復(fù)習(xí)”三個(gè)維度，打造“教師引導(dǎo)+學(xué)生自主”的“翻轉(zhuǎn)課堂”互動(dòng)式教學(xué)模式(圖3)，從而更好地滿足復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”的培養(yǎng)要求。

圖3 “翻轉(zhuǎn)課堂”的互動(dòng)式教學(xué)模式

3.1 雨課堂有機(jī)串聯(lián)“課前–課堂–課后”

雨課堂為“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下由清華大學(xué)及學(xué)堂在線共同推出的智慧教學(xué)工具，其讓智能手機(jī)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的工具，有機(jī)串聯(lián)“課前–課堂–課后”三個(gè)教學(xué)維度，并通過全維度立體化的實(shí)時(shí)教學(xué)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“教師-學(xué)生”的全方位互動(dòng)[11,12]。

在“課前預(yù)習(xí)”階段，教師制作預(yù)習(xí)微課，并通過雨課堂推送給學(xué)生。微課時(shí)長3–5 min，形式“微”但內(nèi)容“精”，引導(dǎo)學(xué)生帶著思考與問題進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)；而教師則根據(jù)學(xué)生反饋的問題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)[13,14]。在“課堂互動(dòng)”階段，教師講解教學(xué)重點(diǎn)后，也通過雨課堂對學(xué)生進(jìn)行課堂測試，測試結(jié)果實(shí)時(shí)反饋。這種“教與學(xué)”的實(shí)時(shí)互動(dòng)既便于教師深入淺出地講解重點(diǎn)與難點(diǎn)，也利于學(xué)生及時(shí)消化與吸收。在“課后復(fù)習(xí)”階段，教師通過雨課堂發(fā)布章節(jié)重點(diǎn)測試，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)作答；進(jìn)一步通過雨課堂的大數(shù)據(jù)分析，制作針對性的章節(jié)微課推送給學(xué)生，引導(dǎo)其溫故知新。

3.2 “翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)一步加強(qiáng)“課堂互動(dòng)”

“翻轉(zhuǎn)課堂”為教師將簡單易懂的教學(xué)內(nèi)容移至“課前–課后”，而在課堂中加強(qiáng)“教師-學(xué)生互動(dòng)”的教學(xué)模式[9]。在雨課堂有機(jī)串聯(lián)“課前–課堂–課后”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步圍繞各章節(jié)“三味一體”的典型案例，實(shí)施探究式“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)(圖3)。教師在“課前”發(fā)起若干討論課題，學(xué)生組成興趣小組在“課前”進(jìn)行資料查詢與研讀，“課堂”進(jìn)行報(bào)告展示與問答，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度擴(kuò)展[9,15]。

繼續(xù)以黃芩苷教學(xué)案例進(jìn)行說明。在“課前”階段，教師根據(jù)“新農(nóng)科”背景下不同專業(yè)的培養(yǎng)要求，針對性地發(fā)起與課堂學(xué)習(xí)緊密相關(guān)又適當(dāng)擴(kuò)展的討論課題。例如：農(nóng)學(xué)類專業(yè)布置黃芩藥材種植與黃芩苷含量的關(guān)系、黃芩苷防治不同植物病害的方法等課題；而化工與制藥類專業(yè)選擇黃芩苷提取分離的現(xiàn)代工藝、分析方法等課題。一般3名學(xué)生組成一個(gè)興趣小組，圍繞一個(gè)課題分工合作，查閱相關(guān)文獻(xiàn)并制作課件。在“課堂”階段，首先，各個(gè)小組展示并講解課件內(nèi)容。隨后，采用雨課堂隨機(jī)點(diǎn)名的方式選擇學(xué)生提問，小組成員回答。這也充分調(diào)動(dòng)了講者與聽者的積極性，促使其認(rèn)真講解報(bào)告與主動(dòng)思考問題。最后，由教師進(jìn)行點(diǎn)評。點(diǎn)評以鼓勵(lì)為主，并針對不足提出改善建議，以增強(qiáng)學(xué)生的興趣與自信。在整個(gè)過程中，教師擔(dān)當(dāng)學(xué)生的“引路人”，提出討論課題并及時(shí)回答學(xué)生在準(zhǔn)備過程中的問題；而學(xué)生成為學(xué)習(xí)的“主導(dǎo)者”，選擇課題并分工合作，積極完成課件的制作與匯報(bào)。這種探究式的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，既促進(jìn)了“三味一體”教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度擴(kuò)展，又調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣性與主動(dòng)性，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

4 “三味一體”天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系的教學(xué)效果

筆者按照上述“三味一體”天然產(chǎn)物化學(xué)課程體系的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式，面向本校農(nóng)學(xué)類的茶學(xué)18級、化工與制藥類的制藥工程18級學(xué)生進(jìn)行教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。首先，學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度與主動(dòng)性顯著提高。18級學(xué)生作為成長于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“00后”，更容易也更樂于接受依托“互聯(lián)網(wǎng)+”雨課堂教學(xué)平臺的互動(dòng)式教學(xué)模式。學(xué)生的課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)課件的查閱率100%，課堂簽到率超過98%。其次，學(xué)生的期末考試成績明顯提升，見表2。與17級相比，在試卷難度及評分標(biāo)準(zhǔn)基本相同的情況下，18級茶學(xué)及制藥工程專業(yè)的平均成績較17級分別提高9.1%及9.3%。其中，得益于各章節(jié)“三味一體”典型案例的講解，過去難度較大且失分較多的提取分離綜合題得分率分別上升至62.4%及65.7%。最后，學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)得到提升?！胺D(zhuǎn)課堂”學(xué)生報(bào)告評分的平均值茶學(xué)18級為79.4分，制藥工程18級為82.6分。其中，18級制藥工程的兩個(gè)興趣小組還圍繞報(bào)告所選課題進(jìn)行了更加深入的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與探究，分別獲批校級及國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目各一項(xiàng)。

表2 期末考試成績比較

5 結(jié)語

圍繞“新農(nóng)科”建設(shè)培養(yǎng)復(fù)合型及創(chuàng)新型“新農(nóng)人”的要求，以天然產(chǎn)物化學(xué)課程為載體，面向本校農(nóng)學(xué)類、化工與制藥類的不同專業(yè)，建立以“藥味”為基礎(chǔ)，“農(nóng)味”為特色，并融合“工味”元素的“三味一體”教學(xué)內(nèi)容體系。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建依托于雨課堂的“教師引導(dǎo)+學(xué)生自主”的“翻轉(zhuǎn)課堂”互動(dòng)式教學(xué)模式，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣性與主動(dòng)性，引導(dǎo)其自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)。通過本課程的改革與實(shí)踐，拓寬了學(xué)生的知識面，增強(qiáng)了其創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)，為本校的“新農(nóng)科”建設(shè)及“新農(nóng)人”培養(yǎng)提供支撐。