新农科背景下地方高校作物栽培学教学改革和实践

曹 宏,马生发,彭正凯,杨宏伟,李 茜

(陇东学院 农林科技学院,甘肃 庆阳 745000;陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心,甘肃 庆阳 74500)

当前,新农科建设已经成为新时期高校农业教育教学改革的重要方向[1-2]。实践教学环节作为地方高校农业教育教学改革最重要的一环,对提升学生动手能力、实践能力、创新能力极其重要。然而,在当前地方涉农高校教育教学体系中却是较为薄弱的环节[3]。因此,培养学生的实践动手能力和创新创业能力已成为新时代地方高校教育教学改革的一个重要使命。

作物栽培学是一门直接为农业生产服务且综合性与实践性很强的应用学科[4],是高等本科院校农学专业最重要的核心专业课程,也是生物育种、植物保护、农业资源与环境、农业经济管理等专业的基础课或选修课,在作物生产、粮食安全及现代农业发展中具有重要的地位和作用[5]。生产实践表明,作物栽培技术在提高粮食产量的贡献率高达60%,为我国粮食安全作出了重要的贡献[6]。但地方高校作物栽培学的教学,普遍存在着教学内容多、授课学时少、授课学期与作物季节不一致、教学手段和方法单一、学生缺乏学农爱农热情、学校重理论轻实践等问题[7-8]。目前,围绕作物栽培学教学改革已经取得了许多的成果,但这些研究大多数集中在高等农业院校[9-12],有关地方综合性涉农高校的作物栽培学教学改革的报道较少[8][13]。陇东学院是甘肃省为数不多的综合性涉农高校,其农学专业和作物栽培学课程的开设已有50年的历史。2003年升本以来,逐步探索出了以提高学生实践应用能力为目标的作物栽培学“1234实践教学模式”,在培养高水平复合应用型农业人才、服务区域经济建设发展中发挥了重要作用。本文以陇东学院农学专业为例,探讨作物栽培学课程教学改革与实践,以期为地方涉农高校新农科建设和相关课程教学改革提供一定的借鉴。

一、作物栽培学教学中存在的问题

(一)作物种类与授课内容多,教学总课时不断减少

作物栽培学课程内容丰富,作物种类包括粮食作物、经济作物和饲料绿肥作物等,教学内容又分总论和各论。总论涵盖一般规律性的理论、普适性的基本栽培技术,以及机械化、精简化、标准化和无公害化栽培新技术[4][14]。各论部分以于振文北方本为例[15],包括了65类作物,其中,粮食作物31种(主要作物8种,其他作物23种),经济作物19种(主要作物6种,其他作物13种),饲料绿肥作物15种(豆科9种,禾本科7种)。一般国内农业院校的作物栽培学总学时在56～144之间、学分在3.5～9.0之间[16],在教学中既要讲述一般作物的共性理论与主要作物的栽培基础和栽培技术,又要讲授当地特色作物和小宗作物的栽培基础和栽培技术,而且还要包含实验教学。但近年来各高等学校为了达到厚基础、宽口径、强素质的人才培养目标,教学计划中加大了心理健康、就业指导、创新创业、艺术修养等通识课和专业选修课的比重,使得专业核心课时不断压缩。如陇东学院农学专业作物栽培学总课时(表1),从1991版(专科)的144学时逐步缩减到2019版(本科)的80学时。这种“量多课时少”的设置,使得教师为了完成各作物教学内容,常常采用“填鸭式”式的被动教学方法,导致学生的学习积极性不高。

表1 陇东学院农学专业作物栽培学课程教学计划修订情况

(二)教学体系重理论轻实践,教学内容与生产实际脱节

提高学生的实践动手能力是培养应用型人才的重要使命。作物栽培学是一门直接为农业生产服务的应用学科,具有系统的综合性、强烈的实践性、严格的地域性和明显的季节性[5][14][15]。这就要求它的讲授内容必须与区域生产实际相结合,与现代农业技术需求相结合,与作物绿色高产优质高效栽培技术相结合。但受人才培养方案学时等限制,地方高校作物栽培学的教学,不但重理论轻实践的现象相对普遍,而且教学内容与迅猛发展的生产实际脱节严重。如陇东学院农学专业作物栽培学,实验课比重明显偏低,由表1可知,2003版实验课仅占总课时的25%,改革后的2015版才达到32.6%;2015版前的理论和实验教学多集中在第五学期(秋季)进行,教学实习和实践则集中在第六、第七学期进行,受作物生长季节的影响,理论教学与多数实践教学严重脱离。因此,理论教学多选择甘肃和陇东的主要作物讲授,对当地特色作物和小宗作物只能简讲;而实验教学受开课学期、实验课时与经费等限制,只能完成主要作物的部分生育期观测,显著降低了作物栽培的区域性和季节性,这是导致学生实践认知能力差的主要原因之一。

(三)教师教学受限“一人制”,教学手段和教学方法单一

地方综合性高校,由于涉农专业多是在原专科或中专的基础上升级改造或新建的,教师受教学任务量要求的限制,导致作物栽培学的教学多局限于“一人制”授课。学生又受传统思想的错误影响,第一志愿入学率低,普遍缺乏学农爱农热情[6][8][12]。而作物栽培学课程涉及十几种作物,多数老师在某几种作物上实践经验丰富,但在其他作物上局限于“懂而不精”,对于自己不“精”的作物,往往进行“填鸭式”的被动教学。特别是年轻教师,虽然可以通过增加图片等直观内容进行多媒体教学,但毕竟缺少所讲作物的生产实践,讲授时不得不照本宣科,造成学生对作物缺乏感性认识,其知识点多靠死记硬背。尤其是作物栽培学实验侧重于对学生感性认识、动手能力、实践能力、创新意识和严谨科学态度的培养[6][17],但地方高校受仪器设备、基地建设、实践经费等影响,室内实验多为简单的认知观测,室外实践多为短期的见习参观。加之教师实践教学手段落后、教学方法单一,而当代大学生进校前很少参加农事活动,学生“四体不勤、五谷不分”的现象很普遍,这也是造成学生实际动手能力和解决问题能力较差的主要原因。

二、作物栽培学教学改革的思路和措施

地方高校教育教学改革,必须按照培养符合区域经济社会和现代农业发展的需求,按照“新农科”建设卓越农林人才的要求,坚持“立德树人”的标准,以提升学生创新意识、创新能力和科研素养为培养目标,培养具有“一懂两爱”情怀,懂技术、会管理、善经营的新型高级农业应用人才[18]。陇东学院在升本后20多年的教学实践中,逐步总结出作物栽培学课程整体改革思路,这就是“处理好4个关系、达到3个结合、提高2个水平,形成1个优势和特色”,即“处理好作物栽培课程与耕作学等相关课程、作物总论与分论、理论教学和实践教学、拓宽基础知识和提高能力培养的关系,达到教学与当地生产实际相结合、教学与科研相结合、教学与学生成才就业相结合,提高教师教学科研水平和学生实践创新水平,突出作物栽培教学的地域特色和优势”。逐步探索总结出了作物栽培学课程“1234实践教学”模式[19],这就是“凸现1个教学目的(培养宽口径、厚基础、会生产、善管理的农业复合型应用人才),把握2个教学重点(学生的自主学习能力和实践动手能力),融合3种教学形式(理论课、实验课、实习课),夯实4个教学阵地(课堂-实验室-试验田-校外实践基地)”,形成了以学生应用创新能力培养为主体、以提高学生岗位工作能力为目标,具有地方特色的教学体系,并取得了显著的教学改革效果。

(一)及时修改人才培养方案,构建实践为主的教学体系

在新农科背景下,“作物栽培学”等专业课程的教学目标必须由过去的单一型向综合型转变,由知识本位升至素养本位,把原有的产中教学为主,向产前产后延伸,由原来的单向专业技能向岗位综合能力培养扩展[20],才能满足新时代人才培养的需要。而“素养本位”是知识与技能、能力与素质、情感态度价值观“三维目标”的整合与提升[21]。因此,地方涉农院校必须根据时代要求不断修改人才培养方案,才能从根上突出作物栽培学科的综合性和实践性这一特点。

陇东学院在2013版农学专业人才培养方案中,作物栽培学总课时为98学时,比2010版减少10学时,但实验课时由20学时增加为30学时,并把原来第五学期(秋季)开课调到第六学期(春季)开设,并增加了技能训练实践课。在19版人才方案修订中,为了突出“新农科”的多学科交叉融合,把作物栽培学进一步压缩为80学时(理论64学时,实验16学时),构建了以作物栽培学为主的专业核心课程群,加大了耕作学、旱农学、农业推广学的课时,新开设了食用菌栽培学、药用作物栽培学、农产品加工学等专业必修课,并分散在第五、第六、第七学期开设。同时,把实验课占总课时比例提到32%,把实践技能训练与农艺工(师)认证内容合并,作为一门独立课程安排教学。并增加了第二课堂素质拓宽、创新创业实践等课程,把作物栽培有关实践内容与生产季节和学生创新实践紧密结合,加大了各实践环节的学分比重(图1),使理论课时数与实际操作时数达到1∶1,实践教学学分占总学分的比例达到35%。构建了课程实验、实习、专业考察、技能训练、专业劳动、毕业论文、毕业实习七位一体化实践教学体系。

图1 陇东学院农学专业人才培养方案实践教学体系变化

(二)理论教学要突出地方性,体现实用性和创新性

地方涉农高校培养的人才主要面向区域经济社会发展和农业生产一线服务。因此,陇东学院农学专业的教学内容首先要突出地方性,符合当地农业生产实际。作物栽培学的总论重点讲授作物生长发育特性、作物产量与品质形成规律、作物基本栽培技术等,各论按作物及生产模块进行,重点讲授主要作物的栽培生物基础和栽培技术,对特色作物和次要作物适当简讲。根据甘肃和陇东地区实际,陇东学院农学专业确定了小麦、玉米、谷子、大豆、油菜、马铃薯为主讲作物,荞麦、糜子、紫苏、甘薯为简讲作物;并针对云南、贵州、四川、新疆等外省学生和近年来毕业生就业趋势,开设烟草、甜菜和棉花为选讲作物,做到循序渐进,突出区域性、地方性和实用性。

随着以信息技术和生物技术为代表的新农业技术革命兴起,以及我国粮食安全、生态建设和乡村振兴战略任务的不断提升,作物栽培的目标由过去主要单独追求高产转变为现在追求高产、优质、高效、生态、安全的协调统一[4][7],作物栽培理论和技术也不断地更新。但目前使用的教材内容往往落后于时代发展和生产实际,这就要求任课教师不断根据农业发展补充新的作物生产技术和理论成果,例如节本简化栽培、绿色安全栽培、抗旱抗寒栽培、机械化标准化栽培、信息化智能化栽培、设施栽培与分子栽培等,通过不同作物、不同地区栽培模式的案例教学拓宽学生知识视野,传播先进知识和技术,体现现代教学的“高阶性、创新性和挑战度”,引导学生积极适应现代农业对创新应用复合型人才的需求。

(三)加强学农爱农情感教育,开展线上线下混合式教学

正确的情感、态度与价值观教育比专业知识积累、过程与方法的运用和实践能力提升更为重要,是决定创新应用型人才培养成败的关键要素。深化作物栽培学课程改革必须将价值观教育和“立德树人”置于首要位置[3][22]。为此,陇东学院农学专业通过国内外现代农业生产典型案例,让学生增加对以现代信息技术、生物技术和智能机械化技术为支撑和手段的现代农业的认识。同时,积极开展课程思政,用老一辈杰出农业科学家的先进事迹,或优秀农业企业家创业经历,结合教师自己科技助农经历来激励学生,引导学生把个人理想与国家发展、行业前景相结合,思考为什么学农、怎样学农、怎样做农人,教育学生树立正确的人生观,激发学生学习兴趣和动力,达到学农爱农为农的专业情感教育目的。

针对大学生的时代特征,地方高校要切实贯彻“以教师为主导,以学生为主体”的教学理念[23]。在教学方法上,充分运用现代信息技术和超新尔雅等优质网课资源,积极开展线上线下混合式教学。把基础性、概念性的理论以及栽培现状、应用技术作为线上内容,通过增加图表、图片、动画、视频等课件形式,增强教学的直观性;把专业基础课讲过的内容、前沿性拓宽性的内容、具有争议性内容或区域性作物及栽培技术等内容,作为线下内容,通过布置作业、个别指导、参观见习、技能训练等方法,巩固消化知识。并合理运用讲授提问、分组讨论、过程考勤等方法进行线上线下混合式教学,提高学生学习兴趣,培养学生调查资料、追踪前沿,独立发现问题、分析问题和解决实际问题的能力。

(四)实验教学要突出综合性,培养学生动手设计能力

作物栽培学涉及植物生理、土壤肥料、植物保护、耕作学等学科内容,尤其实验的综合性和季节性极强。地方高校过去多以简单验证性实验为主,使得学生实验常处于被动地位,而且只能观测作物部分生育时期,导致学生对作物生长和农事操作的认知碎片化。针对这种现象,陇东学院农学专业逐步总结出“四性一训”的作物栽培学实践教学方法[19],即“把实验按性质分验证性、综合性、技能性和创新性4类,在保证主要作物前提下,减少验证性项目,加大综合性、技能性、创新性项目,结合生产见习等项目重点进行田间实践技能训练”。

陇东学院农学专业在2015版人才培养方案中,将作物栽培学以前的25个实验合并成12个,包括麦类、秋类、豆类、薯类、油料等作物形态类型识别,小麦分蘖特性及幼穗分化进程观测,小麦、玉米生育期观测与生产效能分析,薯类作物淀粉含量测定及生产效能分析,植物生长调节剂对大豆幼苗生长习性及生理指标的影响,地膜覆盖栽培技术设计与实践,缺素培养或逆境胁迫对作物幼苗形态及生理指标的影响。其中,综合性实验占42%、设计性实验占33%、单项实验占25%。到2019版人才培养方案,把其中的部分实验单列出来纳入技能训练,单独计学分,具体教学时可根据作物季节集中实验,也可结合生产实习分期进行。同时严把学生的预习设计关、实验动手关和实习报告分析关,注重每个人的实验操作能力及其实验结果。通过多年来的实践表明,不仅弥补了理论教学对次要作物讲授的不足,而且充分调动了学生的积极性,提高了学生实验操作中的动手能力。

(五)强化多元实践教学环节,提升学生应用创新能力

高校涉农专业的教学见习、技能训练和生产实习,是培养学生理论联系实践,了解农业发展方向、拓宽知识视野,掌握现代农业生产技术和管理知识的重要途径。为此陇东学院农学专业,首先,狠抓校内农场“责任田”的技能训练,要求每2～3名学生种植一种农作物,利用课外和暑假进行生长全过程的农事操作,根据种植管理、观察记载、实际效果、总结报告等评定成绩,其成绩同时作为职业技能认定的主要依据。其次,加强校地企深度合作的教学实践基地或产学研示范基地建设,组织学生到现代农业示范园区、产业化龙头企业、粮食加工仓储企业、农业合作社等生产示范基地,进行参观见习、田间调查、毕业实习等实践教学,使学生了解和掌握地方主要作物品种布局、高产优质关键栽培技术、大田现代农业机械、产后加工与贮藏设备等生产情况。

毕业论文是培养大学生科学素质最关键的环节,也是检验学生综合应用所学知识进行实践创新能力的重要体现。陇东学院农学专业,从二年级起就让学生选择1～2个感兴趣的问题,参加到教师的科研活动中,做好毕业论文基础训练。三年级第一学期,通过师生互选确定毕业论文方向,再根据教师科研项目或学生创新创业项目,结合教学见习、技能训练和毕业实习完成论文设计。在指导中把好开题报告评审关、设计操作科学关和毕业论文答辩关,并注重科研方法和科学态度的培养。对目标明确、方法科学、结果合理、结论实践指导性强,并且写作规范、答辩流畅的优秀论文给予推荐表彰和发表。通过狠抓技能训练、生产实习和毕业论文,增强了学生尊重规律、团结合作、严谨求实的科学素质,提高了学生分析问题和解决问题的应用创新能力,为走向社会打好了坚实基础。

(六)加大过程性考核权重,完善课程综合评价体系

完善课程综合评价是提升教学质量、促进教学改革和提升人才培养质量的关键环节,“作物栽培学”作为一门强调理论与实践相结合的学科,在课程综合评价方面有其自身特点。在作物栽培学教学中强化以过程管理和实践能力考核为主的评价体系,有利于将教师、学生与考试融为一体,有利于激发学生主动学习和参与实践的热情,有利于教师及时了解学生学习效果和改进教学方法。2013年以来,陇东学院对涉农专业课程综合评价进行了改革,将作物栽培学课程成绩分为两个部分,理论与实践各占50%。其中,理论部分包括平时成绩、阶段考查和期末考试,分别占40%、30%、30%;平时成绩包括考勤情况、课堂讨论提问、线下作业等,由教师根据学生实际表现打分。实践部分包括课堂实验、技能训练、生产实习等环节,分别占30%、30%、40%;每个环节成绩由平时表现、操作熟练程度、实验(实习)报告等组成,每名学生都要提交报告,其中技能训练和生产实习还要进行PPT汇报,其PPT制作和语言表达能力也是评分指标。通过构建实践教学考核体系,做到“以评促教、以评促学”,有利于培养出理论基础扎实、实践技能和创新思维较强的应用型人才,确保人才培养质量。

三、作物栽培学实践教学模式改革的效果和展望

2013年以来,针对国家本科教学水平评估中指出的问题,陇东学院加强了校内外实验实习条件及产学研实践基地建设,加大了涉农专业核心骨干课程的教学研究和实践改革,特别是农学专业逐步探索总结出了以提高学生实践创新能力为核心的作物栽培学课程“1234实践教学”模式,经过十多年来的教改实践,不但显著地提高了毕业生的创新就业能力和教师的教学科研水平,达到教学效率和教学质量的同步提高,而且在我校的重点学科建设和服务地方经济等方面也取得了显著的效果。先后建立了作物标本馆、土壤标本馆、昆虫标本馆,采集和制作各种标本4万多件,成为甘肃高校首个建成的农业科普展馆;与省内外高校、龙头企业、科研院所共建了30多个稳固的教学实践基地或产教研合作示范基地。同时,制定了作物栽培学实践教学实施方案,修订了实践技能训练与考核标准,将技能训练、生产实习与职业技能认证结合起来,主编出版了具有地方特色的《作物栽培学实验实训》,已被省内外农业高校选作实践教学参考教材。近五年来,陇东学院作物学获甘肃省重点学科,农学专业为甘肃省一流本科专业,“作物栽培学”获甘肃省一流课程,“农林科技实验教学中心”获批甘肃省实验教学示范中心,“陇东旱地作物种质改良及产业化协同创新中心”获批甘肃省“2011”协同创新中心。农学等涉农专业的学生考研率达40%以上,居于陇东学院考研之首,先后获全国和甘肃省大学生创新创业大赛及有关学科竞赛奖励70多项,毕业生年终就业率达91%以上,并在陇东学院重点学科建设和服务地方区域经济建设中发挥了重要的龙头引领作用。

总之,陇东学院农学专业作物栽培学实践教学模式的构建,适应了“新农科建设”教学改革的需要,能够使科学研究、生产实践与课程教学有机融合,使所培养的本科毕业生,不但掌握了作物栽培学的系统知识,养成了较强的实践动手能力和解决问题的能力,而且大多数学生还掌握1-2项实践技能,具备吃苦耐劳、认真钻研、综合素质高的敬业精神,受到了用人的单位好评。今后,陇东学院农学专业将进一步加强高水平师资队伍建设,加大实验实践条件的改善和学生创新创业教育,加强现代信息技术、生物技术和工程技术等新农科要素在教育教学中的应用,不断创新作物栽培学课程教学改革和实践,从而为我国全面乡村振兴和农业现代化发展培养高水平的复合应用型人才贡献力量。