匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式实践与效果评价

侯文峰　王寅　高强　刘淑霞　李翠兰　冯国忠

摘 要：实践教学是农科类专业人才培养过程中的重要环节之一，然而农学类实践教学活动常常因具有明显的季节性和地域性特征而受到限制。该研究设计构建了“匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式”，以期通过该模块化教学模式的应用，进一步提高农科类专业学生的实践能力。2年试点教学结果表明，该模块化教学模式效果显著，其中作物施肥原理与技术的及格率以及中等、良好、优秀的学生占比均得到了显著提高，平均分别提高5.8%、23.7%、38.6%和16.0%。此外，在考研率未显著下降的前提下，毕业生就业率提高10.5个百分点。该模块化教学模式获得了广大师生的一致好评。

关键词：教学改革;实践教学;模块化教学

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）07-0174-04

农业院校是培养高水平农科类专业人才的重要基地，而理论教学和实践教学则是培养高素质学生的两大重要支柱。实践教学是农科类专业人才培养过程中的重要组成部分，对于提高农科专业学生的实践能力和专业素质至关重要。然而，农科类实践活动常常因具有明显的季节性和地域性特征而受到限制[1]。目前，理论教学和实践教学易脱节、难同步的现象在国内大多数农业院校农学类实验教学中普遍存在。此外，实验教学过程中验证性和示范性教学实验较为普遍，缺乏创新性、综合性自主实验，这无疑不利于学生科研思维和实践能力的培养[2]。农业现代化建设是我国国家现代化建设中必不可少的一部分，而我国的农业现代化发展迫切需要科学技术作为支撑。因此，如何培养出适合我国国情的高素质、高技能农科专业人才，已成为新时代下全国高等农业院校必须完成的艰巨任务[3-5]。

1 模块化教学模式的优势

模块化教学（Modules of Employable Skills，MES）是一种以现场教学为主、以技能培训为核心的实践教学模式。该教学模式严格参照工作标准，将教学大纲和教材内容划分成若干教学单元，在每个教学单元中明确教学目标、教学内容、教学方法和知识重难点等，已在职业教育方面得到了广泛应用。模块化教学以能力培养目标为导向，推翻了传统教学人才培养模式，即以知识传输为目的。模块化教学的显著优势是具有较强的课程融合性和技能实用性。通过打乱并重排课本原有知识点的顺序，对散落的知识点进行重新梳理和整合，使前后学习内容的衔接更加连贯和顺畅。学生通过进一步分析与总结，找出相关联的知识点并将其连接成线，最后形成一幅完整的知识网络结构图，进而更好地实现对知识的理解和掌握[6-8]。

2 模块化教学模式的实践

2.1 实验模块的设计构建 农学类实验模块化教学模式的设置应符合社会发展对农科专业人才的需求、适应农业现代化的发展、拥有良好的应用前景以及适用于从事科学研究的人才培养。前人在探究构建模块化教学模式时提出了几个关键问题：构建模块化教学模式的必要条件是专业能力调研，核心是专业能力要素，依据是人才培养目标。考核模块化教学模式是否具有创新性的尺度是教与学的关系，衡量模块化教学模式是否科学的观测点是模块间的关系[9]。吉林农业大学农学类实验课程与内容设置不系统、实验教学开设时间与农时农事实际不匹配、学生课程参与度和积极性不高等问题，专业教师在前期进行了充分的调研和论证，构建了“匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式”（图1）[10]。本实验教学模块以作物生长发育全过程为主线，通过匹配对应的农时和农事设置了为期2年（4个学期）的模块化实验教学周期，内容涉及课程包括作物施肥原理与技术、植物营养与肥料分析技术实验、土壤学、植物营养学、作物栽培学、植物保護学等。通过将各实验内容与作物农时和农事贯通融合，重新整合形成了本农学类实验模块化教学模式，实现了各个实验环节的整体规划和有机衔接。

2.2 实验模块的教学应用 在设计和构建完成本模块化教学模式后，我们将该模块化教学模式在吉林农业大学农业资源与环境专业上开展了为期2年的试点教学（图2）。

实验教学模块1为基础土壤样品的采集和测试。本实验模块设置在春耕之前，在土壤学、植物营养学、植物营养与肥料分析技术实验等课程的基础上，完成试验田块基础土壤样品的采集（图2-a）、制样（图2-b）和基础理化性状的测试与分析（图2-c）等相关实验内容，所得基础土壤理化性状数据可为下一实验模块的开展提供参考依据。

实验教学模块2为田间耕作与栽培施肥。本实验模块设置在春耕时段，根据实时天气将农事安排与农时相匹配，在田间试验研究法、作物栽培学、作物施肥原理与技术等课程的基础上，进行田间小区的划定（图2-d）。根据第一个实验教学模块已完成基础土壤理化性质测定情况确定当季肥料用量并进行称量和混配（图2-e）。肥料准备工作完成后，根据天气状况尽快安排和完成田间耕作、施肥和播种（图2-f）等相关实验内容。

实验教学模块3为苗期生长监测与营养诊断。本实验模块设置在玉米苗期，在课程作物栽培学、植物营养学等的基础上，完成玉米出苗情况调查（图2-g）、植株形态观测、植物营养快速诊断（图2-h）等相关实验内容。

实验教学模块4为中期病虫草害的防治。本实验模块设置在玉米拔节期，在植物保护学、作物栽培学、作物施肥原理与技术等课程的基础上，完成玉米主要病、虫、草害的田间观察、识别与鉴定（图2-i）、调查统计与取样（图2-j）、病虫草害的发生规律与防治措施、农药的科学选择与规范施用等相关实验内容。

实验教学模块5为收获测产与品质分析。本实验模块设置在玉米成熟期，在作物栽培学、植物营养学、植物营养与肥料分析技术实验等课程的基础上，完成田间收获测产（图2-k）、考种（图2-l）、形态观测等相关实验内容。

实验教学模块6为环境效应分析。本实验模块贯穿玉米整个生育期，在土壤学、植物营养学和植物保护学等课程的基础上，完成土壤微生物的观察与鉴定、农药残留分析（图2-m）及综合评价（图2-n）等相关实验内容。

3 模块化教学模式的效果评价

3.1 整合了实验教学时空节点 由于人才培养方案和课程教学计划的调整，多数实验操作环节迫使与理论课程进行合并。实验教学与理论教学的合并，造成了实验时间与田间作物生长过程和农时农事的不匹配，进而导致学生无法全面了解和熟悉整个农业生产过程，容易造成学生对生产实践形成片面的认知。以土壤学实验为例，实验课开设在秋季，错过了采集田间基础土壤样品的最佳时期。以植物营养与肥料分析技术实验为例，实验开设在春季，土壤和植物样品的测试结果已不能为当季作物的养分管理和土壤培肥提供参考。在综合考量相关实验课程内容与农时农事后，我们对实验安排和时间节点进行了重新配置。吉林省主要农作物为玉米和水稻，其生育期集中在5—10月份，考虑到实验开展前基础土壤样品的采集和备耕工作、后期收获测产和品质分析等工作，将实验课设置在3—12月份，实现了实验教学与农时和农事的高度匹配。

3.2 优化了实验教学资源管理 在设计和构建实验教学模块的过程中，专业教师结合面向大类招生的农学类专业人才培养方案，整合了不同课程或、实践项目中的相近实验，根据农业生产中的实际情况制定了6个实验教学模块，并逐步建立和形成了具有专业特色的实践教学指导教材（《农业资源与环境专业实验技术指导》，吴景贵主编）。通过总结近年来国内外专业领域最新的相关研究进展，并结合教师的科研项目与研究成果，对实验教学内容进行了更新和完善，实现了教学与科研相统一、基础理论知识与实践应用能力相融合。在教学过程中，教师通过生活举例、图片展示、视频演示、小组讨论等多种形式，将传统书本理论知识与现代科学技术发展相结合、实验教学内容与生产实际相统一、课程设置与农时农事相匹配，在提高了教学内容的科学性、实用性和趣味性的同时，也激发了学生的积极性、主动性和创造性。

3.3 完善了实验教学评价体系 考核是实践教学活动中不可或缺的一环，同时也是对实践教学内容的再延续。实验报告这一标准在实验课上被教师广泛采用来评价学生对知识的掌握水平。这种考核方式过于形式化，学生之间普遍存在相互抄袭实验报告的现象，不能真实反映教师的课堂教学效果和学生的知识掌握水平。以不同实验教学模块为单元，以学生实践教学过程参与度和实验技能掌握情况为考察点，以学生出勤、随堂作业、视频任务点观看、环节小结、章节测试、总结报告、实验报告和实验操作等为考核和评价指标，重塑实验课程的多元化、多角度和多层次考核评价。在第一个教学周期，以课程作物施肥原理与技术为例，主要考察学生的实验参与情况、方案设计情况和课程任务的综合完成情况。具体考核内容及权重分配情况如下：出勤情况与课堂表现（20%），实验教学模块的完成情况（60%，每个模块各占10%），以收获期产量与品质结果为考核点的课程总结报告（20%），3个部分构成本门课程的最终成绩。在第2个教学周期，以课程植物营养与肥料分析技术实验为例，主要锻炼和考察学生的自主创新能力、团队协作能力和动手操作能力，具体考核内容及分数分配情况为：实验教学全程出勤情况（10%）、知识点掌握情况（20%，随堂作业和章节测试各占10%）、实验报告完成情况（20%）、技能综合考核（50%，期末考试和实验操作各占25%），4个部分构成了本门课程的最终成绩。

3.4 健全了实验教学保障机制 实验模块化教学模式的顺利开展和实施，离不开场所设施、教师团队和规章制度的保障。首先，学校为本模块化教学模式的开展提供了必要的实验田。专业教师进行试验方案的设计和小组成员的分配，4位同学1组，每组负责1个实验小区整体的田间管理和实验开展。其次，相关实验室与课程所需的仪器设备也进行了充分准备，并做到全天对本科生开放，满足了与各农时对应的实验教学和学生自主实验的需求。在人员配备方面，参与授课的指导教师团队设置科学合理。根據各个实验教学模块的不同特点，选拔了一批能力突出的优秀教师进行授课，并根据各教学模块的实际需求和教师特长进行匹配，保障各教学模块衔接过程中的有效配合和教学任务的圆满完成。在教学规则方面，教师是教的主导，学生是学的主体这一原则贯穿整个实验教学的过程，充分发挥了教师的引导作用，也调动了学生的积极性和主动性，激发了学生的创造性，发挥了教师的引导作用和学生的主体作用，二者相互渗透和统一，取得了较为理想的教学效果。通过模块化教学，学生能够亲身参与制定某一实验教学模块中的部分实验计划，并利用其课余时间自行组织开展相关实验，在提高实验平台利用效率的同时，也全方面锻炼和提升了学生发现问题、审视问题和解决问题的能力。

3.5 取得了显著的教学效果 （1）成绩情况。以侧重室内实验的植物营养与肥料分析技术（表1）和侧重田间试验的作物施肥原理与技术（表2）为例，比较了模块化教学前后学生的课程成绩情况。由表1可知，未采用模块化教学模式前（2015级和2016级），植物营养与肥料分析技术课程平均成绩81.4分，及格率平均为99.2%，成绩中等、良好和优秀的学生分别占94.4%、61.6%和9.5%。采用模块化教学模式后（2017级和2018级），课程平均成绩81.1，及格率平均为99.1%，成绩中等、良好和优秀的学生分别占94.5%、64.6%和10.1%。

由表2可知，未采用模块化教学模式前（2015级和2016级），作物施肥原理与技术课程的平均成绩为76.8分，及格率平均为93.7%，成绩中等、良好和优秀的学生分别占69.6%、40.4%和7.5%。采用模块化教学模式后（2017级和2018级），课程平均成绩为78.5分，及格率平均为99.1%，成绩中等、良好和优秀的学生分别占86.1%、56.0%和8.7%。对比发现，尽管采用模块化教学模式前后课程平均成绩没有显著提高，但及格率及成绩中等、良好和优秀的学生占比均得到了显著提高，分别提高5.8%、23.7%、38.6%和16.0%。

（2）就业及考研情况。毕业生考研及就业情况见表3。较比之前未采用模块化教学（2015级和2016级），采用模块化教学模式后（2017级）学生的综合就业率由先前的平均82.1%提高到90.7%，平均提高10.5个百分点。相比而言，考研率则无显著差异，采用模块化教学模式前后学生的综合考研率分别为43.1%、42.6%。

4 结语

本模块化教学模式在吉林农业大学农业资源与环境专业进行了为期2年（4个学期）的试点教学，得到了师生的普遍认可和积极参与。通过模块化教学，课程内容得到了丰富，教学过程的实操性和趣味性得到了改进，学生发现问题、审视问题和解决问题的能力得到了充分锻炼，动手能力和专业技能也得到了大幅度提高。本模块化实践教学模式的试点教学取得了良好的教学效果，获得了广大师生的一致好评，为培养出高素质的农业科技人才提供了有力保障。在后续开展实践教学的过程中，教研团队将密切关注各实验模块中可能出现的问题，积极与参与模块化教学模式的师生进行交流探讨，认真总结经验教训，进一步完善该实验教学模式，并尽早实现该模块化教学模式在其他涉农专业上的推广和应用，真正提高农科类专业学生的实践能力和专业素质，以期更好地适应我国农业现代化发展对农科人才培养的新需求。

参考文献

[1]王笑颖，杨莹光，张立峰.农学专业农时制生产实习改革[J].河北农业大学学报（农林教育版），2015（17）：32-35.

[2]徐小彪，曲雪艳，邹菊花，等.高等农业院校植物生产类本科专业实验教学改革的探讨[J].高等农业教育，2010（7）：67-69.

[3]张翼飞，于菘，杨克军，等.面向现代化农业需求的农学专业新课程体系改革初探[J].教育教学论坛，2018（11）：105-107.

[4]王强盛，杨冰，郝佩佩，等.高校农科专业层次性、模块化实践教学体系构建与实施[J].高等农业教育，2014（2）：80-83.

[5]李保云，张海林，张洪亮，等.农学专业创新型人才培养的实验实践教学体系的构建[J].西南师范大学学报（自然科学版），2020（45）：128-131.

[6]丁爱琴，孙芹英.应用型本科院校基础化学实验模块化教学的思考和实践[J].中国大学教学，2008（9）：78-79.

[7]李万岭.“模块教学思想”的研究与实践[J].教育理论研究，2013（10）：7-10.

[8]付帅师，李爱芬，姚军，等.渗流物理实验模块化教学改革初探[J].实验室研究与探索，2015（34）：165-167.

[9]李德才，王晓艳.构建模块化教学体系必须注意的几个问题——以物流管理专业模块化教学体系构建为例[J].合肥学院院报，2014（24）：62-65.

[10]王寅，高强，杨芳，等.匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式的设计与构建[J].吉林省教育学院学报，2020（36）：98-102.

（责编：张宏民）

Effects Evaluation and Discussion on Modularized Teaching Method in Agronomic Trials for Matching the Entire Crop Growth Process

HOU Wenfeng   GAO Qiang   LIU Shuxia   LI Cuilan   FENG Guozhong   WANG Yin

（College of Resources and Environment/National Teaching and Demonstration Center of Agricultural Resources and Environment， Jilin Agricultural University， Changchun 130118， China）

Abstract： Practical teaching is vital in training agricultural talents. However， the agricultural trials are often limited for obvious seasonal and regional characteristics. “Modularized Teaching Method in Agronomic Trials for Matching the Entire Crop Growth Process” was designed and constructed to improve the practical ability of agricultural students. The modular teaching model achieved significant teaching effects through the last two years of pilot teaching. The passing rate， the medium， the favorable and the outstanding proportion of students have been significantly improved in Principles and Techniques of Crop Fertilization， which were significantly increased by 5.8%， 23.7%， 38.6% and 16.0%. In addition， the graduate employment rate increased by 10.5 percentage points without a significant drop in the postgraduate entrance examination rate. This model won the majority of teachers and students of the consistent high praise.

Key words： Teaching reform; Practical teaching; Modularized teaching.

基金项目：2019年吉林省高等教育教学改革研究课题“匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学改革研究与实践”;2017年吉林省教育科学“十三五”规划课题“基于大类招生的资源环境类专业建设探索与实践”（GH170251）。

作者簡介：侯文峰（1988—），男，山东潍坊人，博士，讲师，从事作物养分管理与现代施肥技术研究方面的教学和科研工作。

收稿日期：2021-11-10