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农业资源与环境专业的实验课程教学质量提升建议

2024-08-27 60 上传者：管理员

摘要：基于新时代高校实验技术人员职业化转型改革背景，以农业资源与环境专业为例，对农业资源类实验课程教学改革目标及其普遍问题进行分析，从教学内容整合、推广线上线下混合式教学方式、拓宽考核形式和增补开放大型仪器设备等方面提出了实验课程教学质量提升的建议。

关键词：
农业资源与环境专业
实验课程
教学改革
职业化转型
质量提升
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在高校实验技术人员职业化转型改革背景下，实验技术人员不仅要承担实验课程的准备工作，还要承担实验课程的教学工作，实验教师队伍需要向专业化发展，实验教师成为高校深化实践教学改革、实现创新发展的重要成员。以农业资源与环境专业实验教学为例，该专业只设置1个实验教师岗位，原有大纲大多是验证性实验，每门实验课程均孤立存在，由各自任课老师做教学计划，难以避免实验内容重复、连贯性差，缺乏系统化、连贯性，容易让师生感到枯燥无味。土壤学实验实践、土壤利用与改良课程设计、植物营养与施肥、土壤农化分析、试验统计与分析、农业水资源利用等实验课程是农业资源与环境专业的核心课程，是培养学生动手能力、思维能力和创新能力等的重要课程。面对该专业发展的新要求，迫切需要重新整合实验内容，加入设计性、综合性研究型实验，推动连贯性实验教学，使学生从基本动手能力培养向专业动手能力方向发展。

1、实验课程教学改革目标

为将农业资源与环境专业建设成为一流本科专业，必须提高实验课程教学质量，以实验助推理论教学，实现高素质人才培养目标。首先，以能力培养为核心拓展实验教学内容；其次，通过“互联网+”慕课平台充分利用线上课程资源，让学生连贯完整地学习各方面的理论知识；再次，考核方式中增加实验课程总结论文占比，并将大型仪器引入本科教学；最后，通过线上讨论总结撰写课程论文，使学生深入了解做科学研究的过程。经过这一系列混合教学改革及实践的初步尝试，提升学生专业知识的认知能力、动手写作能力、科研创新能力[1,2]，从而培养具有从事农业资源利用与管理、农业技术推广与服务等方面专业素质的人才。

2、实验课程教学普遍存在的问题

以往重理论、轻实践，重知识传授、轻能力培养的现象依然客观存在[3,4]，实验教学均以教师为主，教师在讲台上讲授实验原理、实验仪器与试剂、实验步骤、实验分析和结果讨论等内容，这种填鸭式教学不能激发学生的兴趣，限制了其独立思考和解决实际问题能力的发挥，更不能满足新建地方本科院校培养应用型人才的基本需求[5]。学生考虑得少，实验课程参与度不高，养成了不思考不动脑筋的坏习惯，也抹杀了学习的主动性和积极性。等到做毕业课题论文时手足无措，无从下手，解决问题的能力弱[6]。

实验教学中实验成绩的评价主要是学生出勤率、实验过程操作和实验报告按照一定的比例计算成绩，缺乏对实验操作技能的考核和实验数据结果分析统计并撰写论文的考核，忽视培养学生操作技能的熟练程度、试验结果统计与分析和论文写作能力[7]。实验报告有时也出现相互抄袭现象，不能真实反映学生的掌握程度，没有留给学生发挥科研创新思维的空间，严重影响学生的积极性，导致对学生实验成绩评定的准确性和客观性缺失。另外，课程实验往往是分组操作，共用同一组实验数据，只要同组有个别同学认真做实验，其他学生课后抄袭他人的实验报告，教师批改时也无法分辨，造成考核的准确度不高。

本科教学仪器设备不足，只有部分分光光度计、定氮仪、火焰光度计等基础仪器，大型仪器（超过10万元）如自动流动分析仪、原子吸收光谱仪、气相液相色谱分析仪、质谱仪以及等离子体发射光谱仪（ICP）等只向教师、研究生开放，以用于科学研究，本科生实验教学无法使用，导致学生自主实验基本技能锻炼机会少[8]。

3、实验分析课程教学质量提升建议

3.1 拓展整合实验教学内容

在科研和实际生产活动中，设计好实验内容是重中之重。实验项目及内容设置不仅能体现实验课程的整体水平，研究型科学综合实验还会反映学生对本专业学科前沿技术的了解和掌握程度。原教学计划设计土壤学实验课时为32个学时，实习期1周；植物营养与施肥实验32个学时，实习期1周；土壤农化分析实验48个学时；农业水资源利用实验8个学时，实习期1周；土壤利用与改良课程设计实习期4周；试验统计与分析实习期1周，整合在一起实验总课时120个学时，实习期8周。因学校改革开设第3（夏季）学期，为期1个月（一般在7月），安排实习实践课程授课，故整合后的开课学期在大学二年级下学期，即第5（秋季）学期和第6（夏季）学期完成。首先，学生要从第1周开始学习农业资源类实验分析课程基本理论知识，阅读参考文献，任课教师初步指出一个思路方向，水培试验以作物营养与缺素症状作为要点设计，土培试验以普通的氮磷钾用量作为要点因素，大田试验从酸性土壤改良的角度出发设计不同改良措施和施肥用量的两因素完全方案，学生根据兴趣爱好分组查阅国际研究前沿，并与任课教师讨论确定方案，这项主要为线上完成。其次，通过水培试验、土培试验和大田试验种植管理，期间在作物不同生育时期使用土壤养分速测仪、作物营养速测仪、叶绿素仪、红外线水分测定仪以及土壤酸度计、硬度计等速测仪器测定各项指标，使学生熟悉掌握仪器的原理与使用操作，大田试验时用滴灌、喷灌方式灌溉，使学生掌握农业水资源利用与节水节肥新理念。再次，作物成熟后，每个学生单独采集、处理、保存并测定各自的土壤植株氮磷钾含量和新鲜样品的维生素C、可溶性糖的品质；通过常规分析和仪器分析方法测定土壤常量元素；使用大型仪器如电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收分光光度计、气相液相色谱仪等测定土壤有效钙、镁、铁、锰、铜、锌等的含量，并要求熟悉大型仪器的使用方法。最后，学生除了必须完成每个实验项目的报告外，还要结合课程实习中测定的土壤和大田作物数据及课程实验结果数据，进行土壤营养供应能力与作物叶片营养、作物产量品质的相关分析，并结合课程学习的收获与体会撰写一篇综合性论文。这些改革措施一方面改变了实验项目之间的孤立性，使实验具有连贯性；另一方面，每个学生的试验样品不同，检测结果也不一样，可以避免抄袭他人数据的情况，这样间接地鼓励学生提高独立思考、分析问题和解决问题的能力，增加论文撰写还可以提高学生的总结和写作能力，详细内容见表1。

3.2 推广线上线下混合式教学方式

“互联网+”可以实现学生提前在线学习实验课程的理论知识，培养学生的实验技能，在疫情防控、极端天气等特殊时段更是不可或缺的教学方式。首先，通过在线方式教学，可以不同程度地拓展实验内容，教师可以在线辅导答疑，学生可以通过慕课、微课等平台，结合自身的兴趣查阅所学方向的前沿研究文献，加深知识结构了解，实现学生在课余时间进行学习的目的[9]。其次，在实验教学过程中引入现代化教学方式，利用“互联网+”播放相关仪器的使用方法、实验操作技能等视频，能更加直观地展示实验技能，激发学生的学习兴趣。最后，通过“互联网+”虚拟仿真等技术线上讨论疑难点并巩固知识点。“互联网+”教学模式使学生自主学习成为习惯，其可以充分利用“互联网+”资源，不受时间地点限制地学习；采取线上线下混合式教学方式进行互动学习，充分调动了学生的学习积极性和主动性，为实验教学的创新奠定了基础。

3.3 增加撰写总结论文的考核

实验教学考核除了要体现对实验原理的掌握程度，反映学生在实验方案设计、实验过程操作、注意事项等方面的实际操作技能外，还要反映对结果分析讨论、撰写等环节上的综合写作能力，因此全面客观地对学生的实验成绩进行评价非常重要[10]。改革后实验课程考核包括学生出勤和实验纪律（20分）、实验操作过程（20分）、实验报告（30分）、论文写作（30分）。实验并不都是刻板的，允许学生有拓展的空间，对于实验结果要求实事求是，只要能认真分析，找出原因，即使得出的结果误差较大，仍然认为实验有收获，教师应给予合理的肯定。鼓励学生在完成基本实验报告的基础上自由讨论，发表相关的个人建议、提出问题及实验设置意见并撰写一篇论文。学生应充分利用“互联网+”资源，通过阅读文献提高对实验项目的理解、加深理解实验内容，有自己的思考、观点、问题和创意，从而反映学生思考、创新和写作的独立性。

表1 农业资源类实验分析课程内容及计划时数分配

3.4 增补开放大型仪器

在已有实验室仪器设备的基础上，投入购置现代新仪器，保证学生可以独立进行仪器操作以及掌握大型仪器的使用方法。将原来本科生实验很难接触到的大型仪器引入教学，增加使用大型仪器的实验，让学生有更多的机会接触和熟悉更广泛的仪器，有助于提高其科研能力[11]，以发展其创新能力，推动其从被动接受到积极探索。只要学生课外做好预习、参加大型仪器的使用培训、实验方案切实可行，学习接受能力慢的同学也能重复实验，学有余力的学生也能根据自己的兴趣爱好开展实验。学生可以在互联网上获得相关信息，选择适当的方法和试剂，独立设计试验方案，然后集体讨论制定可行的试验方案，独立执行试验任务，最后对比在课堂上所用的方法，分析采用不同方法所造成的差异与原因。如水样中甲胺磷残留的SPE提取采用液相色谱-质谱联用技术；植株氮磷钾含量采用AA3全自动连续流动分析仪测定；选择电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤有效铁、锰、铜、锌、钙、镁含量。采用经典和先进的分析方法相结合，让学生既掌握基础方法又了解现代分析方法，这是培养学生综合能力和科学研究素质的重要手段，能为学生创造有利于独立思考、自由探索和创新的环境，从而提高学生的整体素质，进而提高学生在继续学习或参加工作时发现和解决问题的能力[12]。

4、小结

经过教学内容整合、推广线上线下混合式教学方式、拓宽考核形式和增补开放大型仪器设备等一系列教学改革及实践的初步尝试，使学生深入了解科学研究的过程，对提高学生专业知识的认知能力、动手写作能力、科研创新能力起到了关键性作用，得到了广大教师和学生的认同，并取得了较好的教学效果。

农业资源与环境专业属于基础理论研究内涵丰富、应用性强的专业，但该专业人才培养的局限性与社会对复合型人才的要求不适应，对于作物栽培等实验类方面的欠缺，一贯式的统一培养导致部分学生找不到发展方向，因此，引导部分学生向研究型或应用型发展是人才培养实现因材施教的关键[13-15]。通过教学改革与整合，农业资源与环境专业学生知识面和就业范围更广，适应能力更强，在农业资源高效利用与土壤作物健康调控与改良上更具优势。高校应积极培养学生农业资源和环境方面的基本知识和专业技能以及实践和创新能力，以适应区域经济和产业发展。

参考文献:

[1]李进,郑超,邓焯楠,等.《土壤农化分析》课程教学改革研究与实践[J].教育教学论坛,2018(8):105-107.

[2]程亚南,任秀娟,吴大付,等.土壤农化分析教学中存在的问题与对策[J].安徽农业科学,2015,43(13):380-381.

[3]陈兆夏,吉东风,张晓东,等.深化实验教学改革培养创新型农业人才[J].实验室研究与探索,2008,27(10):96-99.

[4]杨劲峰,韩晓日,李炳学,等.农业资源与环境专业启发式实践教学改革——以“农业生产实习”为例[J].教育教学论坛,2016(44):132-133.

[5]侯建伟,邢存芳.林学专业土壤农化分析教学改革的研究与实践[J].西南师范大学学报(自然科学版),2020,45(11):182-188.

[6]井长青,郑伟.《草地生态环境管理学》课程教学改革——以新疆农业大学为例[J].教育教学论坛,2018(28):126-127.

[7]周卫.土壤农化分析试验方法的改进与探索[J].农业技术与装备,2019(10):70,72.

[8]刘云庆,王兴磊,张艺,等.环境工程实验教学的改革与实践[J].实验室研究与探索,2019,38(3):203-205.

[9]曹琦,支金虎.农业资源与环境专业“植物营养学”实践教学的探索——以塔里木大学为例[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2020,33(3):140-141,144.

[10]金永昌,刘美英.“互联网+”背景下《土壤农化分析》实验教学模式研究与探索[J].才智,2018(8):18.

[11]刘敬勇,罗建中.新时期下环境监测实验教学改革初探[J].实验室研究与探索,2009,28(12):151-154.