研究生“土壤理化分析”實驗課教學的改革與實踐

聶立水 王登芝 吳京科 孫 賓

（北京林業(yè)大學水土保持學院，北京 100083）

一、研究生“土壤理化分析”實驗課程在不同專業(yè)研究生學習中的位置與重要性

研究生“土壤理化分析”是一門土壤學和植物營養(yǎng)學等專業(yè)研究生的實驗課程，它著重為土壤學和植物營養(yǎng)學的實驗研究提供技術(shù)支持，也是水土保持、園林、花卉、造林、生態(tài)等學科碩士或博士研究生的一門專業(yè)基礎課或選修課［1-2］。通過本課程的學習，使相關(guān)專業(yè)的研究生了解各項土壤理化分析的基本原理，掌握各項分析的技術(shù)操作、數(shù)據(jù)處理，并準確地利用所得數(shù)據(jù)對土壤性質(zhì)做出準確評價，從而為碩士或博士研究生開展土壤學或植物營養(yǎng)學及相關(guān)學科的科學研究打下堅實基礎。實驗課及實踐教學環(huán)節(jié)是高校培養(yǎng)學生科學研究能力的必要過程，因而研究生“土壤理化分析”實驗課程教學方法的改革是非常必要的［3］。

二、北京林業(yè)大學研究生“土壤理化分析”實驗課程的發(fā)展歷程

1987年研究生“土壤理化分析”實驗課程由當時的北京林業(yè)大學研究生部資助1萬元首次開設，至今已有26年，該課程的教學內(nèi)容及教材等都有了很大的變化。

（一）學時的變化

從1987年開設研究生“土壤理化分析”實驗課以來，學時數(shù)發(fā)生了較大變化，見表1。

表1 學時的變化

（二）教材的變化

自1987年“土壤理化分析”實驗課開設至2002年，本課程采用《土壤理化分析》［4］和《土壤農(nóng)業(yè)化學常規(guī)分析方法》［5］為實驗參考書。在2002年該課程曾受到研究生院資助進行試驗課教學改革，并編寫了首部實驗指導書，作為課堂講授教材和實驗課指導書。該書的編寫參考了中國農(nóng)業(yè)出版社出版的《土壤農(nóng)化分析》第3版［6］。

（三）選課人數(shù)的變化

20多年過去了，當初僅有園林、林學和土壤學專業(yè)的學生選修該課程，而現(xiàn)在則增加了植物營養(yǎng)學、草業(yè)科學、生態(tài)學、森林經(jīng)理、環(huán)境科學。人數(shù)由原來選課人數(shù)7～8人增加到現(xiàn)在的70～80人。

2011年30名選課學生的專業(yè)組成見圖1。

圖1 2011年選課學生的專業(yè)組成

三、研究生“土壤理化分析”實驗課程改革的必要性

經(jīng)過20多年的建設，“土壤理化分析”課程的教學經(jīng)驗不斷積累，初步有了實驗指導書，有了多媒體課件及多媒體教室。但隨著2009年培養(yǎng)方案的實行，該課程存在的主要問題也開始顯現(xiàn)。

首先，由于“土壤理化分析”課程學時由原來的60學時減為32學時，在如此短的時間里要滿足不同專業(yè)研究生需要掌握的實驗技能是困難的。所以，要保證不同專業(yè)不同層次選課學生學到足夠的土壤理化分析知識和技能，又要在有限的學時內(nèi)完成教學任務，就需要對課程內(nèi)容進行改革。

其次，現(xiàn)有常規(guī)儀器設備陳舊老化，已不能滿足研究生實驗課的要求。2009年和2010年連續(xù)2年的調(diào)查顯示，2／3選課學生認為“土壤理化分析”課程存在上述問題，因此，需要對實驗室的常規(guī)儀器設備進行更新和補充。

第三，土壤分析技術(shù)與理論發(fā)展越來越快，為使學生掌握本領域的先進分析測試理論與技術(shù)，有必要充實這方面的授課內(nèi)容，例如自動分析技術(shù)的發(fā)展使許多土壤高級分析儀器補充到實驗室，像ICP分析技術(shù)、TOC自動分析儀和C、N、S自動分析儀等，有必要讓學生了解這些高級分析儀器的使用方法。隨著土壤生態(tài)學的發(fā)展，許多研究要從生態(tài)系統(tǒng)的不同尺度進行研究，土壤采樣技術(shù)也有了新發(fā)展，這些都是學生需要掌握的內(nèi)容。

第四，由于現(xiàn)代多媒體技術(shù)的發(fā)展，給學生學習本課程知識帶來了便利條件，通過多媒體授課，許多原來需通過現(xiàn)場演示的實驗操作可以通過視頻進行授課。同時，在學時大量減少的情況下，教師可通過布置課外學習材料、課堂進行重點討論的形式彌補由于削減課時帶來的不良影響。

所以，教學方法和教學手段的改革是勢在必行的。

四、研究生“土壤理化分析”實驗課程的改革內(nèi)容

在水保學院領導的支持下，研究生“土壤理化分析”課程獲得了2011年北京林業(yè)大學研究生重點課程教學創(chuàng)新項目資助經(jīng)費10萬元，利用資助經(jīng)費，課程組的教師積極開展了該課程的教學改革。

（一）實驗室建設

工欲善其事，必先利其器，良好的儀器設備是進行“土壤理化分析”實驗課的必要保障。依據(jù)土壤理化分析室應具備的常規(guī)儀器設備要求，在參觀了中國農(nóng)業(yè)大學土壤實驗室、中國農(nóng)科院全國肥料試驗鑒定中心實驗室、中科院地理所土壤實驗室、沈陽農(nóng)業(yè)大學土壤實驗室后，結(jié)合相關(guān)專業(yè)選課學生導師就實驗課內(nèi)容安排的建議，開展了“土壤理化分析”課程儀器設備現(xiàn)狀調(diào)查，提出購買樣品柜、土壤顆粒分析儀等儀器設備，補充消煮管、比色杯等儀器配件，使土壤理化分析實驗室的建設邁出了堅實的一步。

（二）教材建設

教材直接關(guān)系到研究生課程教學的質(zhì)量，教材既要能反映當前知識發(fā)展的前沿狀況，又要適應研究生的實際水平，滿足學生的發(fā)展要求，并要具有一定的前瞻性。對于基礎知識的傳授，教師要盡量引導學生閱讀原著，使學生了解理論的誕生環(huán)境，培養(yǎng)學生的科學思想。為夯實研究生的學科基礎知識，教材還要注重知識的基礎性、實用性、寬廣性。根據(jù)現(xiàn)有32學時教學大綱的要求，在2011年秋季，課程組對“土壤理化分析“實驗課教學課件和實驗指導書進行了修訂，修訂中參考了土壤分析標準方法［7］、國外先進分析方法［8］，增加了誤差干擾控制、安全注意事項、方法精度等內(nèi)容，用于“土壤理化分析“課程進行教學應用效果的檢驗和評價。本課程還引用國外先進的原版土壤分析專著作為教學參考書，使有能力的學生得到知識的拓展，快速與國際前沿接軌。

（三）教學方法的改革

一支具有扎實的專業(yè)知識和教學經(jīng)驗的高水平的實驗教學的師資隊伍是保證實驗教學質(zhì)量的關(guān)鍵。實驗課教學原來由一名教師主講，現(xiàn)改為三名教學師共同承擔，每名教師根據(jù)自己的特長負責一個實驗內(nèi)容的教學工作，每個實驗結(jié)束后，三名教師進行教學方法的總結(jié)與討論，為下次實驗課教學提供參考。

為充分利用本領域的專門人才，本課程每年邀請國內(nèi)外知名專家開展課堂講座。講座的專家分別來自國家檢驗實驗室、農(nóng)業(yè)部檢驗測試中心、美國農(nóng)業(yè)部土壤調(diào)查中心、美國佛羅里達洲水務局分析質(zhì)量控制部。這些講座使學生拓展了知識面，建立了與本領域?qū)＜业慕涣髑?，為學生在本領域的發(fā)展駕起了成功之橋。

教學相長，教學的目的是教授學生知識與技能，學生能否掌握這些知識和技能是檢驗教學效果的唯一標準。雖然學校設立了學生對教師教學的評價體系，但是不能具體到本課程的教學內(nèi)容和方法。為了積極聽取學生對本門課程的意見，任課教師和學生一起開展了“土壤理化分析“教學改革的探討，對講授內(nèi)容和教學方法進行了滿意度調(diào)查和研究，收集教學意見和建議。

來自于不同學院不同專業(yè)的研究生導師對自己學生選修“土壤理化分析“課程的要求是不同的，因為大多數(shù)導師多是結(jié)合自己的研究課題要求學生具備相關(guān)的土壤理化分析知識與技能，所以應積極聽取各導師的意見與建議，對大多數(shù)導師要求的課程內(nèi)容進行適當側(cè)重，給予課堂重點講授并安排實驗課，對個別導師要求的課程內(nèi)容通過課堂講授、視頻教學或現(xiàn)場演示實驗來進行，這樣滿足了不同專業(yè)研究生及導師的要求。

五、研究生“土壤理化分析”實驗課程的改革成果

通過“土壤理化分析“課程的改革與建設，全面提高了“土壤理化分析“課程的教學水平。課堂講授中學生主動參與性明顯提高，能提出相關(guān)的問題并通過課堂討論和課外閱讀的形式解決問題。學生通過課外英文原版資料閱讀，豐富了專業(yè)詞匯，準確掌握了分析方法的來源和最新進展，了解了學科前沿。

學生通過自主設計實驗，體驗分析全過程，包括方法選擇、實驗準備、實驗操作、結(jié)果計算、數(shù)據(jù)分析與討論等環(huán)節(jié)，全面系統(tǒng)地掌握了相關(guān)分析技能。通過分析對比數(shù)據(jù)得出可靠實驗結(jié)論，完成實驗目標，提升了研究生分析測試能力和創(chuàng)新能力，為今后開展研究工作奠定了基礎。

［1］孫向陽.土壤學［M］.北京：中國林業(yè)出版社，2005：1-7.

［2］MARSCHNER H.高等植物的礦質(zhì)營養(yǎng)［M］.曹一平，譯.北京：北京農(nóng)業(yè)大學出版社，1991：247-271.

［3］張宏遠，劉俊來，胡玲.加強實驗課教學改革 提升研究生科研能力——以中國地質(zhì)大學（北京）“顯微構(gòu)造地質(zhì)學”課程改革為例［J］.中國地質(zhì)教育，2009（1）：98-100.

［4］中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.北京：科學出版社，1978：1-198.

［5］中國土壤學學會農(nóng)業(yè)化學專業(yè)委員會.土壤農(nóng)業(yè)化學常規(guī)分析方法［M］.北京：科學出版社，1984：1-243.

［6］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：1-241.

［7］劉光崧.土壤理化分析與剖面描述［M］.北京：中國標準出版社，1996：208-209.

［8］CARTER M R，GREGORICH E G.Soil sampling and methods of analysis［M］.znd ed.Boca Raton FL USA：CRC Press，2006：23-197.