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“新農(nóng)科”背景下高等農(nóng)業(yè)院?;瘜W基礎課程教學改革與實踐

2022-09-05 06:58許晶付穎
大學化學 2022年8期
關鍵詞:新農(nóng)科農(nóng)科化學

許晶,付穎

東北農(nóng)業(yè)大學文理學院,哈爾濱 150030

2019年6月,全國涉農(nóng)高等院校在浙江安吉討論新時代中國高等農(nóng)林教育建設規(guī)劃,發(fā)布了我國新農(nóng)科建設宣言《安吉共識》。宣言強調,新時期新使命要求高等農(nóng)林教育必須融入農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新理念,重視學生創(chuàng)新精神、自主創(chuàng)業(yè)能力和科學研究素養(yǎng)提升,開辟人才建設新模式,培養(yǎng)卓越農(nóng)林新人才[1]。加強新農(nóng)科建設,培養(yǎng)卓越農(nóng)林新人才,離不了教育教學改革,更必須將教學改革的成效貫徹落實到課程建設中[2]。

化學類課程是高等農(nóng)業(yè)院校食品科學與工程、動物醫(yī)學、園林、園藝、動物科學、農(nóng)學、植保等專業(yè)的基礎課程之一,對學生專業(yè)課程的學習具有重要的指導作用?;瘜W知識的主要內容是在分子和原子水平上認識和理解物質世界的基本規(guī)律,這些規(guī)律是人類發(fā)展全過程中不同時期科學研究的前沿成果?;瘜W的發(fā)展和進步展現(xiàn)了科學研究的自主創(chuàng)新規(guī)律和邏輯思維特點。在化學基礎課程教學中,“重現(xiàn)”科學規(guī)律的演化,探尋科學觀念的含義和自主創(chuàng)新方式的特點,將化學基礎知識延伸到專業(yè)課程知識,對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)、創(chuàng)新能力的提升具有重要作用[3,4]。

在“新農(nóng)科”背景下,化學基礎課程教學中主要存在以下問題:(1) 教學內容多側重化學基礎知識傳授,與農(nóng)科的相關專業(yè)知識聯(lián)系較少,未能起到為專業(yè)課程服務的作用;(2) 課程思政元素挖掘不夠深入,教書育人效果不顯著;(3) 教學方法和教學模式相對單一,學生的學習積極性和課堂參與度不高;(4) 課程考核指標不夠全面,基礎知識考察偏多,課程思政、學生科研和創(chuàng)新能力評價未納入考核體系[5,6]。根據(jù)新農(nóng)科建設對高等農(nóng)業(yè)院校教育教學提出的新要求和化學基礎課程教學面臨的問題,推動和加快高等農(nóng)業(yè)院校化學類課程教學改革勢在必行。

1 融合農(nóng)科專業(yè)知識,完善化學基礎課程教學內容

教學內容的設計是完成培養(yǎng)目標的基本前提。將農(nóng)科專業(yè)研究的重大進展、實踐活動發(fā)展的新經(jīng)驗、社會需求的新轉變引進課堂教學,既能擴寬學生的知識面,提高學生的創(chuàng)新精神,又能確保大學畢業(yè)生能夠更好地滿足就業(yè)市場需求。

1.1 理論課教學內容設計

(1) 提升化學基礎知識,調整教學深度。充分運用化學基礎課程教學內容在學生能力塑造環(huán)節(jié)中的主導地位和作用,追根溯源,弄清化學基礎理論的前因后果,以科學的思維方式開展教學。整理化學基礎課程中“舊知識”的科學凝煉全過程,復原其“科學”實質。深入淺出地解讀基本原理,采用生動詳實的案例開展教學。例如一些較常用的定義和公式,先介紹其含意和應用領域;剩下的教學時長讓學生進行一個實例分析,重點考查學生對知識點的應用情況,及時了解教學實際效果,處理學生沒有掌握的重難點問題[7]。

(2) 融合農(nóng)科專業(yè)知識,擴展教學廣度。依據(jù)農(nóng)科專業(yè)的特點和科學研究情況,系統(tǒng)地提升課程管理體系,多方位、多角度地設計教學具體內容,建立化學基礎知識與食品科學、農(nóng)學、動物醫(yī)學等涉農(nóng)專業(yè)課程之間的相互關系。例如,在普通化學教學過程中,針對生物專業(yè)的學生講解溶膠電泳知識點時,拓展電泳技術在生物科學領域中的重要作用,探討電泳技術在生物大分子分離中的應用實例;對于食品專業(yè)的學生,增加乳濁液知識點講授學時,介紹其在人造奶油、巧克力、水果保鮮等方面的應用;面對園藝專業(yè)的學生講解配位化合物知識點時,例舉實際生產(chǎn)中采用不同鰲合狀態(tài)的金屬配合物作為植物營養(yǎng)物質來提高果樹的產(chǎn)量。在有效的教學過程中,讓學生了解和認識化學知識在生命科學、食品科學、生態(tài)環(huán)境、植物保護、動物藥學等專業(yè)中的作用,激發(fā)學生對本專業(yè)的興趣與熱愛。

1.2 實驗課教學內容設計

針對培養(yǎng)具有基礎扎實和創(chuàng)新思維強的卓越農(nóng)林新人才這一核心,以“厚基礎,強能力,重創(chuàng)新”為目標,對化學實驗課程教學內容進行重新整合(表1)。將化學實驗課內容設計與農(nóng)科專業(yè)緊密結合,遵照從基礎到綜合循序漸進的原則。我們在學生掌握化學實驗基本操作的基礎上,把與農(nóng)科專業(yè)相關的知識整合到化學實驗課教學內容中;在實驗項目選取時,有些來自生活中化學與農(nóng)科專業(yè)結合的實例、有些來自教師化學與農(nóng)科專業(yè)交叉的科學研究成果。針對來自教師科學研究成果的實驗項目,采取學生在教師的輔導下自行設計實驗方案,并按照自身制定的實驗方案完成實驗。通過不斷完善實驗課教學內容,培養(yǎng)學生對科學研究的興趣、掌握科學研究的一般方法[8,9],以及學生學以致用的能力和團隊合作精神。

表1 基礎化學實驗與農(nóng)科專業(yè)結合的部分實驗

2 整合現(xiàn)有資源,提升教學資源建設水平

依托省級一流線上課程教學平臺,不斷提升教學資源建設深度和廣度。在教學資源建設過程中,突出高等農(nóng)業(yè)院校的教育特點,強化學科之間相互交叉和滲透,合理穿插農(nóng)業(yè)應用實際案例,融合課程思政元素,注重教學資源建設的實用性與創(chuàng)新性[9]。理論課教學資源主要包括課前導學和課后提升等內容(圖1)。學生根據(jù)課前導學資源,通過自主學習做到對概念性理論知識的認識和記憶,促進學生積極主動思考。經(jīng)過課堂學習過程后,由學生對所學知識進行整理歸納,補充細化課程知識要點。通過完成作業(yè)、測試、答疑等基本環(huán)節(jié),以及拓展資源,實現(xiàn)“傳道授業(yè)”的知識和技能教學目標。實驗課教學資源主要分為課前預習和課外拓展等內容(圖2)。學生根據(jù)課前預習資源,了解實驗目的和實驗的基本操作,根據(jù)預習情況帶著問題進行學習和實驗,增強學習的目的性。經(jīng)過實驗課動手操作后,掌握實驗的基本操作,理解實驗原理,學會將理論知識應用到實踐中去。通過課外拓展資源,開闊眼界,了解化學學科和農(nóng)科專業(yè)的前沿動態(tài),達到提高科學素養(yǎng)的教學目的。

圖1 理論課教學資源基本框架

圖2 實驗課教學資源基本框架

3 挖掘課程思政要素,完善課程思政體系

課程思政建設目標為堅持“三全”育人原則,充分挖掘課程的思想政治教育內容,以栩栩如生的案例介紹化學基礎課程的具體內容。把馬列主義觀點和見解的教育與科學精神實質的培養(yǎng)結合在一起,使學生能夠正確地對待問題、分析問題和解決問題。鍛煉學生的科學思維方式,通過社會道德的文化教育,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、科學素養(yǎng)和工匠精神,激勵學生樹立正確的人生觀和價值觀,能夠主動把個人的夢想融入到國家和民族的事業(yè)中,成為具有堅定理想信念的中國特色社會主義事業(yè)接班人。文中以分析化學課程思政教學為例子,介紹化學理論課程思政建設情況(圖3)。

圖3 分析化學課程思政建設總體設計思路

根據(jù)分析化學課程思政教學目標,挖掘思政元素,設計課程教學形式[10,11]。例如,第一章緒論,首先,講解分析化學的任務和作用,闡明分析化學與人們日常生活的進步息息相關;其次,依據(jù)分析化學發(fā)展過程中的三大變革,引申出自然科學技術的發(fā)展規(guī)律和不同學科之間的互相滲透、交叉對分析化學飛速發(fā)展的促進作用[11]。同時,介紹在分析化學領域做出杰出貢獻的科學的人生經(jīng)歷,展現(xiàn)科學精神實質和工匠精神在社會進步中的主要作用。最后,小組討論分析化學未來的發(fā)展趨勢,進行師生互動和生生互動。從課本知識到思政元素一氣呵成,以學生容易接受的方式達成思政教育的目的。分析化學課程思政教學設計如表2所示。

表2 分析化學課程思政教學設計表

(續(xù)表2)

與化學理論課程相似,化學實驗課程中也蘊含著豐富的思政元素。通過對學生實驗習慣和基本操作的訓練,潛移默化地培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度;從實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析中,培養(yǎng)學生實事求是的職業(yè)操守;引導學生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,鍛煉學生的意志品質、創(chuàng)新實踐能力和團隊合作意識。將思政元素融合到化學實驗課程教學過程中,培養(yǎng)學生正確的“三觀”,使其成為具有健全的人格魅力和良好的職業(yè)素養(yǎng)的卓越農(nóng)林新人才?;瘜W實驗課程思政教學設計如表3所示。

表3 化學實驗課程思政教學設計表

4 改進教學方法,優(yōu)化教學模式

借助網(wǎng)絡教育平臺、突出化學基礎課程特點、結合課程思政總體目標,通過教學方法和教學模式的創(chuàng)新與優(yōu)化,不斷提升課程教學水平。在課程教學過程中,設計使用不同的教學方法,如案例教學法、翻轉課堂法、探究式教學法和體驗式教學法,采用BOPPS教學模型,靈活運用現(xiàn)代技術手段,完成線上與線下互動交流的教學模式[12]。文中以酸堿滴定法為例,介紹教學方法的改進和實施情況。

酸堿滴定法的課程學習分為課前導學、課堂實施和課后提升三個階段,課程設計以中國大學MOOC為依托,采用農(nóng)業(yè)部規(guī)劃優(yōu)質教材、結合網(wǎng)站資源,以及其他拓展內容等,進行“引導+自學+總結+測試”四位一體的線上和線下的混合式教學模式。

(1) 課前導學。

設置課前導學內容(圖4),根據(jù)學生學情拆分知識點,在自主學習任務單的引導下,結合中國大學MOOC、圖書館資源、多媒體、其他網(wǎng)絡資源以及互動平臺自主學習,做到對概念性理論知識的認識和記憶,促進學生主動思考,提出問題。做到保證每位學生有任務、有責任、有思考,培養(yǎng)學生的責任心、團隊精神和獨立解決問題的能力。

圖4 課前導學實施圖

(2) 課堂實施。

課堂教學包括智慧課堂、課堂測試、翻轉課堂、課程實踐以及其他教學手段(圖5)。其中智慧課堂包括情景教學、微課、動畫視頻演示等。針對本章的教學重點和難點,在在線導學的基礎上,以“任務為驅動,行動為導向”,提出問題:混合堿(碳酸鈉和碳酸氫鈉,碳酸鈉和氫氧化鈉)、混合酸(鹽酸和磷酸,硫酸和磷酸)的分析。引導學生開展小組討論,討論要完成混合堿、混合酸的分析需要哪些酸堿滴定分析法的理論(酸堿滴定反應、滴定方式、滴定條件、標準溶液的配制與標定、化學計量點時pH的計算、指示劑的選擇等)?怎樣的實驗步驟?具體用到哪些試劑、儀器以及試劑用量?通過具體分析,最后形成實驗方案。找表達能力較好的學生進行綜述(混合堿、混合酸分析的具體方案),教師點評和總述,達到解決問題的目的。課堂教學實施過程完成了知識的理解和內化,即知識的分析和應用,以求解決實際問題。

圖5 課堂教學實施圖

通過案例教學,讓學生領會生活中問題背后有趣的化學知識,樹立綠色環(huán)保意識。通過在課程學習中引入前沿知識和檢測技術最新進展,評價分析化學領域研究成果的意義,讓學生認同化學在社會發(fā)展中的積極作用,激發(fā)學生的學習興趣。

(3) 課后提升。

為了學生更好地深化理解理論知識,完成課后提升的目的。由學生課后進行整理歸納,補充細化課堂討論獲得的知識要點,繪制思維導圖(圖6)。另外,通過完成作業(yè)單,以及在線測試和答疑環(huán)節(jié),為布魯姆認識教學目標的最后環(huán)節(jié)奠定基礎,達到創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

圖6 課后提升實施圖

此教學過程完全符合布魯姆提出的認知領域教學目標(事實性知識的記憶–概念性知識的內化–理論知識的應用和分析–知識的綜合和評價–創(chuàng)新、創(chuàng)造)。最終不僅將知識傳授給了學生,培養(yǎng)了他們學習、實踐和創(chuàng)新的能力,還提高了其主人翁、團隊合作精神,真正做到在知識能力提升的同時進行了思政教育。

5 構建多元化課程考核評價體系

5.1 理論課程考核評價體系

摒棄了“一考定終身”的傳統(tǒng)模式,將考核方式分專業(yè)知識考核和課程思政考核。專業(yè)知識考核占比90%,以課程基礎知識和基本理論為主,考核分為線上成績、見面課成績和線下成績;課程思政考核占比10%,為結合課程內容設計,完成與課程思政相關的討論、調查問卷和學習心得,考察課程思政建設情況。每學期將考核結果進行分析總結,形成報告,不斷改進措施,強化薄弱環(huán)節(jié),并在后續(xù)教學中應用改進[13]。化學理論課程采取多元化成績評定方式,具體見圖7。從圖中的評價指標可以看出,理論課多元化考核體系注重專業(yè)知識過程考核和課程思政考核,主觀因素和客觀因素的統(tǒng)一。在過程化考核的帶動下,學生參與學習的積極性和主動性得到提升,教學的各個環(huán)節(jié)也得以順利實施。

圖7 理論課成績評定方法

5.2 實驗課程考核評價體系

根據(jù)化學實驗課程教學內容的三個板塊,建立化學實驗課程評價體系?;A驗證性實驗占比50%,考核內容包含實驗課前的預習、實驗過程中的衛(wèi)生和操作、實驗結束后的結果處理和討論,以及實驗相關的操作考查;研究性實驗占比20%,考核內容包括實驗報告、實驗討論、科技論文;綜合性設計實驗占比30%,考核內容包括方案設計、實驗報告、實驗討論、ppt匯報、團隊合作[14]。化學實驗課程采取多元化成績評定方式,具體見圖8。從圖中的評價指標可以看出,實驗課多元化考核體系既注重培養(yǎng)學生實驗習慣和基本操作能力,同時還高度重視學生在實驗中創(chuàng)新能力、單獨剖析問題能力和解決困難能力的提升。

圖8 實驗課成績評定方法

6 結語

依據(jù)新農(nóng)科人才培養(yǎng)目標和要求,化學基礎課程教學從教學內容、教學資源、課程思政、教學方法、教學模式和考核評價指標體系等方面開展了探索與實踐活動。在課程教學改革過程中,深入挖掘課程的思政要素,使學生從思想上認識到自己為何而學,有效提升了學生的學習熱情和學習能力。將化學知識要點與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相關專業(yè)的具體內容有機結合,使學生在基礎課與專業(yè)課中間建立聯(lián)系,為后續(xù)專業(yè)課程學習奠定良好基礎。與此同時,注重培養(yǎng)學生靈活運用所學知識處理繁雜具體問題的能力。將教師的科研成果和課程教學融為一體,使學生的科學研究能力得到鍛煉。

通過化學基礎課程改革與實踐,學生化學課程成績的優(yōu)良率提高15%,不及格率下降10%。對全校兩屆約800名學生展開問卷調查,90%的學生認為課程思政融入自然,潛移默化地激發(fā)了自身的愛農(nóng)情懷;93%的學生認為自主學習能力增強,85%的學生認為應用能力提升;81%的學生認為創(chuàng)新能力提高,3%的學生表示沒有感覺到不同。問卷調查結果表明,經(jīng)過一系列教學改革后,化學基礎課教學效果顯著提升。我們將積極尋找不足之處,一如既往地致力于不斷完善高等農(nóng)業(yè)院?;瘜W基礎課程的教學,教育和培養(yǎng)立志報效國家的卓越農(nóng)林新人才。

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