“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)建設(shè)初探
——以西北農(nóng)林科技大學(xué)為例

(西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院，陜西楊凌　712100)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高?？蒲性趪覄?chuàng)新體系中扮演著日趨重要的角色，已成為國家科技創(chuàng)新的中堅(jiān)力量。為了能更好地發(fā)揮高?？蒲械臐摿Γ咝Ｐ枳裱敖虒W(xué)與科研相結(jié)合”的辦學(xué)原則，培養(yǎng)和造就一批具有遠(yuǎn)大理想、獨(dú)立創(chuàng)新精神的研究型人才[1-2]。因此，如何把教學(xué)與科研緊密結(jié)合起來將成為高校大學(xué)教學(xué)中必須思考的重大課題。

一、“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)建設(shè)的背景

“農(nóng)林氣象學(xué)”課程是高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)的目的是介紹對農(nóng)林作物生長發(fā)育和農(nóng)林生產(chǎn)活動(dòng)有影響的大氣科學(xué)知識(shí)。其內(nèi)容具有較強(qiáng)的拓展性和實(shí)踐性，單憑傳統(tǒng)的課堂講授開展教學(xué)活動(dòng)存在一定的困難。目前，在“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容和方法上，國內(nèi)外同行專家做了大量的研究工作[3-5]，如該課程教學(xué)內(nèi)容的改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革、教學(xué)方法的探討及多媒體教學(xué)的研究等，但基本上都是就教學(xué)而討論教學(xué)，能真正把教學(xué)和科研實(shí)踐結(jié)合起來的還鮮有報(bào)導(dǎo)。

“農(nóng)林氣象學(xué)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生學(xué)習(xí)伊始不清楚農(nóng)、林氣象學(xué)的具體作用和功能。因此，如何根據(jù)“農(nóng)林氣象學(xué)”課程自身的特點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行教學(xué)改革，使學(xué)生能快速、準(zhǔn)確地掌握農(nóng)林氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，并將農(nóng)林氣象學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中是一個(gè)值得思考的問題。在閱覽了眾多相關(guān)資料、總結(jié)了多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)之后，筆者認(rèn)為在目前的“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)中還存在以下幾方面的問題。

(一)課程教學(xué)重理論輕實(shí)踐

目前，在“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)中，教師大都是以完成認(rèn)識(shí)性任務(wù)為教學(xué)目標(biāo)，并以此作為該課程課堂教學(xué)的中心或唯一任務(wù)，鉆研教材和設(shè)計(jì)教學(xué)過程也圍繞著這個(gè)中心展開。這就使得教師的教和學(xué)生的學(xué)在課堂上表現(xiàn)為完成教案的內(nèi)容，而不是把“教學(xué)生學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖虒W(xué)生會(huì)學(xué)”。在這種一味地照本宣科、注入式、滿堂灌的教學(xué)活動(dòng)中，教師重理論輕實(shí)踐，嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，致使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。

(二)課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)與教材內(nèi)容各自獨(dú)立

“農(nóng)林氣象學(xué)”是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，理論課和實(shí)驗(yàn)課是相輔相成的，學(xué)生課堂上學(xué)到的理論知識(shí)有待在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證和運(yùn)用。而在目前的實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生僅僅是學(xué)習(xí)單純的氣象要素的觀測方法，甚少有學(xué)生會(huì)聯(lián)想到與該氣象要素有關(guān)的理論知識(shí)，形成了課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)各自獨(dú)立的格局?！稗r(nóng)林氣象學(xué)”理論課在大二第一學(xué)期開設(shè)，“農(nóng)林氣象學(xué)”實(shí)習(xí)課安排在大一的第二學(xué)期隨“生物學(xué)”課程實(shí)習(xí)一起開設(shè)，而學(xué)生在實(shí)習(xí)時(shí)還沒有學(xué)習(xí)“農(nóng)林氣象學(xué)”理論課程，致使“農(nóng)林氣象學(xué)”課程的實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和“農(nóng)林氣象學(xué)”課程的理論教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)。

(三)課程教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐結(jié)合不緊密

“農(nóng)林氣象學(xué)”課程實(shí)習(xí)被納入“生物學(xué)”課程大實(shí)習(xí)中，時(shí)間為1周，10個(gè)班，涉及5門課程，每個(gè)班每天3門課程的實(shí)習(xí)穿插進(jìn)行。由于實(shí)習(xí)時(shí)間短，學(xué)生幾乎是在重復(fù)“農(nóng)林氣象學(xué)”實(shí)驗(yàn)課中氣象要素的觀測，甚少將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，更沒有時(shí)間安排小氣候綜合實(shí)習(xí)，導(dǎo)致理論與實(shí)踐的脫離。

目前，“農(nóng)林氣象學(xué)”課程的理論教學(xué)是教師講、學(xué)生聽，幾乎是滿堂灌，甚少有科研活動(dòng)介入。教師的教學(xué)工作沒有和教師的科研項(xiàng)目有機(jī)地結(jié)合起來，導(dǎo)致教學(xué)與科研結(jié)合不緊密，致使很多大學(xué)生接受知識(shí)的能力強(qiáng),研究創(chuàng)造的能力差；掌握書本知識(shí)的能力強(qiáng),解決實(shí)際問題的能力差；抽象思維的能力強(qiáng),綜合運(yùn)用知識(shí)的能力差,嚴(yán)重制約著創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

二、“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)的構(gòu)建

“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)-科研平臺(tái)是由試驗(yàn)地調(diào)查學(xué)習(xí)平臺(tái)、小氣候?qū)嵙?xí)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、科研活動(dòng)平臺(tái)和論文撰寫平臺(tái)等子平臺(tái)構(gòu)成，見圖1。其子平臺(tái)的功能如下。

圖1　“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)的構(gòu)成

(一)試驗(yàn)地調(diào)查學(xué)習(xí)平臺(tái)

學(xué)生通過試驗(yàn)地調(diào)查學(xué)習(xí)平臺(tái)的學(xué)習(xí)，主要解決以下2方面的問題。

首先，理論聯(lián)系實(shí)踐，突破課堂上的疑難點(diǎn)。比如，地面凈輻射(以R表示)的概念及其在農(nóng)田小氣候中的應(yīng)用是“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生常常難以掌握，不能夠做到靈活運(yùn)用。如果把學(xué)生帶到田間地頭進(jìn)行講解，則往往可以收到事半功倍的效果。地面凈輻射反映了太陽、地面和大氣之間各種輻射因子的綜合狀況，其在農(nóng)田中的分配方式的不同，帶來不同的小氣候效應(yīng)。因此，適當(dāng)?shù)馗淖兿聣|面性質(zhì)，就可改變地面凈輻射在農(nóng)田中的分配，從而為作物的生長營造良好的小氣候環(huán)境，減小甚至避免不良天氣對作物生長帶來的不利影響。比如，北方小麥在收獲前期，多數(shù)年份會(huì)遇到干旱少雨的天氣，導(dǎo)致田間溫度過高、濕度過小，此種情況常常會(huì)加速小麥植株的早衰，對小麥產(chǎn)量形成非常不利的影響。此時(shí)，可通過灌溉的方法增加農(nóng)田的潛熱通量，使田間氣溫降低、濕度增加，從而延緩了小麥植株的早衰。學(xué)生通過試驗(yàn)地參觀，再結(jié)合教師的理論講解，不僅克服了學(xué)習(xí)理論知識(shí)帶來的困難，而且明白了只有充分開發(fā)和利用氣候資源，才能提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的道理。

其次，通過試驗(yàn)地調(diào)查、觀測，把抽象的理論知識(shí)具體化，帶動(dòng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合。比如，教師在講解完農(nóng)田小氣候一節(jié)內(nèi)容后，帶領(lǐng)學(xué)生到試驗(yàn)地參觀，并對不同品種小麥的試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行生物學(xué)指標(biāo)調(diào)查及部分氣象要素的觀測，調(diào)查項(xiàng)目有畝總莖數(shù)、株高、綠葉數(shù)；觀測項(xiàng)目有地面溫度、空氣溫度、空氣濕度、冠層光照度等。通過實(shí)地調(diào)查觀測，學(xué)生不僅從調(diào)查和觀測結(jié)果的對比分析中逐漸明白了什么叫農(nóng)田小氣候，為什么有的小區(qū)綠葉數(shù)多、有的小區(qū)綠葉數(shù)少的道理，而且還知道了除與品種本身的因素有關(guān)外，還與農(nóng)田小氣候的差異有直接的相關(guān)性。田間地頭的現(xiàn)場教學(xué)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓了學(xué)生的視野，而且還使理論知識(shí)更形象、具體，便于學(xué)生的理解和掌握。

(二)小氣候?qū)嵙?xí)平臺(tái)

小氣候?qū)嵙?xí)平臺(tái)給學(xué)生提供了一個(gè)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)小氣候觀測的機(jī)會(huì)。學(xué)生從小氣候?qū)嵙?xí)的目的、意義、測點(diǎn)的選擇、觀測項(xiàng)目的設(shè)置、觀測方法、數(shù)據(jù)分析、實(shí)習(xí)報(bào)告的撰寫等方面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了小氣候的研究方法。此平臺(tái)一方面加深了學(xué)生對所學(xué)理論知識(shí)的理解；另一方面彌補(bǔ)了大農(nóng)科專業(yè)小氣候?qū)嵙?xí)這一空缺，使學(xué)生掌握了小氣候研究的方法，從而培養(yǎng)了他們的科研意識(shí)，提高了他們的專業(yè)素養(yǎng)及分析問題、解決問題的能力。

“農(nóng)林氣象學(xué)”課程實(shí)習(xí)隨“生物學(xué)”課程實(shí)習(xí)一起在西北農(nóng)林科技大學(xué)火地塘實(shí)驗(yàn)林場開展。位于秦嶺南麓的火地塘屬北亞熱帶山地氣候，夏季冷涼、冬季溫和，具有與校園(暖溫帶氣候)完全不同的氣候環(huán)境。在此進(jìn)行小氣候觀測，可以使學(xué)生從自己的觀測結(jié)果中發(fā)現(xiàn)火地塘與校園氣候特點(diǎn)上的不同之處，便于學(xué)生從量化的角度理解和掌握不同氣候的特點(diǎn)，對小氣候的學(xué)習(xí)有著重要的意義。從2008年起至今，已開展了9年，但由于實(shí)習(xí)期間每個(gè)班只有半天為“農(nóng)林氣象學(xué)”實(shí)習(xí)時(shí)間，所以這9年每年4周的實(shí)習(xí)僅僅是簡單的氣象要素的觀測，學(xué)生只學(xué)會(huì)了氣象要素的觀測方法，卻不知道如何使用這些觀測數(shù)據(jù)。

另外，“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)計(jì)劃未安排小氣候?qū)嵙?xí)這一內(nèi)容，因此距離想達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)有著較大的差距。為了更好地完成教學(xué)任務(wù)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，“農(nóng)林氣象學(xué)”教研組在該課程實(shí)習(xí)中增加了小氣候綜合觀測及撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容，為學(xué)生打造了小氣候?qū)嵙?xí)平臺(tái)。

(三)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包括教學(xué)科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)及教學(xué)科研交流互動(dòng)平臺(tái)。教師可申請一網(wǎng)盤作為教學(xué)科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，將試驗(yàn)地調(diào)查和小氣候?qū)嵙?xí)所取得的調(diào)查、觀測數(shù)據(jù)及實(shí)習(xí)報(bào)告等上傳至網(wǎng)盤，供大家共享。學(xué)生在此平臺(tái)上可以瀏覽到其他學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，便于他們相互學(xué)習(xí)及發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)上的不足。

以西北農(nóng)林科技大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程教育平臺(tái)為依托，建立了“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)科研交流互動(dòng)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生和教師之間可以互動(dòng)，學(xué)生可以交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)中遇到的困難，教師可以回答學(xué)生的提問。這為師生間互動(dòng)提供了廣闊的空間和機(jī)會(huì)，彌補(bǔ)了以往教、學(xué)分家的不足。這里值得一提的是試驗(yàn)地調(diào)查學(xué)習(xí)平臺(tái)、小氣候?qū)W習(xí)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)都是針對所有大學(xué)生開放的，具有“泛性化”的性質(zhì)。

(四)科研活動(dòng)平臺(tái)

科研活動(dòng)平臺(tái)提高了學(xué)生實(shí)地參與科研工作的積極性，它使學(xué)生的視野得以開闊，所學(xué)理論知識(shí)得以實(shí)地運(yùn)用，鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過到試驗(yàn)地的調(diào)查、認(rèn)知，學(xué)生對科研試驗(yàn)有了一定的了解，在有興趣的學(xué)生中選拔有能力的學(xué)生參與科研項(xiàng)目，使他們成為科研力量的有機(jī)組成部分。在學(xué)生中眾中選優(yōu)，采取自愿報(bào)名的方式讓學(xué)生參加項(xiàng)目，并提出項(xiàng)目的實(shí)施方案，這只針對部分有條件的學(xué)生，因此其具有“個(gè)性化”的性質(zhì)。

(五)論文撰寫平臺(tái)

為了提高和鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和寫作能力，“農(nóng)林氣象學(xué)”課程組設(shè)置了論文撰寫平臺(tái)，對在科研活動(dòng)中表現(xiàn)突出的學(xué)生，輔導(dǎo)其撰寫科研論文。學(xué)生通過實(shí)地調(diào)查、觀測，得到一系列的科研數(shù)據(jù)，如何使用這些數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，讓學(xué)生了解氣象要素的觀測是為科學(xué)研究服務(wù)的，是論文撰寫平臺(tái)要解決的問題。在此基礎(chǔ)上，教師要引導(dǎo)有條件的學(xué)生撰寫科研論文，并將成果上傳至教學(xué)科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，供所有學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)使用，目的是提高他們的科研能力和創(chuàng)新能力。

三、“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)發(fā)揮的作用

(一)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成效

通過3年的教學(xué)實(shí)踐，筆者驚喜地發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效較之前有了很大的提高。首先，學(xué)生的出勤率明顯提高，逃課人數(shù)減少，見表1。表1是參與到平臺(tái)上的專業(yè)即實(shí)驗(yàn)班(農(nóng)學(xué)和園藝專業(yè))和未參與到平臺(tái)上的專業(yè)即對照班(草業(yè)科學(xué)、植物保護(hù)和林學(xué)專業(yè))各年級學(xué)生“農(nóng)林氣象學(xué)”課程出勤率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1　“農(nóng)林氣象學(xué)”課程上課人數(shù)及出勤率

注：數(shù)據(jù)為各班12次課的平均出勤情況

從表1可以看出，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生上課出勤率較對照班明顯高出(課堂不點(diǎn)名)，而對照班學(xué)生由于缺課人數(shù)較多，任課教師經(jīng)常會(huì)點(diǎn)名，但成效甚微。另外，在“農(nóng)林氣象學(xué)”課程實(shí)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生撰寫的實(shí)習(xí)報(bào)告明顯優(yōu)于對照班。對照班的學(xué)生撰寫的實(shí)習(xí)報(bào)告基本上就是觀測數(shù)據(jù)的羅列；實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生其實(shí)習(xí)報(bào)告有圖、有表、有分析、有討論，個(gè)別學(xué)生的實(shí)習(xí)報(bào)告就是一篇小論文。

(二)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)有效地加強(qiáng)了學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的互動(dòng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的應(yīng)用，方便了學(xué)生交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、討論學(xué)習(xí)中遇到的問題，為學(xué)生提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以在教學(xué)科研交流互動(dòng)平臺(tái)隨時(shí)與教師互動(dòng)，向教師提一些疑難問題，教師隨時(shí)解答學(xué)生的提問。網(wǎng)上的互動(dòng)帶動(dòng)了“農(nóng)林氣象學(xué)”課程課堂上學(xué)生與教師的互動(dòng)，學(xué)生回答問題的積極性提高，學(xué)習(xí)氣氛熱烈。

(三)有效解決課程教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題

“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)-科研平臺(tái)的建設(shè)，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)能夠在實(shí)踐活動(dòng)中得以具體運(yùn)用，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。表2是農(nóng)學(xué)、園藝2個(gè)專業(yè)學(xué)生使用該課程教學(xué)-科研平臺(tái)前、后3屆學(xué)生試卷中應(yīng)用型題目正確率統(tǒng)計(jì)情況。

從表2可以看出，參與“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)-科研平臺(tái)學(xué)習(xí)的2013級、2014級、2015級學(xué)生試卷中應(yīng)用型題目的正確率較該平臺(tái)使用前的2010級、2011級、2012級學(xué)生明顯提高，有效解決了理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題。另外，與農(nóng)林氣象學(xué)有關(guān)的科創(chuàng)項(xiàng)目較平臺(tái)應(yīng)用前增多，如2014級農(nóng)學(xué)專業(yè)、2015

表2　“農(nóng)林氣象學(xué)”課程教學(xué)—科研平臺(tái)使用前后學(xué)生考試試卷中應(yīng)用型題目答題正確率情況　%

注：表中為農(nóng)學(xué)、園藝專業(yè)各年級學(xué)生試卷中應(yīng)用型題目正確率的平均值

級園藝專業(yè)各有1項(xiàng)科創(chuàng)項(xiàng)目，學(xué)生把所學(xué)到的氣象學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了科創(chuàng)項(xiàng)目中，解決了教學(xué)與科研脫鉤的問題。

總之，隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)對人才的要求不斷提高，需要越來越多的創(chuàng)新型和創(chuàng)業(yè)型人才，這就對農(nóng)林高等教育提出了更高的要求。同時(shí)，隨著教學(xué)手段、教學(xué)方法的不斷改進(jìn)，以學(xué)生為主體的教學(xué)手段和教學(xué)方法受到了大家的普遍喜愛。這些都要求高校教師在教學(xué)中不斷加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，不斷提高自身綜合素質(zhì)，不斷豐富和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。教學(xué)改革是一個(gè)不斷總結(jié)、探索和創(chuàng)新的過程，只有通過對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的不斷探索、實(shí)踐，才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才。

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