林學專業研究生課程《高級植物營養學》的教學改革

孫學廣

（貴州大學貴州省森林資源與環境研究中心 貴州·貴陽 550025）

《高級植物營養學》主要面向植物營養學、土壤學、資源與環境科學、生物學、農學、林學等學科的研究生開設，旨在本科《植物營養學》學習基礎上進一步向研究生傳授植物營養研究領域的經典理論和研究成果，引進植物營養學新的研究方法、研究進展和理念，以期開闊視野，對研究生的創新性研究有所啟迪。

在林學專業中，《高級植物營養學》課程一般作為選修課開設，且多以專題講座的形式授課。長期以來，在林學專業《高級植物營養學》教學過程中存在一些問題，如：林學專業學生本科生階段多不開設《植物營養學》課程、不具備《植物營養學》基礎知識，缺少教材且現有教材更新緩慢，課程教學內容與學生實際需求存在脫節，缺少實踐環節，學生缺乏學習積極性等，這些問題嚴重影響了教學效果。

基于此，本文綜合分析了林學專業研究生課程《高級植物營養學》教學存在的問題及原因，并針對這些問題提出了教學改革方案，以期為提高《高級植物營養學》課程教學質量，增強林學專業研究生的人才培養質量提供幫助。

1 林學專業研究生《高級植物營養學》課程教學存在的問題

1.1 缺少教材且教材更新緩慢

近年來，國內外植物營養學領域的研究迅猛發展，尤其是有關營養吸收及調控的分子機理方面，知識更新迅速，這使得教材更新速度遠落后于學科發展。

一直以來，在植物營養教學方面可用的教材非常有限，且更新緩慢。本科教學廣泛使用的《植物營養學》第2版為2003出版，距離當下已近18年，這期間植物營養學已有長足進展，尤其在植物營養過程的分子機理方面，教材中很多知識已落后。在研究生教學方面，認可度較高的為李春儉主編的《高級植物營養學》第2版，該版為2015年出版，部分內容也已有些陳舊。

國外教材也同樣存在更新緩慢的問題，經典教材《Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants》最新版（第三版）在2012年出版，距今也已近10年。

1.2 教學內容與學生實際需求存在脫節

《高級植物營養學》的教學內容偏向于營養吸收及調控的分子機理，而林學專業研究生多不具備《植物營養學》基礎知識，且其將來從事的研究更多涉及的是林木營養生理研究。另外，植物營養知識的講授多以農作物和果樹為例引入，并重點關注從礦質營養的角度如何提高這些物種的經濟性狀。然而，在傳統林業生產過程中，由于樹木生長周期長，除經果林外，一般性施肥見效慢，效果不明顯。因而，從事植物營養相關研究的林學專業研究生主要圍繞幼苗營養生理開展。林學專業研究生的知識需求多集中在林木育苗階段的植物營養特征相關知識。

1.3 教學時數偏少，缺少實踐環節

植物營養學是農業高校農業資源與環境專業的核心課程，但作為林學專業而言，多為純理論教學，一般不含實踐教學環節。以貴州大學為例，林學專業《高級植物營養學》教學時數一般為36學時，教學時數偏少，無法開展實踐教學。

植物營養與生產實際聯系密切，實踐環節的缺失不利于學生對理論知識的準確把握和為將來從事相關課題研究奠定基礎。

1.4 學生的學習積極性不高

《高級植物營養學》在林學專業多作為選修課開設，學生的重視程度不夠；林學專業研究生植物生理學及分子生物學基礎知識相對薄弱，在學習相關內容時（如礦質營養的分子機制）很吃力；該課程一般為純理論教學，導致學習過程中存在理論與實踐的脫節，尤其是目前植物營養學最新的進展多圍繞分子生物學、細胞生物學展開，這與林學專業學生實際需求（多在生理水平或應用實踐水平）有脫節。綜上因素，導致學生學習積極性不高（見圖1）。

圖1：《高級植物營養學》課程知識框架

綠色框線中的內容是《植物營養學》基礎知識回顧，紅色框線內容為《高級植物營養學》重點講授內容。

2 《高級植物營養學》課程教學改革

2.1 多渠道獲取植物營養學最新進展，豐富教學內容

引導學生多渠道獲取植物營養學知識。除上述教材外，向學生推薦《植物營養與肥料學報》、《Journal of Plant Nutrition and Soil Science》、《Soil Science and Plant Nutrition》、《Journal of Plant Nutrition》等植物營養學專業期刊以及《植物生理學》、《土壤學》、《林業科學》、《Molecular Plant》、《Trends in Plant-Science》、《Plant Cell》、《New Phytologists》、《Plant Physiology》、《Plant Journal》等相關學術期刊，鼓勵學生閱讀植物營養學領域的專業文獻。需要注意的是，對植物營養學知識的獲取不能一味依靠閱讀學術論文，從論文獲取的信息往往是零碎的，不利于建立系統的知識體系，課程教學過程中應優先向學生講授課程的知識框架，在此基礎上通過閱讀文獻對知識框架進行填充和豐富。

植物學權威期刊《Plant Cell》開設了“Teaching Tools in Plant Biology”版塊，邀請世界范圍內知名植物學專家制作了大量優秀的教學材料，其中包含了“Plant Nutrition 1:Membrane Transport and Energetics,Potassium Nutrition,and Sodium Toxicity”、“Plant Nutrition 2:Macronutrients(N,P,K,S,Mg,and Ca)”、“Plant Nutrition 3:Micronutrients and Metals”等植物營養學相關材料（http://www.plantcell.org/content/teaching-tools-plant-biology）。這些資料可進一步豐富《高級植物營養學》的教學內容。

同時，值得期待的是，《Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants》的第4版可能在2021年下半年出版，這將為《高級植物營養學》提供良好的教學材料。

2.2 教學內容調整

針對林學專業研究生缺乏植物營養學基礎知識的問題，在課程教學中應適當補充《植物營養學》基礎知識，可考慮用8-10個學時講述。講述內容主要基于《植物營養學》第2版的知識框架，開設4-5個專題，重點講授圖1綠色框線內所示內容。且在實例教學方面，多引入林木礦質營養相關內容。

作為《高級植物營養學》的核心教學內容，主要圍繞根際生物學、礦質養分的吸收、運輸、同化及再利用機理（重點）、植物對環境脅迫的營養適應機理開展（圖1紅色框線內所示內容），設置10-12個專題。另外，結合地域特點，包括當地的土壤特性（酸性土為主，低磷、低氮、鋁毒）、主栽樹種生理特性等，增設1-2個專題。專題講座過程中盡量結合林木礦質營養研究實例講授，可側重介紹林木營養特性，實驗設計和研究方法。

2.3 增加教學時數，增設實踐環節

調整教學時數，增加至54學時，其中理論教學36學時，實踐教學18學時。

實踐教學主要圍繞林木苗期營養開展，重點讓學生了解不同苗木的營養特性，學會有針對性的設計施肥實驗；引導學生了解不同肥料的特點，掌握肥料選擇、施肥時機、施肥方法（如水肥耦合），以及礦質營養分析方法等內容；要求學生了解根際微生物（特別是菌根真菌、根瘤菌等植物共生菌）對植物營養的影響。另外，可利用校外實踐教學基地（林場、苗圃）開展的長期施肥實驗作為實踐教學環節的補充，讓學生走到實踐的第一線。

實踐環節不必設置固定的實驗內容，可根據學生的需求和教師承擔的科研項目進行調整（比如實驗對象，具體實驗設計等）。另外，實踐環節的具體時間無需按課表固定，要根據具體實驗內容調整。如種子萌發在不同林木中差異很大，無法固定實驗時間，再如根際微生物菌根真菌接種實驗，一般接種后至少一個月才能形成菌根，也就意味著接種后至少一個月以后才能進行相關測試。

2.4 多維互動教學

加強與學生的交流，充分了解學生的知識背景和興趣，根據學生需求調整教學內容。在課程開始時給學生介紹課程的知識框架，引導學生思考并結合自己要從事的研究方向提出知識需求；設置開放性問題，引導學生查閱資料，采用Seminar教學方式，進行師生研討及匯報交流；在實踐教學環節，充分發揮學生的主觀能動性，引導學生通過查閱資料發現科學問題，通過分組研討提出科學假設并自主設計實驗驗證。

以上教學改革可有效彌補《高級植物營養學》教材匱乏、教學內容與學生實際需求存在脫節、學生學習積極性不高的問題，對提高課程教學質量、培養專業人才有所助益。