匹配作物生長全程的農學類實驗模塊化教學模式實踐與效果評價

侯文峰　王寅　高強　劉淑霞　李翠蘭　馮國忠

摘 要：實踐教學是農科類專業人才培養過程中的重要環節之一，然而農學類實踐教學活動常常因具有明顯的季節性和地域性特征而受到限制。該研究設計構建了“匹配作物生長全程的農學類實驗模塊化教學模式”，以期通過該模塊化教學模式的應用，進一步提高農科類專業學生的實踐能力。2年試點教學結果表明，該模塊化教學模式效果顯著，其中作物施肥原理與技術的及格率以及中等、良好、優秀的學生占比均得到了顯著提高，平均分別提高5.8%、23.7%、38.6%和16.0%。此外，在考研率未顯著下降的前提下，畢業生就業率提高10.5個百分點。該模塊化教學模式獲得了廣大師生的一致好評。

關鍵詞：教學改革;實踐教學;模塊化教學

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）07-0174-04

農業院校是培養高水平農科類專業人才的重要基地，而理論教學和實踐教學則是培養高素質學生的兩大重要支柱。實踐教學是農科類專業人才培養過程中的重要組成部分，對于提高農科專業學生的實踐能力和專業素質至關重要。然而，農科類實踐活動常常因具有明顯的季節性和地域性特征而受到限制[1]。目前，理論教學和實踐教學易脫節、難同步的現象在國內大多數農業院校農學類實驗教學中普遍存在。此外，實驗教學過程中驗證性和示范性教學實驗較為普遍，缺乏創新性、綜合性自主實驗，這無疑不利于學生科研思維和實踐能力的培養[2]。農業現代化建設是我國國家現代化建設中必不可少的一部分，而我國的農業現代化發展迫切需要科學技術作為支撐。因此，如何培養出適合我國國情的高素質、高技能農科專業人才，已成為新時代下全國高等農業院校必須完成的艱巨任務[3-5]。

1 模塊化教學模式的優勢

模塊化教學（Modules of Employable Skills，MES）是一種以現場教學為主、以技能培訓為核心的實踐教學模式。該教學模式嚴格參照工作標準，將教學大綱和教材內容劃分成若干教學單元，在每個教學單元中明確教學目標、教學內容、教學方法和知識重難點等，已在職業教育方面得到了廣泛應用。模塊化教學以能力培養目標為導向，推翻了傳統教學人才培養模式，即以知識傳輸為目的。模塊化教學的顯著優勢是具有較強的課程融合性和技能實用性。通過打亂并重排課本原有知識點的順序，對散落的知識點進行重新梳理和整合，使前后學習內容的銜接更加連貫和順暢。學生通過進一步分析與總結，找出相關聯的知識點并將其連接成線，最后形成一幅完整的知識網絡結構圖，進而更好地實現對知識的理解和掌握[6-8]。

2 模塊化教學模式的實踐

2.1 實驗模塊的設計構建 農學類實驗模塊化教學模式的設置應符合社會發展對農科專業人才的需求、適應農業現代化的發展、擁有良好的應用前景以及適用于從事科學研究的人才培養。前人在探究構建模塊化教學模式時提出了幾個關鍵問題：構建模塊化教學模式的必要條件是專業能力調研，核心是專業能力要素，依據是人才培養目標。考核模塊化教學模式是否具有創新性的尺度是教與學的關系，衡量模塊化教學模式是否科學的觀測點是模塊間的關系[9]。吉林農業大學農學類實驗課程與內容設置不系統、實驗教學開設時間與農時農事實際不匹配、學生課程參與度和積極性不高等問題，專業教師在前期進行了充分的調研和論證，構建了“匹配作物生長全程的農學類實驗模塊化教學模式”（圖1）[10]。本實驗教學模塊以作物生長發育全過程為主線，通過匹配對應的農時和農事設置了為期2年（4個學期）的模塊化實驗教學周期，內容涉及課程包括作物施肥原理與技術、植物營養與肥料分析技術實驗、土壤學、植物營養學、作物栽培學、植物保護學等。通過將各實驗內容與作物農時和農事貫通融合，重新整合形成了本農學類實驗模塊化教學模式，實現了各個實驗環節的整體規劃和有機銜接。

2.2 實驗模塊的教學應用 在設計和構建完成本模塊化教學模式后，我們將該模塊化教學模式在吉林農業大學農業資源與環境專業上開展了為期2年的試點教學（圖2）。

實驗教學模塊1為基礎土壤樣品的采集和測試。本實驗模塊設置在春耕之前，在土壤學、植物營養學、植物營養與肥料分析技術實驗等課程的基礎上，完成試驗田塊基礎土壤樣品的采集（圖2-a）、制樣（圖2-b）和基礎理化性狀的測試與分析（圖2-c）等相關實驗內容，所得基礎土壤理化性狀數據可為下一實驗模塊的開展提供參考依據。

實驗教學模塊2為田間耕作與栽培施肥。本實驗模塊設置在春耕時段，根據實時天氣將農事安排與農時相匹配，在田間試驗研究法、作物栽培學、作物施肥原理與技術等課程的基礎上，進行田間小區的劃定（圖2-d）。根據第一個實驗教學模塊已完成基礎土壤理化性質測定情況確定當季肥料用量并進行稱量和混配（圖2-e）。肥料準備工作完成后，根據天氣狀況盡快安排和完成田間耕作、施肥和播種（圖2-f）等相關實驗內容。

實驗教學模塊3為苗期生長監測與營養診斷。本實驗模塊設置在玉米苗期，在課程作物栽培學、植物營養學等的基礎上，完成玉米出苗情況調查（圖2-g）、植株形態觀測、植物營養快速診斷（圖2-h）等相關實驗內容。

實驗教學模塊4為中期病蟲草害的防治。本實驗模塊設置在玉米拔節期，在植物保護學、作物栽培學、作物施肥原理與技術等課程的基礎上，完成玉米主要病、蟲、草害的田間觀察、識別與鑒定（圖2-i）、調查統計與取樣（圖2-j）、病蟲草害的發生規律與防治措施、農藥的科學選擇與規范施用等相關實驗內容。

實驗教學模塊5為收獲測產與品質分析。本實驗模塊設置在玉米成熟期，在作物栽培學、植物營養學、植物營養與肥料分析技術實驗等課程的基礎上，完成田間收獲測產（圖2-k）、考種（圖2-l）、形態觀測等相關實驗內容。

實驗教學模塊6為環境效應分析。本實驗模塊貫穿玉米整個生育期，在土壤學、植物營養學和植物保護學等課程的基礎上，完成土壤微生物的觀察與鑒定、農藥殘留分析（圖2-m）及綜合評價（圖2-n）等相關實驗內容。

3 模塊化教學模式的效果評價

3.1 整合了實驗教學時空節點 由于人才培養方案和課程教學計劃的調整，多數實驗操作環節迫使與理論課程進行合并。實驗教學與理論教學的合并，造成了實驗時間與田間作物生長過程和農時農事的不匹配，進而導致學生無法全面了解和熟悉整個農業生產過程，容易造成學生對生產實踐形成片面的認知。以土壤學實驗為例，實驗課開設在秋季，錯過了采集田間基礎土壤樣品的最佳時期。以植物營養與肥料分析技術實驗為例，實驗開設在春季，土壤和植物樣品的測試結果已不能為當季作物的養分管理和土壤培肥提供參考。在綜合考量相關實驗課程內容與農時農事后，我們對實驗安排和時間節點進行了重新配置。吉林省主要農作物為玉米和水稻，其生育期集中在5—10月份，考慮到實驗開展前基礎土壤樣品的采集和備耕工作、后期收獲測產和品質分析等工作，將實驗課設置在3—12月份，實現了實驗教學與農時和農事的高度匹配。

3.2 優化了實驗教學資源管理 在設計和構建實驗教學模塊的過程中，專業教師結合面向大類招生的農學類專業人才培養方案，整合了不同課程或、實踐項目中的相近實驗，根據農業生產中的實際情況制定了6個實驗教學模塊，并逐步建立和形成了具有專業特色的實踐教學指導教材（《農業資源與環境專業實驗技術指導》，吳景貴主編）。通過總結近年來國內外專業領域最新的相關研究進展，并結合教師的科研項目與研究成果，對實驗教學內容進行了更新和完善，實現了教學與科研相統一、基礎理論知識與實踐應用能力相融合。在教學過程中，教師通過生活舉例、圖片展示、視頻演示、小組討論等多種形式，將傳統書本理論知識與現代科學技術發展相結合、實驗教學內容與生產實際相統一、課程設置與農時農事相匹配，在提高了教學內容的科學性、實用性和趣味性的同時，也激發了學生的積極性、主動性和創造性。

3.3 完善了實驗教學評價體系 考核是實踐教學活動中不可或缺的一環，同時也是對實踐教學內容的再延續。實驗報告這一標準在實驗課上被教師廣泛采用來評價學生對知識的掌握水平。這種考核方式過于形式化，學生之間普遍存在相互抄襲實驗報告的現象，不能真實反映教師的課堂教學效果和學生的知識掌握水平。以不同實驗教學模塊為單元，以學生實踐教學過程參與度和實驗技能掌握情況為考察點，以學生出勤、隨堂作業、視頻任務點觀看、環節小結、章節測試、總結報告、實驗報告和實驗操作等為考核和評價指標，重塑實驗課程的多元化、多角度和多層次考核評價。在第一個教學周期，以課程作物施肥原理與技術為例，主要考察學生的實驗參與情況、方案設計情況和課程任務的綜合完成情況。具體考核內容及權重分配情況如下：出勤情況與課堂表現（20%），實驗教學模塊的完成情況（60%，每個模塊各占10%），以收獲期產量與品質結果為考核點的課程總結報告（20%），3個部分構成本門課程的最終成績。在第2個教學周期，以課程植物營養與肥料分析技術實驗為例，主要鍛煉和考察學生的自主創新能力、團隊協作能力和動手操作能力，具體考核內容及分數分配情況為：實驗教學全程出勤情況（10%）、知識點掌握情況（20%，隨堂作業和章節測試各占10%）、實驗報告完成情況（20%）、技能綜合考核（50%，期末考試和實驗操作各占25%），4個部分構成了本門課程的最終成績。

3.4 健全了實驗教學保障機制 實驗模塊化教學模式的順利開展和實施，離不開場所設施、教師團隊和規章制度的保障。首先，學校為本模塊化教學模式的開展提供了必要的實驗田。專業教師進行試驗方案的設計和小組成員的分配，4位同學1組，每組負責1個實驗小區整體的田間管理和實驗開展。其次，相關實驗室與課程所需的儀器設備也進行了充分準備，并做到全天對本科生開放，滿足了與各農時對應的實驗教學和學生自主實驗的需求。在人員配備方面，參與授課的指導教師團隊設置科學合理。根據各個實驗教學模塊的不同特點，選拔了一批能力突出的優秀教師進行授課，并根據各教學模塊的實際需求和教師特長進行匹配，保障各教學模塊銜接過程中的有效配合和教學任務的圓滿完成。在教學規則方面，教師是教的主導，學生是學的主體這一原則貫穿整個實驗教學的過程，充分發揮了教師的引導作用，也調動了學生的積極性和主動性，激發了學生的創造性，發揮了教師的引導作用和學生的主體作用，二者相互滲透和統一，取得了較為理想的教學效果。通過模塊化教學，學生能夠親身參與制定某一實驗教學模塊中的部分實驗計劃，并利用其課余時間自行組織開展相關實驗，在提高實驗平臺利用效率的同時，也全方面鍛煉和提升了學生發現問題、審視問題和解決問題的能力。

3.5 取得了顯著的教學效果 （1）成績情況。以側重室內實驗的植物營養與肥料分析技術（表1）和側重田間試驗的作物施肥原理與技術（表2）為例，比較了模塊化教學前后學生的課程成績情況。由表1可知，未采用模塊化教學模式前（2015級和2016級），植物營養與肥料分析技術課程平均成績81.4分，及格率平均為99.2%，成績中等、良好和優秀的學生分別占94.4%、61.6%和9.5%。采用模塊化教學模式后（2017級和2018級），課程平均成績81.1，及格率平均為99.1%，成績中等、良好和優秀的學生分別占94.5%、64.6%和10.1%。

由表2可知，未采用模塊化教學模式前（2015級和2016級），作物施肥原理與技術課程的平均成績為76.8分，及格率平均為93.7%，成績中等、良好和優秀的學生分別占69.6%、40.4%和7.5%。采用模塊化教學模式后（2017級和2018級），課程平均成績為78.5分，及格率平均為99.1%，成績中等、良好和優秀的學生分別占86.1%、56.0%和8.7%。對比發現，盡管采用模塊化教學模式前后課程平均成績沒有顯著提高，但及格率及成績中等、良好和優秀的學生占比均得到了顯著提高，分別提高5.8%、23.7%、38.6%和16.0%。

（2）就業及考研情況。畢業生考研及就業情況見表3。較比之前未采用模塊化教學（2015級和2016級），采用模塊化教學模式后（2017級）學生的綜合就業率由先前的平均82.1%提高到90.7%，平均提高10.5個百分點。相比而言，考研率則無顯著差異，采用模塊化教學模式前后學生的綜合考研率分別為43.1%、42.6%。

4 結語

本模塊化教學模式在吉林農業大學農業資源與環境專業進行了為期2年（4個學期）的試點教學，得到了師生的普遍認可和積極參與。通過模塊化教學，課程內容得到了豐富，教學過程的實操性和趣味性得到了改進，學生發現問題、審視問題和解決問題的能力得到了充分鍛煉，動手能力和專業技能也得到了大幅度提高。本模塊化實踐教學模式的試點教學取得了良好的教學效果，獲得了廣大師生的一致好評，為培養出高素質的農業科技人才提供了有力保障。在后續開展實踐教學的過程中，教研團隊將密切關注各實驗模塊中可能出現的問題，積極與參與模塊化教學模式的師生進行交流探討，認真總結經驗教訓，進一步完善該實驗教學模式，并盡早實現該模塊化教學模式在其他涉農專業上的推廣和應用，真正提高農科類專業學生的實踐能力和專業素質，以期更好地適應我國農業現代化發展對農科人才培養的新需求。

參考文獻

[1]王笑穎，楊瑩光，張立峰.農學專業農時制生產實習改革[J].河北農業大學學報（農林教育版），2015（17）：32-35.

[2]徐小彪，曲雪艷，鄒菊花，等.高等農業院校植物生產類本科專業實驗教學改革的探討[J].高等農業教育，2010（7）：67-69.

[3]張翼飛，于菘，楊克軍，等.面向現代化農業需求的農學專業新課程體系改革初探[J].教育教學論壇，2018（11）：105-107.

[4]王強盛，楊冰，郝佩佩，等.高校農科專業層次性、模塊化實踐教學體系構建與實施[J].高等農業教育，2014（2）：80-83.

[5]李保云，張海林，張洪亮，等.農學專業創新型人才培養的實驗實踐教學體系的構建[J].西南師范大學學報（自然科學版），2020（45）：128-131.

[6]丁愛琴，孫芹英.應用型本科院校基礎化學實驗模塊化教學的思考和實踐[J].中國大學教學，2008（9）：78-79.

[7]李萬嶺.“模塊教學思想”的研究與實踐[J].教育理論研究，2013（10）：7-10.

[8]付帥師，李愛芬，姚軍，等.滲流物理實驗模塊化教學改革初探[J].實驗室研究與探索，2015（34）：165-167.

[9]李德才，王曉艷.構建模塊化教學體系必須注意的幾個問題——以物流管理專業模塊化教學體系構建為例[J].合肥學院院報，2014（24）：62-65.

[10]王寅，高強，楊芳，等.匹配作物生長全程的農學類實驗模塊化教學模式的設計與構建[J].吉林省教育學院學報，2020（36）：98-102.

（責編：張宏民）

Effects Evaluation and Discussion on Modularized Teaching Method in Agronomic Trials for Matching the Entire Crop Growth Process

HOU Wenfeng? ?GAO Qiang? ?LIU Shuxia? ?LI Cuilan? ?FENG Guozhong? ?WANG Yin

（College of Resources and Environment/National Teaching and Demonstration Center of Agricultural Resources and Environment， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， China）

Abstract： Practical teaching is vital in training agricultural talents. However， the agricultural trials are often limited for obvious seasonal and regional characteristics. “Modularized Teaching Method in Agronomic Trials for Matching the Entire Crop Growth Process” was designed and constructed to improve the practical ability of agricultural students. The modular teaching model achieved significant teaching effects through the last two years of pilot teaching. The passing rate， the medium， the favorable and the outstanding proportion of students have been significantly improved in Principles and Techniques of Crop Fertilization， which were significantly increased by 5.8%， 23.7%， 38.6% and 16.0%. In addition， the graduate employment rate increased by 10.5 percentage points without a significant drop in the postgraduate entrance examination rate. This model won the majority of teachers and students of the consistent high praise.

Key words： Teaching reform; Practical teaching; Modularized teaching.

基金項目：2019年吉林省高等教育教學改革研究課題“匹配作物生長全程的農學類實驗模塊化教學改革研究與實踐”;2017年吉林省教育科學“十三五”規劃課題“基于大類招生的資源環境類專業建設探索與實踐”（GH170251）。

作者簡介：侯文峰（1988—），男，山東濰坊人，博士，講師，從事作物養分管理與現代施肥技術研究方面的教學和科研工作。

收稿日期：2021-11-10