日光温室内的CO2变化规律及其施肥技术——新农科背景下设计性实验教学模式的探索

尉 辉，徐金强，杨 竟，刘文宝，刘素慧

(山东农业工程学院，山东 济南 250100)

1 引言

现代农业要实现绿色高效发展，必须依靠现代生物技术、信息技术和工程技术等交叉知识作为支撑，在此背景下，新农科的出现将适应社会新需求，是历史发展的必然[1]。设施农业环境工程学是一门多学科交叉和综合性很强的学科，涉及多个领域(生物、工程、信息和环境等)，应用较广[2]，既是设施农业科学与工程专业的专业核心课，也是园艺、机械电子、信息工程专业选修课。本课程的在教学过程中，始终以“学生发展为中心”，争取在“新农科”背景下使学生成长为心系社会并有时代担当的“新农人”。为实现“新农科”建设所需的人才培养目标，需要在实践教学中设置设计性实验，促进学生主动思考，增强学生的动手能力，以培养现代“新农人”。为此，设施农业环境工程学这门课中的实验由验证性设置成了设计性，在教学中将实验原理、技能和科学研究等融合在一起，从而把实验教学和科学研究有机结合起来[3]。

现以课程中日光温室内的CO2变化规律及其施肥技术为例，在实验中，学生通过查阅文献、设计方案，然后实施科学合理的实验方案，从而确定CO2施肥最佳的时间点和施用量，考虑施肥后的其他环境因子改如何调控，并完成实验报告。整个实验灵活运用理论知识、拓展了知识面，培养了学生的探究能力和创新意识[4]。

2 教学目标

2.1 技能目标

通过小组讨论制定验证日光温室内二氧化碳的变化规律、植物光合作用强度随之变化的可操作的实验方案；根据现有的或提供的实验材料进行制定简易的二氧化碳发生器；根据测定结果确定日光温室二氧化碳施肥的时间、施肥量计算及施肥后管理措施。

2.2 德育目标

提高保护环境、节约能源的意识；加强沟通协调和团队合作；培养学生踏实、严谨的科学态度；吃苦耐劳的品质、要有“三知三爱”的情怀[5],勇当时代需要的技术性人才。

3 教学重点与难点

教学重点：引导制定实验方案；培养踏实严谨的科学态度、加强沟通协调和团队合作、提高保护环境和节约能源的意识；根据制定的实验方案实地再去验证；能吃苦耐劳、有“新农人”情怀。

教学难点：引导制定实验方案；培养踏实严谨的科学态度；根据制定的实验方案实地再去验证；有“新农人”情怀。

4 实验设计教学过程与验证

4.1 实验设计教学过程

实验设计教学过程见表1。

表1 实验设计教学

4.2 实验验证过程

实验验证过程见表2。

表2 实验验证过程

5 教学效果反思

5.1 教学方法应用特色

本实验教学设计是基于“新农科”背景下，线上线下混合式教学理念，采用启发式、探究式和小组讨论[6]等多种教学法。以启发式进行实验设计为主线，围绕教学目标和重难点，在教学过程中引入课程思政元素，进行德育教学；小组讨论以学生为主体，通过自主的探究活动进行实验设计与验证，巩固所学理论知识，完成理论知识与实践一体化的教学。

(1)“新农科”视角下的线上线下混合式学习模式，将理论教学与实践教学有机结合在一起，将课堂上学到的理论知识运用到实践中去，更好地发挥“新农人”的作用。

(2)通过翻转课堂的教学方式让学生坚持课前有目的的复习和预习，课上以学生发展为中心进行学习，学生的参与度得到提高，自主学习和训练的能力得到锻炼。

(3)打破原有实验课的上课模式，以问题驱动的启发式教学始终以学生发展为中心，小组讨论学习是以学生为主体，可增强学生参与性，探究策略设计使学生处于主动学习地位，能主动思考问题，主动去发现、探索，并从中找出解决问题的方法。

通过知到APP统计观看视频、参与互动情况以及小组成员内互评等进行过程性考核，绝大多数学生都能完成教学任务，在专业课课程中融入德育教育内容符合教育教学全程育人、全方位育人的要求[7]。

5.2 教学效果预期达成

通过启发式、探究式和小组讨论等教学法应用，学生可制定出验证日光温室内二氧化碳的变化规律、植物光合作用强度随之变化的可操作的实验方案，并根据测定结果确定日光温室二氧化碳施肥的时间、施肥量计算及施肥后管理措施。同时提高保护环境、节约能源的意识；加强沟通协调和团队合作的精神；培养学生踏实严谨的科学态度、吃苦耐劳的品质以及“新农人”的情怀。