无机及分析化学实验是农科院校一门重要的基础课程，内容涉及无机化学、分析化学两个二级学科，面向的专业多、学时长[1, 2]。以华中农业大学为例，本课程面向24个专业开设，75个班级2300余名学生，大多数专业为60学时，其对学生基本技能、基本素质的训练和创新意识、创新精神的养成具有非常重要的作用[3, 4]。然而在打好基础的前提下，还需要进一步加强对学生的信息获取和加工能力、实验设计能力、整体安排和有序操作能力、观察能力、分析和综合能力、预见和判断能力、归纳和提高能力、总结和评价能力、协调合作能力等综合能力的培养[5]。因此，要确保课程建设和人才培养的质量，必须大力推进无机及分析化学实验课程体系和教学内容的建设、教学方法和手段的改革，不断提升教学内容的先进性、综合性和创新性，并突出农科院校的特色。
1 构建“三层次”课程体系，实现差异化培养
无机及分析化学实验虽然是农业高校的一门重要课程，但不同专业的人才培养方案不一样，因而对课程的要求也不一样，从学时、内容等方面应该有所区别。基于此，为满足各相关专业人才培养的差异化需求，我们构建了多层次的课程体系，即面向全校开出了“无机及分析化学实验(A)、(B)、(C)”三层次的课程，分别对应75、60、30学时。对于生物科学、环境工程等专业开设75学时，对于动物科学、动物医学、水产养殖、食品科学等专业开设60学时，对于能源与动力工程、风景园林等专业开设30学时。不同层次和任选特色实验项目见表1。
表1 不同层次和任选实验项目一览表a
| 层次 | 实验项目 | 生物科学、环境工程 |
| A：75学时，基本型 | 除60学时与B层次相同外，另外开出两个实验项目：菠菜中 | |
| 维生素B2的分子荧光测定(8学时)，三草酸合铁(III)酸钾的 | ||
| 制备及组成的测定(8学时) | ||
| B：60学时，基本型 | 阿佛加德罗常数的测定，*五水硫酸铜晶体的制备与提纯， | 生物技术、生物工程、生物信 |
| (14个实验项目) | *由硫酸铜晶体制备氧化铜，*粗食盐的提纯，*醋酸电离度 | 息、植物科学、植物保护、农 |
| 和电离常数的测定，*酸碱标准溶液的配制及比较滴定， | 学、农业资源与环境、环境科 | |
| *HCl标准溶液的标定，铵盐中含氮量的测定，EDTA溶液的 | 学、动物科学、动物医学、食品 | |
| 标定和水总硬度的测定，*KMnO4标准溶液的标定，*邻菲罗 | 安全、食品工程、水产、水族、 | |
| 啉分光光度法测铁，磷的比色分析，凝固点降低法测摩尔质 | 园艺、林学、茶学、设施农业 | |
| 量，硫酸亚铁铵的制备及纯度分析(8学时) | ||
| C：30学时，基本型 | *五水硫酸铜晶体的制备与提纯，*由硫酸铜晶体制备氧化 | 能源与动力工程、农机化、风景 |
| (8个实验项目) | 铜，*粗食盐的提纯，*醋酸电离度和电离常数的测定，由废 | 园林 |
| 弃易拉罐制备明矾，*酸碱标准溶液的配制及比较滴定， | ||
| *HCl标准溶液的标定，邻菲罗啉分光光度法测铁 | ||
| 各相关专业任选的特 | 酱油中氨基酸含量的测定，食醋中总酸度的测定，食盐中碘 | 项目选取要求：A、B、C三个层 |
| 色实验项目 | 含量的测定，混合碱的测定(双指示剂法)，EDTA的标定及 | 次均可选这些项目，但各专业对 |
| 蛋壳中钙镁的测定，KMnO4法测钙含量，紫外分光光度法测 | 应的总学时不变，选取这些项目 | |
| 定水果中维生素C含量，植物叶片中叶绿素含量的测定，医 | 的同时，需替换下基本型中的项 | |
| 用注射液中葡萄糖含量的测定，苹果抗氧化性的测定，阿司 | 目，各专业最好选取与本专业相 | |
| 匹林含量的测定，土壤中可溶性硫酸根的测定(重量法)，土 | 关或相近的实验项目。基本型中 | |
| 壤中速效磷的测定(分光光度法)，磷肥中水溶性磷的测定(分 | 带“*”号的不能替换，是必做 | |
| 光光度法)，间接法测定Cu (间接碘量法)，镍铁合金中铁含 | 项目 | |
| 量的分析(KMnO4法)，铝合金中铝含量的测定(EDTA法)，化 | ||
| 学反应速率及其活化能的测定，碘酸铜溶度积的测定(分光光 | ||
| 度法)，邻菲咯啉铁配合物组成及稳定常数的测定(8学时)， | ||
| 饲料中钙含量的原子吸收分光光度法分析(8学时)，果蔬中维 | ||
| 生素B2的分子荧光测定(8学时)，水样中化学需氧量测定(8 | ||
| 学时)，土壤中有机质的测定(8学时) |
a未特殊说明的实验均为4学时
由表1可以看出，根据不同专业的要求，本课程设置了三个层次，并针对各专业开出了一批具有农科特色的实验项目，供各相关专业学生选做。由于增加了可选实验项目，客观上造成实验室安排紧张和工作量增大等问题，目前实际每个学生可选2-3个与自己所学专业相关的实验项目，项目选取通常在实验开始前一周进行，在学校课程中心网络平台上完成。这种不同层次的、同时设置了可选实验项目的实验课程体系适应了不同专业的需求，为不同层次人才的“差异化”培养提供了物质基础。
2 建设“三模块”教学内容，突出农科特色
2.1 建设“基础性、综合性、创新性”三模块教学内容
为满足不同层次学生的需要，本课程建设了“基础性、综合性、创新性”三模块教学内容。基础性模块是重点建设的内容，因为无机及分析化学实验本来就是一门基础课，夯实基础是最重要的任务；如“五水硫酸铜的制备和提纯”就属于基础性模块，一般最多涉及两个二级学科。综合性实验对提高学生综合素质的作用显而易见，因此，我们建设了这一教学模块，提升实验内容的综合性，减少单一的制备或分析，集制备、提纯、分析于一体，使化学各二级学科知识交叉融合，给学生以完整的知识体系；如“饲料中钙含量的分析”就属于综合性模块，因为其涉及样品制备、分离、分析测试多个环节和无机、分析两个二级学科。创新性模块主要为那些学有余力的学生提供，利用暑假或平时空余时间开展创新训练，以强化创新意识和创新精神的培养；如“固体碱催化菜籽油制备生物柴油”项目是教师科研转化为学生的创新实验项目，30学时，选修学生控制在30人左右，2-3人1组，只要学了化学的大二及以上的学生都可选修，利用暑假期间或平时休息时间到实验室开展研究工作；培养环节有文献综述、开题报告、中期检查、结题报告，每个项目指导教师一般2人，学校会给每个项目5000-8000元不等的运行经费；这个题目是开放性的，如固体碱是一个大概念，采用什么样的固体碱由学生自己定，教师通过统筹，要求每组做的催化剂不能完全相同。这种科研训练对提升学生的创新意识和创新能力作用显著。
这种三模块教学内容已全部贯穿于三层次课程体系之中。通过近几年的实践，经过不断地完善和改进，我们的系列课程对培养学生的学习兴趣、综合素质等发挥了重要作用。
2.2 加强教学内容的“两个融合”
一个融合是指化学各二级学科间的交叉融合，尽量建设多学科交叉融合的实验项目，如“酱油中氨基酸含量的测定(甲醛法)”，该实验涉及酱油脱色、氨基的保护、酸碱滴定等无机、有机、分析三大化学的基本知识，体现了化学各二级学科的交叉融合，该实验项目还与食品科学交叉融合，这种多学科融合的模式使学生了解了化学在解决实际问题中的魅力；另一个融合，也是更重要的融合，就是与农科各相关专业的交叉融合，为此，我们建设了一大批与各相关专业紧密结合的实验项目，供学生实验时选做，如“食醋中总酸度的测定”、“蛋壳中钙镁含量的测定”、“土壤中速效磷的测定”等，这种融合一方面使传统的实验项目充满活力，另一方面使学生充分认识到化学对本专业本学科的重要作用。不难看出，我们的实验充满了农科特色，且大多是化学学科内两个及以上二级学科的融合。
2.3 开设“高大上”的实验项目
为开拓学生视野，培养学生的综合素质，除了强化最基本的训练外，在“综合性”实验模块还开设了一批使用中大型仪器的实验，打破了基础实验局限于“瓶瓶罐罐”的局面，这在面向20多个专业2000多人的大面积的基础类实验课程中比较少见。如“菠菜中维生素B2的分子荧光分析”、“柑橘中维生素C的紫外分析”、“饲料中钙含量的原子吸收分光光度法分析”等，这些面向全校开设的实验项目，既提升了实验档次，又体现了实验内容的先进性，还突出了农科特色。对基础课而言，这些实验项目显然具有“高大上”的特点。
3 深化教学方法手段改革，创新教学模式
3.1 加强示范教学、探索合作教学
无机及分析化学实验是大学一年级阶段重要的基础性实验课程，基础性实验最重要的是培养学生实验操作的规范性，在此基础上再提高实验技能，因此，课堂示范教学非常重要。只要是能够示范操作的项目就必须进行操作演示，目的是强化实验操作的规范性，教学时必须反复强调什么是正确的、什么是错误的。为此，我们还制作了小视频、拍摄了照片，展示了各种错误操作方式和行为，这些措施对规范学生的操作起到了重要作用。与此同时，在课堂上开展了多种形式的师生合作教学模式，学生参与实验操作，参与讲解、讨论等，学生用自己的语言讲解实验，这样能更深入地了解学生的需求和不足，这种合作教学模式是真正将学生放在主体地位，避免了教师唱独角戏，关键是有效提高了学生的表达、合作、动手等能力。
3.2 推进个性化实验教学，建立新的实验教学模式
对于实验课教学，特别是大面积的基础实验课教学，各高校通行的办法是所有学生都做一样的实验。其实，我们面对的学生是有区别的，他们的专业背景也不相同，很显然，一个模子培养所有学生显然是不合适的[6]。基于此，我们进行了大刀阔斧的改革，为不同专业建设了不同的实验项目，强化了与各相关专业的交叉融合，这种贴近生活、贴近专业的实验项目可供学生利用网络学习平台自主选择，这种教学模式有利于促进学生的个性化培养，也极大地提高了学生的学习兴趣。虽然目前学生可选实验项目数量有限，但仍然是一种非常有益的尝试。
3.3 利用互联网+技术，构建了“立体化”实验教学体系
在信息技术高度发达的今天，通过对互联网+技术的运用，我们构建了“立体化”实验教学体系。建设了大型实验教学网站，在学校课程中心运行。制作了31个实验教学课堂录像、24个实验操作视频、16个实验操作动画等多媒体资源，这些都已经全部上网。实验预习报告、课后训练、自测试题等已全部上网，并且规定学生必须利用网络提前预习实验，并完成实验预习报告，方可进实验室做实验。这种方式避免了实验预习走过场或抄书的陋习，极大地提高了实验教学质量，通过利用互联网+技术所构建的“立体化”实验教学体系是非常完备的。
4 建立“三位一体”的考核评价模式，科学评价学生综合素质
为了全面考核学生对本课程的学习情况，建立了“实验操作考试、笔试和平时考核”三位一体的全方位考核评价模式，本考核模式具有整体性和系统性的特点，能够较全面地考查学生的综合素质。具体做法是：实验操作和笔试占40% (笔试占操作考试的10%)，平时占60%，平时成绩由实验预习、实验过程、实验报告三个部分组成(预习30% +实验过程40% +实验报告30%)，该方法兼顾了主客观因素，突出了对实验动手能力的考核，看重学生实验过程中的表现，且理论和实践紧密结合。特别值得指出的是，从2005年至今，一直坚持实验操作考试，每学期1200多人参加考试，这种大规模的考试在全国各高校基础课教学中是少见的。为了使考核评价公平合理，我们制定了实验操作规范和实验考核评价标准，相关内容编写进了无机及分析化学实验教学工作手册，系统规范了教与学的各个环节，为实验操作考试奠定了基础，为提高教学质量提供了保障。
操作考试方式是按基本单元操作组织，如酸碱比较滴定、倾注法常压过滤、称量定容操作等，即将平时所学的实验基本操作分为若干个基本单元，考试时由学生随机抽签决定考哪一个操作单元，这样学生就必须掌握所有基本单元的操作，考试时间1小时，100平方米大实验室同时考半个班(15-18人)，这样每个学期要连考3天，操作考试不满50分即重修。实行操作考试后，学生对实验学习非常重视，学习态度非常端正，教学质量得到显著提高。
5 实验项目建设体现递进性、环保性和先进性原则
实验项目建设不仅要满足基本操作训练的需要，而且在设计实验项目时还充分体现了“递进性、环保性和先进性”的原则。所谓“递进性”，是指实验项目呈逐步递进态势，即循序渐进，由基础到综合、由易到难，如“酸碱标准溶液的配制→盐酸标准溶液的标定→酱油中氨基酸含量的测定→EDTA的标定及蛋壳中钙镁含量的测定”等，一般情况下，前一个实验是后一个实验的基础，呈递进关系。所谓“环保性”，一是指实验所用试剂是绿色环保的，有毒有害的实验项目(如K2Cr2O7滴定法等)基本被淘汰；二是开设“变废为宝”的实验项目，如实验项目“由废弃易拉罐制备净水剂明矾”等；三是设计物质在内部循环的实验项目，如“五水硫酸铜的制备和提纯(原料是氧化铜)”、“由硫酸铜制备氧化铜”，这两个实验的制备和提纯方法完全不一样，彼此产物互为原料，是物质在内部循环的实验，理论上没有排放，是一类绿色环保的实验项目。所谓“先进性”，指除保留一些经典的实验项目外，尽可能与时俱进，开设一些与时代、专业紧密结合的实验项目，如“柑橘中维生素C的紫外分析”、“菠菜中维生素B2的分子荧光分析法”、“量子点的制备和用于测定牛血清白蛋白”等实验项目。
综上所述，通过对无机及分析化学实验课程的建设，加强了课程的针对性，强化了基本实验技能的训练，突出了动手能力的培养，教学内容上充分体现了农科特色，考核方面重视综合素质的评价，教学过程强调了学生个性化的发展。总之，本课程对培养基础扎实、动手能力强、综合素质高的创新型人才起到了重要作用。
