日光溫室內的CO2變化規律及其施肥技術
——新農科背景下設計性實驗教學模式的探索

尉 輝，徐金強，楊 竟，劉文寶，劉素慧

(山東農業工程學院，山東 濟南 250100)

1 引言

現代農業要實現綠色高效發展，必須依靠現代生物技術、信息技術和工程技術等交叉知識作為支撐，在此背景下，新農科的出現將適應社會新需求，是歷史發展的必然[1]。設施農業環境工程學是一門多學科交叉和綜合性很強的學科，涉及多個領域(生物、工程、信息和環境等)，應用較廣[2]，既是設施農業科學與工程專業的專業核心課，也是園藝、機械電子、信息工程專業選修課。本課程的在教學過程中，始終以“學生發展為中心”，爭取在“新農科”背景下使學生成長為心系社會并有時代擔當的“新農人”。為實現“新農科”建設所需的人才培養目標，需要在實踐教學中設置設計性實驗，促進學生主動思考，增強學生的動手能力，以培養現代“新農人”。為此，設施農業環境工程學這門課中的實驗由驗證性設置成了設計性，在教學中將實驗原理、技能和科學研究等融合在一起，從而把實驗教學和科學研究有機結合起來[3]。

現以課程中日光溫室內的CO2變化規律及其施肥技術為例，在實驗中，學生通過查閱文獻、設計方案，然后實施科學合理的實驗方案，從而確定CO2施肥最佳的時間點和施用量，考慮施肥后的其他環境因子改如何調控，并完成實驗報告。整個實驗靈活運用理論知識、拓展了知識面，培養了學生的探究能力和創新意識[4]。

2 教學目標

2.1 技能目標

通過小組討論制定驗證日光溫室內二氧化碳的變化規律、植物光合作用強度隨之變化的可操作的實驗方案；根據現有的或提供的實驗材料進行制定簡易的二氧化碳發生器；根據測定結果確定日光溫室二氧化碳施肥的時間、施肥量計算及施肥后管理措施。

2.2 德育目標

提高保護環境、節約能源的意識；加強溝通協調和團隊合作；培養學生踏實、嚴謹的科學態度；吃苦耐勞的品質、要有“三知三愛”的情懷[5],勇當時代需要的技術性人才。

3 教學重點與難點

教學重點：引導制定實驗方案；培養踏實嚴謹的科學態度、加強溝通協調和團隊合作、提高保護環境和節約能源的意識；根據制定的實驗方案實地再去驗證；能吃苦耐勞、有“新農人”情懷。

教學難點：引導制定實驗方案；培養踏實嚴謹的科學態度；根據制定的實驗方案實地再去驗證；有“新農人”情懷。

4 實驗設計教學過程與驗證

4.1 實驗設計教學過程

實驗設計教學過程見表1。

表1 實驗設計教學

4.2 實驗驗證過程

實驗驗證過程見表2。

表2 實驗驗證過程

5 教學效果反思

5.1 教學方法應用特色

本實驗教學設計是基于“新農科”背景下，線上線下混合式教學理念，采用啟發式、探究式和小組討論[6]等多種教學法。以啟發式進行實驗設計為主線，圍繞教學目標和重難點，在教學過程中引入課程思政元素，進行德育教學；小組討論以學生為主體，通過自主的探究活動進行實驗設計與驗證，鞏固所學理論知識，完成理論知識與實踐一體化的教學。

(1)“新農科”視角下的線上線下混合式學習模式，將理論教學與實踐教學有機結合在一起，將課堂上學到的理論知識運用到實踐中去，更好地發揮“新農人”的作用。

(2)通過翻轉課堂的教學方式讓學生堅持課前有目的的復習和預習，課上以學生發展為中心進行學習，學生的參與度得到提高，自主學習和訓練的能力得到鍛煉。

(3)打破原有實驗課的上課模式，以問題驅動的啟發式教學始終以學生發展為中心，小組討論學習是以學生為主體，可增強學生參與性，探究策略設計使學生處于主動學習地位，能主動思考問題，主動去發現、探索，并從中找出解決問題的方法。

通過知到APP統計觀看視頻、參與互動情況以及小組成員內互評等進行過程性考核，絕大多數學生都能完成教學任務，在專業課課程中融入德育教育內容符合教育教學全程育人、全方位育人的要求[7]。

5.2 教學效果預期達成

通過啟發式、探究式和小組討論等教學法應用，學生可制定出驗證日光溫室內二氧化碳的變化規律、植物光合作用強度隨之變化的可操作的實驗方案，并根據測定結果確定日光溫室二氧化碳施肥的時間、施肥量計算及施肥后管理措施。同時提高保護環境、節約能源的意識；加強溝通協調和團隊合作的精神；培養學生踏實嚴謹的科學態度、吃苦耐勞的品質以及“新農人”的情懷。