《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學改革探索

王旭++劉建(等)

摘 要 介紹了海南大學《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程特點，為適應學科調(diào)整和國家精準農(nóng)業(yè)發(fā)展對設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)人才的要求，指出其現(xiàn)階段存在問題，并從理論教學和實踐教學等方面提出具體改革建議。

關鍵詞 設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉 ；教學改革 ；實踐教學

中圖分類號 S275

Teaching Reform of the Course Water-saving Irrigation of Facility Agriculture

WANG Xu LIU Jian CHENG Shanhan CHEN Yanli ZENG Liping

（College of Horticulture and Landscape， Hainan University， Haikou， Hainan， 570228）

Abstract Introduced the subject property of facility agriculture science and engineering， and according to the characteristics of facility agricultural water-saving irrigation， some detailed suggestions were put forward on theory teaching and practice teaching， aiming to acquire qualified personnel in the field of facility agriculture， to adapt to the discipline adjustment and development requirements of precision agriculture in China.

Key words facility agricultural water-saving irrigation ； teaching reform ； practice teaching

資源的稀缺性與利用資源的無限性始終是經(jīng)濟學的費解話題[1]。世界淡水資源日益緊缺，而人類對食物的需求也不斷上升，淡水資源已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展和世界糧食供應的安全威脅。要破解耕地面積有限、淡水資源緊缺和世界糧食需求上漲之間的難題，發(fā)展節(jié)水灌溉成為關鍵。當前世界各國節(jié)水灌溉的主要措施包括渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌等。截止2010年，中國大陸有設施園藝面積350萬hm2，占世界的86 %[2]。《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》是一門新興的學科，它是隨著設施農(nóng)業(yè)尤其是設施園藝的發(fā)展而出現(xiàn)的一門學科，并隨著園藝設施的更新升級而不斷發(fā)展。設施園藝是在露地不適于園藝作物生育的季節(jié)或地區(qū)，利用特定的保護設施與配套設備，人為地創(chuàng)造適于作物生育的環(huán)境空間，有計劃地進行蔬菜、花卉、水果等園藝產(chǎn)品的安全、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)生產(chǎn)的一種綜合農(nóng)業(yè)技術體系[3]。以下分析目前海南大學《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學存在的問題，提出《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學改革的內(nèi)容與措施。

1 課程簡介

《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》是設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的專業(yè)必修課程，內(nèi)容基本涵蓋了設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的各個方面，體現(xiàn)了系統(tǒng)性和完整性，是一門實用性很強的課程。通過本課程的學習，學生能認識不同的灌溉類型，熟悉其功能、特點、設計與應用，為今后從事專業(yè)工作打下堅實基礎。

海南大學設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)于2006年開始招生，畢業(yè)學生授予農(nóng)科學士學位。2013年，經(jīng)教育部批準，該校設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)學位由農(nóng)科改為工科，同年，該校對本專業(yè)教學大綱進行了調(diào)整，改變專業(yè)課程設置中側重設施園藝的栽培管理和設施環(huán)境控制，而農(nóng)業(yè)設施的設計建造、節(jié)水灌溉等方面的課程比重較小的局面，《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》也由專業(yè)選修課調(diào)整為必修課程，專業(yè)地位更加突出。

海南大學《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程安排在第六學期，32學時，共2個學分。其中，理論授課24學時，實驗課時8學時。通過本課程的學習，使學生對設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉有系統(tǒng)全面的了解，要求學生掌握基本理論、基礎知識和技術發(fā)展趨勢；對灌溉類型，掌握其功能、特點與應用；能根據(jù)給定條件，設計出滿足生產(chǎn)要求的節(jié)水灌溉系統(tǒng)；實驗教學8學時，學生能夠運用本課程所學知識，并結合設施蔬菜栽培學和工廠化育苗原理與技術等相關課程，進行有關農(nóng)業(yè)設施節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試等工作。

2 存在問題

2.1 課程內(nèi)容涉及多個學科，難度較大

《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程主要講述溫室灌溉特點及要求，溫室作物生長對水分和養(yǎng)分的需求，灌溉系統(tǒng)組成與選擇，首部樞紐，噴灌、滴灌、微噴灌等；內(nèi)容涉及土壤、植物、環(huán)境、工程、數(shù)學及力學等多個學科，充分反映了設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)交叉學科的特點。由于該課程內(nèi)容與其它相關課程，如植物生理生化、設施蔬菜栽培學、土壤肥料學、無土栽培學等課程有較多聯(lián)系，交叉內(nèi)容多，知識點跨度較大，增大了教學難度，在一定程度上影響了學生學習的積極性。

2.2 教學內(nèi)容較多，課時緊張

科學技術的進步和設施園藝生產(chǎn)水平的飛速發(fā)展，使人們對灌溉原理認識不斷深化，水資源的緊缺為農(nóng)業(yè)灌溉提出了新的目標，節(jié)水灌溉技術需相應提高，這就要求《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》教學內(nèi)容要不斷充實。在教學過程中，除講解設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的基礎理論外，還加入了國內(nèi)外的最新研究成果，特別是雨水收集技術、南方熱帶水果和冬季瓜菜的灌溉、溫室內(nèi)以基質(zhì)栽培為主的灌溉設計、封閉栽培系統(tǒng)中營養(yǎng)液廢液的處理及利用，以及灌區(qū)信息化管理等內(nèi)容。24個教學課時，很難將這些內(nèi)容講述完整。

2.3 教學方法單一，有待改進

課程講授基本上是采用傳統(tǒng)教學法講授，而由于該門課程實踐性較強，加上課程內(nèi)容多與實際工程相聯(lián)系，因此，上課需穿插一些簡單的溫室灌溉工程案例。目前，課程講授方式雖采用多媒體課件教學，但缺乏精品動態(tài)多媒體課件，多媒體的教學優(yōu)勢并沒有完全發(fā)揮出來，教學效果不顯著。教學過程中，需要將理論與生產(chǎn)實踐相結合，在學習理論的基礎上提高學生設計施工的能力，以滿足社會上對該專業(yè)技術人員的要求。

2.4 實踐機會不多，亟待增加

目前，設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)實驗有2座教學科研溫室，溫室內(nèi)配有噴灌、滴灌和微噴帶微灌等，可基本滿足專業(yè)教學需求。因溫室內(nèi)常年種植實驗材料，因此，各種灌溉系統(tǒng)處于持續(xù)運行狀態(tài)。學生可進入溫室進行灌溉系統(tǒng)的啟閉，觀察灌溉系統(tǒng)的灌溉或降溫效果；但目前還缺乏對一套完整的灌溉系統(tǒng)組裝的實踐機會。

2.5 儀器設備不全，需要配齊

自該課程開設以來，實驗室已購置土壤酸度計、土壤濕度計等儀器?，F(xiàn)有測定土壤濕度和酸度的儀器，均為便攜式測定儀；因為教學基地溫室的灌溉系統(tǒng)為基于經(jīng)驗的手動控制，所以不能實現(xiàn)傳感器與控制器的連接，這對于展示節(jié)水灌溉最新技術、實現(xiàn)溫室灌溉自動控制還有很大的距離。此外，該課程實驗的開展，還需要土水勢觀測儀、壓力膜儀、流速觀測儀等相關儀器設備，需要及時采購。

3 改革內(nèi)容與措施

3.1 緊扣教學大綱，補充教學內(nèi)容

2005年，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計院的周長吉研究員在總結大田節(jié)水灌溉及溫室特點的基礎上，出版了《溫室灌溉》一書。該書緊密結合溫室灌溉主要采用管道灌溉的特點，刪除了大田節(jié)水灌溉課程中渠道防滲等內(nèi)容，增加了溫室灌溉特點及要求、自行走式噴灌機、微噴帶微灌、滲灌、水培灌溉、噴霧灌溉和潮汐灌溉等內(nèi)容。海南大學設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)一直以該書為課程教材。該書自2005年出版后一直沒有再版，因此，教學過程中，需酌量增加一些反映節(jié)水灌溉最新發(fā)展的內(nèi)容；同時，給學生指定了一些有助該課程學習的參考書，如：《設施灌溉技術》、《溫室灌溉原理與應用》、《節(jié)水灌溉技術》、《溫室灌溉系統(tǒng)設備與應用》、《節(jié)水灌溉規(guī)劃》、《實用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程規(guī)劃與設計》、《微灌工程技術》、《噴灌與微灌設備》等。

在教學過程中，授課老師搜集了豐富的視頻圖片信息，建立了圖文并茂、生動形象的的網(wǎng)絡資源庫，增加了課堂和實驗教學的直觀性和趣味性，以增強學生學習的興趣。在授課過程中增加反映節(jié)水灌溉技術研究進展的新內(nèi)容，突出其工程性、應用性和先進性。通過資源庫的建設，著重使學生了解設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展的新技術、新材料、新設備和節(jié)水灌溉自動化，尤其是通過實踐基地參觀學習和實際操作，提高學生的工程實踐能力和動手能力。同時，增加溫室灌溉設備建成后管理模式的學習和討論，使學生樹立建設與管理并重的思想，并分析傳統(tǒng)工程管理的弊端，介紹當前國內(nèi)外最新管理模式與方法，使學生充分認識到不同管理模式的適用條件及特點，探討適合不同設施、不同作物的設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理模式。

3.2 改進教學方式，豐富教學方法

在教學過程中，教師指導學生就教學中的某一問題開展小組討論，以促進學生相互啟發(fā)、相互學習，這樣可以更好地發(fā)揮學生的學習積極性，有助于培養(yǎng)學生的獨立思考能力、口頭表達能力和創(chuàng)新精神，有利于促進學生靈活運用知識和提高學生分析問題、解決問題的能力[4]。

討論式教學對教師和學生都提出了更高的要求：對教師而言，討論要預先擬定合適的論題，并提供論題的相關知識背景，預想可能的回答，尤其是針對可能出現(xiàn)較大爭議和容易發(fā)生邏輯錯誤的內(nèi)容，要設想出解決方案，還要列出在總結中需要強調(diào)的基本論點。學生應深入閱讀教材和相關材料，針對討論議題或問題，提出自己的觀點或相應解決方法，對自己不能解答的問題要進行梳理以留待交流。討論結束后，小組結論由推選的代表進行闡述，以便進行交流。

把《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程的課件、視頻、圖片、技術規(guī)范和有關文獻都放在班級交流群上，學生可以通過上網(wǎng)下載資料，在課堂外鞏固學習課堂上沒有理解的知識。學生還可以觀看視頻，了解節(jié)水灌溉工程的施工工藝，滴灌、噴灌、微噴帶微灌系統(tǒng)的材質(zhì)、規(guī)格、安裝、驗收、運行等。這一做法可有效提高學生學習的積極性，激發(fā)學生的求知欲，激發(fā)學生的潛能。

3.3 介紹先進經(jīng)驗，了解發(fā)展動態(tài)

海南大學設施農(nóng)業(yè)科學與工程教研室，多年來一直致力于作物營養(yǎng)、基質(zhì)栽培、節(jié)水灌溉的教學、研究與推廣應用工作，在教學過程中，將學生很好地融入到與課程內(nèi)容相關的教學、研究和生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)。教研室積累了安裝、驗收、管理的圖片和錄像資料，供教學過程中借鑒、參考。此外，教研室搜集了以色列、荷蘭、中國新疆地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉的詳實資料，可以從宏觀的角度介紹節(jié)水灌溉規(guī)劃設計的重要性、思路和方法，內(nèi)容涉及系統(tǒng)分析理論、哲學、經(jīng)濟文化、社會科學、環(huán)境、市場等方面，如講授以色列農(nóng)業(yè)灌溉的歷史、發(fā)展歷程、對照世界水資源的分布和利用情況講解了以色列的水資源狀況、農(nóng)業(yè)灌溉在以色列國民經(jīng)濟中的重要性；介紹灌溉技術和設備在以色列農(nóng)業(yè)中的獨特地位，國家對灌溉設備生產(chǎn)廠家的支持及優(yōu)惠政策、國際國內(nèi)灌溉設備市場對以色列設備生產(chǎn)廠家的潛在壓力和動力等內(nèi)容。這些先進經(jīng)驗及發(fā)展動態(tài)，貫穿了節(jié)水灌溉技術的發(fā)展歷程，使學生能夠充分認識到發(fā)展節(jié)水灌溉的重要性、思路和方法，為將來從事專業(yè)工作打下良好基礎。

3.4 加強實踐環(huán)節(jié)，提高感性認識

教學實踐環(huán)節(jié)作為教學活動的重要組成部分，其目的是為了培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的能力。海南大學園藝園林學院現(xiàn)有校內(nèi)實習基地20 hm2，其中，溫室內(nèi)配備噴灌、滴灌、微噴帶微灌，可現(xiàn)場演示灌溉設備系統(tǒng)的組成、功能、系統(tǒng)設計原理；也可進行噴頭、滴頭均勻度測試，壓力管道水頭損失測試和灌溉系統(tǒng)首部運行狀況測試實驗，田間實測和測試數(shù)據(jù)現(xiàn)場分析計算。田間實驗內(nèi)容雖然比較簡單，但可增加學生對所學理論知識的感性認識，驗證課堂所講的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。此外，該院現(xiàn)有校外實習基地15個，這些基地大多數(shù)配備了節(jié)水灌溉設備，為該課程的實踐提供了豐富的場地。其中，羅牛山蔬菜基地利用稀釋的沼液進行蔬菜滴灌生產(chǎn)無公害蔬菜，三江農(nóng)場利用滴灌技術發(fā)展花卉、熱帶水果產(chǎn)業(yè)，均取得了顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

在規(guī)劃設計的基礎上，讓學生有機會參與灌溉系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、生產(chǎn)管理等。借助有關經(jīng)費支持，每種灌溉方式采購10-15套，專供學生進行安裝調(diào)試練習；若經(jīng)費有限，可多套系統(tǒng)共用一套首部樞紐裝置。這些需要學校實習經(jīng)費的支持和教師相關科研項目支撐。

3.5 了解設計規(guī)范，掌握設計方法

了解、熟悉并掌握節(jié)水灌溉的設計規(guī)范，在此基礎上開展設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程設計工作，可為學生掌握灌溉技能、服務設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)奠定良好基礎，使學生了解節(jié)水灌溉分區(qū)規(guī)劃、管網(wǎng)設計、工程施工、安裝、驗收和管理等都必須有一個合理、統(tǒng)一的衡量尺度，使學生充分認識到規(guī)范的重要性。讓學生養(yǎng)成嚴格使用相關規(guī)范的意識，如學習掌握《NY/T 2132-2012溫室灌溉系統(tǒng)設計規(guī)范》《GB 50288-99灌溉與排水工程設計規(guī)范》和《SL 556-2011節(jié)水灌溉工程規(guī)劃設計通用圖形符號標準》等設計規(guī)范。

4 結語

資源的高效集約利用是設施農(nóng)業(yè)的典型特點，《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程充分反映了設施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的學科特點，是學生必須熟練掌握的一門技能課程，學好這門課程對今后從事本專業(yè)工作具有很大影響。為培養(yǎng)適應社會需求的專業(yè)技術人才，對《設施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學改革必須注重知識的綜合應用和技能操作的雙重培養(yǎng)，提高學生的綜合素質(zhì)和技能；改革中應根據(jù)教學計劃和任務，根據(jù)時代要求和社會需求，適當調(diào)整教學內(nèi)容，滿足專業(yè)課程結構的需要；充分利用現(xiàn)有的教學和實踐資源，開展討論和啟發(fā)式教學，有效利用互聯(lián)網(wǎng)等，激發(fā)學生學習的主動性、創(chuàng)造性；鼓勵學生參與生產(chǎn)實踐，使學生真正意識到節(jié)水灌溉技術在設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所發(fā)揮的重要作用，為建設節(jié)水型社會貢獻力量。

參考文獻

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