張文明,邱慧珍
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)
“植物營養(yǎng)學(xué)”的教學(xué)改革與實踐
張文明,邱慧珍
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)
針對農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位改革過程中課程課時數(shù)縮減,而“植物營養(yǎng)學(xué)”教學(xué)內(nèi)容不斷拓展,教材陳舊,實驗實習(xí)少等問題,結(jié)合植物營養(yǎng)學(xué)今后面臨的任務(wù)與挑戰(zhàn),根據(jù)植物營養(yǎng)學(xué)教材和教學(xué)過程中存在的問題,對“植物營養(yǎng)學(xué)”教學(xué)進行了積極改革。主要有:通過整合教材內(nèi)容,完善教學(xué)體系;采用案例教學(xué)和討論式教學(xué),提高學(xué)生能動性;緊跟學(xué)科前沿,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情;完成文獻綜述,提高寫作和思考能力;進行社會實踐調(diào)查,培養(yǎng)分析和解決問題的能力。實踐表明,上述改革措施有利于提高“植物營養(yǎng)學(xué)”教學(xué)的授課效果,較好地實現(xiàn)教學(xué)目的。
“植物營養(yǎng)學(xué)”課程;教學(xué)改革;文獻綜述;社會實踐
DOI號:10.13320/j.cnki.jauhe.2015.0182
“植物營養(yǎng)學(xué)”是農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的骨干課程,也是農(nóng)學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程,是以植物礦質(zhì)養(yǎng)分、植物營養(yǎng)的基本原理和肥料的性質(zhì)及施用為核心,研究植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的規(guī)律以及植物與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量交換的一門學(xué)科[1,2],也是與生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科緊密相關(guān)的一門交叉學(xué)科[3,4]。隨著植物營養(yǎng)學(xué)外延的不斷擴展和不同時期的社會需求變化,對“植物營養(yǎng)學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的要求也不斷提高。然而,“植物營養(yǎng)學(xué)”的教學(xué)改革過程仍存在教材陳舊,實習(xí)和實驗時間少等方面的諸多問題。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)“植物營養(yǎng)學(xué)”課程具有近60年的悠久歷史,面對新的教學(xué)任務(wù)和挑戰(zhàn),近年來在教材內(nèi)容的整合、教學(xué)方法的選擇、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和學(xué)生能力的培養(yǎng)方面進行了積極探索和改革。本文擬在分析該校“植物營養(yǎng)學(xué)”教學(xué)改革實踐的基礎(chǔ)上,探尋“植物營養(yǎng)學(xué)”教學(xué)的新舉措,以期提高同行教師對該課程的教學(xué)能力和教學(xué)效果。
甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)于1959年在原農(nóng)學(xué)系設(shè)立“土壤農(nóng)化”專業(yè)并開設(shè)“農(nóng)業(yè)化學(xué)”課程,后于1980年正式組建土壤農(nóng)化系,開設(shè)“農(nóng)業(yè)化學(xué)總論”課程,先后采用《農(nóng)業(yè)化學(xué)(總論)》(北京農(nóng)業(yè)大學(xué)彭克明和南京農(nóng)學(xué)院裴保義主編)和《農(nóng)業(yè)化學(xué)(總論)》(第二版)(北京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編),總學(xué)時120學(xué)時,實驗課30學(xué)時。授課內(nèi)容主要包括植物營養(yǎng)與施肥的基本原理、作物的土壤營養(yǎng)、氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素和中微量營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的生理作用、吸收和轉(zhuǎn)化;肥料的合理施用及其在土壤中的轉(zhuǎn)化等。隨著全國土化專業(yè)及其方向的調(diào)整和學(xué)科的發(fā)展,土壤農(nóng)化專業(yè)多次整合、重組,幾更其名[5]。1999年,土壤農(nóng)化專業(yè)更名為農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè),“農(nóng)業(yè)化學(xué)總論”課程隨之更名為“植物營養(yǎng)原理”,總學(xué)時調(diào)整為90學(xué)時,實驗課30學(xué)時;2004年,課程更名為“植物營養(yǎng)學(xué)”,采用《植物營養(yǎng)學(xué)》(上、下冊)(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)陸景陵和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)胡藹堂主編)為教材,總學(xué)時為72學(xué)時,實驗學(xué)時為16學(xué)時。
近些年,我國的植物營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)展迅猛,取得了很大成就,但也面臨很多挑戰(zhàn)。在面對水資源和耕地資源貧乏、資源耗竭與浪費并存、人口數(shù)量與糧食安全威脅、化肥利用率持續(xù)下降、肥料增產(chǎn)潛力接近極限、農(nóng)用化學(xué)品對生態(tài)環(huán)境的破壞和污染日益加劇的大背景下,在國家宏觀戰(zhàn)略部署和指導(dǎo)下,如何通過“減肥減藥”,既保障國家糧食安全,又提高化肥養(yǎng)分資源的利用效率,降低環(huán)境風(fēng)險,是植物營養(yǎng)學(xué)今后的重要任務(wù)和面臨的新的巨大挑戰(zhàn)。“植物營養(yǎng)學(xué)”課程的終極目標就是要同時實現(xiàn)“作物高產(chǎn)、資源高效、土壤培肥和環(huán)境保護”。
(一)教材陳舊,與植物營養(yǎng)學(xué)的迅猛發(fā)展不相適應(yīng)
現(xiàn)用教材是2003年由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)陸景陵和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)胡藹堂主編的《植物營養(yǎng)學(xué)》(上、下冊,第二版),由于教材由兩個學(xué)校合編,難免出現(xiàn)某些內(nèi)容的重復(fù)、重疊和缺位等問題,同時內(nèi)容十分龐雜,上下冊分別包括了11章和10章,在56學(xué)時內(nèi)完成21章的教學(xué)比較困難。此外,近十年植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展十分迅猛,植物營養(yǎng)學(xué)更注重植物與環(huán)境的相互作用以及植物對環(huán)境脅迫的適應(yīng)性及其遺傳控制機理。所以,當(dāng)今的植物營養(yǎng)學(xué)已經(jīng)是包括植物營養(yǎng)學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)、植物生理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等多學(xué)科相互交叉、滲透的新領(lǐng)域。同時,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的與植物營養(yǎng)學(xué)相關(guān)的問題日漸增多,很多新的研究成果以及新技術(shù)已被人們廣泛接受并應(yīng)用到生產(chǎn)中,原有的教材有些內(nèi)容較為陳舊,已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)今植物營養(yǎng)學(xué)發(fā)展的需求和教學(xué)的需要。
(二)實驗、實習(xí)時間少,學(xué)生動手能力差
本科生的實驗、實習(xí)是高等教育實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一,而由于教學(xué)改革中植物營養(yǎng)學(xué)相關(guān)的生產(chǎn)實習(xí)無法開展,“植物營養(yǎng)學(xué)”的實踐教學(xué)僅限于實驗室實驗,且由于實驗室條件的限制,一些重要的試驗,特別是驗證性的實驗無法進行,教學(xué)實習(xí)和“植物營養(yǎng)大實驗”也只能依據(jù)條件,結(jié)合教師的科研項目就近進行,或者讓學(xué)生通過幻燈片、錄像學(xué)習(xí),導(dǎo)致學(xué)生動手能力下降。
為有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生掌握“植物營養(yǎng)學(xué)”的基本知識和基本技能,達到理論與實踐相結(jié)合的目的,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院在“植物營養(yǎng)學(xué)”的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)方法上進行了探索,采用了多種多樣的教學(xué)方法和教學(xué)手段,融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體,注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和實踐能力的提升。
(一)整合教材內(nèi)容,完善課程教學(xué)體系,提高課堂教學(xué)的系統(tǒng)性
針對教材存在的問題,將教材章節(jié)進行了大幅度整合,使之更系統(tǒng)化。首先,增加了“植物營養(yǎng)與施肥的理論”一章,將教材中有關(guān)植物營養(yǎng)與施肥理論的內(nèi)容,如必需營養(yǎng)元素的生理功能、必需營養(yǎng)元素的過程與機理、必需營養(yǎng)元素的吸收、利用和分配,以及影響營養(yǎng)元素吸收的內(nèi)外因素等全部整合到這一章,使學(xué)生對植物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的全過程得到系統(tǒng)的了解和掌握。其次,整合上、下冊內(nèi)容,將上冊第2~4章中大量和微量營養(yǎng)元素的植物營養(yǎng)內(nèi)容分散在下冊第2~6章的肥料中,每一章均由4節(jié)構(gòu)成。以氮為例,4節(jié)分別是:植物的氮素營養(yǎng)、土壤中氮素的轉(zhuǎn)化和損失、常見氮肥品種的性質(zhì)和施用、氮肥的合理分配與施用。這種整合的目的在于讓學(xué)生對每一個必需營養(yǎng)元素從元素在植物體內(nèi)的作用,到土壤中該元素的含量、形態(tài)和轉(zhuǎn)化,以及相關(guān)的肥料種類、性質(zhì)和入土后的化學(xué)行為有一個系統(tǒng)的了解和掌握,最后一節(jié)是告訴學(xué)生如何結(jié)合作物、土壤和肥料合理分配和施用肥料。這種內(nèi)容上的整合注重循序漸進、深入淺出、點線結(jié)合、重點突出,收到了良好的教學(xué)效果。
(二)教學(xué)方法上,注重案例教學(xué)和討論式教學(xué),提高學(xué)生的主體能動性
“植物營養(yǎng)學(xué)”是一門理論與實踐并重的課程,具有很強的實踐特點。課堂教學(xué)中,應(yīng)注意以學(xué)生為主體,注意調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和興趣,采用案例教學(xué),盡量利用數(shù)據(jù)和圖片加深學(xué)生的記憶和理解。如在第二章“氮素營養(yǎng)與氮肥”的教學(xué)過程中,首先展示我國化學(xué)氮肥的生產(chǎn)量、施用量和不同氮肥的價格,然后給出我國的氮肥利用率和損失率,要求學(xué)生計算氮肥流失帶來的經(jīng)濟損失;同時通過圖片展示植物氮素缺乏和氮素過量的營養(yǎng)失調(diào)癥狀,氮肥損失帶來的水體富營養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝酸鹽超標帶來的危害、氮素揮發(fā)對溫室氣體和PM2.5的影響等嚴重后果,激發(fā)學(xué)生用植物營養(yǎng)學(xué)的知識和手段解決食品安全問題的興趣和保護環(huán)境的責(zé)任感。在第四章“鉀素營養(yǎng)與鉀肥”的教學(xué)過程中,在講述草木灰這一傳統(tǒng)農(nóng)家肥料時,圍繞我國鉀肥資源短缺問題,根據(jù)我國鉀肥的生產(chǎn)量、施用量、進口量和鉀肥的價格,計算我國鉀肥進口耗費的資金;同時通過圖片展示秸稈焚燒和農(nóng)村草木灰貯存和施用中鉀資源的浪費問題,以及所帶來的環(huán)境問題,結(jié)合我國糧食生產(chǎn)中產(chǎn)生的作物秸稈數(shù)量、含鉀量,計算鉀資源的損失量;就“農(nóng)業(yè)部的地力提升項目”“我國作物秸稈利用現(xiàn)狀、存在問題和解決途徑”“秸稈還田中的土壤學(xué)和植物營養(yǎng)問題”等問題進行課堂討論和計算,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性,增強學(xué)生的行業(yè)使命感和責(zé)任感。
(三)教學(xué)內(nèi)容緊跟學(xué)科前沿、研究熱點以及生產(chǎn)中急需解決的問題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情
近年來,植物營養(yǎng)學(xué)科與生態(tài)環(huán)境、食品安全以及人畜健康的聯(lián)系越來越受到人們的重視。針對目前大量不合理施肥引發(fā)的環(huán)境污染和食品安全等問題,以及有機類肥料、緩控釋肥料和水溶性肥料的研發(fā)等前沿?zé)狳c問題,任課教師結(jié)合團隊的研究方向及本學(xué)科的研究前沿和研究熱點,配合氮磷鉀肥和有機肥料等章節(jié)中的相關(guān)講述內(nèi)容,鼓勵學(xué)生關(guān)注和參與相關(guān)科研課題的研究工作。另一方面,結(jié)合國家近些年的重大項目,比如測土配方施肥、高產(chǎn)田創(chuàng)建、耕地地力提升、有機類肥料開發(fā)和土壤微生物區(qū)系調(diào)控、“減肥減藥”等重大項目,介紹國內(nèi)在相關(guān)研究方面的優(yōu)秀團隊。比如在資源、環(huán)境、糧食安全和可持續(xù)發(fā)展方面研究成績突出的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖教授團隊;在測土配方施肥、高產(chǎn)田創(chuàng)建和作物高產(chǎn)高效方面研究成績突出的河北農(nóng)業(yè)大學(xué)馬文奇教授團隊;在有機類肥料研發(fā)和土壤微生物區(qū)系調(diào)控方面研究成績突出的南京農(nóng)業(yè)大學(xué)沈其榮教授團隊等。通過介紹國內(nèi)大家們在植物營養(yǎng)學(xué)解決國家戰(zhàn)略需求和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題方面的工作和成就,使學(xué)生了解植物營養(yǎng)學(xué)科研究的前沿和熱點問題,目前生產(chǎn)中存在的與土壤學(xué)和植物營養(yǎng)學(xué)密切相關(guān)的問題,以及生產(chǎn)中亟待解決的問題。同時結(jié)合本團隊的科研內(nèi)容及取得的成果,向?qū)W生展示利用植物營養(yǎng)學(xué)知識解決甘肅地區(qū)特色作物和支柱產(chǎn)業(yè)作物(如蘋果、馬鈴薯和蔬菜產(chǎn)業(yè)等)的產(chǎn)量和品質(zhì)、增加農(nóng)民收入、加快地方經(jīng)濟發(fā)展方面的作用,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)本專業(yè)的熱情。
(四)要求學(xué)生查閱大量資料,完成文獻綜述,提高學(xué)生的科研寫作能力和獨立思考能力
文獻綜述的寫作是讓學(xué)生掌握系統(tǒng)知識的重要手段,是學(xué)生扎實掌握本專業(yè)課程的良好方法。針對目前學(xué)風(fēng)差、學(xué)生專業(yè)思想不穩(wěn)固、閱讀文獻少和寫作能力不強等問題,要求學(xué)生在期末考試之前完成一篇3 000~5 000字的文獻綜述,占本課程總成績的20%。任課教師根據(jù)每章教學(xué)內(nèi)容給出文獻綜述的范圍和大題目。如“我國肥料生產(chǎn)和施用現(xiàn)狀及存在問題與對策”“農(nóng)田面源污染對我國水體富營養(yǎng)化的貢獻”“我國中低品位磷礦的利用途徑分析”“我國作物秸稈利用現(xiàn)狀、存在問題和解決途徑”“我國規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理現(xiàn)狀和存在問題”以及“利用生物技術(shù)對植物的磷素營養(yǎng)遺傳進行改良的必要性和可能性”等。同時對文獻綜述的規(guī)范做出要求:比如文獻綜述的格式遵照《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報》的格式,參考文獻要求至少2篇英文文獻、中文文獻主要參考《土壤學(xué)報》《植物營養(yǎng)學(xué)報》《生態(tài)學(xué)報》《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報》和《中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報》等核心期刊上的文章,參考文獻不少于20篇,然后由學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好自主選題完成。通過查閱大量相關(guān)文獻資料,一方面使學(xué)生掌握科技文獻的檢索、查閱和寫作技巧;另一方面讓學(xué)生了解目前我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平和現(xiàn)狀,肥料生產(chǎn)和施用、資源利用及開發(fā),以及不合理施肥產(chǎn)生的環(huán)境和社會問題,增強學(xué)生的使命感和責(zé)任感,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的熱情以及利用專業(yè)知識解決相應(yīng)問題的思考。通過文獻綜述的撰寫,所有的學(xué)生掌握了科技文獻的查詢,掌握了如何撰寫文獻綜述、科技論文和項目報告,體現(xiàn)在本專業(yè)“SRTP”(大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃)立項數(shù)目明顯提高,從以前的50%左右提高到了80%左右,并且每年“SRTP”結(jié)題優(yōu)秀項目有所增加。
(五)結(jié)合“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動進行社會調(diào)查,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力
針對植物營養(yǎng)學(xué)實驗、實習(xí)時間少,特別是生產(chǎn)實習(xí)無法開展的問題,將與植物營養(yǎng)學(xué)相關(guān)的社會實踐納入到課程體系中。任課教師根據(jù)測土配方施肥、高產(chǎn)高效創(chuàng)建和“減肥減藥”等一系列國家重大戰(zhàn)略,根據(jù)甘肅省不同地區(qū)的主要種植作物,結(jié)合暑期大學(xué)生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動,由任課教師和社會實踐指導(dǎo)教師共同設(shè)計和制定調(diào)查表,要求每位學(xué)生(農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的生源主要在農(nóng)村,城市戶口的學(xué)生可以就近到所在縣市的農(nóng)村開展調(diào)查)調(diào)查自己家鄉(xiāng)主要作物的施肥現(xiàn)狀、產(chǎn)量水平和限制產(chǎn)量提高的因子,并進行作物產(chǎn)量差分析和限制因子的剖析,分析當(dāng)?shù)刂饕魑锏漠a(chǎn)量潛力和節(jié)肥增效的空間,并根據(jù)調(diào)查結(jié)果和所學(xué)知識,制定當(dāng)?shù)刂饕魑锏氖┓视媱潱⑼瓿烧{(diào)查報告。任課教師和社會實踐指導(dǎo)教師組織農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的相關(guān)教師組成專家組,對每位學(xué)生的調(diào)查報告進行評閱,評閱成績作為大學(xué)生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的主要考核指標;同時,對完成較好的調(diào)查報告由學(xué)院“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動工作小組上報學(xué)校,由學(xué)校“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動工作小組進行表彰。系里將學(xué)生調(diào)查完成的主要作物的產(chǎn)量差和限制因子、施肥計劃制成展板,一方面用以展示學(xué)生的調(diào)查成果,接受廣大師生的監(jiān)督和檢查;另一方面,學(xué)生調(diào)查完成的成果也可作為系里相關(guān)老師從事指導(dǎo)農(nóng)民施肥的參考依據(jù)。通過“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動,不僅完成了教育部和團中央倡導(dǎo)的大學(xué)生“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動精神,更重要的是通過社會調(diào)查讓學(xué)生更加了解我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)狀,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。通過“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動,學(xué)院每年完成30篇左右的社會調(diào)查報告,2~3篇獲得校級優(yōu)秀調(diào)查報告,2~3人獲得校級優(yōu)秀社會實踐者,本專業(yè)的省級優(yōu)秀社會實踐者也獲得了零的突破。
教學(xué)質(zhì)量是學(xué)校的生命線,提高教學(xué)質(zhì)量是學(xué)校工作永恒的主題。只有不斷地充實和更新教學(xué)內(nèi)容,探索和采用創(chuàng)造性的教學(xué)方法和手段,才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而適應(yīng)新時期本科教育人才的培養(yǎng)目標和社會發(fā)展的需要[6]。本文根據(jù)近年來植物營養(yǎng)學(xué)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題,從教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)手段和教學(xué)方法的改進、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力等方面進行了有益的探索與嘗試。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的進步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高,今后對植物營養(yǎng)方面人才的要求將會更高。因此,繼續(xù)加強植物營養(yǎng)學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和學(xué)科體系的改革,提高教學(xué)效果,培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的專業(yè)人才是植物營養(yǎng)學(xué)教學(xué)肩負的重任。
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(編輯:王 佳)
2015-04-07
甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項目“植物營養(yǎng)與土壤學(xué)系列課程實踐教學(xué)體系構(gòu)建”和“土壤肥料學(xué)重點建設(shè)課程”資助。
張文明(1980-),男,甘肅會寧人,在讀博士,講師,主要從事植物營養(yǎng)與營養(yǎng)生態(tài)方面的教學(xué)和科研工作。
G642
A
1008-6927(2015)06-0101-04