李 延，羅麗娟，韓曉剛，葉 欣，封 磊，范立維

（福建農林大學 資源與環(huán)境學院，福州 350002）

就業(yè)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是高等教育的重要使命?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于深化教育改革 全面推進素質教育的決定》中明確指出：“高等教育要重視培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神”，并要求“重視實驗教學，培養(yǎng)學生的實際操作能力”。[1]高校學生實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿于教學的每個環(huán)節(jié)，其中最重要、最現(xiàn)實和最有效的方法就是重視、加強和改進實驗教學[2]。然而，傳統(tǒng)的教學理念下，實驗教學只是理論課程的輔助形式，難以自成體系，加之教學手段陳舊、教學形式單一等弊端，制約了學生學習的積極性、主動性，不利于學生實驗技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著中國高等教育改革的不斷深入，實驗教學越來越受到高校的重視。面對用人單位對畢業(yè)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力要求越來越高的現(xiàn)實，實驗教學改革已迫在眉睫。本文以福建農林大學農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的實驗教學改革為例，論述構建專業(yè)實驗教學體系、創(chuàng)新實驗教學手段的改革措施及其成效，旨在為實驗教學更有效地服務于學生的就業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供借鑒。

一、專業(yè)模塊化實驗教學體系的構建

模塊化教學起源于美國的模塊化技能培訓（Modules of Employable Skills）和國際勞工組織的能力本位教育（Competency Based Education），以提高學生的操作技能為核心，將 “按需施教”“學用一致”作為基本原則[3]。目前國外許多大學已將模塊化教學應用于專業(yè)實驗教學。實踐表明，模塊化實驗教學符合實踐教育的認知規(guī)律，可以有效提高學生的動手能力和解決實際問題的能力[4]。此外，該模式還可為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)提供新的平臺[5]。依據(jù)自然保護與環(huán)境生態(tài)類專業(yè)教學質量國家標準[6]，將農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的實驗內容分為“專業(yè)基礎、專業(yè)特色和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合實驗”三大模塊。

（一）專業(yè)基礎實驗模塊

涵蓋無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、植物生理學實驗、生物化學實驗等課程。該模塊以培養(yǎng)學生基礎專業(yè)實驗技能和方法為目的，實驗內容主要以觀察性實驗和驗證性實驗為主，涉及稱量、試劑配制、滴定、固液分離和萃取、常規(guī)分析檢測技術等。通過該模塊的學習，學生可以獲得“三基”（基本操作、基本技能、基本素質）的培養(yǎng)，為今后的專業(yè)實驗和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合訓練實驗打下良好的基礎。

（二）專業(yè)特色實驗模塊

該模塊課程有植物營養(yǎng)學實驗、土壤與肥料分析實驗、農產品品質分析實驗和環(huán)境監(jiān)測實驗等，以培養(yǎng)學生從事土壤肥料測試、農產品品質分析、環(huán)境監(jiān)測等崗位的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)技能為目的。該模塊大幅度整合具有相同前處理和相同測定方法的實驗內容，重點開設以培養(yǎng)學生科學思維和專業(yè)技能為目標的綜合性、設計性實驗。例如，植物營養(yǎng)學實驗中的“施肥對蔬菜生長和品質影響的實驗”，學生在教師的指導下制定實驗方案，以分組的形式開展蔬菜不同施肥處理的盆栽試驗，觀察施肥對蔬菜生長的影響，并采樣分析測試不同處理蔬菜的硝酸鹽、亞硝酸鹽、維生素C和蛋白質含量，依據(jù)國家食品質量標準對結果進行評價，結合課程理論知識闡明施肥影響蔬菜品質的原因。實驗中，學生不但掌握了盆栽試驗和樣品采集的方法、蔬菜重要品質指標的測定技術，而且學會了實驗方案的設計、實驗結果的分析和解釋，培養(yǎng)了學生科學思維的能力和團隊合作的精神。

（三）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合訓練實踐模塊

該模塊依托國家、省、校、院“四級”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目、專業(yè)技能競賽等，開展面向產業(yè)需求的研究性、探索性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)性實驗。該模塊以學生為主導，教師參與指導實驗方案、實驗方法的制定，提供實驗必需的場所、儀器和試劑，保障實驗的順利開展。探索性是該模塊實驗的特點，創(chuàng)新性和應用性是該模塊實驗的靈魂。如農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學生主持的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目 “廢棄硅藻土原位修復鎘、鋅復合污染菜地的機理研究”，利用啤酒工業(yè)、食品行業(yè)的廢棄硅藻土作為土壤改良劑，研制以廢棄硅藻土為主原料的鎘、鋅復合污染土壤改良劑。實驗過程中，學生在查閱大量的文獻資料的基礎上，通過分析廢棄硅藻土的理化性質，研究改性廢棄硅藻土制備的物理、化學和生物方法，再經(jīng)盆栽實驗篩選、大田試驗驗證，研制出可用于Ⅱ級鎘、鋅污染菜地的土壤改良劑，為廢棄硅藻土的資源化利用和土壤重金屬復合污染修復提供了解決方案。該模塊實驗全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方式和創(chuàng)業(yè)的商業(yè)意識。

二、基于虛擬仿真和微視頻技術的實驗教學改革

傳統(tǒng)實驗是一種灌輸式的教學方法。課前學生預習，上課時教師先詳細講解實驗原理、關鍵實驗步驟的注意事項，然后學生根據(jù)實驗指導書按部就班地進行實驗，課后學生按固定模式寫出實驗報告。這種實驗教學方法導致教師只注重實驗結果，對實驗過程關心不夠，實驗中學生只需照方抓藥，完成任務了事，實驗過程枯燥，降低了學生實驗學習的興趣，不利于學生實驗技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。當前，實驗教學中存在兩個共性問題：一是教學手段陳舊，導致實驗預習效果不好、效率不高；二是授課形式單一、過多強調教師的主導地位，難于激發(fā)學生學習興趣、導致學生實驗操作能力不強。針對此問題，近年來福建農林大學農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)開展了基于虛擬仿真實驗和微視頻的翻轉課堂的實驗教學改革，具體做法如下。

（一）實施學生主體與教師主導相結合的“翻轉課堂”實驗教學

后現(xiàn)代主義教育觀認為，在知識網(wǎng)絡化時代，高校的課程不再是統(tǒng)一、同質、線性的，而是多元、異質、差異性和網(wǎng)絡性的，教師應為學生自主學習創(chuàng)造條件，把學生看作是研究性學習的能動者[7-9]。人本主義教育觀認為，教師是學習的指引者、協(xié)助者，強調激發(fā)學生的學習興趣和潛能，建立以學生為主導的教育方式[10]。翻轉課堂以人本主義和后現(xiàn)代主義教育理論為依據(jù)，強調以學生為中心教學模式，倡導學生的主體地位[11]。翻轉課堂實驗教學讓學生帶著問題進實驗室，指導教師解答學生預習時存在的問題，講解實驗步驟的重點、難點及其注意事項，在與學生的互動中，進行有針對性的輔導。這種遵循“學生主體，教師主導”原則的教學方法，充分調動了學生實驗的積極性和主動性[12-13]。

（二）創(chuàng)建基于虛擬仿真實驗技術和微視頻的實驗教學在線平臺

翻轉課堂能否取得顯著的教學效果，關鍵取決于教學資源的質量。虛擬仿真實驗具有安全性、生動性、直觀性和低成本等特點，是高等教育信息化建設和實驗教學改革的重要舉措[14]。針對農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)某些實驗周期長、流程復雜、物料和設備損耗大、試劑易燃和有毒等特點，利用虛擬仿真技術構建了污水處理工藝、生活垃圾無害化處理、堆肥化生產有機肥等15項虛擬仿真實驗?！拔⒁曨l”是指時長不超過10分鐘、可通過PC和手機等多種視頻終端播放的視頻。對于實驗教學而言，貴重儀器使用、關鍵步驟操作演示的微視頻對學生掌握實驗技能、正確操作儀器有極其重要的作用[15]。為此，農業(yè)資源與環(huán)境化學分析福建省實驗教學團隊在 “愛課堂”“學堂在線”建設了“實驗化學”“高等儀器分析”“植物營養(yǎng)學原理與實驗”“土壤與肥料分析實驗”“農產品品質分析實驗”“環(huán)境監(jiān)測實驗”“農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)實驗”等系列在線實驗課程，制作了常用儀器操作微視頻和系列重點、難點實驗步驟的微視頻；主編了由高等教育出版社出版的 《農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)實驗技術數(shù)字課程》《植物營養(yǎng)學原理與實驗技術數(shù)字課程》教材，教材內容涵蓋實驗教學指南、實驗微視頻、習題等教學資源，以及利用資源開展翻轉課堂教學的設計。互聯(lián)網(wǎng)原住民的90后和00后學生習慣和善于用“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式學習[16]，而虛擬仿真技術、微視頻等教學資源將復雜實驗步驟和操作可視化，激發(fā)了學生的學習興趣，促進了對實驗的理解，提高了實驗預習的效果。

（三）建立融合線上線下實驗教學質量的監(jiān)控措施

“農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)實驗技術”等在線課程的“學習檔案”和“在線答疑”板塊，可以讓教師及時掌握學生的學習情況，時刻關注新教學模式存在問題，并及時加以改進、完善。如針對學生反映的電腦不方便隨時學習的問題，建設了基于手機APP的“農資專業(yè)實驗教學移動平臺”，實現(xiàn)了移動式學習。改革實驗成績的考核標準，將學生線上自主學習的成績、實驗操作技能以及實驗結果作為評價其成績的指標；將學生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目、專業(yè)技能競賽納入實驗教學評價體系，對按時結題、獲得競賽名次的學生給予分數(shù)獎勵。

三、教學改革成效

構建模塊化實驗教學體系，開展基于虛擬仿真和微視頻的翻轉課堂實驗教學改革，充分調動學生自主學習的積極性和主動性，提高了學生實驗操作技能、就業(yè)競爭力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。通過實驗教學改革，農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學生的 “專業(yè)技能綜合考核”優(yōu)秀率達到20%以上，良好率達到50%以上，分別較改革前提高了5～12個百分點和9～13個百分點。農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)畢業(yè)生的實驗技能也得到了用人單位的認可。中國農資公司、中國檢驗認證集團等多家用人單位反饋，農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)畢業(yè)生的實驗操作技能強，能勝任肥料和農產品品質檢驗的專業(yè)工作。實驗教學改革也培養(yǎng)了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識。近3年來，農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學生主持完成的省級以上大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目達16項，部分已轉化為學生自主創(chuàng)業(yè)的項目。

四、結語

以就業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為導向，把基礎實驗、專業(yè)實驗和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐有機串聯(lián)起來，構建以知識-技能-創(chuàng)新為主線的實驗教學體系，開展基于信息技術的實驗教學改革，顯著提高了實驗教學的效果和人才培養(yǎng)的質量。如何打破隔閡，建立跨專業(yè)、跨學院乃至跨高校的實驗教學資源共建共享機制是今后亟待解決的問題。