“土壤學(xué)”理論與實驗協(xié)同教學(xué)模式改革探索與實踐

王銳 聶小軍 馬守臣

[摘 要]在分析土地資源管理專業(yè)“土壤學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合土地資源管理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，通過優(yōu)化課程內(nèi)容，突出理論教學(xué)重點，并以創(chuàng)新性實驗項目的形式將實驗內(nèi)容同步穿插于理論教學(xué)過程中，教學(xué)與實驗相長，構(gòu)建了課程理論和實驗協(xié)同一體化的教學(xué)內(nèi)容體系，建立了突出培養(yǎng)目標(biāo)、注重全過程考核、強(qiáng)化創(chuàng)新與實踐能力評價的課程綜合考核體系。

[關(guān)鍵詞]土壤學(xué);實驗教學(xué);協(xié)同教學(xué);教學(xué)模式;項目驅(qū)動

[中圖分類號] G642.3? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2022） 01-0092-04

“土壤學(xué)”是土地資源管理專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是一門應(yīng)用性和實踐性極強(qiáng)的課程，在專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要地位[1-3]。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)土壤的形成過程、土壤肥力的構(gòu)成要素及管理措施、土壤分類、調(diào)查與評價、土壤改良與污染治理等基本內(nèi)容，為學(xué)習(xí)土地資源學(xué)、土地整治學(xué)、土地復(fù)墾學(xué)、水土保持學(xué)等課程和開展土地資源調(diào)查與評價、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等實踐打好基礎(chǔ)。隨著國土空間規(guī)劃和生態(tài)修復(fù)的逐漸展開，“土壤學(xué)”在專業(yè)培養(yǎng)計劃中的地位將更加突出，通過學(xué)習(xí)本課程要求學(xué)生掌握土壤學(xué)相關(guān)基本理論知識，具有一定的分析能力和實踐能力，同時要緊密結(jié)合國家和社會的需求，提高學(xué)生服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意識和社會責(zé)任感。

土地資源管理專業(yè)“土壤學(xué)”課程組教師經(jīng)過多年的探索與實踐，逐漸累積形成了相對成熟的教學(xué)方法和教學(xué)模式，但隨著專業(yè)培養(yǎng)方案的不斷修訂以及結(jié)合學(xué)生多年來的教學(xué)效果反饋信息，本課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段等方面還存在有待改進(jìn)的地方。本文通過對土地資源管理專業(yè)“土壤學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并結(jié)合課程理論實踐一體化教學(xué)模式的探索與實踐，提出進(jìn)一步提高“土壤學(xué)”教學(xué)質(zhì)量與效果的改革方法與建議。

一、“土壤學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課程內(nèi)容多，學(xué)時有限

“土壤學(xué)”課程緊緊圍繞土壤的組成、性質(zhì)、環(huán)境過程、管理和保護(hù)，主要介紹土壤肥力，講授土壤組成、土壤物理化學(xué)性質(zhì)、土壤水氣熱肥狀況、土壤形成、分類與分布以及我國主要土壤類型的特點和開發(fā)利用問題。在教學(xué)計劃中，本課程總學(xué)時為48 學(xué)時，其中理論課時32學(xué)時，課堂實驗16學(xué)時，另與“自然地理學(xué)”結(jié)合，有1周的野外綜合實習(xí)。

多年來，本課程教材一直采用黃昌勇教授主編的國家級規(guī)劃教材《土壤學(xué)》，[4]該教材體系完整，內(nèi)容全面，前沿性和可讀性很強(qiáng)。但從教學(xué)實踐來看，對于非農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)生來說，很難在有限的學(xué)時內(nèi)深入全面講授教材中龐雜的理論知識內(nèi)容。因此需要緊密結(jié)合土地資源管理專業(yè)人才培養(yǎng)需求，有詳有略，合理構(gòu)建“土壤學(xué)”課程大綱。

（二）教學(xué)手段和方法不夠豐富

通過多年的累積，課程組制作了高質(zhì)量的多媒體課件，力求文字簡練準(zhǔn)確、圖文并茂，穿插一些動畫、視頻等，形象直觀，以幫助學(xué)生理解相對抽象的概念以及肉眼難以直接觀察到的土壤過程等。同時，將多位教師開展的科研項目內(nèi)容以及往屆學(xué)生實習(xí)的照片、短視頻等素材有機(jī)融入教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生的“參與感”。但是，目前的課件質(zhì)量還有很大的提升空間，如土壤學(xué)中重要內(nèi)容“土壤有機(jī)質(zhì)”，其形態(tài)、組成、轉(zhuǎn)化及作用機(jī)制非常復(fù)雜且不易理解，僅靠圖片或者簡單的動畫還是很難闡釋清楚這一復(fù)雜物質(zhì)。

同時，當(dāng)前學(xué)生的生活環(huán)境不管是城市還是農(nóng)村，很多人對土壤都缺乏親和感，加上多媒體教學(xué)信息量大，教學(xué)速度快，學(xué)生吸收和掌握知識速度要求高，從頭至尾機(jī)械的課堂講授容易讓學(xué)生逐漸感到疲勞，課堂學(xué)習(xí)興趣和積極性慢慢減退。由此，需要改革教學(xué)手段和方法，不斷地刺激學(xué)生神經(jīng)，激發(fā)學(xué)生探究土壤奧妙的熱情。

（三）課堂實驗輔助性和挑戰(zhàn)性不足

實驗是培養(yǎng)學(xué)生分析能力和實踐能力的重要手段，也是“理論-實踐-理論”認(rèn)知過程的關(guān)鍵一環(huán)。以往實驗教學(xué)多是在理論課程教學(xué)全部結(jié)束后展開，這種集中型實驗雖然有利于學(xué)生綜合運用所學(xué)土壤學(xué)知識解釋實驗現(xiàn)象，但是對理論課程教學(xué)幫助受限。如何根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容在有限的學(xué)時內(nèi)合理設(shè)置相應(yīng)的實驗項目，以鞏固學(xué)生的理論知識水平和提高學(xué)生的動手操作技能，這是每位教師需要思考的問題。

“土壤學(xué)”實驗一般可以分為基礎(chǔ)型實驗、綜合型實驗和設(shè)計型實驗。[5]在實際的實驗教學(xué)過程中，只需要按照實驗步驟完成的基礎(chǔ)型實驗居多，對學(xué)生來說與實踐結(jié)合不夠緊密，挑戰(zhàn)性不足，實驗效果一般。

（四）學(xué)生重視程度依興趣而參差不齊

土地資源管理專業(yè)內(nèi)容龐雜，“土壤學(xué)”一般在大二的第一學(xué)期開設(shè)，學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識處于萌芽階段。在學(xué)習(xí)了“管理學(xué)”“西方經(jīng)濟(jì)學(xué)”“數(shù)字測圖原理與方法”“自然地理學(xué)”等管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、工學(xué)和理學(xué)課程后，學(xué)生不停轉(zhuǎn)換思維，在摸索不同課程的學(xué)習(xí)方法，對“土壤學(xué)”的重視程度達(dá)不到應(yīng)有高度，因此，學(xué)習(xí)主動性不高，學(xué)習(xí)興趣不濃。

二、“土壤學(xué)”理論和實驗教學(xué)改革

（一）明確課程定位，突出理論教學(xué)目的和重點

根據(jù)土地資源管理專業(yè)的培養(yǎng)計劃，根據(jù)所選教材內(nèi)容并參考其他高校教學(xué)教研改革成果，[6-9]對“土壤學(xué)”課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。同時，理論課和實驗課交互進(jìn)行，根據(jù)課程實驗計劃，在相關(guān)理論課程講授完成后隨即布置實驗，見表1。

第一部分作為課程引子，在緒論里介紹什么是土壤及其主要功能的基礎(chǔ)上，重點強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)“土壤學(xué)”對本專業(yè)其他課程學(xué)習(xí)的支撐作用等。然后簡要介紹土壤形成過程，包括巖石的風(fēng)化作用、風(fēng)化母質(zhì)類型以及五大成土因素在成土過程中的作用，使學(xué)生對土壤有初步的了解，共計4學(xué)時。第二部分為土壤的物質(zhì)組成，從組成土壤的骨架-肌肉-血液-生命體幾方面，重點介紹土壤的各項組成，共計11學(xué)時左右。第三部分為土壤的理化性質(zhì)，這部分教學(xué)內(nèi)容豐富，具有一定的深度，從專業(yè)角度出發(fā)選擇土壤結(jié)構(gòu)作為重點內(nèi)容講授，離子交換吸附和土壤酸堿反應(yīng)簡要講授，共計5學(xué)時。第四部分為土壤的形成過程，主要講授土壤形成過程的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和遷移、基本成土過程、土壤發(fā)育、土壤發(fā)生過程與診斷層的形成、土壤的空間分布規(guī)律，我國土壤分類系統(tǒng)的分類原則和命名方法，土壤資源調(diào)查田間方法，我國主要土壤類型及其基本性質(zhì)等，共計8學(xué)時。第五部分為土壤利用與管理，主要介紹土壤肥力及養(yǎng)分管理、土壤污染與生態(tài)修復(fù)，土壤退化及生態(tài)修復(fù)，在“土地保護(hù)學(xué)”中講授，土壤質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品安全章節(jié)需要學(xué)生自學(xué)，課堂重點講授土壤質(zhì)量的內(nèi)涵及評價指標(biāo)和方法，共計4學(xué)時。

（二）以項目為驅(qū)動，強(qiáng)化實驗綜合性與創(chuàng)新性

1.優(yōu)化實驗內(nèi)容，與理論課程穿插融合

實驗教學(xué)在“土壤學(xué)”課程教學(xué)中占有十分重要的地位。“土壤學(xué)”實驗教學(xué)大綱要求的實驗項目有9個，根據(jù)專業(yè)特征和學(xué)時要求，將“土壤全氮的測定”“土壤速效磷的測定”兩項內(nèi)容去掉，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將原來首個實驗“土壤剖面的挖掘與樣品采集”進(jìn)行拆分并突出二者重點，首先講述和開展“土壤樣品的采集與處理”實驗，讓學(xué)生掌握如何科學(xué)采集土樣，實驗取樣主要工具為土鉆等，為后續(xù)實驗樣品的采集打好基礎(chǔ);而“土壤剖面的挖掘與觀察”教學(xué)在進(jìn)行相應(yīng)理論課程時進(jìn)行，主要進(jìn)行剖面土壤發(fā)育的觀察和障礙層次的辨識。最后結(jié)合課程進(jìn)度安排7個實驗項目。

所有的實驗內(nèi)容均是在相應(yīng)的理論課程講授完畢或者講授之中進(jìn)行，這樣盡可能避免從頭至尾機(jī)械的課堂講授使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性減退的情況。

2.以項目的形式，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案

“土壤學(xué)”實驗內(nèi)容多數(shù)是強(qiáng)化學(xué)生基本實驗操作技能的基礎(chǔ)型實驗，通過系列基礎(chǔ)型實驗為課程教學(xué)和學(xué)生獨立開展綜合性和設(shè)計性實驗奠定了基礎(chǔ)。但是基礎(chǔ)型實驗基本上要求每位或每組同學(xué)完成3-5個樣品的測定，不能通過樣品間測定結(jié)果的差異解釋一些科學(xué)問題，對學(xué)生來說與實踐結(jié)合不夠緊密，挑戰(zhàn)性不足。例如，對于土壤含水量的測定，學(xué)生在了解了土壤水含量、形態(tài)及運動等基本理論知識后，就會逐漸了解到自然界土壤水分時刻處于動態(tài)變化之中，而其變化的影響因素既有自然的降水、蒸發(fā)、蒸騰、下滲等過程，也可能有灌溉、覆蓋、壓實、中耕、施用保水劑等人為作用，同時還受土壤物理性質(zhì)、氣象要素、立地條件等多方面因素的影響。因此，為了激勵學(xué)生勤學(xué)勤思，增強(qiáng)實驗的創(chuàng)新性，勇于設(shè)計實驗以解釋生活中常見現(xiàn)象，要求學(xué)生以5人一組，樣品采集100個左右，完成實驗設(shè)計方案和樣品測定，并按照科技論文格式完成實驗結(jié)果分析和討論，最后進(jìn)行PPT匯報。結(jié)果顯示，學(xué)生設(shè)計的實驗內(nèi)容豐富，如“不同土地利用條件下農(nóng)田水分消耗特征”“農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)條件下‘林-糧’水分競爭空間格局”“不同樹齡0-3m范圍根系耗水空間差異”“土壤含水量空間變異性的尺度效應(yīng)”等，學(xué)生既達(dá)成了基本的實驗技能要求，更從實驗設(shè)計、樣品采集、數(shù)據(jù)分析、文字論述、匯報答辯等多方面提升了開展綜合性和設(shè)計性實驗的能力以及分析問題與解決問題和團(tuán)隊協(xié)作的能力。

同樣的，土壤有機(jī)質(zhì)、土壤容重、土壤pH、土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等實驗也采用上述項目型實驗方案。但是，如果每組全部按照上述方案采樣和測定，受實驗室條件限制，需要學(xué)生排隊等候，實驗歷時很長，將影響教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生積極性。為此，將年級學(xué)生分組，除了“土壤樣品的采集與處理”和“土壤剖面的挖掘與觀察”，其余每個實驗測定內(nèi)容作為一個專項設(shè)計型實驗由2-3組學(xué)生來完成。該實驗按自行設(shè)計采集100個左右樣品，剩余的4個實驗項目僅僅采集5-10個土壤作為基礎(chǔ)型實驗，讓學(xué)生掌握該實驗的主要原理和步驟。在實驗匯報和答辯階段，全體學(xué)生有機(jī)會對所有實驗內(nèi)容進(jìn)行較全面的認(rèn)識和理解。

3.注重全過程考核，強(qiáng)化創(chuàng)新和實踐能力評價

科學(xué)的課程考核體系對學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)都能起到良好的促進(jìn)作用?？己梭w系能充分發(fā)揮教學(xué)和培養(yǎng)目標(biāo)的導(dǎo)向作用，更加注重對學(xué)生知識和能力等綜合素質(zhì)的考核，強(qiáng)化對學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。按照學(xué)校和學(xué)院關(guān)于本科教育的要求以及本課程特點，建立“注重過程考核，激發(fā)創(chuàng)新思維”的課程考核體系。在“土壤學(xué)”課程考核評價中，平時成績占30%，實驗成績占20%，期末考試成績占50%，其中平時成績包含課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)（占比分別為10%和20%）;實驗考核包括實驗平時表現(xiàn)與實驗報告完成情況和專項設(shè)計型實驗匯報答辯情況（一般各占10%）;期末考試側(cè)重基本概念與基本原理的理解和土壤知識在實踐中的應(yīng)用，尤其重視與當(dāng)前土地資源管理密切相關(guān)的知識點，并考查對課程的總體認(rèn)識和把握，含40分左右的主觀題，以實現(xiàn)學(xué)生對知識的融會貫通，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性。

在2015～2017屆土地資源管理專業(yè)“土壤學(xué)”課程教學(xué)中，通過上述措施不斷探索和改進(jìn)理論和實驗教學(xué)過程，學(xué)生對土壤學(xué)的學(xué)習(xí)興趣增加了，課堂教學(xué)效果穩(wěn)步提升，實驗教學(xué)中學(xué)生的積極性和主動性更是得到明顯調(diào)動，通過實驗匯報和答辯使得全體學(xué)生不僅對各組的實驗過程和結(jié)果也有了一定的了解，而且實現(xiàn)了科研思維、口才和禮儀等多目標(biāo)培養(yǎng)，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的提高。當(dāng)然，“土壤學(xué)”的教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn)，還需在教學(xué)實踐中不斷學(xué)習(xí)，積極總結(jié)和積累教學(xué)經(jīng)驗，更進(jìn)一步提升土壤學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯： 劉潔）