“植物營養(yǎng)學”的教學改革與實踐

張文明，邱慧珍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070)

“植物營養(yǎng)學”的教學改革與實踐

張文明，邱慧珍

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070)

針對農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學位改革過程中課程課時數(shù)縮減，而“植物營養(yǎng)學”教學內(nèi)容不斷拓展，教材陳舊，實驗實習少等問題，結(jié)合植物營養(yǎng)學今后面臨的任務與挑戰(zhàn)，根據(jù)植物營養(yǎng)學教材和教學過程中存在的問題，對“植物營養(yǎng)學”教學進行了積極改革。主要有：通過整合教材內(nèi)容，完善教學體系；采用案例教學和討論式教學，提高學生能動性；緊跟學科前沿，激發(fā)學習熱情；完成文獻綜述，提高寫作和思考能力；進行社會實踐調(diào)查，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。實踐表明，上述改革措施有利于提高“植物營養(yǎng)學”教學的授課效果，較好地實現(xiàn)教學目的。

“植物營養(yǎng)學”課程；教學改革；文獻綜述；社會實踐

DOI號：10.13320/j.cnki.jauhe.2015.0182

“植物營養(yǎng)學”是農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的骨干課程，也是農(nóng)學類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是以植物礦質(zhì)養(yǎng)分、植物營養(yǎng)的基本原理和肥料的性質(zhì)及施用為核心，研究植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的規(guī)律以及植物與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量交換的一門學科[1,2]，也是與生物學、農(nóng)學、環(huán)境科學和生態(tài)學等學科緊密相關(guān)的一門交叉學科[3,4]。隨著植物營養(yǎng)學外延的不斷擴展和不同時期的社會需求變化，對“植物營養(yǎng)學”的教學內(nèi)容和教學手段的要求也不斷提高。然而，“植物營養(yǎng)學”的教學改革過程仍存在教材陳舊，實習和實驗時間少等方面的諸多問題。甘肅農(nóng)業(yè)大學“植物營養(yǎng)學”課程具有近60年的悠久歷史，面對新的教學任務和挑戰(zhàn)，近年來在教材內(nèi)容的整合、教學方法的選擇、教學內(nèi)容的設計和學生能力的培養(yǎng)方面進行了積極探索和改革。本文擬在分析該?！爸参餇I養(yǎng)學”教學改革實踐的基礎(chǔ)上，探尋“植物營養(yǎng)學”教學的新舉措，以期提高同行教師對該課程的教學能力和教學效果。

一、甘肅農(nóng)業(yè)大學“植物營養(yǎng)學”發(fā)展歷程

甘肅農(nóng)業(yè)大學于1959年在原農(nóng)學系設立“土壤農(nóng)化”專業(yè)并開設“農(nóng)業(yè)化學”課程，后于1980年正式組建土壤農(nóng)化系，開設“農(nóng)業(yè)化學總論”課程，先后采用《農(nóng)業(yè)化學(總論)》(北京農(nóng)業(yè)大學彭克明和南京農(nóng)學院裴保義主編)和《農(nóng)業(yè)化學(總論)》(第二版)(北京農(nóng)業(yè)大學主編)，總學時120學時，實驗課30學時。授課內(nèi)容主要包括植物營養(yǎng)與施肥的基本原理、作物的土壤營養(yǎng)、氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素和中微量營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的生理作用、吸收和轉(zhuǎn)化；肥料的合理施用及其在土壤中的轉(zhuǎn)化等。隨著全國土化專業(yè)及其方向的調(diào)整和學科的發(fā)展，土壤農(nóng)化專業(yè)多次整合、重組，幾更其名[5]。1999年，土壤農(nóng)化專業(yè)更名為農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)，“農(nóng)業(yè)化學總論”課程隨之更名為“植物營養(yǎng)原理”，總學時調(diào)整為90學時，實驗課30學時；2004年，課程更名為“植物營養(yǎng)學”，采用《植物營養(yǎng)學》(上、下冊)(中國農(nóng)業(yè)大學陸景陵和南京農(nóng)業(yè)大學胡藹堂主編)為教材，總學時為72學時，實驗學時為16學時。

二、植物營養(yǎng)學的任務和面臨的挑戰(zhàn)

近些年，我國的植物營養(yǎng)學研究發(fā)展迅猛，取得了很大成就，但也面臨很多挑戰(zhàn)。在面對水資源和耕地資源貧乏、資源耗竭與浪費并存、人口數(shù)量與糧食安全威脅、化肥利用率持續(xù)下降、肥料增產(chǎn)潛力接近極限、農(nóng)用化學品對生態(tài)環(huán)境的破壞和污染日益加劇的大背景下，在國家宏觀戰(zhàn)略部署和指導下，如何通過“減肥減藥”，既保障國家糧食安全，又提高化肥養(yǎng)分資源的利用效率，降低環(huán)境風險，是植物營養(yǎng)學今后的重要任務和面臨的新的巨大挑戰(zhàn)。“植物營養(yǎng)學”課程的終極目標就是要同時實現(xiàn)“作物高產(chǎn)、資源高效、土壤培肥和環(huán)境保護”。

三、“植物營養(yǎng)學”教學中存在的問題

(一)教材陳舊，與植物營養(yǎng)學的迅猛發(fā)展不相適應

現(xiàn)用教材是2003年由中國農(nóng)業(yè)大學陸景陵和南京農(nóng)業(yè)大學胡藹堂主編的《植物營養(yǎng)學》(上、下冊，第二版)，由于教材由兩個學校合編，難免出現(xiàn)某些內(nèi)容的重復、重疊和缺位等問題，同時內(nèi)容十分龐雜，上下冊分別包括了11章和10章，在56學時內(nèi)完成21章的教學比較困難。此外，近十年植物營養(yǎng)學的發(fā)展十分迅猛，植物營養(yǎng)學更注重植物與環(huán)境的相互作用以及植物對環(huán)境脅迫的適應性及其遺傳控制機理。所以，當今的植物營養(yǎng)學已經(jīng)是包括植物營養(yǎng)學、土壤學、微生物學、植物生理學、植物生態(tài)學、遺傳學和分子生物學等多學科相互交叉、滲透的新領(lǐng)域。同時，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的與植物營養(yǎng)學相關(guān)的問題日漸增多，很多新的研究成果以及新技術(shù)已被人們廣泛接受并應用到生產(chǎn)中，原有的教材有些內(nèi)容較為陳舊，已經(jīng)不能完全適應當今植物營養(yǎng)學發(fā)展的需求和教學的需要。

(二)實驗、實習時間少，學生動手能力差

本科生的實驗、實習是高等教育實踐教學的重要環(huán)節(jié)之一，而由于教學改革中植物營養(yǎng)學相關(guān)的生產(chǎn)實習無法開展，“植物營養(yǎng)學”的實踐教學僅限于實驗室實驗，且由于實驗室條件的限制，一些重要的試驗，特別是驗證性的實驗無法進行，教學實習和“植物營養(yǎng)大實驗”也只能依據(jù)條件，結(jié)合教師的科研項目就近進行，或者讓學生通過幻燈片、錄像學習，導致學生動手能力下降。

四、“植物營養(yǎng)學”的教學改革與實踐

為有效調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)學習興趣，使學生掌握“植物營養(yǎng)學”的基本知識和基本技能，達到理論與實踐相結(jié)合的目的，甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院在“植物營養(yǎng)學”的教學設計和教學方法上進行了探索，采用了多種多樣的教學方法和教學手段，融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體，注重學生興趣的培養(yǎng)和實踐能力的提升。

(一)整合教材內(nèi)容，完善課程教學體系，提高課堂教學的系統(tǒng)性

針對教材存在的問題，將教材章節(jié)進行了大幅度整合，使之更系統(tǒng)化。首先，增加了“植物營養(yǎng)與施肥的理論”一章，將教材中有關(guān)植物營養(yǎng)與施肥理論的內(nèi)容，如必需營養(yǎng)元素的生理功能、必需營養(yǎng)元素的過程與機理、必需營養(yǎng)元素的吸收、利用和分配，以及影響營養(yǎng)元素吸收的內(nèi)外因素等全部整合到這一章，使學生對植物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的全過程得到系統(tǒng)的了解和掌握。其次，整合上、下冊內(nèi)容，將上冊第2～4章中大量和微量營養(yǎng)元素的植物營養(yǎng)內(nèi)容分散在下冊第2～6章的肥料中，每一章均由4節(jié)構(gòu)成。以氮為例，4節(jié)分別是：植物的氮素營養(yǎng)、土壤中氮素的轉(zhuǎn)化和損失、常見氮肥品種的性質(zhì)和施用、氮肥的合理分配與施用。這種整合的目的在于讓學生對每一個必需營養(yǎng)元素從元素在植物體內(nèi)的作用，到土壤中該元素的含量、形態(tài)和轉(zhuǎn)化，以及相關(guān)的肥料種類、性質(zhì)和入土后的化學行為有一個系統(tǒng)的了解和掌握，最后一節(jié)是告訴學生如何結(jié)合作物、土壤和肥料合理分配和施用肥料。這種內(nèi)容上的整合注重循序漸進、深入淺出、點線結(jié)合、重點突出，收到了良好的教學效果。

(二)教學方法上，注重案例教學和討論式教學，提高學生的主體能動性

“植物營養(yǎng)學”是一門理論與實踐并重的課程，具有很強的實踐特點。課堂教學中，應注意以學生為主體，注意調(diào)動學生學習的主觀能動性和興趣，采用案例教學，盡量利用數(shù)據(jù)和圖片加深學生的記憶和理解。如在第二章“氮素營養(yǎng)與氮肥”的教學過程中，首先展示我國化學氮肥的生產(chǎn)量、施用量和不同氮肥的價格，然后給出我國的氮肥利用率和損失率，要求學生計算氮肥流失帶來的經(jīng)濟損失；同時通過圖片展示植物氮素缺乏和氮素過量的營養(yǎng)失調(diào)癥狀，氮肥損失帶來的水體富營養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝酸鹽超標帶來的危害、氮素揮發(fā)對溫室氣體和PM2.5的影響等嚴重后果，激發(fā)學生用植物營養(yǎng)學的知識和手段解決食品安全問題的興趣和保護環(huán)境的責任感。在第四章“鉀素營養(yǎng)與鉀肥”的教學過程中，在講述草木灰這一傳統(tǒng)農(nóng)家肥料時，圍繞我國鉀肥資源短缺問題，根據(jù)我國鉀肥的生產(chǎn)量、施用量、進口量和鉀肥的價格，計算我國鉀肥進口耗費的資金；同時通過圖片展示秸稈焚燒和農(nóng)村草木灰貯存和施用中鉀資源的浪費問題，以及所帶來的環(huán)境問題，結(jié)合我國糧食生產(chǎn)中產(chǎn)生的作物秸稈數(shù)量、含鉀量，計算鉀資源的損失量；就“農(nóng)業(yè)部的地力提升項目”“我國作物秸稈利用現(xiàn)狀、存在問題和解決途徑”“秸稈還田中的土壤學和植物營養(yǎng)問題”等問題進行課堂討論和計算，激發(fā)學生的學習熱情和積極性，增強學生的行業(yè)使命感和責任感。

(三)教學內(nèi)容緊跟學科前沿、研究熱點以及生產(chǎn)中急需解決的問題，激發(fā)學生的學習熱情

近年來，植物營養(yǎng)學科與生態(tài)環(huán)境、食品安全以及人畜健康的聯(lián)系越來越受到人們的重視。針對目前大量不合理施肥引發(fā)的環(huán)境污染和食品安全等問題，以及有機類肥料、緩控釋肥料和水溶性肥料的研發(fā)等前沿熱點問題，任課教師結(jié)合團隊的研究方向及本學科的研究前沿和研究熱點，配合氮磷鉀肥和有機肥料等章節(jié)中的相關(guān)講述內(nèi)容，鼓勵學生關(guān)注和參與相關(guān)科研課題的研究工作。另一方面，結(jié)合國家近些年的重大項目，比如測土配方施肥、高產(chǎn)田創(chuàng)建、耕地地力提升、有機類肥料開發(fā)和土壤微生物區(qū)系調(diào)控、“減肥減藥”等重大項目，介紹國內(nèi)在相關(guān)研究方面的優(yōu)秀團隊。比如在資源、環(huán)境、糧食安全和可持續(xù)發(fā)展方面研究成績突出的中國農(nóng)業(yè)大學張福鎖教授團隊；在測土配方施肥、高產(chǎn)田創(chuàng)建和作物高產(chǎn)高效方面研究成績突出的河北農(nóng)業(yè)大學馬文奇教授團隊；在有機類肥料研發(fā)和土壤微生物區(qū)系調(diào)控方面研究成績突出的南京農(nóng)業(yè)大學沈其榮教授團隊等。通過介紹國內(nèi)大家們在植物營養(yǎng)學解決國家戰(zhàn)略需求和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題方面的工作和成就，使學生了解植物營養(yǎng)學科研究的前沿和熱點問題，目前生產(chǎn)中存在的與土壤學和植物營養(yǎng)學密切相關(guān)的問題，以及生產(chǎn)中亟待解決的問題。同時結(jié)合本團隊的科研內(nèi)容及取得的成果，向?qū)W生展示利用植物營養(yǎng)學知識解決甘肅地區(qū)特色作物和支柱產(chǎn)業(yè)作物(如蘋果、馬鈴薯和蔬菜產(chǎn)業(yè)等)的產(chǎn)量和品質(zhì)、增加農(nóng)民收入、加快地方經(jīng)濟發(fā)展方面的作用，極大地激發(fā)了學生的學習興趣和學習本專業(yè)的熱情。

(四)要求學生查閱大量資料，完成文獻綜述，提高學生的科研寫作能力和獨立思考能力

文獻綜述的寫作是讓學生掌握系統(tǒng)知識的重要手段，是學生扎實掌握本專業(yè)課程的良好方法。針對目前學風差、學生專業(yè)思想不穩(wěn)固、閱讀文獻少和寫作能力不強等問題，要求學生在期末考試之前完成一篇3 000～5 000字的文獻綜述，占本課程總成績的20%。任課教師根據(jù)每章教學內(nèi)容給出文獻綜述的范圍和大題目。如“我國肥料生產(chǎn)和施用現(xiàn)狀及存在問題與對策”“農(nóng)田面源污染對我國水體富營養(yǎng)化的貢獻”“我國中低品位磷礦的利用途徑分析”“我國作物秸稈利用現(xiàn)狀、存在問題和解決途徑”“我國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢棄物的處理現(xiàn)狀和存在問題”以及“利用生物技術(shù)對植物的磷素營養(yǎng)遺傳進行改良的必要性和可能性”等。同時對文獻綜述的規(guī)范做出要求：比如文獻綜述的格式遵照《甘肅農(nóng)業(yè)大學學報》的格式，參考文獻要求至少2篇英文文獻、中文文獻主要參考《土壤學報》《植物營養(yǎng)學報》《生態(tài)學報》《應用生態(tài)學報》和《中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報》等核心期刊上的文章，參考文獻不少于20篇，然后由學生根據(jù)自己的興趣和愛好自主選題完成。通過查閱大量相關(guān)文獻資料，一方面使學生掌握科技文獻的檢索、查閱和寫作技巧；另一方面讓學生了解目前我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平和現(xiàn)狀，肥料生產(chǎn)和施用、資源利用及開發(fā)，以及不合理施肥產(chǎn)生的環(huán)境和社會問題，增強學生的使命感和責任感，激發(fā)學生學習專業(yè)的熱情以及利用專業(yè)知識解決相應問題的思考。通過文獻綜述的撰寫，所有的學生掌握了科技文獻的查詢，掌握了如何撰寫文獻綜述、科技論文和項目報告，體現(xiàn)在本專業(yè)“SRTP”(大學生科研訓練計劃)立項數(shù)目明顯提高，從以前的50%左右提高到了80%左右，并且每年“SRTP”結(jié)題優(yōu)秀項目有所增加。

(五)結(jié)合“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動進行社會調(diào)查，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力

針對植物營養(yǎng)學實驗、實習時間少，特別是生產(chǎn)實習無法開展的問題，將與植物營養(yǎng)學相關(guān)的社會實踐納入到課程體系中。任課教師根據(jù)測土配方施肥、高產(chǎn)高效創(chuàng)建和“減肥減藥”等一系列國家重大戰(zhàn)略，根據(jù)甘肅省不同地區(qū)的主要種植作物，結(jié)合暑期大學生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動，由任課教師和社會實踐指導教師共同設計和制定調(diào)查表，要求每位學生(農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的生源主要在農(nóng)村，城市戶口的學生可以就近到所在縣市的農(nóng)村開展調(diào)查)調(diào)查自己家鄉(xiāng)主要作物的施肥現(xiàn)狀、產(chǎn)量水平和限制產(chǎn)量提高的因子，并進行作物產(chǎn)量差分析和限制因子的剖析，分析當?shù)刂饕魑锏漠a(chǎn)量潛力和節(jié)肥增效的空間，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果和所學知識，制定當?shù)刂饕魑锏氖┓视媱潱⑼瓿烧{(diào)查報告。任課教師和社會實踐指導教師組織農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的相關(guān)教師組成專家組，對每位學生的調(diào)查報告進行評閱，評閱成績作為大學生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的主要考核指標；同時，對完成較好的調(diào)查報告由學院“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動工作小組上報學校，由學?！叭锣l(xiāng)”社會實踐活動工作小組進行表彰。系里將學生調(diào)查完成的主要作物的產(chǎn)量差和限制因子、施肥計劃制成展板，一方面用以展示學生的調(diào)查成果，接受廣大師生的監(jiān)督和檢查；另一方面，學生調(diào)查完成的成果也可作為系里相關(guān)老師從事指導農(nóng)民施肥的參考依據(jù)。通過“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動，不僅完成了教育部和團中央倡導的大學生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動精神，更重要的是通過社會調(diào)查讓學生更加了解我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)狀，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力。通過“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動，學院每年完成30篇左右的社會調(diào)查報告，2～3篇獲得校級優(yōu)秀調(diào)查報告，2～3人獲得校級優(yōu)秀社會實踐者，本專業(yè)的省級優(yōu)秀社會實踐者也獲得了零的突破。

五、結(jié)語

教學質(zhì)量是學校的生命線，提高教學質(zhì)量是學校工作永恒的主題。只有不斷地充實和更新教學內(nèi)容，探索和采用創(chuàng)造性的教學方法和手段，才能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而適應新時期本科教育人才的培養(yǎng)目標和社會發(fā)展的需要[6]。本文根據(jù)近年來植物營養(yǎng)學教學過程中出現(xiàn)的問題，從教學內(nèi)容的整合、教學手段和教學方法的改進、激發(fā)學生學習熱情、培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力等方面進行了有益的探索與嘗試。然而，隨著科學技術(shù)的進步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，今后對植物營養(yǎng)方面人才的要求將會更高。因此，繼續(xù)加強植物營養(yǎng)學教學內(nèi)容、教學方法和學科體系的改革，提高教學效果，培養(yǎng)出適應社會發(fā)展需求的專業(yè)人才是植物營養(yǎng)學教學肩負的重任。

[ 1 ] 王天一,夏之蓮,朱美玉.外國教育史[M].北京：北師大出版社,1993.

[ 2 ] 陳孝彬.外國教育管理史[M].北京：人民教育出版社.1996.

[ 3 ] 葉優(yōu)良,王文亮,韓燕來,等.植物營養(yǎng)學教學改革與實踐[J].科技咨詢導報,2007(28):186-188.

[ 4 ] 李保同,吳建富.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐[J].教育教學論壇,2015(35):58-59.

[ 5 ] 李江遐.“植物營養(yǎng)學”教學改革與實踐[J].中國電力教育,2012(26):92-93.

[ 6 ] 周鑫斌,劉峰,賴凡,等.《植物營養(yǎng)學》課程教學改革的探討和實踐[J].安徽農(nóng)業(yè)科學, 2010,38(32):18 504-18 506.

(編輯：王 佳)

2015-04-07

甘肅農(nóng)業(yè)大學教學研究項目“植物營養(yǎng)與土壤學系列課程實踐教學體系構(gòu)建”和“土壤肥料學重點建設課程”資助。

張文明(1980-)，男，甘肅會寧人，在讀博士，講師，主要從事植物營養(yǎng)與營養(yǎng)生態(tài)方面的教學和科研工作。

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1008-6927(2015)06-0101-04