《设施农业节水灌溉》课程教学改革探索

王旭++刘建(等)

摘 要 介绍了海南大学《设施农业节水灌溉》课程特点，为适应学科调整和国家精准农业发展对设施农业科学与工程专业人才的要求，指出其现阶段存在问题，并从理论教学和实践教学等方面提出具体改革建议。

关键词 设施农业节水灌溉 ；教学改革 ；实践教学

中图分类号 S275

Teaching Reform of the Course Water-saving Irrigation of Facility Agriculture

WANG Xu LIU Jian CHENG Shanhan CHEN Yanli ZENG Liping

（College of Horticulture and Landscape， Hainan University， Haikou， Hainan， 570228）

Abstract Introduced the subject property of facility agriculture science and engineering， and according to the characteristics of facility agricultural water-saving irrigation， some detailed suggestions were put forward on theory teaching and practice teaching， aiming to acquire qualified personnel in the field of facility agriculture， to adapt to the discipline adjustment and development requirements of precision agriculture in China.

Key words facility agricultural water-saving irrigation ； teaching reform ； practice teaching

资源的稀缺性与利用资源的无限性始终是经济学的费解话题[1]。世界淡水资源日益紧缺，而人类对食物的需求也不断上升，淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。要破解耕地面积有限、淡水资源紧缺和世界粮食需求上涨之间的难题，发展节水灌溉成为关键。当前世界各国节水灌溉的主要措施包括渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌等。截止2010年，中国大陆有设施园艺面积350万hm2，占世界的86 %[2]。《设施农业节水灌溉》是一门新兴的学科，它是随着设施农业尤其是设施园艺的发展而出现的一门学科，并随着园艺设施的更新升级而不断发展。设施园艺是在露地不适于园艺作物生育的季节或地区，利用特定的保护设施与配套设备，人为地创造适于作物生育的环境空间，有计划地进行蔬菜、花卉、水果等园艺产品的安全、优质、稳产、高产生产的一种综合农业技术体系[3]。以下分析目前海南大学《设施农业节水灌溉》课程教学存在的问题，提出《设施农业节水灌溉》课程教学改革的内容与措施。

1 课程简介

《设施农业节水灌溉》是设施农业科学与工程专业的专业必修课程，内容基本涵盖了设施农业节水灌溉工程的各个方面，体现了系统性和完整性，是一门实用性很强的课程。通过本课程的学习，学生能认识不同的灌溉类型，熟悉其功能、特点、设计与应用，为今后从事专业工作打下坚实基础。

海南大学设施农业科学与工程专业于2006年开始招生，毕业学生授予农科学士学位。2013年，经教育部批准，该校设施农业科学与工程专业学位由农科改为工科，同年，该校对本专业教学大纲进行了调整，改变专业课程设置中侧重设施园艺的栽培管理和设施环境控制，而农业设施的设计建造、节水灌溉等方面的课程比重较小的局面，《设施农业节水灌溉》也由专业选修课调整为必修课程，专业地位更加突出。

海南大学《设施农业节水灌溉》课程安排在第六学期，32学时，共2个学分。其中，理论授课24学时，实验课时8学时。通过本课程的学习，使学生对设施农业节水灌溉有系统全面的了解，要求学生掌握基本理论、基础知识和技术发展趋势；对灌溉类型，掌握其功能、特点与应用；能根据给定条件，设计出满足生产要求的节水灌溉系统；实验教学8学时，学生能够运用本课程所学知识，并结合设施蔬菜栽培学和工厂化育苗原理与技术等相关课程，进行有关农业设施节水灌溉系统的设计、安装、调试等工作。

2 存在问题

2.1 课程内容涉及多个学科，难度较大

《设施农业节水灌溉》课程主要讲述温室灌溉特点及要求，温室作物生长对水分和养分的需求，灌溉系统组成与选择，首部枢纽，喷灌、滴灌、微喷灌等；内容涉及土壤、植物、环境、工程、数学及力学等多个学科，充分反映了设施农业科学与工程专业交叉学科的特点。由于该课程内容与其它相关课程，如植物生理生化、设施蔬菜栽培学、土壤肥料学、无土栽培学等课程有较多联系，交叉内容多，知识点跨度较大，增大了教学难度，在一定程度上影响了学生学习的积极性。

2.2 教学内容较多，课时紧张

科学技术的进步和设施园艺生产水平的飞速发展，使人们对灌溉原理认识不断深化，水资源的紧缺为农业灌溉提出了新的目标，节水灌溉技术需相应提高，这就要求《设施农业节水灌溉》教学内容要不断充实。在教学过程中，除讲解设施农业节水灌溉的基础理论外，还加入了国内外的最新研究成果，特别是雨水收集技术、南方热带水果和冬季瓜菜的灌溉、温室内以基质栽培为主的灌溉设计、封闭栽培系统中营养液废液的处理及利用，以及灌区信息化管理等内容。24个教学课时，很难将这些内容讲述完整。

2.3 教学方法单一，有待改进

课程讲授基本上是采用传统教学法讲授，而由于该门课程实践性较强，加上课程内容多与实际工程相联系，因此，上课需穿插一些简单的温室灌溉工程案例。目前，课程讲授方式虽采用多媒体课件教学，但缺乏精品动态多媒体课件，多媒体的教学优势并没有完全发挥出来，教学效果不显著。教学过程中，需要将理论与生产实践相结合，在学习理论的基础上提高学生设计施工的能力，以满足社会上对该专业技术人员的要求。

2.4 实践机会不多，亟待增加

目前，设施农业科学与工程专业实验有2座教学科研温室，温室内配有喷灌、滴灌和微喷带微灌等，可基本满足专业教学需求。因温室内常年种植实验材料，因此，各种灌溉系统处于持续运行状态。学生可进入温室进行灌溉系统的启闭，观察灌溉系统的灌溉或降温效果；但目前还缺乏对一套完整的灌溉系统组装的实践机会。

2.5 仪器设备不全，需要配齐

自该课程开设以来，实验室已购置土壤酸度计、土壤湿度计等仪器。现有测定土壤湿度和酸度的仪器，均为便携式测定仪；因为教学基地温室的灌溉系统为基于经验的手动控制，所以不能实现传感器与控制器的连接，这对于展示节水灌溉最新技术、实现温室灌溉自动控制还有很大的距离。此外，该课程实验的开展，还需要土水势观测仪、压力膜仪、流速观测仪等相关仪器设备，需要及时采购。

3 改革内容与措施

3.1 紧扣教学大纲，补充教学内容

2005年，农业部规划设计院的周长吉研究员在总结大田节水灌溉及温室特点的基础上，出版了《温室灌溉》一书。该书紧密结合温室灌溉主要采用管道灌溉的特点，删除了大田节水灌溉课程中渠道防渗等内容，增加了温室灌溉特点及要求、自行走式喷灌机、微喷带微灌、渗灌、水培灌溉、喷雾灌溉和潮汐灌溉等内容。海南大学设施农业科学与工程专业一直以该书为课程教材。该书自2005年出版后一直没有再版，因此，教学过程中，需酌量增加一些反映节水灌溉最新发展的内容；同时，给学生指定了一些有助该课程学习的参考书，如：《设施灌溉技术》、《温室灌溉原理与应用》、《节水灌溉技术》、《温室灌溉系统设备与应用》、《节水灌溉规划》、《实用农业节水灌溉工程规划与设计》、《微灌工程技术》、《喷灌与微灌设备》等。

在教学过程中，授课老师搜集了丰富的视频图片信息，建立了图文并茂、生动形象的的网络资源库，增加了课堂和实验教学的直观性和趣味性，以增强学生学习的兴趣。在授课过程中增加反映节水灌溉技术研究进展的新内容，突出其工程性、应用性和先进性。通过资源库的建设，着重使学生了解设施农业节水灌溉发展的新技术、新材料、新设备和节水灌溉自动化，尤其是通过实践基地参观学习和实际操作，提高学生的工程实践能力和动手能力。同时，增加温室灌溉设备建成后管理模式的学习和讨论，使学生树立建设与管理并重的思想，并分析传统工程管理的弊端，介绍当前国内外最新管理模式与方法，使学生充分认识到不同管理模式的适用条件及特点，探讨适合不同设施、不同作物的设施农业节水灌溉管理模式。

3.2 改进教学方式，丰富教学方法

在教学过程中，教师指导学生就教学中的某一问题开展小组讨论，以促进学生相互启发、相互学习，这样可以更好地发挥学生的学习积极性，有助于培养学生的独立思考能力、口头表达能力和创新精神，有利于促进学生灵活运用知识和提高学生分析问题、解决问题的能力[4]。

讨论式教学对教师和学生都提出了更高的要求：对教师而言，讨论要预先拟定合适的论题，并提供论题的相关知识背景，预想可能的回答，尤其是针对可能出现较大争议和容易发生逻辑错误的内容，要设想出解决方案，还要列出在总结中需要强调的基本论点。学生应深入阅读教材和相关材料，针对讨论议题或问题，提出自己的观点或相应解决方法，对自己不能解答的问题要进行梳理以留待交流。讨论结束后，小组结论由推选的代表进行阐述，以便进行交流。

把《设施农业节水灌溉》课程的课件、视频、图片、技术规范和有关文献都放在班级交流群上，学生可以通过上网下载资料，在课堂外巩固学习课堂上没有理解的知识。学生还可以观看视频，了解节水灌溉工程的施工工艺，滴灌、喷灌、微喷带微灌系统的材质、规格、安装、验收、运行等。这一做法可有效提高学生学习的积极性，激发学生的求知欲，激发学生的潜能。

3.3 介绍先进经验，了解发展动态

海南大学设施农业科学与工程教研室，多年来一直致力于作物营养、基质栽培、节水灌溉的教学、研究与推广应用工作，在教学过程中，将学生很好地融入到与课程内容相关的教学、研究和生产实践环节。教研室积累了安装、验收、管理的图片和录像资料，供教学过程中借鉴、参考。此外，教研室搜集了以色列、荷兰、中国新疆地区发展节水灌溉的详实资料，可以从宏观的角度介绍节水灌溉规划设计的重要性、思路和方法，内容涉及系统分析理论、哲学、经济文化、社会科学、环境、市场等方面，如讲授以色列农业灌溉的历史、发展历程、对照世界水资源的分布和利用情况讲解了以色列的水资源状况、农业灌溉在以色列国民经济中的重要性；介绍灌溉技术和设备在以色列农业中的独特地位，国家对灌溉设备生产厂家的支持及优惠政策、国际国内灌溉设备市场对以色列设备生产厂家的潜在压力和动力等内容。这些先进经验及发展动态，贯穿了节水灌溉技术的发展历程，使学生能够充分认识到发展节水灌溉的重要性、思路和方法，为将来从事专业工作打下良好基础。

3.4 加强实践环节，提高感性认识

教学实践环节作为教学活动的重要组成部分，其目的是为了培养学生理论联系实践的能力。海南大学园艺园林学院现有校内实习基地20 hm2，其中，温室内配备喷灌、滴灌、微喷带微灌，可现场演示灌溉设备系统的组成、功能、系统设计原理；也可进行喷头、滴头均匀度测试，压力管道水头损失测试和灌溉系统首部运行状况测试实验，田间实测和测试数据现场分析计算。田间实验内容虽然比较简单，但可增加学生对所学理论知识的感性认识，验证课堂所讲的经验数据。此外，该院现有校外实习基地15个，这些基地大多数配备了节水灌溉设备，为该课程的实践提供了丰富的场地。其中，罗牛山蔬菜基地利用稀释的沼液进行蔬菜滴灌生产无公害蔬菜，三江农场利用滴灌技术发展花卉、热带水果产业，均取得了显著的经济效益和生态效益。

在规划设计的基础上，让学生有机会参与灌溉系统的安装与调试、生产管理等。借助有关经费支持，每种灌溉方式采购10-15套，专供学生进行安装调试练习；若经费有限，可多套系统共用一套首部枢纽装置。这些需要学校实习经费的支持和教师相关科研项目支撑。

3.5 了解设计规范，掌握设计方法

了解、熟悉并掌握节水灌溉的设计规范，在此基础上开展设施农业节水灌溉工程设计工作，可为学生掌握灌溉技能、服务设施农业生产奠定良好基础，使学生了解节水灌溉分区规划、管网设计、工程施工、安装、验收和管理等都必须有一个合理、统一的衡量尺度，使学生充分认识到规范的重要性。让学生养成严格使用相关规范的意识，如学习掌握《NY/T 2132-2012温室灌溉系统设计规范》《GB 50288-99灌溉与排水工程设计规范》和《SL 556-2011节水灌溉工程规划设计通用图形符号标准》等设计规范。

4 结语

资源的高效集约利用是设施农业的典型特点，《设施农业节水灌溉》课程充分反映了设施农业科学与工程专业的学科特点，是学生必须熟练掌握的一门技能课程，学好这门课程对今后从事本专业工作具有很大影响。为培养适应社会需求的专业技术人才，对《设施农业节水灌溉》课程教学改革必须注重知识的综合应用和技能操作的双重培养，提高学生的综合素质和技能；改革中应根据教学计划和任务，根据时代要求和社会需求，适当调整教学内容，满足专业课程结构的需要；充分利用现有的教学和实践资源，开展讨论和启发式教学，有效利用互联网等，激发学生学习的主动性、创造性；鼓励学生参与生产实践，使学生真正意识到节水灌溉技术在设施农业生产中所发挥的重要作用，为建设节水型社会贡献力量。

参考文献

[1] 刘 铮，董亚珍. 科学发展观与产业政策选择[J]. 经济经纬，2005（5）：24 -26.

[2] 郭世荣，孙 锦，束 胜，等. 国外设施园艺发展概况、特点及趋势分析[J]. 南京农业大学学报，2012，35（5）：43-52.

[3] 李式军，郭世荣.设施园艺学（第2版）[M]. 北京：中国农业出版社，2011：2-10.

[4] 彭人哲. 讨论式教学：价值、形式和前提[J]. 教育理论与实践，2011，31（8）：47-48.