基于農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)的《植物營養(yǎng)診斷與施肥》課程教學改革模式研究

張明聰 金喜軍 王孟雪 任春媛 張玉先 丁希武

摘 要：《植物營養(yǎng)診斷與施肥》是一門綜合性較強的農(nóng)學學科，其發(fā)展與現(xiàn)代科學技術(shù)水平密切相關(guān)，課程體系建設(shè)應與時俱進，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。該文探討了植物營養(yǎng)診斷與施肥課程改革模式，旨在建立符合黑龍江墾區(qū)生產(chǎn)需求的課程體系，從而達到立足當?shù)?，服?wù)生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：植物營養(yǎng)診斷與施肥；教學改革；教學效果

中圖分類號G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）13-0160-03

《植物營養(yǎng)診斷與施肥》是高校農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是評價、診斷和指導作物施肥的一門綜合課程，也是實施科學施肥的主要理論依據(jù)，它包括作物缺素癥狀診斷、土壤診斷、根外診斷、代謝診斷、物理化學診斷等[1]。近年來，隨著黑龍江省農(nóng)墾總局各農(nóng)場測土配方施肥項目的發(fā)展，植物營養(yǎng)診斷技術(shù)也獲得了快速發(fā)展，利用植物營養(yǎng)診斷進行科學施肥，已經(jīng)在水稻、玉米、大豆和馬鈴薯等主要農(nóng)作物得到了廣泛應用，不僅增加了作物單產(chǎn)，而且減少了化肥的投入量，使農(nóng)戶獲得了可觀的經(jīng)濟效益，也降低了化肥對環(huán)境的污染[2-3]。植物營養(yǎng)診斷與施肥課程是以植物營養(yǎng)學和作物施肥原理與技術(shù)課程中演變而來的，逐漸發(fā)展成為一門綜合性、系統(tǒng)性、實用性的課程，其影響滲透到包括遙感技術(shù)、植物生理、植物病理、分子生物學、水土保持等多個學科領(lǐng)域，成為當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的組成部分[4]。

遙感技術(shù)首先是在軍事上發(fā)展起來的，隨著科學技術(shù)水平的進步，遙感技術(shù)得到了快速的發(fā)展，各領(lǐng)域的科學家開始著手研究遙感技術(shù)，使遙感技術(shù)的應用領(lǐng)域也越來越廣泛和深入。遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學有關(guān)的領(lǐng)域主要有：大田作物航拍遙感診斷施肥、大田作物的遙感測產(chǎn)與長勢監(jiān)測、遙感解析土壤類型分布、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與評價、植物保護中某些病蟲害調(diào)查與監(jiān)測等。近年來，通過衛(wèi)星對農(nóng)作物拍攝遙感圖像進行診斷施肥工作已取得了較好的成績，遙感圖像可以反應植物養(yǎng)分狀況、土壤類型分布、田間長勢、作物分布，提供農(nóng)作物施肥表征和土地的利用現(xiàn)狀，為農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計作物布局提供可靠的參考資料，達到作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和生態(tài)安全的目的。

遙感技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的專業(yè)化技能逐漸向多元化多方面進行發(fā)展，從當前社會的發(fā)展與對人才的需求角度出發(fā)，借助課程改革對農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)在植物營養(yǎng)診斷與施肥課程在教育教學、社會實踐和科研創(chuàng)新三方面的有機結(jié)合，充實課程的內(nèi)容，增加課程的實用性和學生學習的興趣，使學生在學習過程中從理論、實踐操作和科研的角度，對遙感技術(shù)有充分的認識，能夠在實踐中應用遙感技術(shù)的方法、手段和思路去分析并解決植物營養(yǎng)診斷與施肥方面問題的能力[5]。本文旨在探討農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)在植物營養(yǎng)診斷與施肥課程建設(shè)中，如何更好地完成教育教學、社會實踐和科研創(chuàng)新三位一體的角色，增加教學環(huán)節(jié)的實用性，拓展學生的視野，增強科研創(chuàng)新的能力。

1 課程教學改革的必要性

《植物營養(yǎng)診斷與施肥》課程是以植物營養(yǎng)學和作物施肥原理與技術(shù)為基本出發(fā)點，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際形成的一門綜合性課程，通過判明作物的營養(yǎng)豐缺狀況，分析導致植物營養(yǎng)豐缺的原因，提出有效的施肥方案。顯然，植物營養(yǎng)診斷不僅是科學施肥的基本依據(jù)和技術(shù)保障，同時也是植物營養(yǎng)和作物施肥原理與技術(shù)理論服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際最實質(zhì)性的內(nèi)容。植物營養(yǎng)診斷是手段，合理施肥是途徑，高效、低耗、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是目的?！吨参餇I養(yǎng)診斷與施肥》課程與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密相關(guān)，對于研究農(nóng)作物的生長規(guī)律、養(yǎng)分利用效率及解決我國的糧食問題有著重要的意義。然而，隨著社會科技的不斷發(fā)展以及農(nóng)業(yè)課程教學改革的深入，農(nóng)業(yè)類高等院校需要培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新開拓精神的實用型的高級人才，這就必須在相關(guān)課程的教學改革方面進行廣泛的探索和與深入的實踐。為了提高該門課程的教學效果及教學質(zhì)量，增強學生利用植物營養(yǎng)診斷原理及理論解決生產(chǎn)實際的能力，筆者對“者對在相關(guān)課程的教學改革方面進行廣泛的探索和與教學方法和實驗課實踐教學等進行一系列的改革與探索，在實施教改項目的過程中按照社會發(fā)展、科技進步等客觀要求，兼顧本課程所涉及農(nóng)學類專業(yè)的專業(yè)課程安排，充分發(fā)揮該課程在農(nóng)學類各專業(yè)建設(shè)與發(fā)展中的重要作用，立足于學以致用，為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)，以達到更好的教學效果[6]。

2 農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)在課程建設(shè)與學生培養(yǎng)的切合點

2.1 高科技融入植物營養(yǎng)診斷與施肥課程的教學過程 隨著遙感技術(shù)的發(fā)展以及遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)的緊密結(jié)合，對農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學生培養(yǎng)提出了新的要求，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才是時代賦予高等學校的使命，也是高校實施素質(zhì)教育的根本途徑。而建立高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式需要建立完善的、適合的創(chuàng)新課程教學體系。在植物營養(yǎng)診斷與施肥課程教學過程中，引入遙感學科知識以及植物營養(yǎng)學在遙感學科上的應用。例如：植株各器官營養(yǎng)狀況的改變直接影響著作物的冠層顏色和葉片透光率，缺氮植株葉片顏色變淺，透光率增加，冠層顏色偏黃綠色，而植物冠層顏色狀況通常情況下都與葉片葉綠素含量呈正相關(guān)關(guān)系，其含量的變化影響了葉片冠層的光吸收和反射強度，由于葉綠素對可見光的有效吸收，在可見光波段冠層的光反射隨著植株缺氮狀況的增加而增強，接收裝置接收到反射光，經(jīng)處理即可形成遙感圖像，通過遙感圖像的解譯即可診斷出植物缺素的癥狀，可見農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)直觀和方便，廣大農(nóng)業(yè)科技工作者在電腦前即可診斷出作物的田間長勢。因此，植物營養(yǎng)診斷與遙感技術(shù)在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域有很多相重疊的理論知識，為農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)更好的融入植物營養(yǎng)診斷與施肥課程奠定基礎(chǔ)，使學生及時掌握農(nóng)業(yè)遙感學科發(fā)展的新方向，形成人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性與遙感課程教學的相互支撐。

2.2 社會需求多是促進遙感技術(shù)與課程建設(shè)的切入點 多學科日新月異的交叉發(fā)展，不斷加強各學科在多領(lǐng)域的融合，遙感技術(shù)作為一門專業(yè)性較強的課程，其應用領(lǐng)域也越來越廣泛和深入[7]。遙感技術(shù)已經(jīng)從專一的技術(shù)服務(wù)逐漸走進社會化的發(fā)展中，因此借助課程改革對遙感課程在教育教學、社會實踐和科研創(chuàng)新三方面的有機結(jié)合。教師在教授過程中，使學生從基礎(chǔ)理論、動手能力和科研創(chuàng)新的角度，對遙感技術(shù)理論有充分的了解和思考，令學生能夠掌握應用遙感技術(shù)的手段和方法，具有解決植物營養(yǎng)缺失問題的能力。如果該改革應用得當，必然為黑龍江的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐開辟一條新的道路?，F(xiàn)階段，許多國家將植物營養(yǎng)診斷作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段廣泛地應用于各種農(nóng)作物中，已取得了較好的效果。依靠遙感技術(shù)的理論，應用計算機處理遙感圖像、解譯數(shù)據(jù)與植物生長的各種參數(shù)相結(jié)合，制定具體的施肥方案，為診斷的準確性與預測預報打下堅實基礎(chǔ)；在歐美等一些發(fā)達國家有專門進行營養(yǎng)診斷的職能機構(gòu)，現(xiàn)已發(fā)展到商品生產(chǎn)的應用階段，這些成果的推廣以及機構(gòu)的運行均需要農(nóng)業(yè)遙感專業(yè)技術(shù)方面的人才，大多學校一般只開設(shè)植物營養(yǎng)診斷與施肥課程，而對遙感技術(shù)課程一般只對專業(yè)性較強的專業(yè)開設(shè)。因此，把滿足社會對專業(yè)性人才的需求作為促進植物營養(yǎng)診斷課程建設(shè)的切入點，更好地將農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)融入該課程體系做出貢獻[8]。

2.3 科研、教學與實踐在課程改革中有機結(jié)合 高等學校對本科生科研素質(zhì)的培養(yǎng)不夠重視，科研意識薄弱，實踐能力欠缺，不能適應時代的發(fā)展要求，所以科研、教學與實踐的有機結(jié)合是植物營養(yǎng)診斷與施肥課程建設(shè)中重要的環(huán)節(jié)?？蒲惺墙虒W的基礎(chǔ)，教學是科研成果的傳播途徑，實踐是檢驗科研和教學的方法和手段。對高等學校教師而言，只懂得教育教學顯然遠遠不夠，尤其對于講授自然科學課程的教師而言，只教學不做科研，教學內(nèi)容陳舊，課堂信息量不足，導致教學質(zhì)量難以提高。實踐和科研經(jīng)驗的積累，有助于教師教學能力的提高，提高課堂的教學效果，增加學生對本課程的興趣，如將基于遙感的植物營養(yǎng)診斷與施肥研究，基于遙感的土壤養(yǎng)分鹽堿地的空間變異特征，基于遙感的土壤養(yǎng)分估測，基于遙感的作物產(chǎn)量評估等科研成果融入教學內(nèi)容，使課堂教學信息更加豐富，課堂氣氛更加活躍，增強學生對知識的掌握程度。

相對而言，教育教學要比科研要容易一些，但是沒有科研過程的鉆研和付出注定沒有教學的精彩。如將黑龍江省黑土分布、各農(nóng)場不同植株養(yǎng)分的遙感圖像引入課堂教學中，用遠紅外及衛(wèi)星影像分析黑龍江農(nóng)墾各農(nóng)場地表溫度和土壤濕度的研究引入到熱紅外遙感教學，這些科研項目使學生能深切感受到理論知識就在我們身邊。而這些知識如果沒有教育教學、科研創(chuàng)新和社會實踐三位一體的指導，無法憑空想象，學生很難理解，直接影響高校人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

完善社會實踐教學環(huán)節(jié)，積極與本專業(yè)相關(guān)的企業(yè)及實習基地聯(lián)系，走農(nóng)場進基層，讓學生一見到農(nóng)作物首先診斷農(nóng)作物缺素癥狀，告訴該地塊農(nóng)戶應多施哪些肥料可高產(chǎn)，使學生更多的接觸農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線的人員，提高學生的實踐能力，從而使學生在課程學習中了解現(xiàn)代化農(nóng)墾的栽培制度和先進的管理經(jīng)驗，為今后走入社會打下堅實基礎(chǔ)，真正使學生在校學習期間實現(xiàn)“城市白領(lǐng)”到“合格農(nóng)民”的轉(zhuǎn)變。當然，任何一門學科的起步與發(fā)展都不是一日之功，需要有長遠的規(guī)劃和循序漸進的過程，只有這一過程日趨完善，改革后的課程體系才能為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和社會繁榮培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。

3 結(jié)語

隨著科學技術(shù)水平的不斷提升，植物營養(yǎng)診斷與施肥技術(shù)也得到了快速發(fā)展。農(nóng)業(yè)遙感課程作為植物診斷與施肥課程建設(shè)的一部分，在教學和實踐過程中將農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)融入該課程體系中，從教育教學、科研創(chuàng)新和社會實踐三位一體有機結(jié)合的途徑去努力，必然在校院和植物營養(yǎng)診斷與施肥學科建設(shè)打好良好的基礎(chǔ)，在專業(yè)拓展和專業(yè)發(fā)展中，取得穩(wěn)步增長，增加同學們接觸生產(chǎn)第一線的機會，增加實踐單位對本校植物營養(yǎng)診斷與施肥課程的了解，增加同學們就業(yè)的方向，不斷革新教育模式，為學生營造良好的學習和實踐氛圍，激發(fā)學生學習熱情，提升學生實踐動手能力，加深學生對課程的熟悉程度，使學生真正喜歡植物營養(yǎng)診斷課程，提升學生自主學習能力和探究學習的能力。只有這樣，才能為高校農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的持續(xù)發(fā)展和植物營養(yǎng)學科建設(shè)思路的拓展提供有效的支撐，也為黑龍江墾區(qū)培養(yǎng)農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)層面的專業(yè)人才作出應有的貢獻。

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