新农科背景下生物化学实验教学改革探索

　　摘要：新农科建设背景下，对高等院校人才培养提出新的要求。根据传统生物化学实验教学中存在的问题，提出实验教学改革的内容，从引入课程思政、优化实验教学内容体系、创新实验教学模式、建立全程参与机制、构建科学合理的评价体系和加大师资建设等方面，进行适应新农科建设的生物化学实验改革与探索，为新农科创新人才培养提供借鉴。

　　关键词：新农科；生物化学实验；教学改革；课程思政

　　0 前言

　　2018年，教育部首次提出新农科建设；2019年，新农科建设已奏响三部曲：安吉共识、北大仓行动和北京指南。其中，安吉共识开辟了高等农林院校教育的新纪元，建设新时代新农科，是高等农林教育顺应时代发展的战略行动。高等农林院校应肩负起新农科建设重要使命，抓住机遇，运用现代技术，完善农林教育改革，强化实验教学，以兴农强农为己任，培育出创新型、复合应用型、实用技能型农林新才，打造天蓝山青水净、食品安全、生活恬静的美丽幸福中国[1-2]。

　　实验教学是大学生实践教育的重要组成成分，是培养创新人才的重要途径，在培养学生动手能力、分析问题与解决问题能力方面具有重要的促进作用[3]。生物化学实验是一门实践性很强的基础实验课程，为各专业课程提供重要的研究手段和技术支撑，不仅可以巩固和加深所学知识，还可以锻炼学生的动手能力，已经成为农林院校的基础实验课程，渗透到农业的各个领域，与农业各方面密切联系[4]。

　　1 现阶段生物化学实验教学存在的问题

　　大多数农林院校存在重理论、轻实践，重科研、轻教学，重专业、轻基础的情况，对生物化学实验的教育主体认识不够重视，导致实验教学“走过场”，没有花大量的时间和精力去补充、更新、完善教学内容，改进教学手段。在生物化学实验教学过程中，缺乏对学生的思政教育，不能全方位育人；缺少对实验任课教师的引进机制，多数指导教师没有太多的实践教学经验，缺乏培训机会，实践教学能力得不到提升，很难有效地开展实践教学。生物化学实验项目和学时基本固定，基础验证性实验较多，限制了学生的个性发展，难以提高学生的积极性和创造性。由于仪器设备和场地的限制，生物化学实验项目一般以组为单位共同完成，部分学生缺少动手体验，无法真实反映学生的实验水平。实验教师一般采取以书本为中心的线下教学模式，教学手段单一，零互动，学生主动配合性低，消极对待，被动学习，难以激发对课程的兴趣。考核内容和评价方式单一，无法定量化考核，随意性大，不能客观反映教学水平，难以提高开展实验教学研究的积极性，容易造成学生“高分低能”的现象，不利于综合能力的培养和创新精神的形成[5]。

　　在一元式教学方法中，学生的参与度不够，主要表现在以下四个方面。

　　1)大多数学生在实验课前没有预习，甚至来到实验室做什么实验都不知道；有些学生虽然进行预习，但只是走马观花地看了一遍教材，片面地了解了实验项目。

　　2)学生一般不参与前期准备工作，只是按照书本上的实验步骤机械地完成实验，造成无法理解实验结果与前期工作的关联性，包括试剂配制是否正确、样品处理是否得当、仪器调试是否规范等，不能深入分析实验失败的原因，不利于培养创新思维。

　　3)课堂教学中采用“教师先讲授示范，学生重现”的教学手段，学生处于被动学习，师生缺乏互动，学生主动思考较少。

　　4)课后，很少有学生进入开放实验室，不利于学生课程兴趣的培养、实验操作技能的提升、综合能力和创新能力的培养。

　　2 教学改革探索的主要内容

　　2.1 充分认识实验教学的重要性，将课程思政融入生物化学实验教学过程中

　　实验教学是对理论知识的进一步加深和巩固，缺乏实践的理论教学是纸上谈兵，不能使学生全面发展，因此应认清实验教学的重要性、紧迫性。坚持理论教学与实验教学相结合，坚持产、学、研结合贯穿整个实验教学过程，形成重视实验教学、探索实验教学改革的氛围[6]。课程思政是以课程为载体，将思想政治教育融于教育教学全过程，实现全方位育人、全过程育人，构筑育人大格局[7]。

　　在新农科建设背景下，实施课程思政是完成创新型人才、应用型人才培养目标的需要[8]。要让学生学习实验技术发展史，激发科学探索精神。技术是把双刃剑，可以造福人类，也可能危害人类健康。以三聚氰胺和假疫苗事件为反面教材，培养学生的社会主义核心价值观，牢记要科学运用技术，造福人类。实验涉及的试剂废弃药品合理回收处理，不能随意丢弃，培养学生要有环保意识，保护生态文明。实验失败，不要气馁，明白“失败乃成功之母”，科学的道路是曲折的，培养学生要有坚持不懈发现问题、解决问题的科学探索精神。实验项目通常不是独立完成的，而是以组为单位进行，培养学生团队协作精神。实验课后可以查资料补充和完善实验项目，不要拘泥于书本的实验方法和内容，培养学生的创新精神。

　　2.2 优化实验教学内容，创新实验教学手段

　　现有的生物化学实验内容陈旧、枯燥，与理论知识结合不紧密。为此，对其教学内容和体系进行改革和整合，结合学科特点和新农科发展趋势，更新实验内容，减少验证性、重复性实验项目，精选基础实验项目，增加综合性、设计性实验项目，设置开放性创新实验项目，适当增加实验学时，形成一个多层次的集基础性、综合性、开放性为一体的实验教学体系。改变原有“教师讲授示范、学生跟做”的线下教学手段，引入翻转课堂、多媒体教学，采用“互联网+云课堂”等混合式教学手段，突出学生的主体地位，激发学生的实验兴趣。采用实验录像、实验动画模拟等方式直观、生动、具体地展示实验，活跃课堂气氛，加深学生对实验的理解，激发其对实验的兴趣和效率。混合式教学模式更加注重学生的创造力、自我学习能力以及思维情感方式的培养，可以提高学生独立思考分析问题和解决问题的能力、创新能力，同时提升教师的理论水平和研究能力[9]。运用新的实验教学模式，实验教学资源得到最大化利用，可以更好地推动教学发展，更好地服务学生[5]。

　　2.3 建立学生全程参与机制，提高学生的参与度

　　在教学过程中建立全程参与机制，提高学生的参与度。

　　2.3.1 参与前期的准备工作教师可以根据学生的特点和实验需求，将学生分组：一组学生探讨实验所需的材料、实验材料的准备和预处理；另一组参与实验试剂的配制；最后一组负责玻璃器皿摆放，仪器的准备、装配和调试。根据不同的实验项目，每次重新组队，让每个学生在不同的组轮流，了解实验前期准备的整个过程，真正参与整个实验项目。让学生共同参与前期的准备工作，有助于全面深入掌握影响整个实验项目的各种因素，增强实验教学效果，培养学生的独立科研创新精神[10]。

　　2.3.2 课前预习教师在开课前把进入实验室的注意事项、本学期的教学计划及内容发到微信群。教师在备课的基础上，归纳出本实验的知识点和关键点并制作微课、多媒体课件、仪器使用视频、预习任务等发布在微信群。学生自主学习，自主完成预习任务，并以组为单位讨论难点，查阅相关资料，制作实验项目内容的PPT或实验录像、实验动画模拟等，课堂上推选代表上台展示讲解。

　　2.3.3 课堂教学首先，教师随机选取两组进行台上展示，讲解实验内容，其他组的学生讨论并提出问题，评价讲解效果。其次，每组提出在预习时遇到的不能解决的问题，教师启发式引导学生思考，以组为单位进行课堂讨论，发言探索问题的答案。最后，教师点评学生的发言，并给出合理的答案，可通过提问了解自主学习预习情况，组织小组讨论、评价他人预习效果。实验中，教师在密切关注每个实验小组实验的情况，及时纠正不规范之处，提示学生认真实验，记录实验结果。实验后，教师总结归纳出学生实验中遇到的问题，并增加课堂讨论探究互动环节，分析实验结果，找出实验失败原因，提出实验改进措施。这样不仅可以活跃课堂气氛，加深学生对实验的理解，而且可以激发学生对实验的兴趣，培养创新思维。

　　2.3.4 课外互动、提升课后，学生如有问题可通过微信进行讨论、请教，教师针对性地进行个别辅导，及时解答问题。学生还可通过微信群反馈教学意见，教师根据反馈及时改进教学方案，提高教学质量。教师通过微信群发布新的实验技术、科研动态等方面的内容，拓宽学生的视野，激发生的兴趣。最后，学生提交实验报告和实验总结，教师总结问题讨论，进行实验测评。加大实验室开放力度，让更多的学生在课外时间进入实验室，促进学生主动实践，培养学生的实践动手能力；建立实验项目资源库，可与大学生创新项目相结合，学生可以根据自己的专业和兴趣，自主选题、自主设计、自主完成，培养自主学习能力、综合科研能力和创新思维，为将来的科学研究奠定基础；鼓励和支持学生积极参加各类学科竞赛、科普活动等，培养学生的创新精神和实践能力。

　　2.4 构建科学合理的实验评价体系

　　新的考核体系应注重过程，淡化成绩，采用多方位的考核体系，通过将平时实验成绩、实验报告和自主实验研究性论文相结合的办法进行评定。其中，平时实验成绩考核学生实验预习、出勤率、课堂纪律、实验操作的规范性和实验结果；实验报告考查报告格式的规范性、数据处理的得当性、实验结果的合理性、分析讨论的深入性和创新性；自主实验研究性论文考查对知识的应用，实验设计的合理性、创新性。考核应采用实验小组考核和自我考核相结合的形式，实验小组总结和汇报整个实验开展情况，个人自我总结自己所承担工作，最后得出综合考评成绩。这样既培养学生的动手能力、发现问题和解决问题的能力、团队协作能力及创新能力，又为其将来进行科学研究奠定坚实的基础。多元化评价教师的教学效果，提高教师的教学积极性。加大教学督导力量，组织教学监督专家进行听课、指导，对教学方法、教学手段等方面进行评价反馈；利用课堂内外、线上线下相结合方式，学生对教师的教学态度、教学方法、教学效果等方面进行评价；鼓励教师相互听课，相互评价教学效果，反思分析、自我评价。健全教学评价体系，运用学生、教学专家和教师自我评价相结合的评价方式，全面客观地评估教学效果，提高教学质量。

　　2.5 加大教师队伍建设，提高教学水平

　　引进高学历实验技术人员，充实教学团队，提高师生比；完善实验技术人员考核和职称评审方法，提高教师的业务水平和教学积极性；定期组织教师外出培训，学习先进的教学经验和教学模式，提高教师的实践能力；定期组织教学实验能力大赛，鼓励教师积极参加，提高教师的实验教学能力。

　　3 结语

　　为适应社会发展，亟待进行生物化学实验教学改革，促使学生成为主体，实现被动学习到主动学习的转换，激发学生的学习兴趣，提高学生分析和解决问题的能力，培养学生的综合素质和创新能力，为新农科建设提供创新型、复合型、应用型人才。

　　参考文献

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　　[2]韩天琪.新农科:新在“农”,也新在“科”[N].中国科学报,2019-8-13(5).

　　[3]邹艳芳,章立新,高明,等“大学生创新创业训练计划”与实验教学的协同关系[J].实验技术与管理,2016,9(33):172-174,185.

　　[4]杨栋林,廖文雪,林万华,等.PBL教学法在生物化学实验教学中的实践[J].广东化工,2020,47(6):220-221.

　　[5]刘群.应用型本科高校生物化学实验教学模式的改革与创新[J].吉林农业科技学院学报,2019,28(4):92-94.

　　[6]陈欣,王海香.“新农科”背景下地方农林院校实践教学探索与研究[J].中国多媒体与网络教学学报,2020(3):187-188.

　　[7]徐玲,魏恒伟,魏灵灵,等.基础无机化学实验课程思政的探索与实践:以氧化型石墨烯制备实验为例[J].大学化学,2020,36(3):76-82.

　　[8]张桂斋,苗峰,周晓艳,等.新农科背景下仪器分析课堂改革初探[J].山东化工,2020,49(6):193-194.

　　[9]马超,曽红,王宏祥.线上线下混合实验教学模式研究[J].实验室研究与探索,2019,38(5):185-189.[10]丁佳红,柴瑞娟,薛正莲.基于学生创新能力培养下的高校生物化学实验教学改革[J].安徽农业科学,2019,47(19):277-279,282.

　　作者：许燕珍 詹福建