科教融合，分類(lèi)施教
——農(nóng)林院校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革與實(shí)踐

陳媛梅

北京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100083

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等農(nóng)林院校近化學(xué)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。北京林業(yè)大學(xué)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課對(duì)象為一、二年級(jí)本科生，涉及生命科學(xué)類(lèi)、環(huán)境工程與科學(xué)類(lèi)、林產(chǎn)化工、食品科學(xué)(在下文中，這些專(zhuān)業(yè)依次簡(jiǎn)稱(chēng)為生物、環(huán)境、林化、食品)等“雙一流”或重點(diǎn)學(xué)科的相關(guān)專(zhuān)業(yè)，每學(xué)年開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有11個(gè)，每年涉及學(xué)生人數(shù)近900人。

2019年，教育部發(fā)布“教高〔2019〕6號(hào)”文件[1]，明確提出“推動(dòng)科研反哺教學(xué)”，強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)化科研育人功能，推動(dòng)高校及時(shí)把最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣”。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是借助于實(shí)驗(yàn)手段和分析儀器研究物質(zhì)客觀存在的信息(包括物質(zhì)組成、含量和微觀結(jié)構(gòu)等)的學(xué)科。分析測(cè)定過(guò)程實(shí)際上是追求真理的過(guò)程，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是最能將“科教融合”理念加以充分實(shí)踐的課程。然而，國(guó)內(nèi)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究集中在分析方法的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、教學(xué)方法改革、評(píng)價(jià)體系的完善、課程思政等方面[2-7]，在“科教融合”方面的改革尚有探索空間。

農(nóng)林院校不同專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)存在差異，對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求各不相同。在推行本科專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的大環(huán)境下，需要基礎(chǔ)課程與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)相吻合。如何將“科教融合”理念融入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更好服務(wù)所有專(zhuān)業(yè)，助力“雙一流”學(xué)科、“新工科”、“新農(nóng)科”建設(shè)，提高教學(xué)的有效性、針對(duì)性？為此，結(jié)合我校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的不同需求，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中開(kāi)展了基于“科教融合”的教學(xué)改革。通過(guò)科研成果在教學(xué)中的滲透、開(kāi)發(fā)原創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程等方面進(jìn)行探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)“科研反哺教學(xué)”“分類(lèi)施教”[8]，煥發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，賦能學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能。

1 科教融合的研究基礎(chǔ)

教師的科研工作、科研成果是開(kāi)展科教融合的教學(xué)基礎(chǔ)。課程組教師積極從事化學(xué)與農(nóng)林相關(guān)學(xué)科交叉融合的研究，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)研究農(nóng)林問(wèn)題。主持和參加的科研項(xiàng)目包括“油松雌配子體游離核有絲分裂的分子調(diào)控機(jī)制”“Pickering乳液兩相體系催化果糖直接轉(zhuǎn)化制備2,5-二甲基呋喃的研究”“植物源活性物質(zhì)的提純新技術(shù)及其仿生合成與利用化學(xué)”等，在功能材料的合成及改性、水環(huán)境中有害物質(zhì)的檢測(cè)與去除、植物源活性物質(zhì)的提純新技術(shù)及其仿生合成與利用化學(xué)等領(lǐng)域取得了豐碩成果，發(fā)表相關(guān)論文30余篇。這些論文是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的優(yōu)質(zhì)素材和資源。這些成果加以提煉、優(yōu)化后，融于課堂教學(xué)，或者轉(zhuǎn)化成新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓寬學(xué)生視野，還能激勵(lì)教師積極參與科研、保持教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和前瞻性。

在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，課程組教師一直注重把科研與教學(xué)有機(jī)融合[9,10]。2012年，開(kāi)始嘗試將科研成果轉(zhuǎn)化成教學(xué)內(nèi)容。在12級(jí)梁希班(梁希班，是北京林業(yè)大學(xué)以林學(xué)家梁希命名的尖子班)試點(diǎn)開(kāi)設(shè)了探索性實(shí)驗(yàn)“樹(shù)葉中葉綠素的提取與分析”。之后，將已發(fā)表的科研論文[11]加以提煉，轉(zhuǎn)化成了原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“構(gòu)樹(shù)葉中黃酮類(lèi)化合物的提取及測(cè)定”，并于2014年首次在梁希班試點(diǎn)開(kāi)設(shè)。該新實(shí)驗(yàn)最初作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)開(kāi)設(shè)，隨后，經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)講義經(jīng)反復(fù)修改和完善，于2019年作為新的綜合實(shí)驗(yàn)正式寫(xiě)進(jìn)了教學(xué)大綱。

總之，前期教學(xué)研究成果初步奠定了科教有機(jī)融合的基礎(chǔ)，教師的科研成果為開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)科教融合提供了素材。另外，北京林業(yè)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為項(xiàng)目開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐提供良好實(shí)驗(yàn)條件。

2 科教融合的課程改革與實(shí)踐

“科教融合”的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式，由科研成果轉(zhuǎn)化成特色原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科前沿研究成果提煉成教學(xué)案例、科教融合的教學(xué)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面構(gòu)成。

2.1 科研成果轉(zhuǎn)化成特色原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)

2.1.1 開(kāi)發(fā)具有農(nóng)林特色的綜合實(shí)驗(yàn)

課程組教師從事與農(nóng)林學(xué)科相關(guān)的研究，取得了科研成果，發(fā)表了科研論文。另外，林化、環(huán)境、食品、生物等專(zhuān)業(yè)對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求各不相同。前期調(diào)研得知，林化專(zhuān)業(yè)希望為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；環(huán)境專(zhuān)業(yè)的訴求是開(kāi)設(shè)與環(huán)境樣品分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)；食品專(zhuān)業(yè)要求學(xué)習(xí)有關(guān)多糖、天然色素的提取與分析技術(shù)；生物專(zhuān)業(yè)需要涉及蛋白質(zhì)、氨基酸的一些分析。針對(duì)上述不同專(zhuān)業(yè)的不同需求，利用教師的研究成果或科研論文，挖掘與農(nóng)林院校不同專(zhuān)業(yè)對(duì)接、具有農(nóng)林特色的新綜合實(shí)驗(yàn)。

首先，精心挑選科研成果或科研論文，作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的資源。選擇時(shí)，需綜合考慮諸多因素，主要有：體現(xiàn)農(nóng)林院校的行業(yè)特色、適用于農(nóng)林院校不同專(zhuān)業(yè)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作難度適中、實(shí)驗(yàn)室能夠提供相應(yīng)的儀器設(shè)備等。經(jīng)課程組教師周密考慮并討論決定，在課程組教師已經(jīng)發(fā)表的科研論文或者指導(dǎo)的“大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃”項(xiàng)目的研究成果中，選中了六篇論文[9,12-16]用作轉(zhuǎn)化成原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)的資料。

其次，編撰實(shí)驗(yàn)講義。編寫(xiě)講義時(shí)，要求符合規(guī)范性、完整性、合理性和可操作性，同時(shí)還應(yīng)具有適度的挑戰(zhàn)性。實(shí)驗(yàn)講義由實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、儀器及試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、思考題、實(shí)驗(yàn)記錄等模塊構(gòu)成。除了前期開(kāi)發(fā)的“構(gòu)樹(shù)葉中黃酮類(lèi)化合物的提取及測(cè)定”外，又編寫(xiě)了四個(gè)具有農(nóng)林特色的原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)講義，包括：“西紅柿中類(lèi)胡蘿卜素提取及分光光度法分析”“西府海棠花中蛋白質(zhì)提取及分光光度法分析”“加楊葉總酚提取及分光光度法分析”和“重瓣榆葉梅花中黃酮的提取及分光光度法分析”。計(jì)劃將這些實(shí)驗(yàn)依次與食品、生物、環(huán)境和林化等專(zhuān)業(yè)對(duì)接，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中分別面向這些專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)。

最后，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以便檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的可操作性。組織課程組所有教師參與預(yù)實(shí)驗(yàn)，并且教師分組實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行三輪預(yù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，即便每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)流程完全相同，也要求實(shí)驗(yàn)“細(xì)節(jié)”有所不同。這里的“細(xì)節(jié)”是指試樣或試劑的用量、有效成分的提取條件、待測(cè)液或標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度等。實(shí)驗(yàn)后，將各實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照、優(yōu)選，敲定最終實(shí)驗(yàn)方案。

2.1.2 開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

課程組開(kāi)發(fā)了具有行業(yè)特色的原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)。但是，這些實(shí)驗(yàn)在全校范圍內(nèi)推廣之前，必須經(jīng)歷一個(gè)“探索”階段。

在“探索”階段，這些原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在挑選的個(gè)別班級(jí)中試點(diǎn)開(kāi)設(shè)。早期開(kāi)發(fā)的“樹(shù)葉中葉綠素的提取與分析”已編入《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[17]。在新開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，“構(gòu)樹(shù)葉中黃酮的提取及分析”已經(jīng)編入教學(xué)大綱；“西紅柿中類(lèi)胡蘿卜素提取及分光光度法分析”和“重瓣榆葉梅花中黃酮的提取及分光光度法分析”，已經(jīng)在17級(jí)、18級(jí)兩屆梁希班中作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)開(kāi)設(shè)；“西府海棠花中蛋白質(zhì)提取及分光光度法分析”和“加楊葉總酚提取及分光光度法分析”，已經(jīng)通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，并且在19級(jí)梁希班中作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)。

2020年春季學(xué)期，突如其來(lái)的新冠肺炎疫情給教學(xué)帶來(lái)了嚴(yán)重沖擊，在“停課不停教、停課不停學(xué)”中[18]，包括實(shí)驗(yàn)課在內(nèi)的幾乎所有課程都轉(zhuǎn)為線上教學(xué)。線上教學(xué)在師生和生生互動(dòng)、教學(xué)資源共享等方面優(yōu)勢(shì)明顯[19]，為實(shí)驗(yàn)課程在科教融合、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等方面提供了可能?；诰€上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，2020年春季學(xué)期，我校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將開(kāi)發(fā)的原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)在部分班級(jí)中作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)。

2.2 學(xué)科前沿研究成果提煉成教學(xué)案例

我校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是定量分析，內(nèi)容包括滴定分析和分光光度法測(cè)定。其中，滴定分析是經(jīng)典化學(xué)分析方法，在生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)檢測(cè)、軍事、高科技以及航空航天領(lǐng)域等有重要應(yīng)用。同時(shí)，專(zhuān)家學(xué)者發(fā)表了數(shù)量可觀的與分析測(cè)試有關(guān)的研究論文，這為分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展“科教融合”提供了豐富的教學(xué)資源。

結(jié)合當(dāng)前科技熱點(diǎn)話題，在授課過(guò)程中，實(shí)時(shí)介紹分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在該領(lǐng)域的應(yīng)用。2021年5月15日，“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器在首選落點(diǎn)(即火星北半球的烏托邦平原)著陸?；鹦峭獗沓尸F(xiàn)橘紅色，是因?yàn)榛鹦堑乇肀怀噼F礦(Fe2O3)覆蓋。目前，包括“祝融號(hào)”在內(nèi)的多個(gè)火星車(chē)在火星表面已經(jīng)完成或正在執(zhí)行探測(cè)任務(wù)。火星探測(cè)的下一個(gè)目標(biāo)：完成火星樣品采樣并攜帶樣品返回地球。將來(lái)，假如這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，那么，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課所用的方法中，哪些可用于測(cè)定火星樣品中的Fe2O3？若攜帶回來(lái)的火星樣品質(zhì)量滿足半微量分析要求，采用鄰二氮菲分光光度法；當(dāng)采集的火星樣品質(zhì)量達(dá)到常量分析要求時(shí)，用配位滴定法或者氧化還原滴定法。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛應(yīng)用，相關(guān)的科研成果或者論文異常豐富，這些可用作“科教融合”的素材。教學(xué)中，對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，選擇不同的科研素材，以滿足專(zhuān)業(yè)的特殊需求。這里僅舉一例。

氮芥(又稱(chēng)恩比興、鹽酸氮芥)主要用于治療惡性淋巴瘤及癌性胸膜、心包及腹腔積液，為最早用于臨床治療腫瘤的藥物之一，是其他烷化劑抗腫瘤藥的代表，其衍生物在臨床癌癥治療中占有一定地位。然而，這類(lèi)抗癌藥物的產(chǎn)生，可溯源到一戰(zhàn)期間出現(xiàn)的芥子氣(β,β’-二氯乙基硫醚，化學(xué)式(ClCH2CH2)2S)。臭名昭著的芥子氣有“毒劑之王”之稱(chēng)，是一種糜爛性化學(xué)戰(zhàn)劑。測(cè)定芥子氣純度可采用酸堿滴定法[20]。

另一方面，開(kāi)展“科教融合”教學(xué)中，根據(jù)不同授課專(zhuān)業(yè)對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊需求，還為各專(zhuān)業(yè)量身定制專(zhuān)屬學(xué)科研究案例。例如，前文中關(guān)于芥子氣純度測(cè)定的案例，可在生物專(zhuān)業(yè)授課時(shí)選用。限于文章的篇幅，這里再舉一例加以說(shuō)明。下面是林化專(zhuān)業(yè)授課中的定制案例。

林產(chǎn)化工涉及樹(shù)木及林特產(chǎn)品的研究及開(kāi)發(fā)利用。對(duì)樹(shù)木資源中的有效成分進(jìn)行分析、對(duì)林特產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)等，是林產(chǎn)化工行業(yè)的必需環(huán)節(jié)。天然橡膠因其優(yōu)異的綜合物理機(jī)械性能，具有更加廣泛的用途，甚至火箭、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等高精尖技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品都離不開(kāi)天然橡膠。顯然，橡膠制品質(zhì)量至關(guān)重要，而質(zhì)量監(jiān)控離不開(kāi)化學(xué)檢測(cè)。天然橡膠中，除了91%-94%橡膠烴(順-1,4-聚異戊二烯)，還含有蛋白質(zhì)、脂肪酸、灰分等。根據(jù)GB/T 8088-2008，天然膠中蛋白質(zhì)含量測(cè)定可采用酸堿滴定法。

2.3 “科教融合”教學(xué)的設(shè)計(jì)

2.3.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

我校開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要為滴定分析實(shí)驗(yàn)，旨在訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，提高學(xué)生動(dòng)手能力。對(duì)于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，科教融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是課前收集科研案例。

備課時(shí)，教師大量收集學(xué)科研究文獻(xiàn)，包括近期公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)科研論文、教師的科研成果等，然后，整理并加以提煉成教學(xué)案例，每個(gè)案例配備1-2個(gè)思考題。隨后，教師將科研案例通過(guò)微信、學(xué)習(xí)平臺(tái)推送給學(xué)生。上課前，學(xué)生閱讀相應(yīng)的科研素材，完成思考題并就案例發(fā)表看法?；蛘撸n堂上正式講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前，作為拓展知識(shí)，用不超過(guò)3分鐘時(shí)間介紹與當(dāng)次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科研案例，提問(wèn)，學(xué)生答題。無(wú)論是課前推送，還是課堂上簡(jiǎn)介科研案例，學(xué)生都需完成配備的思考題，隨后教師就學(xué)生的答題情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

例如，“白醋總酸量的測(cè)定”和“草酸摩爾質(zhì)量的測(cè)定”是我校開(kāi)設(shè)的酸堿滴定基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中任選一個(gè)。氮芥的相關(guān)應(yīng)用及芥子氣的檢測(cè)用作本次實(shí)驗(yàn)“科教融合”的案例，為生物專(zhuān)業(yè)學(xué)生授課時(shí)選用，在課前推送，設(shè)置的問(wèn)題是：“用什么方法測(cè)定芥子氣的含量？”由于是課前推送，學(xué)生有充足時(shí)間收集資料，給出的答案包括“氣相色譜-質(zhì)譜法”“分光光度法”“液相色譜-質(zhì)譜法”“表面增強(qiáng)拉曼光譜”等。教師點(diǎn)評(píng)時(shí)，需明確告知，上述這些檢測(cè)手段屬于儀器分析方法。儀器分析和滴定分析分別適用于微量(組分)分析和常量(組分)分析。若檢測(cè)環(huán)境污染物、中毒后的生物樣品中的芥子氣，采用儀器分析方法；分析的是化學(xué)試劑芥子氣時(shí)，可用酸堿滴定法。

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中滲透學(xué)科前沿案例，可使講課內(nèi)容更有深度，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。然而，值得一提的是，學(xué)習(xí)這門(mén)課的多為大學(xué)一年級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)任務(wù)相對(duì)繁重。因此，不建議將學(xué)科前沿案例全都放在課前推送，最好以課上簡(jiǎn)介為主、課前推送為輔，以免個(gè)別學(xué)生因?qū)W習(xí)負(fù)擔(dān)加重而產(chǎn)生負(fù)面情緒。

2.3.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

如前所述，我校新開(kāi)發(fā)的原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)在全面推廣前，作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，同時(shí)還是探究性實(shí)驗(yàn)，要求所有學(xué)生必須參與整個(gè)研究環(huán)節(jié)。例如，原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)“重瓣榆葉梅花中有效成分的提取與分析”，在正式開(kāi)設(shè)之前是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用于替換原有的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

首先，選擇試點(diǎn)班，學(xué)生分組選題。我校梁希班學(xué)生通常在18人以內(nèi)，人數(shù)不多，適合開(kāi)展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，故挑選梁希班為試點(diǎn)班。擬定了三個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括：“重瓣榆葉梅花黃酮的提取與分析”“重瓣榆葉梅花蛋白質(zhì)的提取與分析”和“重瓣榆葉梅花多糖的提取與分析”。要求：(1) 2-3人為一組；(2) 在三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中任選一個(gè)；(3) 采用分析化學(xué)理論課上學(xué)過(guò)的方法進(jìn)行測(cè)定。學(xué)生多數(shù)選擇分析花中的黃酮，以17級(jí)梁希班為例，每組3人，全班共分六組，有四組、一組和一組依次選擇上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

然后，以實(shí)驗(yàn)組為單位查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，各組以PPT演示分享方案。完善、修改后，確定實(shí)驗(yàn)方案。如果選做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，各組的實(shí)驗(yàn)流程可以相同，但要求實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)要有所不同。比如，17級(jí)梁希班有四組學(xué)生選擇“重瓣榆葉梅花黃酮的提取與分析”，盡管實(shí)驗(yàn)過(guò)程相同，但是四個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件并不完全相同，指稱(chēng)取重瓣榆葉梅花的質(zhì)量、乙醇提取溶劑的濃度、提取黃酮的時(shí)間及溫度、用分光光度法檢測(cè)時(shí)所用的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度等有所不同。

最后，分組完成實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。各實(shí)驗(yàn)組按照各自的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?！爸匕暧苋~梅花黃酮的提取與分析”實(shí)驗(yàn)中，用硝酸鋁分光光度法測(cè)定總黃酮，有的實(shí)驗(yàn)組在顯色反應(yīng)后，溶液比預(yù)想的顏色淺很多，測(cè)得的吸光度偏小。此時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么溶液顏色淺？實(shí)驗(yàn)結(jié)束，處理數(shù)據(jù)，所得產(chǎn)率偏低。該實(shí)驗(yàn)組積極討論，最終找出實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低的原因：實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有采用重瓣榆葉梅花黃酮的最佳提取條件，不能將花中的黃酮全都提取出來(lái)。

2.3.3 創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)

新開(kāi)發(fā)了具有農(nóng)林特色的原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)課程組教師三輪預(yù)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案。然后，每年挑選一個(gè)班作為試點(diǎn)班，以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)形式至少開(kāi)設(shè)三屆。待實(shí)驗(yàn)方案完全成熟后，原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)方能作為綜合實(shí)驗(yàn)全面推廣，而且不同的專(zhuān)業(yè)設(shè)定不同的實(shí)驗(yàn)，用以取代原有的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

這些具有農(nóng)林特色的原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)，是本改革實(shí)踐的“閃光點(diǎn)”，也是本課程的“人氣”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)中采用植物的花、葉、皮等作試樣，研究其中有效成分，如黃酮、多酚、蛋白質(zhì)、多糖等。

這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)注重呈現(xiàn)科學(xué)研究的全流程?！爸匕暧苋~梅花黃酮的提取與分光光度法分析”，21年春季學(xué)期作為綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，其教學(xué)設(shè)計(jì)如下所述。

首先，采樣。植物試樣要求學(xué)生自己采樣。作為綜合實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)安排在5月份，而重瓣榆葉梅花期在3-4月，故需提前組織學(xué)生采花。實(shí)驗(yàn)課開(kāi)課之初，就把采樣任務(wù)布置給各班班長(zhǎng)，到4月初，學(xué)生在班長(zhǎng)帶領(lǐng)下采集花朵，于冰箱冷凍室儲(chǔ)存。其次，制備試樣。實(shí)驗(yàn)前，將速凍后的花朵直接研磨成糊狀后使用。對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)，葉、花等試樣可能需要低溫烘干，再經(jīng)粉碎制成粉末后取用。隨后，分組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生2-3人為一組，按照統(tǒng)一的講義積極完成實(shí)驗(yàn)，再處理數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

值得一提的是，實(shí)驗(yàn)中使用的植物試樣，有季節(jié)限制。重瓣榆葉梅花、西府海棠花等花材，在3-4月份到達(dá)盛花期，有效成分含量最高，使用這時(shí)期的花材實(shí)驗(yàn)效果最佳；楊樹(shù)葉、構(gòu)樹(shù)葉在8-9月份最為成熟，這段時(shí)間的藥用成分最多。然而，綜合實(shí)驗(yàn)通常安排在實(shí)驗(yàn)課的后期，大約在5月份或10月份。因此，需要組織學(xué)生提前采樣。

2.4 “科教融合”教學(xué)的學(xué)習(xí)評(píng)估

針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、農(nóng)林特色的綜合及設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)采取不同的考核評(píng)價(jià)方式。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)，成績(jī)?cè)u(píng)定基本相同，由預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)構(gòu)成。不同之處在于，前者的預(yù)習(xí)成績(jī)中包含科研案例考核，后者將植物樣品的采集、前處理的考查納入預(yù)習(xí)成績(jī)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，作為拓展素材的學(xué)科研究案例中設(shè)置了思考題，學(xué)生的答案反映出他們對(duì)案例的關(guān)注程度。此項(xiàng)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)劃歸到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)中，占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的10%左右。原創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生參與樣品采集、預(yù)處理的情況進(jìn)行評(píng)分，歸入到預(yù)習(xí)成績(jī)，占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的15%左右。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生成績(jī)包括文獻(xiàn)查閱、課堂討論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)，依次占本次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的40%、30%和30%。文獻(xiàn)查閱成績(jī)，根據(jù)每個(gè)人的表現(xiàn)，由同一實(shí)驗(yàn)組內(nèi)的同學(xué)討論決定；課堂討論成績(jī)，是在各實(shí)驗(yàn)組用PPT展示實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，由其他實(shí)驗(yàn)組同學(xué)和教師來(lái)評(píng)定，同組內(nèi)同學(xué)的此項(xiàng)成績(jī)都相同；實(shí)驗(yàn)成績(jī)，根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)由教師給出。

3 “科教融合”教學(xué)模式的價(jià)值分析

3.1 “量身定制”農(nóng)林特色創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

本課程改革最“出彩”之處，是開(kāi)發(fā)了具有農(nóng)林特色的綜合、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)針對(duì)我校林化、環(huán)境、食品、生物等不同專(zhuān)業(yè)，“量身定制”不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)“差異化”教學(xué)，提高教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

同時(shí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，采用植物的花、葉、皮等作試樣，研究其中有效成分，體現(xiàn)農(nóng)林學(xué)科特色，培養(yǎng)學(xué)生農(nóng)林情懷，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生求知欲望，提高學(xué)習(xí)效率。

3.2 體驗(yàn)“科學(xué)研究”全流程，提高課堂教學(xué)質(zhì)量

開(kāi)發(fā)的農(nóng)林特色新實(shí)驗(yàn)既是綜合實(shí)驗(yàn)，也是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際植物樣品有效成分進(jìn)行提取分析，學(xué)生需完成定量分析全過(guò)程，包括樣品的采集、制備、處理，待測(cè)成分的提取與分析，數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析等。若是作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還需要學(xué)生實(shí)驗(yàn)前查閱文獻(xiàn)，分組討論，然后編撰實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)這種“科學(xué)研究”的體驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)農(nóng)林生產(chǎn)中實(shí)際樣品的分析過(guò)程的認(rèn)識(shí)，訓(xùn)練綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有效提高學(xué)生參與意識(shí)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

3.3 更新教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)資源，促進(jìn)教材建設(shè)

開(kāi)發(fā)了五個(gè)具有農(nóng)林特色的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)用于替換部分原有的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的更新。本學(xué)科領(lǐng)域最新科研成果提煉成教學(xué)素材，實(shí)時(shí)融入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，極大豐富了教學(xué)資源。體現(xiàn)了“將最新科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教育教學(xué)內(nèi)容[8]”。

由我校教師主編的《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[17]是本課程的指定教材，該教材面臨修訂。教材再版時(shí)，計(jì)劃把開(kāi)發(fā)的特色創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)編入其中，最新科研成果提煉而成的教學(xué)案例也將寫(xiě)入教材的“學(xué)科前沿”模塊。實(shí)現(xiàn)了教材的科學(xué)性、前沿性，進(jìn)一步增強(qiáng)教材針對(duì)性和實(shí)效性[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

在“科教融合”“分類(lèi)施教”視角下，對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)“科研成果反哺教學(xué)”“科研成果進(jìn)課堂，進(jìn)教案，進(jìn)實(shí)踐”和“差異化”教學(xué)。

雖然，基于“科教融合”理念的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革實(shí)踐取得了良好成效，但也提出了挑戰(zhàn)。如何更好利用優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源開(kāi)展“科教融合”的教學(xué)活動(dòng)，如何構(gòu)建與“科教融合”教學(xué)模式更適應(yīng)的學(xué)生考核與評(píng)價(jià)，等等。這些都將是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程后續(xù)的建設(shè)方向和改革切入點(diǎn)。