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关键词:高等教育;林学专业;土壤学;课程教学
“民以食为天,食以土为本。”土壤是人类赖以生存的物质基础,是农林牧业生产的介质,是环境物质容纳和净化的场所。在我国土壤资源面临沙化、盐碱化、荒漠化、肥力退化、侵蚀(包括水蚀和风蚀)和污染加剧等诸多威胁的背景下,土壤学已经成为关系国土安全和国民经济可持续发展的重要学科。
在高等林业教育中,土壤学一直是林学专业的一门重要的专业基础课,既有自成体系的理论框架,又有与生产实践和环境治理密不可分的广泛实用性;同时,在林学专业系列课程学习中具有承上启下的作用。该课程的教学质量直接影响学生实践能力和创新能力的培养,对培养高素质的现代林业人才有着重要的作用。在教学改革不断深化以及新知识、新理论和新技术快速发展的今天,认真分析土壤学课程教学中存在的主要问题,积极开展教学改革,提高教学效果,加强培养学生的学习能力、解决生产实际问题的能力和保护土壤资源的意识,是摆在任课教师面前的一项紧迫而重要的任务。
一、土壤学课程教学面临的主要问题
(一)教学学时明显不足
进入21世纪以来,高等教育中的本科教学强调“宽口径,广适应”,面向本科生开设的课程门数明显增多,选修课的比例大幅提高。这导致专业基础课和专业课的教学学时不断被压缩。华南农业大学林学专业的土壤学课程由早期的120学时减少为后来的80学时,继而压缩到60学时,最后进一步减少到现在的48学时。其中,理论教学30学时,实验教学18学时;课程实习的时间由最初的2周变为1周,再变为现在的0.5周。国内许多林业院校的土壤学课程也面临着相同的境遇。
教学学时的减少,使理论教学中相当一部分内容不得不被删除,许多重要问题和知识点的讲授难以深入和展开。实验教学也受到明显的影响,例如P、K测定项目无法开设;为了节省学时,原先由学生自己动手完成的一些实验环节(如试剂配制、标准曲线测定、空白实验等)也只好让实验课教师代劳。课程实习在某种程度上流于形式,变成“走马观花式”的参观考察,学生动手的机会减少,从而使实习难以取得实效。
(二)教学内容比较陈旧
目前,各高校使用的土壤学教材均是在原有教材基础上多次修订或改编出版的,其中有许多教材是“十五”规划教材或面向21世纪教材,教材内容与过去相比有明显的改进。但是,由于教材出版周期一般比较长,所以内容在一定程度上必然滞后于学科发展前沿,反映土壤学科新发展和现代化林业土壤管理等方面的内容较少;且新出版教材大都难以摆脱原有教材的框架、内容或模式,内容或多或少都有陈旧的痕迹,理论与实际联系不紧密。尤其是实验教学部分,除了受经费、实验场地、仪器设备等条件的制约外,也同样受到实验教材落后的影响。长期以来,实验课不但没有明显的提高和拓展,反而呈萎缩趋势;现代实验测试方法和手段在实验课上基本没有得到应有的体现。
(三)实践教学困难重重
教学实习是土壤学课程的重要组成部分,与课堂理论教学相辅相成,对学生理论知识的掌握和实践能力的培养有重要作用。随着高校招生规模的不断扩大,教学实习的组织面临诸多困难。首先,由于接收林学专业学生进行土壤学课程实习的单位食宿容量有限,无法解决数个班近百名师生的吃饭、住宿问题,所以实习师生只能当天往返,大量时间和经费都花费在实习途中。同时,实习参观场所也因人数太多而显得拥挤不堪,影响了实习效果。
其次,实习指导教师的数量不足,学生实习存在安全隐患。近百人的队伍外出实习,至少需要5~6名教师带队,才能较好地保障实习秩序和安全纪律,防范意外事故的发生。但目前的情形是,仅能抽出2~3名教师带队,学生实习存在明显的安全隐忧。
第三,实验课的开设亦遇到困难。在高等教育扩招的形势下,华南农业大学林学专业一般招3~4个班。由于实验课必须分小班上,且许多实验项目的时间跨度达2天之久,所以同一项实验内容不得不隔天开设。这样,学生周六也需要上实验课。另外,实验课上,每个小组的人数由原来比较合理的2人增加到3~4人。这使实验室显得十分拥挤,酒精燃烧和样品消解存在安全隐患;也很难实现每个学生都动手操作。
二、土壤学课程教学的改革措施
(一)合理取舍教学内容,突出实验教学
由于土壤学课程的学时大幅度缩减,所以要讲授课本上的所有内容是不现实的。为了适应改革后的形势,我们对教学计划进行了修订,并在授课过程中对教学内容做了相应调整,以突出土壤学课程的特点、难点和重点。课程教学改革采取的主要措施包括:
(1)在课堂上重点讲授土壤学的核心概念、基本理论、研究进展以及与生产实践联系密切的内容,主要包括土壤的形成过程、物质组成、物理性质,水、肥、气、热四大肥力因子,肥料与施肥,土壤利用与改良以及土壤学研究的新进展;
(2)将土壤生物、土壤结构、胶体构造、土壤分类及土类分布状况等教学内容布置给学生课后自学,并安排一定时间的答疑,教师在课堂上适当提问以检查自学效果。
实验课对增进学生对理论知识的理解和培养学生的实际操作能力有重要的作用。因此,在有限的学时内,我们腾出18学时用于实验教学,开设了8个实验;同时,对原有的实验内容进行整合优化。例如,矿物岩石的识别原为3次实验,现整合压缩为1次。再如,将土壤剖面观察、采样与土壤容重、孔隙性测定整合为1个实验项目。
通过以上理论教学内容的精选和实验课的优化整合等措施,保证了在有限的学时内完成土壤学主要理论知识的讲授和主要实验的开设。同时,通过安排课余自学任务,进一步培养了学生主动学习的习惯和自学能力。
(二)不断更新教学内容,创新教学方法和手段
设置合理的教学内容是提高教学质量的重要保证。教学过程中,我们不拘泥于教材内容和结构,尽可能地将本学科领域的研究进展以及生产实际中与土壤学相关的常见问题融入课堂;并采用大量的照片、图表和动画等来阐释一些抽象的理论问题,制作的课件图文并茂、深入浅出。我们广泛收集了生产建设中有关土壤学的实际问题,如苗圃经营成败的经验教训,城市绿地建设中土壤调查、规划与改良的具体措施,造林规划中必须考虑的土壤学问题等;还收集了脍炙人口的农谚等,并把这些内容充实到相应的理论课教学中,收到了良好的教学效果。
灌输式的教学方法,单一的教学形式,以教材为本位、教师为中心的教学模式等,都不利于很好地发挥学生的主观能动性,导致学生学习兴趣不高、学习效果不好。针对这种情况,我们在教学过程中坚持采用启发式、参与式的教学方式。我们要求学生课前预习、课后复习。每次课开始时,教师要针对上次课的主要内容进行提问,并根据学生的答问情况给出成绩,作为平时成绩的评定依据。在授课过程中,教师随时提出问题,要求学生当场回答或课后查阅相关资料。
另外,每学期选取一章内容由学生讲授。具体的做法是:教师在开学之初布置授课任务,要求学生以4~5人为单位,自由组合成若干个小组进行准备;然后通过简短的试讲和考察各组制作的课件,选定授课学生名单;最后教师对选出的学生进行指导,要求被选中的学生每人讲授一部分内容。通过这种方式,锻炼了学生查阅文献、制作课件、语言表达及团队合作的能力,调动了学生的学习积极性:
此外,为了增强学生阅读本学科领域英文文献的能力,教师在授课过程中尽量提供土壤学中主要名词术语的英文,同时在课间休息时播放一些英文笑话。这样,既帮助学生学习了专业英语,扩充了专业词汇,又活跃了课堂氛围。
(三)改革课程实验、实习教学的组织模式
实践教学(包括实验和课程实习)有利于学生更好地消化吸收课堂理论知识,提高学生的实际操作能力。实践教学的组织安排对实习效果有很大影响。过去,实验课安排在开学的第2周,而课程实习则安排在期末进行,实验与实习脱节。而且,平时实验课上分析的土壤样品是从学校的树木园或附近地区随机采集的,没有明确的研究目标或生产需要,所做的实验纯粹是验证性实验。同时,学生在课程实习中采回的土壤样品,又由于临近期末考试和放假,根本无法进行分析。
针对这种情况,近2年来,我们将课程实验、实习有机地结合起来。首先,将半周时间的课程实习前移至学期的第3~4周,并且尽可能地做到实习内容与教师的科研项目、研究生论文工作或生产单位的土壤资源调查任务结合起来;同时,要求实验设计、样品采集与分析、数据处理、报告撰写等环节均由学生参与或独立完成。此外,学生采集的土壤样品带回实验室后,可作为该学期实验课的分析对象。
其次,每次实验结束后,要求每位学生提交1份实验报告。学期结束时,任课教师汇总全班学生的实验数据,并要求每位学生根据汇总的结果独立撰写1份土壤调查报告。学生在报告中需要阐述土壤调查的目的、方法、过程、注意事项,调查区土壤性状、肥力水平和制约因子,以及土壤利用、改良的建议。这项措施既能将实习与实验有效地衔接,显著地提高教学效果;又锻炼了学生分析问题、解决问题和撰写报告的能力;同时还满足了科研项目或生产单位的需要,可谓一举多得。
(四)改革课程成绩的评定方法
关键词:土壤地理学;教学内容;实验;改革
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)03-04-158-02
土壤地理学是土壤学与地理学、环境科学、地球化学、生态学等多个学科的交叉学科,属于高等师范院校自然地理与环境专业、人文地理与城乡规划专业与高等农业院校农业资源与环境专业必修的主干课程之一。该课程学习的目的是使学生认识土壤圈圈层特点及其在陆地生态系统中的地位,土壤的基本特征、形成演化及土壤剖面形态特征以及土壤野外描述,不同空间的土壤分布规律,土壤景观的认识以及土壤系统分类等基本知识[2]。通过这些知识的学习,帮助学生认识土壤资源、土壤资源的变化以及人类影响下土壤资源的演化趋势进行预测。
对于师范院校来说,土壤地理学可以分为两大部分来学习,包括理论与实验实习两大部分。理论部分包括土壤学基本概念的学习,如土壤的基本理化性质、土壤的形成、分类体系等,接着是土壤的地理分布规律的学习。在试验实习部分主要涉及到土壤的李欢分析手段与方法以及土壤野外调查与制图的基本理论与方法。总的来说土壤地理学教学、实验、实习是培养学生独立分析问题和解决问题的能力,初步培养学生的科研思维,也是学生毕业后能够胜任中学地理教学以及组织学生进行第二兴趣小组,开展课外活动的能力。土壤地理学的实验、实习也为日后学生从事研究生工作、学习打下了良好的基础。
1 教学中存在的问题
1.1 传统教学模式与当今社会需求不相适应[3] 传统的土壤地理学教学内容陈旧,应与当前社会需求相适应。随着科研的不断提升,土壤方面的热点问题不断涌现,最新的科学研究热点问题、最新的研究方法应及时补充到大学教材中去。这样才会达到科研促进教学的目的。如土壤碳库变化、古土壤解译古气候、土壤中碳氮元素循环等。
1.2 传统的教学方式不能达到较好的教学效果 教学过程中,多是采用老师教授,学生听的方式[4]。尤其是在大学授课当中,两节课的大课所涵盖的内容多、知识量大,学生很难对课中所讲解的内容全盘理解和接受。并且在讲授过程中,土壤地理学的一些理论,如土壤发生学原理、土壤分类体系等,比较枯燥、乏味,很多学生对于空洞乏味的讲授毫不感兴趣,缺乏兴趣,以致学生不爱听课,或是听课当中开小差,玩手机现象较多。针对这一现象,土壤地理学在授课过程中应多增加实习授课,在实习过程中讲授理论。如土壤剖面的观察,让学生亲自参加土壤剖面的挖掘过程,并且讲授挖掘剖面所要注意的事项,如挖掘剖面方向的选择,要大致计算好太阳角度的变化,计算好剖面挖掘的时间,这样才会使得剖面挖掘完给土壤剖面照相才不会有阴影。让学生在参与土壤剖面挖掘的过程中,随着挖掘的难易程度就能感受到土壤的硬度,对剖面挖掘好后土壤层次的划分打下了基础。若只是在课堂中采用土壤剖面照片进行讲授,学生很能理解土壤的结构、颜色、质地等,在野外实习中,通过学生自己亲自挖取土壤剖面,在剖面中讲授土壤相关的物理性质,学生会理解的更加透彻,从而增加了学生的兴趣,为以后从事科研工作打下良好的基础。
2 实验教学存在的问题
2.1 实验仪器缺乏 目前各师范院校地理科学专业开设的实验课程主要包括3个项目。分别是物理性质的测定,如容重、水分、土壤颗粒组成的测定以及土壤pH的测定。而关于土壤地理学中的实验例如土壤氮、磷、钾、有机质等传统实验都没有开设。而大多数师范院校在开设地理科学专业的同时,配备的实验课非常少,远远不能满足土壤地理学实验的需求。因此,师范院校应该在土壤地理学仪器购置时,应投入一定的资金力度,比如建立一个土壤地理学实验室,不仅可以满足传统教学的需求,对于学生日后做毕业论文,也提供了一个良好的实验平台。
2.2 传统的实验教学模式
2.2.1教学模式 目前大多数院校开设的土壤地理学实验多是验证性的实验,学生只要按照实验方法、步骤去做,都可以完成,教师处于主导地位,而学生缺乏自己思考的空间,缺乏对学生创新和解决实际问题的能力的培养[5]。传统的教学模式主要是学生被动的记忆、被动的接受知识,增加了学生的记忆负担。因此,应该除了传统土壤地理学实验项目的开设以外,还应增加探究性实验,例如不同立地条件下土壤养分状况对比研究、不同区域土壤结构分析等,使得学生在掌握实验分析的同时,去设计整个实验的设计过程,初步培养和锻炼学生的逻辑思维。
2.2.2 实验的前期准备 前期的实验器材以及实验药品的配置,都是实验员准备,学生完全不知道药品怎么配,尤其是对于地理科学专业的学生,由于没有分析化学的基础,缺乏对药品试剂配置的基本能力[6]。但是土壤地理学侧重土壤与地理环境之间的关系研究,只有学生之前了解样品采集地的地理发生、发育环境,才能对实验所做的数据进行合理的分析,从而得出合理的结论。用老师准备好的实验样品,学生就不会对样品采集地的环境有所了解,学生就会对所做的数据凭空分析,造成一定的误差。因此,在开设实验分析项目之前,让学生参与样品采集的过程,样品的前处理过程以及药品的配置。
2.2.3 实验考核方式 学生完成实验后,大多数都是抄写实验报告,而我们的考核方法大多是以学生抄写的实验报告作为打分的依据。并且实验过程中,都是小组的形式,很多学生不动手,不参与实验。在实验过程中,应把实验的考核等同与基础理论课的考试,不能对实验课的考核流于形式,确实有学生实验操作能力不够或者实验过程中不参与的,可以给予挂课或者不合格处理,下学期继续补考。这样有了严格的实验考核机制,学生才会重视实验。
2.3 缺少研究性实验 基础性实验可以锻炼培养学生的基本实验操作与技能,比如实验仪器的使用,实验技能的训练等,但对于学生兴趣的培养、创新精神的锻炼确有着明显的不足。研究性实验可以围绕当前土壤地理学的科研热点,引导学生选题、进而解决问题、分析问题,最终使得学生学会研究成果的表述[7]。这样一个过程不仅培养了学生的独立思考问题的能力、解决实际问题的能力,也使学生学会了怎样去学习。
3 组织好土壤地理调查实习
土壤地理学属于交叉学科,是理论性和实践性很强的课程,学生在平时理论课讲授过程中只接受了书本上的理论知识的教育,对土壤类型的认识,土壤剖面的观察,仅限于图片,很难对土壤地理学的知识有深刻的理解。首先在野外实习过程中,要带领学生到野外观察土壤剖面,这个土壤剖面要让亲自参与挖掘过程,要在老师的严格指导下,按照专业的标准,挖取标准的剖面。其次,要划分土壤发生层次,土壤发生层次要依据土壤颜色、质地、结构、水分、新生体等进行划分。接着要按照野外土壤剖面描述手册的要求,对土壤发生层的各层次进行描述。最终采取土壤样品。这样一套土壤地理学的剖面描述、观察、采样,学生全程参与,不仅掌握了土壤地理学理论课中很多难理解的知识,而且学会了土壤样品的一种采集方法。在实习过程中,还可以利用简单的野外工具做室外实验,如利用稀盐酸看土壤样品是否有气泡冒出,进而推测该样品是否有碳酸钙的存在。
我们可以开展一些特色的教学实习,如结合伊犁本地特色,伊犁气候、水资源丰富,是盛产苹果的区域。我院地理科学专业还可以与当地林果业相关部门合作,通过老师的指导,开发一些无公害苹果、树上干杏、桃等,从而理解这些无公害生产需要怎样的土壤条件,从而使学生掌握野外土壤调查的基本技能。
4 实验与实习有机结合起来
目前大多数院校开始的土壤地理学实验课程,实验分析中所需的样品都是老师事先准备好的,学生没有参与前期样品的采集过程,或者说分析的样品与后期野外实习采样的样品不是同一个样品。这样学生在实验过程中,对所得到的数据分析中,很难对土壤所处的地理环境很好的把握与理解,势必造成一定程度的误差,因此,应把学生在野外采集的样品作为室内分析实验的样品,从而为分析结果提供准确可靠的保障。
总之,土壤地理学是地理科学专业的专业基础课程,也是学习自然地理学的基本专业知识,只有安排好教学、实验、实习,使得三者有机的结合起来,才能培养学生的专业基础知识、扎实的实验操作技能及初步的科研思维,为以后学习打下良好的基础。
参考文献
[1]李天杰,郑应顺,王云.土壤地理学[M].北京:高等教育出版社,1990.
[2]朱鹤健,何宣庚.土壤地理学[M].北京:高等教育出版社,1992.
[3]房莉,余健.对土壤地理学传统教学方式的思考[J].教育教学论坛,2011,11(31):99-100.
[4]华珞,王学东.关于 “土壤地理学”教学的几点思考[J].首都师范大学学报(自然科学版),2009,30(3):44-47.
[5]李粉如,段立珍,张永峰.土壤地理学实验教学改革探讨[J].安徽农学通报,2009,15(12):207-209.
[6]李春红,冯维波.地理专业《土壤地理学》实验教学的改革探讨[J].科技创新导报,2011,10(30):198-199.
关键词:教学方法设计;土壤速效磷测定;理论素养;实践能力
中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)14-0262-03
一、前言
土壤农化分析课是农业资源与环境专业的一门重要的专业课程,内容包括土壤理化性质分析、肥料分析、植物分析及农产品品质分析,具有较强的理论性、技术性和实践性。土壤农化分析是目前多数高校土壤学、植物营养学等专业硕士研究生入学必考科目,同时农业资源与环境专业的学生掌握了这门课程使得他们在就业时较其他农学类专业学生具有很大的优势。由此师生共同认识到了土壤农化分析这门课程的作用和地位,大多数学生渴望学好这门课程,教师也希望满足学生的要求,思考教学改革,不仅仅将知识传授给学生,更愿意通过这门课程将先进的测试技术和手段、科学的思维方法传授给学生,提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的专业理论素养和实践能力。
青岛农业大学2002年首次迎来了资源与环境专业学生,2004年开始开设72学时的土壤农化分析专业课,一学期内完成。后因专业发展和社会人才需求,不断调整改革,目前将土壤农化分析拆分为土壤化学分析和农化分析两门课程,均为48学时,包括10学时理论和38学时实验课,总计96学时分两学期完成。
2012年11月5日,山东省教育厅、财政厅公布了山东省名校工程首批立项建设单位名单,青岛农业大学被评为山东省应用型特色名校立项建设单位。学校为了贯彻落实国家和山东省教育改革和发展有关要求,以山东省应用型人才培养特色名校建设为统领,大力加强人才培养模式改革,课程体系、教学内容和教学方法改革,实践教学与创新创业教育改革,考核评价方式改革,全面提升专业教育水平,打造高水平的人才培养平台。值此应用型特色名校建设之际,我们对土壤农化分析实验课程在教学模式方法上也进行了改革和实践,本文以土壤速效磷测定为例加以介绍。
二、教学方法设计
教学方法设计的宗旨在于如何使学生更好地获得知识,提高分析测试技能,在基本理论学习和实验过程中锻炼学生科学思维的能力,保证学生具有独立承担实验分析的能力,为学生今后的发展打下坚实的基础。依据现代教育技术教学设计方法,教育目标分成知识、领会、应用、分析、综合和评价六级[1],在每一级目标中部分应用构建主义理论,使教学设计和教学过程能够符合学生认知规律,实现以学生为主体自主学习,教师为指导者和组织者的构建知识过程[2、3]。如表1教学方法设计分为五个环节,环环相扣,在学生短时记忆消失之前,再一次给予刺激加强印象,把所传授的知识变成学生的长久记忆,也就实现了教师传授知识的使命而完成了教育目标,并且也完成了学生构建知识的任务。所以,构建主义模式应用于教育目标的实现是与认知规律相符和统一的。
三、具体实施过程
1.理论课堂。教学大纲土壤磷的测定理论课堂教学只有1学时,内容却较多,包括土壤全磷测定、土壤速效磷测定、土壤无机磷的形态分级测定和土壤有机磷的分离测定。为了提高授课效率,这一环节只好采用传统的教学模式,以传授知识为目标,学生在听课的过程中对知识加以接收和理解,由于时间所限教师需要对知识进行加工整理:前处理的方法作为一部分,待测液中磷的测定为第二部分,而不是照本宣科,这样学生在课下复习时将教师所讲授的内容与教科书的内容相比较,帮助学生对知识进行系统化的理解,为后期对相关知识的内化建构打下基础。土壤速效磷测定前处理方法也有多种,主要介绍几种化学测定法的基本原理、选择依据或适用范围、影响测定结果的因素等。为了弥补课堂学时限制,扩大学生知识视野,给学生布置作业,引导学生自主学习,达到对课堂知识进一步领会的教育目标。作业内容有:(1)预习实验课内容,即Olsen法测定土壤有效磷,要求学生提交实验流程书面作业,体现有教无类的教育理念,保证所有学生都能掌握有关土壤有效磷测定的基本知识和基本理论,监督学生自主学习,并为实验课堂节省教师授课时间;(2)提供需阅读的参考文献,目的是提高学生有关土壤有效磷测定的知识层面,为后期讨论提供素材,如周呜铮的土壤速效磷化学提取法的体系及其适用性、卜玉山的土壤生物有效磷测定方法的发展及其在美国的研究动态、吕家珑的土壤磷淋溶状况及其Olsen磷“突变点”研究等,对于参考文献的阅读要求较为宽松,以体现因材施教的教育理念。
2.实验课堂。构建主义教学模式特别注重情境教学。实验课堂恰好就是利用真实情境以学生为主体,教师为指导者和组织者的构建知识体系的最好过程。因为有了理论课堂的讲解和学生的提前预习,在实验课堂教师主要是补充讲解一些基本原理、操作要点、技术关键和实验过程中的注意事项,并提问学生Olsen-P测定的过程,了解预习情况,然后学生开始动手做实验。我们采取位置固定单人单组的模式以便考查学生的基本技能,供试土壤样品一般每个学生两个,一个是实验室教师所提供的有编号的盲样,另一个是学生自带的家乡土壤样品。盲样的目的在于考查学生实验结果的准确性,作为成绩评定的一个组成部分,学生自然而然会认真对待实验过程的各个步骤和环节。分析测试自带家乡土壤样品的目的,是使学生在学习分析测试技能的同时了解家乡土壤的肥力状况,是最好的理论联系实践的机会,有利于调动学生动手实践的学习热情和积极性,对于知识构建具有能动作用。
Olsen-P测定在振荡和显色过程各有30分钟的等待时间。一般在振荡等待时间,教师组织学生对前一次实验结果进行归纳总结,并组织学生讨论实验中出现的问题或现象。在显色等待时间安排学生配制下一个实验所需试剂,提示学生注意试剂的规格和数量,在配制试剂的过程中同时要求学生预习下一个实验内容。这样,在一次实验课堂上就包括了复习、学习、预习三个环节,对学生的感官起到了多次刺激,促使学生知识构建得以完善。实验课堂不仅需要学生掌握基本知识和基本原理,更重要的是要掌握分析测试技能,技术上要过硬。因此,在实验课堂上教师必须严格要求学生规范操作,注意观察,及时发现操作上的问题予以纠正,实验结束时要求学生提交原始数据记录,培养学生严谨认真的科学态度和工作作风。
3.开放实验室。目前,我们实验室还没有做到面向所有学生的全面开放,只有少部分学生会走进开放实验室。其中一部分主要是参与教师的实验准备过程,一部分学生根据理论课堂的知识以及实验过程中存在的问题,或者想要获得更加准确的测试数据,利用课余时间走进实验室自主完成实验,从而提高了实验技能的熟练程度,也符合因材施教的理念。对于带着问题进入开放实验室的学生收效最为显著。比如,理论课堂上讲过影响土壤速效磷测定的因素有:(1)提取剂的种类;(2)水土比例;(3)振荡时间;(4)温度的影响[4]。书中只介绍了影响因素,而没有详细说明对测定结果的影响是增加还是减少。所以学生就想弄清问题,于是自行设计实验,结果如图,发现不同的提取剂测定结果不同,Bray法提取能力大于Olsen法(图1);随着液土比、振荡时间和提取温度的升高,土壤速效磷测定值也是增加的(图2),所以在测定土壤速效磷时一定要严格控制提取条件。此外,学生们发现自带土壤样品显色后颜色深浅不一,甚至稀释倍数也不同,所以学生们分别选用了三种种植模式的土壤进行实验,发现速效磷含量高低顺序依次为果园土壤>露地蔬菜>粮田,即使改变实验条件这一顺序依然不变。开放实验室活动并没有止于完成实验,而是指导参与的小组学生将上述实验结果整理出来,写成一份小的研究报告,并做出ppt片子,在讨论时展现给所有同学,即结果反馈。总之,在开放实验室学习过程中,需要小组学生相互协作、相互讨论,贯穿于从实验设计、实验实施至研究报告和ppt片制作的全过程,这期间学生们对理论课堂和实验课堂所学知识加以综合和再实践,自主创设情境产生冲突,预测结果、验证结果,从而在学生头脑中建构起清晰的立体知识网,形成长久记忆。
4.结果反馈,组织讨论。通过完成实验报告、反馈实验测试结果和组织讨论,学生对知识进行综合分析、理解加工、自我评价完善建构知识体系,实现本阶段的教育目标。书写实验报告是学生对知识理解加深印象的过程,也是构建知识体系的一个重要环节。提交实验报告作为学生学习成绩评定的一个组成部分和依据。结果反馈是双向的,学生通过学校开通的网络教学平台将土样信息如盲样编号、自带土壤采集点和栽培作物以及实验测试结果上传,教师再将结果比较归纳提炼后反馈给学生,并组织讨论。如根据实验课堂学生自带土壤样品测试结果发现不同种植体系下土壤速效磷含量差异较大,呈现出设施蔬菜地土壤>果园土壤、露地蔬菜土壤>大田作物>实习所采底层土壤(实验室提供盲样)的趋势。另一反馈就是参与开放实验室学生所做的土壤速效磷影响因素实验结果汇报。听取报告的学生表现出极大的兴趣和关注,汇报的学生则表现出非常的自信和有成就感。汇报学生的语言表述能力及逻辑思维能力均得到了锻炼。问题讨论主要是围绕两个方面进行,一个是有关Olsen-P拐点或突变点与农业面源污染问题,即能否将土壤速效磷的农学指标和环境指标相统一的问题,由此问题进一步扩展便是如何实现农业高产高效优质并兼顾环境保护生态安全及农业生产的可持续性。另一个讨论问题是,根据土壤速效磷含量在实践中如何开展农化服务。两个问题理论联系实际,这也恰好迎合了青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程的要求。
四、成效
土壤速效磷实验教学方法设计应用构建主义教育理念对应理论课堂、实验课堂、实验室开放、结果反馈和讨论各环节,通过获得概念―情境加工整理内化―情境冲突―知识提升构建,实现教学目标。实际上各环节与理论―实践―再实践―归纳总结上升到理论相呼应和吻合,通过多次刺激不断加强短时记忆,使学生对知识的认识变成长久记忆,实现知识的内化和构建,符合学生认知规律,收到了良好的教学效果。通过这样的教学方法设计和实施,学生对土壤速效磷的知识有了较全面的了解,包括测试原理、测试方法、测试过程、影响因素、结果计算、结果应用等,从讨论和笔试情况可以知道学生对这部分知识掌握较好。
五、存在问题
1.实验课堂实行单人单组,有些实验仪器略显不足,好在资环学院实验教学中心积极配合,实验室之间仪器调配,从而改善了实验条件,如振荡机、分光光度计等从其他没有实验课的实验室调剂过来,可以基本满足教学要求。
2.实验室没有实现全面开放,只有少数学生能够走入开放实验室。但是通过科研训练和有科研项目的教师招募本科生做研究助理两个方面,也使一部分学生走入实验室,弥补了实验室开放的不足,但这两个途径没有在短时间内与所授实验课程内容紧密结合。但不管怎样,目的是一致的,即提高学生综合运用知识,增加动手分析测试机会,运用所学知识解决实际问题,综合素质得以增强。
3.理论课时少,理论知识讲授笼统而不够详细。实验课堂单人单组、开放实验室,消耗试剂较多。
4.由于扩招学生人数较多,成绩评定方面实验技能考核较为薄弱。目前成绩评定主要包括笔试、实验报告、考勤、进开放实验室情况及平时表现等。成绩考核还有待于进一步的改革,寻找可操作性的能够体现学生实验技能的有效方法。
参考文献:
[1]柳在鑫,王进戈.李建防.现代教育技术教学设计方法[J].高等教育研究,2006,22(1):55-56.
[2]袁维新.建构主义理论运用于科学教学的15条原则[J].教育理论与实践,2004,l24(10):57-62.
关键词:教学型学院;实验室建设;实验室管理
一、教学型学院实验室建设与管理中普遍存在的问题
1.实验技术队伍建设问题突出
许多院校存在实验教学管理得不到应有的重视,缺乏激励机制和高效的管理机制,使实验教师的地位和待遇低于理论课教师,部分高学历的教师不愿意到实验室工作,人才流失现象严重,实验队伍不稳定。实验技术人员学历层次偏低,专业技能单一,队伍结构不合理。初级和中级实验技术人员比例较大,高级实验技术人员缺乏,尤其缺乏基础好、业务精,受过专门训练的实验师。实验技术人员外出进修和培训的机会相对较少,缺少相关研究的带头人。
2.仪器设备利用不平衡
近几年,随着高校发展,扩大招生规模的同时,新专业也在增加,许多院系实验室是以专业、课程为基础建立起来的,实验室建设上缺乏长远规划和统筹安排,造成相近专业的实验室重复建设、仪器设备重复购置,设备资源浪费、利用率低的现象。
3.实验教学体系陈旧
实验内容单一、实验教学方法传统乏味,学生学习积极性不高,这是目前多数高校实验教学的弊端。许多实验教学仍然是以验证性实验教学为主,实验课程中综合性和设计性的比例较低,实验教学计划不够合理。学生按照老师讲解的实验原理、步骤和处理方法,按部就班的进行操作,完成实验报告,这种实验方法使学生缺乏独立思考和实践动手能力的锻炼机会。
二、加强教学型学院实验室建设与管理措施
1.加大人才培训和引进力度,提高实验技术队伍素质
对于教学型学院,实验技术队伍是实验室建设与管理工作的主力军,是高校发展建设的重要组成部分。实验技术队伍直接影响到实验教学质量、实验室建设管理、科研工作的开展。重视实验室技术队伍的建设,提高实验技术队伍的层次是强化实验教学、实验室建设强有力地保障。
我院农学与生物实验中心实行校、院二级管理,由主管院长负责,设主任1名,副主任2名,实验秘书1名。有专任实验人员8人,兼职从事实验室管理工作人员2人。为了加强实验技术队伍的建设,提高实验人员的业务素质和业务能力,学院制定了《实验人员业务培训计划》,按计划实施实验人员学习和进修,并定期对全体实验人员进行业务技术培训和考核。实验人员积极参加各种技术讲座,学术报告及其他学术交流活动。实验人员在认真完成教学认务的同时,积极开展实验技术研究,充分调动实验教师和技术人员的工作主动性。加大力度引进高学历人才到实验室工作,不断补充新生力量,优化队伍结构,使实验技术队伍的年龄结构、学位层次逐渐趋于合理。通过以上措施,我院实验技术人员组成合理,理论水平和实验技术能力有了明显的提高,现有博士1人,硕士1人,在读博士、硕士研究生各1人;本科以上学历9人,其中教授1人,高级实验师1人,中级职称5人。
2.科学合理整合实验室
为了最大限度的发挥实验仪器的使用效益,提高实验室建设水平和科研水平,各实验室实行专职实验人员定位管理,以服务实验教学为目的,使实验仪器定位于实验室和教学实验的要求,做到帐、物、卡相符。建立开放性实验环境,有利于学科发展、交叉、融合,打破专业界限;有利于改革实验教学方法,提高综合性、设计性实验比例,有利于人员、仪器设备的调配,提高实验室利用率。
3.加快实验教学改革的发展,提高实验教学水平
改革实验教学方法与手段,改变传统的教学观念,加强各学科之间的交叉渗透和知识的综合,逐步减少简单、重复的演示性、验证性实验,加大力度开展综合性、设计性实验。这样既能有效地激发学生的学习兴趣,又能培养和训练学生的思维能力、动手能力及创新能力,综合应用所学知识。目前我院开设的综合性、设计性实验项目涵盖了29门课程,面向农学、生物科学、林学、生物技术、植保、园艺、农资等专业,其中综合性、设计性实验共开设25门,占实验课程总数的比例为86%。随着开设实验课程数目的增加,综合性、设计性实验占实验课程总数的比例也在逐年增加,学校设立了《实验技术开发基金》,以促进实验教学改革和实验技术开发。近三年来,共完成实验教改课题46项,实验技术开发基金13项,校级鉴定验收一等奖2项,二等奖2项;已发表教改论文6篇,自编教材共17门,其中《土壤学与植物营养学实验实习教程》和《植物生理学实验指导》已正式出版,在实验教学中取得了良好的应用效果。
教学型学院实验室建设与管理工作是一项重点突出、综合性极强的工作,它在高校发展过程中的地位和作用,是不容忽视的。优化实验技术队伍结构,提高实验技术队伍素质;科学合理设置实验室,加强实验设备科学化管理;推动实验教学改革深入发展,提高实验教学水平;促进实验室开放管理,培养学生创新能力,对高校实验室的发展起着至关重要的作用。重视教学型实验室建设与管理工作,努力把实验室建设成为培养学院生实践创新能力的基地、开展科学研究的基地,是当前教学型学院实验室发展的重中之重。
【参考文献】
[1]麻明友,杜建林,肖桌炳等.《教学型学院实验室建设与管理的研究与探索》[J].高等理科教育.2006,67,(3):94~99.
关键词:微生物学;分级式教学;创新;互动式;考核
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0056-03
微生物学是生物学的分支学科之一,涉及细胞生物学、分子遗传学、真菌分类学、病毒学、环境微生物学及环境生态学、土壤学等多种学科领域。作为生命科学和生物技术的重要组成部分,微生物学发展越来越迅速,是生物学领域的一门比较前沿的学科。微生物学传统教学模式的弊端:①传统的教育理念比较重理论轻实践、重知识轻能力。②传统教学中“教师主体”的师生观和“传承性教学”的教学观,使学生对学习不感兴趣,其主动性得不到充分的挖掘和发挥。③在考核办法方面,不能体现学生的实践操作能力和创新素质,仅以试卷、实验报告的优劣决定学生的最终成绩。这些现象不利于对大学生综合素质的培养。因此在创新素质教育下探讨微生物学课程体系教学改革与实践是十分必要的。
一、在创新素质教育下探讨微生物学课程体系教学改革与实践研究背景
国内外高校十分重视高素质创新生物学人才培养模式的研究,如课程体系、师资队伍建设、实验内容设计与创新、互动式教学方法的改革等等。这些教学研究成果在一定程度上推动了人才培养质量的提升,然而,由于地域、层次、政策等因素,各高校的人才培养模式各具特色、实践效能亦各有千秋,外加高等学校制定的教学计划比较死板,学生自由选择权较少,不能有效调动学生的学习积极性。因此为加快培养高素质创新人才,必须深化人才培养模式改革。在创新素质下探究微生物教学体系改革是以培养学生的创新精神和主动性为目的的,立足教学,从实际问题和背景出发,将问题情境“提出问题、分析问题、解决问题”贯穿整个教学过程,通过学生自身主动的探究来培养学生创新思维和科研素养。
二、微生物学课程体系采用分级式教学方式
改变传统教学中“教师主体”的师生观和“传承性教学”的教学观,采用分级式教学方式,提升课堂教学和创新人才培养的实效性,对培养的学生创新素质有一定的益处。
1.一级内容为微生物学科基本知识和基础理论,以“什么是微生物,微生物吃什么,怎样吃,怎样给微生物做饭,微生物应用价值”为主线讲解微生物基础知识,使同学们思路清晰。
2.二级内容为微生物学实验技术,包括验证性实验教学模块,综合性实验教学模块,设计性实验教学模块。
验证性实验教学模块——形态观察。在该模块中,主要是观察微生物的形态,让学生通过实验总结细菌、霉菌、酵母菌等在个体形态、繁殖方式等方面的区别,让同学们掌握微生物革兰氏染色技术、制片技术、微生物大小的显微镜观察测量技术等。让同学们总结实验成功的关键和找出出现假阳性、假阴性的原因,并绘图表示各个微生物的形态。综合性实验教学模块——培养、分离微生物并分析。在这个模块中,以学习培养、分离微生物并分析为主要内容,由每个单独设立的实验组成一个综合性实验,不仅掌握单个实验技能,而且也锻炼了同学们的数据统一分析与整理的能力。根据综合性实验内容的要求,我们设立了多管发酵法测定水中大肠菌群、平板菌落计数法分离纯化土壤微生物、细菌的分解物质能力与生理生化鉴定等。设计性实验教学模块——由学生自行设计实验方案,并独立完成实验。班里的同学可以根据自己的兴趣和专长,查阅相关文献,可以采用不同的方法,自由分组,自由设定实验方案来达到预期的实验目标,完成实验并分析、进一步再处理实验结果,交流实验结果和体会。同学们可以在实验中充分发挥创新性想法去设计实验,这些实验由于贴近生活,进而引起了学生的普遍兴趣,为进一步培养学生的实验能力奠定了良好的基础。
3.三级内容为微生物学科相关的拓展性知识,通常以学术讲座的方式介绍本学科相关领域内的研究前沿、发展进展趋势和创新性等;这样可以拓宽学生的知识面,引深科研思路,培养同学们独立完成科研的能力。同时让学生开展课程论文形式来总结国内外前沿知识体系,提高学生的学习兴趣及主观能动性。
三、创建互动式的微生物学课程教学模式
在整个教学过程中,创建互动式的教学模式:
1.授课与自学相结合。倡导启发式教学,包括让学生带着问题自学、按照提纲思路引导性自学、自己归纳自学等几种方式,融知识传授和能力为一体。教学中发挥教师主导、学生主体作用,激发学生主体意识和学习兴趣,调动主观能动性,使学生的学习过程成为愉快、主动、积极获取知识的过程。
2.理论与实验相结合。理论与实验结合教学,不仅可以使学生将理论知识应用于实践,而且通过实践,可以培养学生发现问题、解决问题和创新思维的能力。在实验教学过程中,力求让实验内容更加系统完整和先进,通过实验培养学生的独立操作能力、创新能力与综合分析能力,鼓励学生多参加老师的科研课题并且自行查阅文献设计实验方案。
3.讲解与讨论相结合。讨论既有利于促进学生对理论知识的综合应用和消化,又对培养学生协作精神、表达能力、综合分析能力和良好的心理品质有益,使学习的过程从被动接受变为自觉研究。推演方法是教师提供讨论的问题学生围绕问题,查阅文献分析并提出结论讨论教师总结讲评。
4.传统教学与多媒体教学相结合。多媒体教学可有效增加教学的信息量,使教学过程具有趣味性、直观性、生动性。教学中恰当运用传统教学手段与电教教材、网络技术,对提高教学效果会起到事半功倍的作用。
四、改革微生物学课程考核方式,注重学生实验技能与创新素质的培养
微生物学课程考核,是作为一种评价微生物课程教育过程的主要手段,可以检验学生是否掌握了一定的实验技能和锻炼了科研思维的能力等。我校生物科学基地班微生物学理论40学时,实验课单独设课32学时,生物技术64学时,理论40学时,实验24学时。针对不同班级采用了不同的考核方式。微生物学实验课的考核成绩由验证性实验模块和综合性实验模块的实验成绩(占70%)和设计性实验成绩(占30%)组成。自从采用了这种考核方式以后,学生都比较重视实验课的学习,这对培养学生的科研创新能力和严谨的治学态度大有益处。学生在设计性实验模块中收获较大,成绩评定包括文献调研、方案选择、实验操作、论文撰写和实验结果汇报等方面,使得学生有意识地培养团结协作意识、思维能力、科研严谨态度、语言表达能力等。理论课的考试是检查学生掌握本学科知识的重要手段。我们认为闭卷考试+撰写论文+实验设计+实验操作综合性的考试这种综合性考试方法最好。
五、微生物学课程体系教学改革与实践的效果
1.改变了传统的以知识为中心、以教师为中心的被动式教学,使高校教学活动真正成为能够启发学生心智、培养创新精神和实践能力的高效行为。建立了一个系统性强、框架清晰、与国际接轨的微生物学知识体系,提出创新素质教育下微生物学教学模式改革的策略。
2.促使教师教育教学能力的提升,打造了教学、科研双优的师资队伍。
3.微生物学模块式实验教学体系的建立,使学生掌握了微生物研究的实验方法和技术,训练了自己动手操作的能力,调动了学生学习的积极性和主动性。有助于使学生成为在创新素质、研发思维、人格品质等方面均优的具有国际竞争力的高层次人才。
以上是我们在微生物课程教学过程中总结的一些体会和做法。通过对微生物学课程体系、教学内容、教育教学模式等方面的深入研究,我们建立了适应学科发展趋势的微生物学分级式教学课程体系,在基础理论教学过程中强调对基础知识的理解和创新素质的培养;在“模块实验”教学中强调实验的综合性和探索性,培养学生提出、分析、解决和评价问题的能力,达到授课内容的国际化、教学理念的前瞻化,利于学生以后的发展和进行有效的学术交流。根据理工类学生的特点,通过理工结合进行教学设计,综合运用多种教学方式和考核方式,在教学中调动本科生的学习积极性,提升本科生的科研素质,培养了创新性能力。
参考文献:
[1]葛菁萍.普通高校微生物学双语教学初探[J].微生物学通报:2010,37(10):1537-1540.
[2]徐启江,李玉花.分子生物学分级式课程体系的构建[J].黑龙江高教研究,2008,(5):158-161.
[3]黄夏.高职食品微生物实验教学改革初探[J].广西轻工业,2011,(8):171-172.
[4]姜立春,李俊刚,阎秋洁,等.微生物学实验创新教学改革与实践初探[J].实验科学与技术,2011,9(6):64-66.
[5]易力,,陈万光,等.推进微生物学实验教学改革培养学生的综合能力[J].实验室科学,2010,13(1):10-12.
基金项目:东北林业大学教育研究课题项目(DGY2011-15),东北林业大学学位与研究生教育教学改革研究项目(J1101411),黑龙江省教育厅项目(JGXM-HLJ-2010010)