“土壤学”理论与实验协同教学模式改革探索与实践

王锐 聂小军 马守臣

[摘 要]在分析土地资源管理专业“土壤学”课程教学现状的基础上，结合土地资源管理专业培养目标要求，通过优化课程内容，突出理论教学重点，并以创新性实验项目的形式将实验内容同步穿插于理论教学过程中，教学与实验相长，构建了课程理论和实验协同一体化的教学内容体系，建立了突出培养目标、注重全过程考核、强化创新与实践能力评价的课程綜合考核体系。

[关键词]土壤学;实验教学;协同教学;教学模式;项目驱动

[中图分类号] G642.3          [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2022） 01-0092-04

“土壤学”是土地资源管理专业的基础课程，也是一门应用性和实践性极强的课程，在专业培养方案中占有重要地位[1-3]。通过系统学习土壤的形成过程、土壤肥力的构成要素及管理措施、土壤分类、调查与评价、土壤改良与污染治理等基本内容，为学习土地资源学、土地整治学、土地复垦学、水土保持学等课程和开展土地资源调查与评价、高标准农田建设等实践打好基础。随着国土空间规划和生态修复的逐渐展开，“土壤学”在专业培养计划中的地位将更加突出，通过学习本课程要求学生掌握土壤学相关基本理论知识，具有一定的分析能力和实践能力，同时要紧密结合国家和社会的需求，提高学生服务社会经济发展和生态环境保护的意识和社会责任感。

土地资源管理专业“土壤学”课程组教师经过多年的探索与实践，逐渐累积形成了相对成熟的教学方法和教学模式，但随着专业培养方案的不断修订以及结合学生多年来的教学效果反馈信息，本课程在教学内容和教学手段等方面还存在有待改进的地方。本文通过对土地资源管理专业“土壤学”教学现状进行分析，并结合课程理论实践一体化教学模式的探索与实践，提出进一步提高“土壤学”教学质量与效果的改革方法与建议。

一、“土壤学”课程教学现状

（一）课程内容多，学时有限

“土壤学”课程紧紧围绕土壤的组成、性质、环境过程、管理和保护，主要介绍土壤肥力，讲授土壤组成、土壤物理化学性质、土壤水气热肥状况、土壤形成、分类与分布以及我国主要土壤类型的特点和开发利用问题。在教学计划中，本课程总学时为48 学时，其中理论课时32学时，课堂实验16学时，另与“自然地理学”结合，有1周的野外综合实习。

多年来，本课程教材一直采用黄昌勇教授主编的国家级规划教材《土壤学》，[4]该教材体系完整，内容全面，前沿性和可读性很强。但从教学实践来看，对于非农业资源与环境专业学生来说，很难在有限的学时内深入全面讲授教材中庞杂的理论知识内容。因此需要紧密结合土地资源管理专业人才培养需求，有详有略，合理构建“土壤学”课程大纲。

（二）教学手段和方法不够丰富

通过多年的累积，课程组制作了高质量的多媒体课件，力求文字简练准确、图文并茂，穿插一些动画、视频等，形象直观，以帮助学生理解相对抽象的概念以及肉眼难以直接观察到的土壤过程等。同时，将多位教师开展的科研项目内容以及往届学生实习的照片、短视频等素材有机融入教学中，增强学生的“参与感”。但是，目前的课件质量还有很大的提升空间，如土壤学中重要内容“土壤有机质”，其形态、组成、转化及作用机制非常复杂且不易理解，仅靠图片或者简单的动画还是很难阐释清楚这一复杂物质。

同时，当前学生的生活环境不管是城市还是农村，很多人对土壤都缺乏亲和感，加上多媒体教学信息量大，教学速度快，学生吸收和掌握知识速度要求高，从头至尾机械的课堂讲授容易让学生逐渐感到疲劳，课堂学习兴趣和积极性慢慢减退。由此，需要改革教学手段和方法，不断地刺激学生神经，激发学生探究土壤奥妙的热情。

（三）课堂实验辅助性和挑战性不足

实验是培养学生分析能力和实践能力的重要手段，也是“理论-实践-理论”认知过程的关键一环。以往实验教学多是在理论课程教学全部结束后展开，这种集中型实验虽然有利于学生综合运用所学土壤学知识解释实验现象，但是对理论课程教学帮助受限。如何根据理论教学内容在有限的学时内合理设置相应的实验项目，以巩固学生的理论知识水平和提高学生的动手操作技能，这是每位教师需要思考的问题。

“土壤学”实验一般可以分为基础型实验、综合型实验和设计型实验。[5]在实际的实验教学过程中，只需要按照实验步骤完成的基础型实验居多，对学生来说与实践结合不够紧密，挑战性不足，实验效果一般。

（四）学生重视程度依兴趣而参差不齐

土地资源管理专业内容庞杂，“土壤学”一般在大二的第一学期开设，学生对专业的认识处于萌芽阶段。在学习了“管理学”“西方经济学”“数字测图原理与方法”“自然地理学”等管理学、经济学、工学和理学课程后，学生不停转换思维，在摸索不同课程的学习方法，对“土壤学”的重视程度达不到应有高度，因此，学习主动性不高，学习兴趣不浓。

二、“土壤学”理论和实验教学改革

（一）明确课程定位，突出理论教学目的和重点

根据土地资源管理专业的培养计划，根据所选教材内容并参考其他高校教学教研改革成果，[6-9]对“土壤学”课堂教学内容进行适当的调整。同时，理论课和实验课交互进行，根据课程实验计划，在相关理论课程讲授完成后随即布置实验，见表1。

第一部分作为课程引子，在绪论里介绍什么是土壤及其主要功能的基础上，重点强调学习“土壤学”对本专业其他课程学习的支撑作用等。然后简要介绍土壤形成过程，包括岩石的风化作用、风化母质类型以及五大成土因素在成土过程中的作用，使学生对土壤有初步的了解，共计4学时。第二部分为土壤的物质组成，从组成土壤的骨架-肌肉-血液-生命体几方面，重点介绍土壤的各项组成，共计11学时左右。第三部分为土壤的理化性质，这部分教学内容丰富，具有一定的深度，从专业角度出发选择土壤结构作为重点内容讲授，离子交换吸附和土壤酸碱反应简要讲授，共计5学时。第四部分为土壤的形成过程，主要讲授土壤形成过程的物质转化和迁移、基本成土过程、土壤发育、土壤发生过程与诊断层的形成、土壤的空间分布规律，我国土壤分类系统的分类原则和命名方法，土壤资源调查田间方法，我国主要土壤类型及其基本性质等，共计8学时。第五部分为土壤利用与管理，主要介绍土壤肥力及养分管理、土壤污染与生态修复，土壤退化及生态修复，在“土地保护学”中讲授，土壤质量与农产品安全章节需要学生自学，课堂重点讲授土壤质量的内涵及评价指标和方法，共计4学时。

（二）以项目为驱动，强化实验综合性与创新性

1.优化实验内容，与理论课程穿插融合

实验教学在“土壤学”课程教学中占有十分重要的地位。“土壤学”实验教学大纲要求的实验项目有9个，根据专业特征和学时要求，将“土壤全氮的测定”“土壤速效磷的测定”两项内容去掉，并根据教学内容将原来首个实验“土壤剖面的挖掘与样品采集”进行拆分并突出二者重点，首先讲述和开展“土壤样品的采集与处理”实验，让学生掌握如何科学采集土样，实验取样主要工具为土钻等，为后续实验样品的采集打好基础;而“土壤剖面的挖掘与观察”教学在进行相应理论课程时进行，主要进行剖面土壤发育的观察和障碍层次的辨识。最后结合课程进度安排7个实验项目。

所有的实验内容均是在相应的理论课程讲授完毕或者讲授之中进行，这样尽可能避免从头至尾机械的课堂讲授使学生学习兴趣和积极性减退的情况。

2.以项目的形式，学生自主设计实验方案

“土壤学”实验内容多数是强化学生基本实验操作技能的基础型实验，通过系列基础型实验为课程教学和学生独立开展综合性和设计性实验奠定了基础。但是基础型实验基本上要求每位或每组同学完成3-5个样品的测定，不能通过样品间测定结果的差异解释一些科学问题，对学生来说与实践结合不够紧密，挑战性不足。例如，对于土壤含水量的测定，学生在了解了土壤水含量、形态及运动等基本理论知识后，就会逐渐了解到自然界土壤水分时刻处于动态变化之中，而其变化的影响因素既有自然的降水、蒸发、蒸腾、下渗等过程，也可能有灌溉、覆盖、压实、中耕、施用保水剂等人为作用，同时还受土壤物理性质、气象要素、立地条件等多方面因素的影响。因此，为了激励学生勤学勤思，增强实验的创新性，勇于设计实验以解释生活中常见现象，要求学生以5人一组，样品采集100个左右，完成实验设计方案和样品测定，并按照科技论文格式完成实验结果分析和讨论，最后进行PPT汇报。结果显示，学生设计的实验内容丰富，如“不同土地利用条件下农田水分消耗特征”“农田防护林建设条件下‘林-粮’水分竞争空间格局”“不同树龄0-3m范围根系耗水空间差异”“土壤含水量空间变异性的尺度效应”等，学生既达成了基本的实验技能要求，更从实验设计、样品采集、数据分析、文字论述、汇报答辩等多方面提升了开展综合性和设计性实验的能力以及分析问题与解决问题和团队协作的能力。

同样的，土壤有机质、土壤容重、土壤pH、土壤结构稳定性等实验也采用上述项目型实验方案。但是，如果每组全部按照上述方案采样和测定，受实验室条件限制，需要学生排队等候，实验历时很长，将影响教学进度和学生积极性。为此，将年级学生分组，除了“土壤样品的采集与处理”和“土壤剖面的挖掘与观察”，其余每个实验测定内容作为一个专项设计型实验由2-3组学生来完成。该实验按自行设计采集100个左右样品，剩余的4个实验项目仅仅采集5-10个土壤作为基础型实验，让学生掌握该实验的主要原理和步骤。在实验汇报和答辩阶段，全体学生有机会对所有实验内容进行较全面的认识和理解。

3.注重全过程考核，强化创新和实践能力评价

科学的课程考核体系对学生学习和教师教学都能起到良好的促进作用。考核体系能充分发挥教学和培养目标的导向作用，更加注重对学生知识和能力等综合素质的考核，强化对学生的创新精神和实践能力的培养。按照学校和学院关于本科教育的要求以及本课程特点，建立“注重过程考核，激发创新思维”的课程考核体系。在“土壤学”课程考核评价中，平时成绩占30%，实验成绩占20%，期末考试成绩占50%，其中平时成绩包含课堂表现和平时作业（占比分别为10%和20%）;实验考核包括实验平时表现与实验报告完成情况和专项设计型实验汇报答辩情况（一般各占10%）;期末考试侧重基本概念与基本原理的理解和土壤知识在实践中的应用，尤其重视与当前土地资源管理密切相关的知识点，并考查对课程的总体认识和把握，含40分左右的主观题，以实现学生对知识的融会贯通，增强学生自主学习的主动性。

在2015～2017届土地资源管理专业“土壤学”课程教学中，通过上述措施不断探索和改进理论和实验教学过程，学生对土壤学的学习兴趣增加了，课堂教学效果稳步提升，实验教学中学生的积极性和主动性更是得到明显调动，通过实验汇报和答辩使得全体学生不仅对各组的实验过程和结果也有了一定的了解，而且实现了科研思维、口才和礼仪等多目标培养，有助于学生综合素质和能力的提高。当然，“土壤学”的教学改革任重而道远，还需在教学实践中不断学习，积极总结和积累教学经验，更进一步提升土壤学教学质量。

参考文献：

[1]張锡洲，王昌全，李廷轩. 土壤学教学内容与方法改革的实践与探索[J]. 高等农业教育，2005，2：58-59.

[2]叶菁，滕亚东，高燕，等.土地资源管理专业土壤学课程教学的探索[J]. 产业与科技论坛，2012，11（14）：196-197.

[3]董悦. 土壤学课程教学改革探讨—以河北农业大学土地资源管理专业为例[J].农村经济与科技，2018，29（6）：295.

[4]黄昌勇，徐建明.土壤学（第三版）[M]. 北京：中国农业出版社，2010.

[5]汤宏，王建伟，李向阳，等.土壤学实验教学改革实践与探索[J].当代教育理论与实践. 2016，8（12）：40-43.

[6]李培培，赵颖.土地管理类专业文科生土壤学教学方法探索[J].科技创新导报，2013，12：156-157.

[7]高晓丹，张昀，张广才，等. 土壤学课程思维导图理论及其教学实践[J].沈阳农业大学学报：社会科学版，2017，19（5）：573-578 .

[8]袁军，吴立潮，张斌.以激发学习兴趣为导向的土壤学实验课程改革与实践[J].科教导刊：中旬刊，2017，11：95-96.

[9]胡雨彤，张凯，张文太，等. 浅谈非农业资源与环境专业土壤学教学策略[J].教育教学论坛，2019，6：212-213.

（责任编辑： 刘洁）