基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索的土壤學(xué)教學(xué)改革及實(shí)踐

胡佳俊 高旻天

摘要：本文從土壤學(xué)的學(xué)科發(fā)展特征出發(fā)，針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索的土壤學(xué)教學(xué)改革思路及實(shí)踐方法，將理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

關(guān)鍵詞：土壤學(xué);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）05-0252-02

一、引言

土壤是孕育萬(wàn)物的搖籃，是人類文明的基石。我們幾乎時(shí)時(shí)刻刻都與土壤發(fā)生著緊密聯(lián)系。土壤學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的自然科學(xué)，最早是在化學(xué)與植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。土壤學(xué)從開(kāi)始創(chuàng)建就涉及地學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，是一門(mén)與多學(xué)科互相滲透、交叉的綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。土壤學(xué)與地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、生物學(xué)、氣象學(xué)等存在密切關(guān)系，主要是由土壤在地理環(huán)境中的位置和功能所決定的。土壤作為地球表層系統(tǒng)的重要組成部分，它的形成、發(fā)育與地質(zhì)、水文、生物和近地表大氣息息相關(guān)。土壤學(xué)與農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)有著不可分割的關(guān)系。因?yàn)橥寥朗蔷G色植物生長(zhǎng)的基地，農(nóng)學(xué)紅的栽培學(xué)、耕作學(xué)、肥料學(xué)等，都是以土壤學(xué)位基礎(chǔ)，土壤學(xué)是農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)的重要部分。此外，土壤學(xué)還和環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)聯(lián)系密切。因?yàn)榄h(huán)境的核心是地球表層系統(tǒng)中的圈層，而土壤是地球上多種生命繁衍、生息的場(chǎng)所。從環(huán)境科學(xué)的角度看，土壤不僅是一種資源，還是人類生存環(huán)境的重要組成要素。土壤除具備肥力、能生產(chǎn)綠色植物外，還具有對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)緩沖、代謝、凈化客觀屬性。土壤的這些性能在穩(wěn)定和保護(hù)人類生存環(huán)境和生態(tài)安全中起著重要的作用。所以，土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)的交叉結(jié)合就形成了一門(mén)新的土壤學(xué)分支—環(huán)境土壤學(xué)。由此可見(jiàn)，要培養(yǎng)出優(yōu)秀的土壤學(xué)人才就需要廣泛的知識(shí)面和創(chuàng)新實(shí)踐能力。而現(xiàn)有傳統(tǒng)的土壤學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法在知識(shí)面方面、創(chuàng)新實(shí)踐方面都存在一定的局限性，需對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面進(jìn)行改革，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面、強(qiáng)化創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力。

二、土壤學(xué)教學(xué)改革思路

現(xiàn)代土壤科學(xué)無(wú)論從自身的學(xué)科基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新，還是解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，其復(fù)雜性日益增加，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。基礎(chǔ)研究方面，主要和地學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科結(jié)合，在應(yīng)用研究方面，主要與農(nóng)學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)、區(qū)域自然地理及社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多科學(xué)之間合作。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不僅需要扎實(shí)掌握土壤學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，還要了解前沿發(fā)展和研究現(xiàn)狀。因此，在課程的教學(xué)改革過(guò)程中，我們需要基于當(dāng)今科學(xué)研究發(fā)展的客觀事實(shí)和學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的主觀需要，在學(xué)生掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，將學(xué)生帶入科學(xué)研究的前沿，通過(guò)野外實(shí)地參觀、參與相關(guān)科學(xué)研究、初步開(kāi)展小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究等方式，進(jìn)一步強(qiáng)化理解理論知識(shí)，同時(shí)提高創(chuàng)新實(shí)踐能力。

三、土壤學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐方法

（一）野外實(shí)地參觀

土壤學(xué)課程的野外實(shí)地參觀是課程教學(xué)改革的一個(gè)重要內(nèi)容之一。學(xué)校可與多個(gè)土壤學(xué)相關(guān)基地建立專門(mén)的學(xué)生野外實(shí)習(xí)參觀基地，如地質(zhì)學(xué)、植物學(xué)、土壤微生物學(xué)、土壤農(nóng)學(xué)、土壤污染修復(fù)等相關(guān)基地。

通過(guò)理論教學(xué)，在學(xué)生有一定理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，采取老師現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)性教學(xué)和認(rèn)識(shí)體驗(yàn)。在野外實(shí)地教學(xué)過(guò)程中，可以分為兩個(gè)階段實(shí)施。第一個(gè)階段，以專題的形式開(kāi)展野外調(diào)查和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，如農(nóng)村土壤調(diào)查、城市土壤調(diào)查、土壤植被類型及其保護(hù)、土壤質(zhì)量調(diào)查和改良等。每個(gè)專題都配備專業(yè)老師現(xiàn)場(chǎng)講授相關(guān)知識(shí)、實(shí)地參觀或分組深入調(diào)查;第二個(gè)階段，參觀和調(diào)查成果的整理，分為整理野外調(diào)查記錄、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、整理數(shù)據(jù)成圖、撰寫(xiě)各專題調(diào)查報(bào)告、實(shí)習(xí)成果總結(jié)匯報(bào)等。以土壤質(zhì)量調(diào)查和改良為例，土壤質(zhì)量包含土壤許多物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，具體而言，主要包括土壤肥力質(zhì)量和土壤環(huán)境質(zhì)量。土壤肥力質(zhì)量是指植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分供應(yīng)能力和環(huán)境條件，也就是土壤的生產(chǎn)能力，對(duì)土壤肥力調(diào)查主要是土壤性質(zhì)。土壤性質(zhì)主要包括土壤化學(xué)性質(zhì)：pH、CEC、植物養(yǎng)分含量及其有效性、鹽分含量和組成;土壤物理性質(zhì)：土壤顆粒分布、結(jié)構(gòu)、容重、孔隙度、團(tuán)聚體的體積和穩(wěn)定性、土壤水分、持水性能、入滲速率、入滲容量等;土壤生物學(xué)性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)的數(shù)量和類型、土壤微生物數(shù)量、類型和功能、專性呼吸作用強(qiáng)度及各種生物酶活性等。土壤環(huán)境質(zhì)量則是指在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，土壤自身性狀對(duì)其持續(xù)利用以及對(duì)其他環(huán)境要素，特別是人類或者其他生物的生存、繁衍、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜性，是土壤“優(yōu)劣”的一種概念，它與土壤遭受外源物質(zhì)的侵襲、累積或污染的程度密切相關(guān)。土壤環(huán)境質(zhì)量是環(huán)境科學(xué)與土壤環(huán)境保護(hù)研究中的熱門(mén)課題，也是環(huán)境土壤學(xué)的可信內(nèi)容之一，它是土壤質(zhì)量的重要組成部分。土壤環(huán)境質(zhì)量依賴于土壤在自然成土過(guò)程中所形成的固有的環(huán)境條件、與環(huán)境質(zhì)量有關(guān)的元素或化合物的組成與含量、土壤利用過(guò)程及其動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)應(yīng)考慮土壤作為次生污染源對(duì)整體環(huán)境質(zhì)量的影響。

通過(guò)上述課程實(shí)習(xí)，可讓學(xué)生了解土壤植物類型、生長(zhǎng)特征;土壤微生物的組成及環(huán)境影響因素;農(nóng)作物的生長(zhǎng)習(xí)性及特征;土壤污染的類型、來(lái)源及修復(fù)方法等。上述野外實(shí)踐參觀的教學(xué)方式不僅讓學(xué)生親身感受到土壤學(xué)與植物學(xué)、微生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境學(xué)以及地質(zhì)學(xué)等的相關(guān)性，同時(shí)對(duì)課本內(nèi)容有了更直觀的認(rèn)識(shí)。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合回憶課堂講授內(nèi)容，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（二）參與相關(guān)科學(xué)研究實(shí)踐

除了野外實(shí)習(xí)參觀外，讓學(xué)生參與到土壤學(xué)相關(guān)科學(xué)研究工作中，也是一個(gè)較好的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的方法。土壤學(xué)的相關(guān)科學(xué)研究基本都是以土壤樣品的采集、保存、預(yù)處理、指標(biāo)分析等為基礎(chǔ)。以土壤修復(fù)研究為例，可在開(kāi)展污染土壤修復(fù)研究時(shí)，在學(xué)生了解研究的目的和方法基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行野外污染土壤樣品的采集、保存、預(yù)處理以及指標(biāo)分析等工作。從而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到土壤中的污染物主要包括有機(jī)物污染、無(wú)機(jī)物污染、土壤生物污染等。有機(jī)物污染分為有機(jī)物和人工合成有機(jī)物污染，一般指的是有機(jī)廢棄物、農(nóng)藥等污染。有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，可危及農(nóng)作物的生長(zhǎng)和土壤生物的生存，如稻田因施用含二苯醚的河泥曾造成稻苗大面積死亡。人體接觸污染土壤后，手腳出現(xiàn)紅色皮疹，并有惡心和頭暈現(xiàn)象。農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用盡管受到了良好的效果，但是其中一些農(nóng)藥殘留物卻對(duì)土壤和食物鏈有不良的影響。無(wú)機(jī)污染物主要是隨著人類的生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)而進(jìn)入的。采礦、冶煉、機(jī)械制造、建筑材料和化工等生產(chǎn)部門(mén)，每天都排放大量的無(wú)機(jī)物質(zhì)，包括有害的元素氧化物、酸、堿、鹽類等。土壤生物污染是指一個(gè)或幾個(gè)有害的生物種群，從外界環(huán)境侵入土壤并大量繁衍，破壞原來(lái)的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)人類健康和土壤生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響。造成土壤生物污染的主要物質(zhì)來(lái)源是未經(jīng)處理的糞便、垃圾、城市生活污水、飼養(yǎng)場(chǎng)和屠宰場(chǎng)的污物等。其中危害最大的是傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水和污物。進(jìn)入土壤的病原體能在其中生存較長(zhǎng)時(shí)間。土壤生物污染不僅可能危害人體健康，而且有些長(zhǎng)期在土壤中存活的植物病原體還能?chē)?yán)重地危害植物造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。從上述分析的基礎(chǔ)上，可在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)以初步了解土壤污染的一些防止措施和方法等。

根據(jù)課程進(jìn)展情況，還可以考慮讓學(xué)生參與到研究生的相關(guān)科研中。一方面，可以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)污染土壤修復(fù)相關(guān)科學(xué)研究的認(rèn)識(shí);另一方面，還可能會(huì)激發(fā)學(xué)生對(duì)污染土壤修復(fù)的興趣，為其在土壤學(xué)領(lǐng)域的深造奠定一定的基礎(chǔ)。

完成相關(guān)科學(xué)研究的檢測(cè)分析后，學(xué)生得到了土壤理化特征、污染狀況、土壤肥力等數(shù)據(jù)結(jié)果，安排學(xué)生以小組討論的方式比較土壤檢測(cè)分析結(jié)果，以探索土壤采樣、保存、預(yù)處理及指標(biāo)分析等方面的注意事項(xiàng)，加強(qiáng)學(xué)生相關(guān)工作的理解和認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在分組討論的基礎(chǔ)上，以小組為單位，得到以土壤理化特征、污染狀況等數(shù)據(jù)結(jié)果。最后，以學(xué)生個(gè)人為單位，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合野外采樣周邊情況，撰寫(xiě)科學(xué)研究實(shí)踐總結(jié)報(bào)告。

上述教學(xué)方式不僅可以加深學(xué)生對(duì)書(shū)本理論知識(shí)的理解，促使學(xué)生高度重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑫r(shí)也大大提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為日后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

四、展望

土壤學(xué)作為應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，其服務(wù)對(duì)象正在日益擴(kuò)大，除傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，還包括環(huán)境生態(tài)建設(shè)、資源合理利用以及農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域。研究方法和手段不斷創(chuàng)新。此外，土壤學(xué)在研究方法和研究手段上也不斷創(chuàng)新，包括信息技術(shù)、生物工程技術(shù)等已經(jīng)在土壤學(xué)中具有廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)土壤學(xué)的發(fā)展，土壤學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和方式必須多樣化。本文將野外實(shí)地參觀和參與相關(guān)科學(xué)研究引入教學(xué)內(nèi)容中，通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，同時(shí)提高了教學(xué)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃昌勇，徐建明.土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[2]陳傳勝，吳曉芙，彭佩欽，等.土壤學(xué)課程創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)的改革探索[J].課程教育研究，2014，（10）：221-222.

[3]卜耀軍，崔穎.土壤學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（6）：67-68.

[4]陳波浪，孫霞，柴仲平，等.土壤肥料學(xué)課程教學(xué)方法的實(shí)踐與改進(jìn)[J].教育教學(xué)論壇，2014，（3）：35-36.

[5]范富，候迷紅，孫德智，等.提高土壤肥料學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2009，（5）：52-55.

[6]謝春瓊，達(dá)布希拉圖，徐智，等.土壤肥料學(xué)精品課程建設(shè)探索與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（4）：16936-16938.