“土壤學”理論與實驗協同教學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“土壤學”課程教學現狀的基礎上，結合土地資源管理專業培養目標要求，通過優化課程內容，突出理論教學重點，并以創新性實驗項目的形式將實驗內容同步穿插于理論教學過程中，教學與實驗相長，構建了課程理論和實驗協同一體化的教學內容體系，建立了突出培養目標、注重全過程考核、強化創新與實踐能力評價的課程綜合考核體系。

[關鍵詞]土壤學;實驗教學;協同教學;教學模式;項目驅動

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

“土壤學”是土地資源管理專業的基礎課程，也是一門應用性和實踐性極強的課程，在專業培養方案中占有重要地位[1-3]。通過系統學習土壤的形成過程、土壤肥力的構成要素及管理措施、土壤分類、調查與評價、土壤改良與污染治理等基本內容，為學習土地資源學、土地整治學、土地復墾學、水土保持學等課程和開展土地資源調查與評價、高標準農田建設等實踐打好基礎。隨著國土空間規劃和生態修復的逐漸展開，“土壤學”在專業培養計劃中的地位將更加突出，通過學習本課程要求學生掌握土壤學相關基本理論知識，具有一定的分析能力和實踐能力，同時要緊密結合國家和社會的需求，提高學生服務社會經濟發展和生態環境保護的意識和社會責任感。

土地資源管理專業“土壤學”課程組教師經過多年的探索與實踐，逐漸累積形成了相對成熟的教學方法和教學模式，但隨著專業培養方案的不斷修訂以及結合學生多年來的教學效果反饋信息，本課程在教學內容和教學手段等方面還存在有待改進的地方。本文通過對土地資源管理專業“土壤學”教學現狀進行分析，并結合課程理論實踐一體化教學模式的探索與實踐，提出進一步提高“土壤學”教學質量與效果的改革方法與建議。

一、“土壤學”課程教學現狀

（一）課程內容多，學時有限

“土壤學”課程緊緊圍繞土壤的組成、性質、環境過程、管理和保護，主要介紹土壤肥力，講授土壤組成、土壤物理化學性質、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利用問題。在教學計劃中，本課程總學時為48 學時，其中理論課時32學時，課堂實驗16學時，另與“自然地理學”結合，有1周的野外綜合實習。

多年來，本課程教材一直采用黃昌勇教授主編的國家級規劃教材《土壤學》，[4]該教材體系完整，內容全面，前沿性和可讀性很強。但從教學實踐來看，對于非農業資源與環境專業學生來說，很難在有限的學時內深入全面講授教材中龐雜的理論知識內容。因此需要緊密結合土地資源管理專業人才培養需求，有詳有略，合理構建“土壤學”課程大綱。

（二）教學手段和方法不夠豐富

通過多年的累積，課程組制作了高質量的多媒體課件，力求文字簡練準確、圖文并茂，穿插一些動畫、視頻等，形象直觀，以幫助學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容以及往屆學生實習的照片、短視頻等素材有機融入教學中，增強學生的“參與感”。但是，目前的課件質量還有很大的提升空間，如土壤學中重要內容“土壤有機質”，其形態、組成、轉化及作用機制非常復雜且不易理解，僅靠圖片或者簡單的動畫還是很難闡釋清楚這一復雜物質。

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

（三）課堂實驗輔助性和挑戰性不足

實驗是培養學生分析能力和實踐能力的重要手段，也是“理論-實踐-理論”認知過程的關鍵一環。以往實驗教學多是在理論課程教學全部結束后展開，這種集中型實驗雖然有利于學生綜合運用所學土壤學知識解釋實驗現象，但是對理論課程教學幫助受限。如何根據理論教學內容在有限的學時內合理設置相應的實驗項目，以鞏固學生的理論知識水平和提高學生的動手操作技能，這是每位教師需要思考的問題。

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

（四）學生重視程度依興趣而參差不齊

土地資源管理專業內容龐雜，“土壤學”一般在大二的第一學期開設，學生對專業的認識處于萌芽階段。在學習了“管理學”“西方經濟學”“數字測圖原理與方法”“自然地理學”等管理學、經濟學、工學和理學課程后，學生不停轉換思維，在摸索不同課程的學習方法，對“土壤學”的重視程度達不到應有高度，因此，學習主動性不高，學習興趣不濃。

二、“土壤學”理論和實驗教學改革

（一）明確課程定位，突出理論教學目的和重點

根據土地資源管理專業的培養計劃，根據所選教材內容并參考其他高校教學教研改革成果，[6-9]對“土壤學”課堂教學內容進行適當的調整。同時，理論課和實驗課交互進行，根據課程實驗計劃，在相關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上，重點強調學習“土壤學”對本專業其他課程學習的支撐作用等。然后簡要介紹土壤形成過程，包括巖石的風化作用、風化母質類型以及五大成土因素在成土過程中的作用，使學生對土壤有初步的了解，共計4學時。第二部分為土壤的物質組成，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學時左右。第三部分為土壤的理化性質，這部分教學內容豐富，具有一定的深度，從專業角度出發選擇土壤結構作為重點內容講授，離子交換吸附和土壤酸堿反應簡要講授，共計5學時。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轉化和遷移、基本成土過程、土壤發育、土壤發生過程與診斷層的形成、土壤的空間分布規律，我國土壤分類系統的分類原則和命名方法，土壤資源調查田間方法，我國主要土壤類型及其基本性質等，共計8學時。第五部分為土壤利用與管理，主要介紹土壤肥力及養分管理、土壤污染與生態修復，土壤退化及生態修復，在“土地保護學”中講授，土壤質量與農產品安全章節需要學生自學，課堂重點講授土壤質量的內涵及評價指標和方法，共計4學時。

（二）以項目為驅動，強化實驗綜合性與創新性

1.優化實驗內容，與理論課程穿插融合

實驗教學在“土壤學”課程教學中占有十分重要的地位?！巴寥缹W”實驗教學大綱要求的實驗項目有9個，根據專業特征和學時要求，將“土壤全氮的測定”“土壤速效磷的測定”兩項內容去掉，并根據教學內容將原來首個實驗“土壤剖面的挖掘與樣品采集”進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，讓學生掌握如何科學采集土樣，實驗取樣主要工具為土鉆等，為后續實驗樣品的采集打好基礎;而“土壤剖面的挖掘與觀察”教學在進行相應理論課程時進行，主要進行剖面土壤發育的觀察和障礙層次的辨識。最后結合課程進度安排7個實驗項目。

所有的實驗內容均是在相應的理論課程講授完畢或者講授之中進行，這樣盡可能避免從頭至尾機械的課堂講授使學生學習興趣和積極性減退的情況。

2.以項目的形式，學生自主設計實驗方案

“土壤學”實驗內容多數是強化學生基本實驗操作技能的基礎型實驗，通過系列基礎型實驗為課程教學和學生獨立開展綜合性和設計性實驗奠定了基礎。但是基礎型實驗基本上要求每位或每組同學完成3-5個樣品的測定，不能通過樣品間測定結果的差異解釋一些科學問題，對學生來說與實踐結合不夠緊密，挑戰性不足。例如，對于土壤含水量的測定，學生在了解了土壤水含量、形態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變化之中，而其變化的影響因素既有自然的降水、蒸發、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、氣象要素、立地條件等多方面因素的影響。因此，為了激勵學生勤學勤思，增強實驗的創新性，勇于設計實驗以解釋生活中常見現象，要求學生以5人一組，樣品采集100個左右，完成實驗設計方案和樣品測定，并按照科技論文格式完成實驗結果分析和討論，最后進行PPT匯報。結果顯示，學生設計的實驗內容豐富，如“不同土地利用條件下農田水分消耗特征”“農田防護林建設條件下‘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”等，學生既達成了基本的實驗技能要求，更從實驗設計、樣品采集、數據分析、文字論述、匯報答辯等多方面提升了開展綜合性和設計性實驗的能力以及分析問題與解決問題和團隊協作的能力。

同樣的，土壤有機質、土壤容重、土壤pH、土壤結構穩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，需要學生排隊等候，實驗歷時很長，將影響教學進度和學生積極性。為此，將年級學生分組，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容作為一個專項設計型實驗由2-3組學生來完成。該實驗按自行設計采集100個左右樣品，剩余的4個實驗項目僅僅采集5-10個土壤作為基礎型實驗，讓學生掌握該實驗的主要原理和步驟。在實驗匯報和答辯階段，全體學生有機會對所有實驗內容進行較全面的認識和理解。

3.注重全過程考核，強化創新和實踐能力評價

科學的課程考核體系對學生學習和教師教學都能起到良好的促進作用?？己梭w系能充分發揮教學和培養目標的導向作用，更加注重對學生知識和能力等綜合素質的考核，強化對學生的創新精神和實踐能力的培養。按照學校和學院關于本科教育的要求以及本課程特點，建立“注重過程考核，激發創新思維”的課程考核體系。在“土壤學”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和平時作業（占比分別為10%和20%）;實驗考核包括實驗平時表現與實驗報告完成情況和專項設計型實驗匯報答辯情況（一般各占10%）;期末考試側重基本概念與基本原理的理解和土壤知識在實踐中的應用，尤其重視與當前土地資源管理密切相關的知識點，并考查對課程的總體認識和把握，含40分左右的主觀題，以實現學生對知識的融會貫通，增強學生自主學習的主動性。

在2015～2017屆土地資源管理專業“土壤學”課程教學中，通過上述措施不斷探索和改進理論和實驗教學過程，學生對土壤學的學習興趣增加了，課堂教學效果穩步提升，實驗教學中學生的積極性和主動性更是得到明顯調動，通過實驗匯報和答辯使得全體學生不僅對各組的實驗過程和結果也有了一定的了解，而且實現了科研思維、口才和禮儀等多目標培養，有助于學生綜合素質和能力的提高。當然，“土壤學”的教學改革任重而道遠，還需在教學實踐中不斷學習，積極總結和積累教學經驗，更進一步提升土壤學教學質量。

參考文獻：

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[8]袁軍，吳立潮，張斌.以激發學習興趣為導向的土壤學實驗課程改革與實踐[J].科教導刊：中旬刊，2017，11：95-96.

[9]胡雨彤，張凱，張文太，等. 淺談非農業資源與環境專業土壤學教學策略[J].教育教學論壇，2019，6：212-213.

（責任編輯： 劉潔）