华中农业大学:破箱而立、仪创未来—— 分析仪器 “科产赛思” 四融合教学新模式探索与实践

为响应新农科建设与科学仪器国产化发展号召，破解传统分析仪器教学 “仪器黑箱化”、“能力浅表化”、“创新空心化”等教学痛点，我院依托积木式可拆装仪器平台，开设《分析仪器》高阶课程，推行 “科产赛思” 四融合教学模式，让学生从拆解、组装、调试到创新研发全程参与仪器搭建，真正领悟仪器工作原理、锤炼实践本领、厚植科创情怀，走出一条农科特色仪器人才培养新路径。

长期以来，一体化封装的商品化仪器如同 “黑箱”，学生仅能机械操作，难以理解信号产生、传导、放大、采集等核心逻辑，创新思维与动手能力培养受到极大限制，导致能力浅表化。同时，传统教学以验证性实验为主，内容与产业前沿、科研热点、学科竞赛及价值引领结合不够紧密，导致创新空心化。针对这一系列痛点，学院立足学科优势，整合软硬件资源，打造线下智慧实验室与线上数字化教学平台相结合的实训阵地，具体采取以下举措：

1）收集废旧仪器、成立废旧仪器库。从学校、学院收集废旧仪器，如分光光度计、液相色谱、pH计等，成立废旧仪器库，这些废旧仪器供学生拆解，深度领悟工作原理。

2）引进自组装仪器，建立可拆装仪器平台。2024年引入自组装液相色谱仪、拉曼光谱仪、紫外光谱仪系列模块化设备，同时收集校内废旧仪器作为拆解教具，构建起低成本、可拆装、可拓展的仪器实操体系。学院正准备引进农业院校常用的红外光谱仪、可视化质谱仪等自组装教学仪器，增加仪器种类和数量，提高选课人数。

自组装液相色谱仪和紫外可见光谱仪-微反应器联用装置

3）开发创新实验。依托搭建的自组装仪器平台，开设新实验，如依托紫外可见光谱仪开设“微反应器-紫外可见光谱仪联用检测药品中的亚铁”、“自组装紫外可见光谱仪检测黑米中的花青素”、“自组装液相色谱仪检测复合维生素中的维生素B2”“自组装拉曼光谱仪检测蔬菜中的农药残留”等。

4）开展项目制、研究式教学。课堂上采用项目制教学，形成“布置任务、翻转课堂、拆解旧仪器、组装新仪器、创新实验、实验报告”完整教学闭环：教师布置任务后，学生先开展翻转课堂汇报仪器设计思路，在教师指导下拆解废旧仪器，直观认识内部构件与功能；随后分组完成新仪器组装、光路与电路调试，利用组装仪器完成创新实验，并与商品化仪器比较，最后书写实验报告。实行研究式教学，每台仪器3-4人，同学们必须查阅文献、制定研究方案、探索最佳条件，最后完成实验。

康勤书老师指导学生拆解旧仪器、组装新仪器

5）优化考核体系。为保障教学实效，课程同步优化考核评价体系，打破 “唯实验报告” 的传统模式，构建 “能力 50% + 过程 30% + 成果 20%”三维考核体系，实行师生机多主体互评、HI+AI 联合评价，以项目综合成绩确定最终成绩。重点考查学生动手实操、团队协作、创新设计与科学探究能力。

课程深度践行 “科产赛思” 四融合育人理念，实现多元育人价值。科教融汇方面，依托教师科研方向设计实验项目，将学科前沿、人工智能技术融入实验，以科研反哺教学；产教融合层面，深化校企协同，引入企业真实生产与技术难题，联合开展仪器改良、模块研发与新设备试制，师生团队自主研发的全自动光热催化反应装置已获得实用新型专利，实现实验室成果产业化转化；赛教融创过程中，以课程实训成果为基础，选拔优秀学生参与全国大学生化学实验创新大赛、智能实验挑战赛等各类赛事，此前学子已在国家级智能实验挑战赛中斩获二等奖。思教融润贯穿教学全程，师生在攻克仪器技术难题、参与国产仪器研制的过程中，感悟科技自立自强的重要意义，厚植科研报国、知农爱农的理想信念。

团队教师杨懿副教授设计的全自动光热催化仪获得实用新型专利

“分析仪器”教学改革已取得显著成效。学生摆脱了对 “成品仪器” 的被动依赖，从仪器使用者转变为设计者、研发者，对分析仪器底层原理的理解更加透彻，动手实践能力、交叉学科思维与自主创新能力得到全方位锻炼。“通过拆解旧仪器，仪器原理可视化，理论课上抽象乏味的知识能直观呈现在面前，一下子就像打通了任督二脉一样”，上过“分析仪器”课的22级柯邦同学如是说。该课程也获得第六届教学创新大赛校赛二等奖；在“科学试验装置自主创新专项2025”评选中，以曹敏惠教授为首的教学团队申请项目——新农科背景下基于分析仪器组装的“科产赛思”四融合教学模式创新与实践获批立项（项目号2005XK005）。

下一步，学院将持续深耕 “科产赛思” 四融合教学模式，不断丰富新农科特色实验项目，深化人工智能与仪器教学的融合应用，持续推进特色专用仪器自主研发。以仪器组装实训为抓手，持续提升课程高阶性、创新性与挑战度，拓展选课人数，面向全校学生开放，着力培养一批懂原理、能实操、善创新、有担当的复合型拔尖创新人才，为我国实验仪器国产化、新农科高质量发展持续贡献力量。