科研項目驅動下的土壤肥料學課程教學改革探索

關天霞　張有富　張芬琴

摘? 要：土壤肥料學課程是農學類專業的一門實踐性比較強的專業基礎課程，為培養具備專業知識和實踐能力的大學生，根據土壤肥料學課程教學中主要存在的問題，提出將科研項目植入到課堂教學過程中，優化課程教學內容，改進教學方式，將理論教學與實踐教學相結合，加強課程融合，建立合理的考核評價體系，從而提高學生解決田間實際問題的能力，達到提升人才培養質量的目的。

關鍵詞：科研項目;土壤肥料學課程;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0113-04

Abstract： The course of Soil Fertilizer Science is a professional basic course with strong practicality for agriculture specialty. In order to cultivate college students with professional knowledge and practical ability， based on the main problems in the teaching of the course of Soil Fertilizer Science， it is proposed to implant scientific research projects into the classroom teaching process， optimize the teaching content of the course， improve teaching methods， combine theoretical teaching with practical teaching， strengthen curriculum integration， and establish a reasonable assessment and evaluation system， so as to improve the ability of students to solve practical problems in the field， and achieve the purpose of improving the quality of personnel training.

Keywords： scientific research project; the course of Soil Fertilizer Science; teaching reform

科研與教學相結合是我國政府一直以來努力推廣的一項基本教育政策[1]，教學和科研是高等學校的兩大職能，將教學與科研相結合， 是保證教學質量的有效手段，教學質量及科研水平是衡量一個高等學校的重要指標[2]，錢偉長院士曾經說過：教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育，沒有靈魂的教育[3]。不搞科研，忙著捧書本上講臺是上不好課的。《中華人民共和國高等教育法》第四章第三十一條明確規定“高等學校應當以人才培養為中心，開展教學、科學研究和社會服務，保證教育教學質量達到國家規定的標準”。因此，高校教育不只是傳授學生知識，更注重培養學生主動學習和理解知識并能將知識轉化為服務社會的能力[4]。這就需要高校教師對教學內容做到深刻的理解，教師只有不斷做科研，努力查閱文獻，邊研究邊學習，拓寬自己的視野和知識面，增長自己的學問，將科研經歷和研究成果帶到課堂上，并盡可能地讓學生參與到科研項目中，讓學生能夠在參加項目的過程中加深對知識的理解和認知，通過這種方式增強學生學習的興趣，激發學生認真學習的熱情，提高學生的學習能力與效果。

土壤肥料學課程是農學、園藝、種子科學與工程等農學類專業的一門重要的基礎課程[5]，是研究土壤、肥料和植物營養及其相互關系的一門科學[6]。這門課程不僅涉及較多的理論知識，而且是一門實踐性較強的課程，學生通過本課程的學習，可以熟悉土壤與肥料的理論知識，掌握植物對不同養分元素的需求規律以及相應肥料施用的特點，使學生能夠正確地認識土壤，并根據所學理論知識去分析與解決農業生產中的合理施肥問題。

一、土壤肥料學課程教學現狀

（一）教學內容單調

筆者所在學院所有農學類專業選用統一教材，采用的教材是由陸欣和謝英荷主編的《土壤肥料學》（第2版）。這套教材的特點是注重基礎知識，內容豐富，眾多專業都可以適用，在有限的學時內，教師往往按照課本內容單一的教授，沒有知識的拓展和延伸，所講內容又比較抽象、枯燥，學生難免聽得昏昏欲睡。實驗課的學習中，學生們按照實驗指導進行土壤樣品的采集，測定土壤容重、土壤pH、有機質含量、堿解氮、速效磷、速效鉀以及可溶性鹽含量的測定，學生們如同流水線工人，絲毫沒有自己的思考，僅僅熟悉了操作過程，卻不知道測定這些實驗指標到底有什么樣的意義。

（二）教學方法單一

土壤肥料學課程主要包括了土壤學和肥料學兩部分內容。其中，土壤學部分理論推導性的內容較少，而敘述性的需要記憶的內容偏多，但基本概念較為抽象，不容易理解，肥料學部分則需要將土壤學、化學、植物學以及環境科學等學科的內容融會貫通，但該課程理論課時僅有40學時，為了能夠完成教學任務，采用傳統的以教師為主導的教學方法，缺乏課堂互動，學生主動參與和積極學習的欲望降低，造成教學效果的下降。實驗課程中，教師提前寫好板書，可能會出現的問題做出重點強調，學生們只需要按部就班地完成實驗步驟，寫完實驗報告。

（三）課程融合度不夠

土壤肥料學課程與化學、植物學、植物生理學、栽培學以及統計學等課程關系密切，但目前土壤肥料學課程的授課僅僅針對本課程內容進行講解，沒有與其他課程有效的結合，使學生無法真正綜合掌握農學類相關專業課知識，綜合實踐能力以及解決問題的能力難以提高。

（四）考核方式單一

土壤肥料學課程考核形式單一，主要以期末考試成績為主，采用的方式為閉卷考試，受考試時間（2 h）限制，考試內容局限于基本概念和基本理論知識，內容比較單一，無法進行實際應用的考核，考試結果難以真正地區分學生的學習效果和掌握知識的程度，而且造成了學生“重理論輕實踐”的情況，有些學生在平時的學習中，慵懶懈怠，在期末考試前突擊復習也能取得不錯的成績，這種單一的考核方式無法真正地反映出學生對知識的理解程度以及解決問題的能力。

二、科研項目驅動下的土壤肥料學課程改革探索

土壤是重要的自然資源，肥料是基本的農業生產資料[7]，俗話說：“民以食為天，食以土為本”“莊稼一枝花，全靠肥當家”。這充分說明了土壤培肥和合理施肥在農業生產中的重要性，所以這門課程強調的是實訓性和實用性，將科研項目引入到課程教學中，讓學生參與科研項目，培養學生的探索能力和實踐能力，讓學生自己體會到這門課程是真正的“學有所需，學有所用”，才會真正提高學生的學習興趣和對課程的認可度。因此，筆者大量查閱文獻資料，結合自己博士期間研究內容和園藝專業的專業特點和課程特點，在2015年申請到一項國家自然科學基金項目“畜禽糞便中重金屬在河西走廊綠洲農業土壤-蔬菜系統傳遞與積累過程研究”，該項目研究中包含了2種土壤（灌漠土和潮土），2種畜禽糞便有機肥（豬糞和雞糞來源），5個有機肥施用量（0、15 t/hm2、30 t/hm2、45 t/hm2和60 t/hm2），4種蔬菜（葉菜類蔬菜：白菜;根莖類蔬菜：蘿卜;茄果類蔬菜：辣椒;瓜果類蔬菜：黃瓜），研究內容中有一部分是施用不同類型有機肥及不同用量對土壤性質的影響，涵蓋了土壤肥料學課程的大多數內容（土壤礦物質組分，土壤容重、孔隙度、有機質含量，NPK等大量元素含量、微量元素含量、土壤健康與施肥安全），本項目屬當前土壤環境及農產品安全研究的前沿熱點，可以解決畜禽糞便資源化利用問題，具有明確的研究目標和要解決的關鍵性問題，但科研項目難度并不大，這為培養學生的創新能力和實踐能力提供了平臺。筆者結合自己的科研工作及課堂教學，就如何將此科研項目引進到教學中進行探討。

（一）結合科研項目，優化教學內容

教學內容是知識的承載體，是達到教學目的的基本因素。土壤肥料學課程內容主要包括土壤的基本物質組成、土壤的基本性質、土壤形成、土壤類型、植物營養與施肥的基本原理、肥料中養分在土壤中的轉化及有效性、肥料的特性以及合理施肥與人類健康等基本知識。在農業生產實踐中，不同類型的土壤就具有不同的肥力[8]，但是土壤進行命名和分類是土壤肥料學課程中的一個難點，這部分內容即便是結合多媒體教學展示很多圖片，同學們仍然會聽得昏昏欲睡，沒有直觀認識。為了使學生們更清晰地認識到“土”，在教學內容中減少了土壤分類學的理論部分，結合科研項目中所涉及的兩種當地主要農作物土壤類型（灌漠土和潮土），以及實驗課的內容土壤樣品的采集。在進行實驗課時，由學生們在科研項目試驗地（土壤類型為灌漠土）確定土壤取樣點，選擇土壤剖面位置，采樣后將土壤進行土壤形態特征描述等，另外由我項目組的學生在黑河流域附近采集另外一種土壤（潮土）并進行視頻拍攝。通過視頻資料和學生們現場采樣相結合，充分掌握采樣要點，并讓學生們認真觀察采集到的灌漠土和潮土到底有什么不同，從外觀上直觀感受“土”的不同。之后在后面的實驗課中分別測定相關指標，讓學生們更清楚地認識到土壤本質的不同氮磷鉀是“植物營養三要素”，所以在農業生產中經常會施用氮磷鉀肥，但氮、磷、鉀化學肥料種類繁多，物理性狀各有不同，容易混淆，結合科研需要，為學生們準備了不同。類型的化學肥料，讓學生們直觀觀察顏色、形狀、聞聞氣味等，增強學生對化肥的認知。Fe、Mn、Cu和Zn雖然屬于重金屬元素，但它們也屬于植物必需營養元素，與N、P和K等大量營養元素具有同等重要性和不可替代性，若土壤微量元素供給不足或過多，同樣會影響植物生長和產量。為了加深學生理解，在實驗課程中，結合科研項目中蔬菜種植時間，選擇白菜地種植的土壤，讓學生們分別采集不同處理土壤，之后進行土壤容重、pH、有機質含量、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的測定。不要求學生們像以往一樣，每測定一個指標就寫一篇實驗報告，而是讓學生們將所有指標都測定完之后，結合項目組學生測定的白菜產量的數據，要求學生們查閱文獻，撰寫關于有機肥施用對土壤性質和白菜產量的影響的研究報告。通過這樣系統的學習，學生們更好地了解所學知識的意義，同時鍛煉學生總結概括能力和分析問題的能力。另外，科研項目中Fe、Mn、Cu和Zn等元素測定過程中選擇原子吸收分光光度計進行測定，因此在學生實驗中土壤速效鉀含量的測定也使用了原子吸收分光光度法測定，改進了傳統的火焰光度計測定方法。

（二）改進教學方式，促進知識理解

填鴨式滿堂灌的教學方式顯然已經不能適應課堂教學，當代高等教育已經從傳統的以教師為中心轉變為以學生為中心，所有的教學目的，教學質量的好壞都是以學生學習成果作為評價標準。為了更好地提升學習效果，在教學過程中采取了分組教學法，每組人數控制在4～5人，根據座位隨機劃分，要求學生們能夠互相促進，而且不同的學生具有不同的思考方式，更容易產生思想的碰撞，更有利于學生共同進步，如土壤有機質對土壤肥力有多方面的影響，土壤有機質是課程中非常重要的部分，在講授完土壤有機質的含義、組成、類型和性質后，需要學生們自己掌握土壤有機質在農業生產中的作用及其調節方式，可以讓學生分組討論5 min左右，然后由學生們概括總結要點，各組相互補充，最后由老師總結完善。通過這種學習方式，學生們基本能把握知識要點，但理解的深度不夠，通過讓學生們自己查閱文獻，拓寬專業視野和知識面，將科研項目研究結果進行深入分析，最終撰寫成研究報告的形式，更有助于學生對于所學知識的掌握和應用。

（三）加強課程融合，提升實踐技能

土壤肥料學課程設置在學生大二第二學期，本學期同時開設的課程還有試驗設計與統計分析課程和蔬菜栽培學課程，由于科研項目采用的是田間隨機區組試驗設計，學生們單靠土壤肥料學課程的學習并不太明白隨機區組試驗設計的特點，結合試驗設計與統計分析課程的第一個試驗，讓學生真正掌握了項目中小區的概念，每個小區怎么設置，每個小區如何去施用化肥和有機肥，讓每個小組的學生在不同有機肥施用量的小區進行土壤樣品的采集、處理，測定各試驗指標。充分利用蔬菜栽培學課程所學知識，讓學生們學會不同類型蔬菜的種植以及蔬菜的管理。在全部的課程結束后，學生們也獲得了一系列土壤理化性質相關指標以及蔬菜生長指標的數據，學生們會發現，每一個小區之間同一個試驗指標的結果都會有一些差異，這時需引導學生考慮為什么這些數據之間會有差異，引起這些差異的原因是什么，得到的這些數據說明了什么。這就需要應用試驗設計與統計分析課程中有關數據的整理與分析、方差分析以及回歸與相關分析的知識內容，引導學生用折線圖、柱狀圖以及散點圖等直觀表現出數據的變化趨勢，明確有機肥類型及施用量與土壤性質的關系，以及有機肥施用量與產量的關系等，引導學生們發現不同類型蔬菜（根菜類、葉菜類、茄果類、瓜果類）選用哪種土壤類型種植更好，在不同土壤類型（灌漠土和潮土）選用雞糞還是豬糞有機肥更好，最終確定土壤如何施用糞肥，更適宜種植哪種類型蔬菜以及糞肥施用量多少。通過這種課程之間的融合交叉學習，讓學生可以更進一步培養創新思維能力，提高研究和解決問題的能力。

（四）改進考核體系，注重解決問題

改變傳統的以期末考試成績作為單一考核評價體系，采取過程性評價與考試評價相結合的方式，將該門課程成績設置為平時成績和期末考試成績兩部分，其中平時成績比例設置為70%，期末考試成績設置為30%，重視學生在整個課程學習過程中的表現，將撰寫研究報告融入課程評價體系，使得最終該門課程的綜合成績構成為期末成績（30%）、課程研究報告（30%）、課堂表現（35%）和課堂考勤（5%），既考察了學生對于基本知識點的掌握，又考察了學生解決實際問題的能力，還能讓學生主動參與到教學過程中，真正改變以往學生“重成績、輕過程”和“重知識、輕能力”的現象，提高了課程教學效果。

三、科研項目驅動下的課程改革成效

通過一系列課程改革和課程融合，大大增加了學生對土壤肥料方向研究的興趣，參與本項目研究的學生達到了109人，其中100人已經順利畢業，28人順利進入研究生階段的學習，6人獲得校級優秀畢業論文，還有9人仍在進行后續的研究。同時學生申請各類項目的比例也大大增加，其中，有1人獲得全國大學生創新創業項目，有5位同學獲得校級大學生科技創新項目，有10位同學3個項目的研究獲得省級或校級“挑戰杯”大學生學術科技作品競賽一等獎或二等獎，有5位同學參加的1個項目的研究榮獲全國大學生生命科學競賽全國一等獎，與學院其他學生，以及參與其他學科方向的學生相比，人數上大大增加，而且參加各類項目和競賽的能力大大提高。

四、結束語

土壤肥料學課程是涉農專業實踐育人的課程之一，將科研項目引入到課程中來，覆蓋了主要教學內容和知識點，并結合學科前沿發展方向，解決了目前教學內容單調、教學方法單一、學生專業認知度較低以及創新實踐能力不足的問題。高校教師只有不斷在科學研究中才能及時掌握學科發展的前沿、動態及與其他學科之間的關系，高效地完善知識結構，提高自己的學科知識面和教學水平，學生只有較早地參與教師科研項目，才能有助于學生形成主動學習的習慣，激發學生創新思維和獨立思考能力，將撰寫研究報告融入課程評價體系，加強學生綜合能力的培養，為培養高質量農林專業應用型人才奠定基礎。

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[8]陸欣，謝英荷.土壤肥料學（第2版）[M].北京：中國農業出版社，2011.

基金項目：國家自然科學基金項目“畜禽糞便中重金屬在河西走廊綠洲農業土壤-蔬菜系統傳遞與積累過程研究”（41461075）;甘肅省高等學校創新創業教育改革項目“‘1制2型3階段、1師3導走全程’創新創業育人模式的構建與實踐”（2020-18）

作者簡介：關天霞（1984-），女，漢族，甘肅白銀人，博士，副教授，研究方向為土壤環境質量與農產品質量安全、土壤肥料學和生物統計學。