植物營養(yǎng)學(xué)課程綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建與探索

摘要 植物營養(yǎng)學(xué)是農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的核心課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程教育教學(xué)的重要組成部分，綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。本文從綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)基本思路的建立、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與內(nèi)容的探索與實(shí)踐等方面進(jìn)行了探索，并構(gòu)建科學(xué)合理的植物營養(yǎng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，以此來培養(yǎng)更多高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞 植物營養(yǎng)學(xué) 綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 構(gòu)建

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

綜合性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及一門課程的綜合知識(shí)或多門課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能去分析問題、解決問題的能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是結(jié)合課程教學(xué)或獨(dú)立于課程教學(xué)，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案而進(jìn)行的一種探索性實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生組織能力和自主實(shí)驗(yàn)的能力。與傳統(tǒng)的操作實(shí)驗(yàn)相比，在綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際，自主性、探索性增強(qiáng)，綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、獨(dú)立研究能力得到培養(yǎng)，并為科學(xué)研究儲(chǔ)備科研人才。①②

植物營養(yǎng)學(xué)是高等農(nóng)林院校中農(nóng)業(yè)資源與利用、農(nóng)學(xué)、植保、園林、草業(yè)等專業(yè)的核心課程，是研究植物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和利用規(guī)律以及植物與環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量交換的科學(xué)，其主要任務(wù)是通過改良植物營養(yǎng)遺傳特性和改善養(yǎng)分管理方式，調(diào)節(jié)植物體的代謝，提高植物營養(yǎng)效率，優(yōu)化營養(yǎng)環(huán)境，從而達(dá)到提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。③④⑤該課程既講解基本理論與原理，又授予實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，對(duì)提高學(xué)生動(dòng)手操作能力和培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力起促進(jìn)作用。但是長期以來，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下稱為“我校”）的植物營養(yǎng)學(xué)課程只有40學(xué)時(shí)的理論課，沒有開設(shè)基本實(shí)驗(yàn)課，更不用說開設(shè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。再有，課程教學(xué)采用“滿堂灌”、“填鴨式”教學(xué)方法，理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)采用講解的方式，沒有實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)過程，致使學(xué)生只能感性認(rèn)識(shí)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，其動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用能力較差，從而減弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以致會(huì)影響學(xué)生將來的就業(yè)和深造。因此，為適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會(huì)對(duì)該專業(yè)人才的需求，必須增加綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系。通過開設(shè)植物營養(yǎng)學(xué)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)來深化課程中的基本原理和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，提高學(xué)生動(dòng)手能力、分析能力和綜合運(yùn)用能力，為學(xué)生進(jìn)一步深造和就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

1 植物營養(yǎng)學(xué)課程綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的基本思路

通過網(wǎng)絡(luò)資源的共享和拜訪國內(nèi)知名高校中與植物營養(yǎng)專業(yè)相關(guān)的教師，并依據(jù)植物營養(yǎng)學(xué)課程的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置要求，初步構(gòu)建植物營養(yǎng)學(xué)課程綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基本思路：依托植物營養(yǎng)學(xué)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目和教師在研項(xiàng)目，結(jié)合植物營養(yǎng)學(xué)課程的基本理論和原理，開展一系列以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)思想和重點(diǎn)培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力為主要目的的基本思路。

2 植物營養(yǎng)學(xué)課程綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索

2.1 實(shí)驗(yàn)課程安排

在我校植物營養(yǎng)學(xué)課程開設(shè)40學(xué)時(shí)理論課基礎(chǔ)上，擬增加20學(xué)時(shí)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課，同時(shí)在周末開放實(shí)驗(yàn)室和培養(yǎng)室，方便學(xué)生利用周末完成實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。此課程依我校農(nóng)業(yè)資源利用專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱，通常安排在相應(yīng)專業(yè)三年級(jí)第一學(xué)期。此時(shí)，學(xué)生已完成土壤學(xué)、植物生理學(xué)、植物營養(yǎng)研究法等專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，為參與綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)奠定了一定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)以班為單位，6～8個(gè)同學(xué)自愿組成實(shí)驗(yàn)小組，設(shè)組長和副組長各一名，組員分工合作，先優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)施方案，然后共同實(shí)施管理，最后獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主干或靈魂，要求具有全面性、合理性和可行性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，教師依據(jù)學(xué)生興趣和知識(shí)儲(chǔ)備以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，個(gè)人先設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上由小組成員將各自設(shè)計(jì)方案進(jìn)行交流討論，最后在老師指導(dǎo)下優(yōu)化確定實(shí)施方案。為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力，結(jié)合教師多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研成果，我們課程建設(shè)小組初步設(shè)計(jì)了兩種培養(yǎng)方法（土培和水培方法）四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：作物缺素癥觀察（水培方法）、作物施肥參數(shù)研究（土培方法）、作物根系形態(tài)描述（水培方法）、作物氮素營養(yǎng)診斷無損測(cè)試技術(shù)應(yīng)用（水培方法和土培方法）。

2.3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

此階段是培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、訓(xùn)練綜合實(shí)踐能力、提高解決問題能力的主要階段。各小組成員依據(jù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案布置實(shí)驗(yàn)，各組員之間分工合作，依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和作物生長特點(diǎn)，定期進(jìn)行管理觀測(cè)和取樣，觀察記載和取樣要標(biāo)準(zhǔn)化和合理化，室內(nèi)分析操作要規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)施過程中必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，準(zhǔn)確及時(shí)，出現(xiàn)問題時(shí)，先鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考，然后引導(dǎo)學(xué)生通過查找相關(guān)資料來解決問題，突出以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，增強(qiáng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性。

2.4 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)分析包括觀察指標(biāo)分析、生化和形態(tài)指標(biāo)分析以及數(shù)據(jù)整理分析，此過程是加強(qiáng)動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)的重要階段。譬如做作物缺素癥觀察中的觀察指標(biāo)分析時(shí)，要分析比較各營養(yǎng)元素出現(xiàn)的時(shí)間、部位、程度等等，生化和形態(tài)指標(biāo)分析時(shí)，首先要掌握這些生化指標(biāo)和形態(tài)指標(biāo)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法，其次準(zhǔn)備好這些指標(biāo)測(cè)定的試劑和儀器，數(shù)據(jù)整理分析是試驗(yàn)成果表達(dá)的前提，首先仔細(xì)審查試驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤設(shè)法更正，無法更正的予以剔除，其次通過運(yùn)用學(xué)生掌握和理解的方差分析、相關(guān)分析、回歸分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)已學(xué)專業(yè)理論知識(shí)總結(jié)規(guī)律，最后作出合理的結(jié)論。

2.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和反思，撰寫模版以規(guī)范科技論文為模版，包括題目、中英文摘要、關(guān)鍵詞、前言、材料與方法、結(jié)果與分析以及討論與結(jié)論等部分，題目和中文摘要主要鍛煉學(xué)生綜合概括能力，英文的撰寫主要是培養(yǎng)學(xué)生掌握一些專業(yè)英語及其表達(dá)，還有鍛煉學(xué)生英語寫作的意識(shí)，前言或引言主要鍛煉學(xué)生網(wǎng)絡(luò)信息、了解學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和綜合概括能力，撰寫的重點(diǎn)主要在材料與方法、結(jié)果與分析和討論與結(jié)論這三部分，材料與方法是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)過程的詳細(xì)記錄，結(jié)果與分析和討論與結(jié)論是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的核心內(nèi)容，也是深化學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)理論、增強(qiáng)學(xué)生自主性、探索性學(xué)習(xí)精神，培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力和獨(dú)立思維研究能力的主要過程。

2.6 實(shí)驗(yàn)考核

考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)監(jiān)控的有效方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起著一定的導(dǎo)向作用。⑥植物營養(yǎng)學(xué)課程中的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核與理論教學(xué)考核相分離，單獨(dú)計(jì)入成績和學(xué)分，考核內(nèi)容包括平時(shí)成績、操作技能和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。平時(shí)成績占30%，主要包括學(xué)生態(tài)度、實(shí)驗(yàn)效果、出勤、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等；操作技能占20%，包括基本實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范能力、實(shí)驗(yàn)方法掌握程度以及分析儀器使用的熟練程度等；實(shí)驗(yàn)報(bào)告占50%，主要包括實(shí)驗(yàn)觀測(cè)記載本詳細(xì)程度、分析測(cè)定原始數(shù)據(jù)完整程度、實(shí)驗(yàn)報(bào)告規(guī)范程度、實(shí)驗(yàn)步驟描述完整程度、結(jié)果分析合理程度等。教師對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的困難和問題，階段性地進(jìn)行作業(yè)的批閱和反饋，使學(xué)生規(guī)范有序地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)，從而保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)良性循環(huán)，達(dá)到預(yù)期目的。⑦

以上是我們?cè)谥参餇I養(yǎng)課程教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)改革的一些嘗試，并在農(nóng)業(yè)資源利用專業(yè)092班進(jìn)行了示范，該班總共36人，分成4個(gè)小組，完成了油菜、菠菜、生菜和小白菜四種蔬菜的缺素癥狀觀察和肥效實(shí)驗(yàn)（采用土培方式，盆栽土為新疆北部灰漠土，有機(jī)質(zhì)16.8g/kg、速效氮磷鉀分別為68mg/kg、13.8mg/kg、214mg/kg，估算出油菜、菠菜、生菜和小白菜四種蔬菜最佳N、P2O5、K2O的用量分別為26kg/畝、10kg/畝、3kg/畝，26kg/畝、6kg/畝、4kg/畝，25kg/畝、8kg/畝、2.5kg/畝，23kg/畝、7.5kg/畝、3.2kg/畝），撰寫了4篇擬投稿文章，示范效果明顯。通過教學(xué)改革的嘗試與示范，筆者深刻體會(huì)到在實(shí)際教學(xué)過程中，要結(jié)合教師的知識(shí)和科研背景，依據(jù)專業(yè)和學(xué)生特點(diǎn)，不斷發(fā)展和拓展教學(xué)內(nèi)容，以此培養(yǎng)出面向社會(huì)的實(shí)用型創(chuàng)新型人才，促進(jìn)教與學(xué)的共同提高。

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目，農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目，土壤學(xué)自治區(qū)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目

注釋

① 曹愛紅，黃其秀.綜合性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施與設(shè)想[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008（4）：81-83.

② 尹元萍，湯利，趙平，等.農(nóng)科院校植物營養(yǎng)類綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)探索與實(shí)踐——以云南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012.6（4）：102-106.

③ 葉優(yōu)良，王文亮，韓燕來，等.植物營養(yǎng)學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007（28）：186，188.

④ 孫霞，盛建東，蔣平安，等.植物營養(yǎng)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的構(gòu)建與探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（15）：146-147.

⑤ 郎漫，李平.《植物營養(yǎng)學(xué)》課程教學(xué)改革的探討與實(shí)踐[J].中國科技創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（16）：47-48.

⑥ 伍鈞，吳曉斌，鄧仕槐，等.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)（本科） 實(shí)踐教學(xué)體系改革的研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.18（S1）：35-38.

⑦ 羅黎輝，高翔.教育測(cè)量與評(píng)價(jià)[M[.昆明：云南教育出版社，1996：120-134.