新農科背景下地方高校作物栽培學教學改革和實踐

曹 宏,馬生發,彭正凱,楊宏偉,李 茜

(隴東學院 農林科技學院,甘肅 慶陽 745000;隴東旱地作物種質改良及產業化協同創新中心,甘肅 慶陽 74500)

當前,新農科建設已經成為新時期高校農業教育教學改革的重要方向[1-2]。實踐教學環節作為地方高校農業教育教學改革最重要的一環,對提升學生動手能力、實踐能力、創新能力極其重要。然而,在當前地方涉農高校教育教學體系中卻是較為薄弱的環節[3]。因此,培養學生的實踐動手能力和創新創業能力已成為新時代地方高校教育教學改革的一個重要使命。

作物栽培學是一門直接為農業生產服務且綜合性與實踐性很強的應用學科[4],是高等本科院校農學專業最重要的核心專業課程,也是生物育種、植物保護、農業資源與環境、農業經濟管理等專業的基礎課或選修課,在作物生產、糧食安全及現代農業發展中具有重要的地位和作用[5]。生產實踐表明,作物栽培技術在提高糧食產量的貢獻率高達60%,為我國糧食安全作出了重要的貢獻[6]。但地方高校作物栽培學的教學,普遍存在著教學內容多、授課學時少、授課學期與作物季節不一致、教學手段和方法單一、學生缺乏學農愛農熱情、學校重理論輕實踐等問題[7-8]。目前,圍繞作物栽培學教學改革已經取得了許多的成果,但這些研究大多數集中在高等農業院校[9-12],有關地方綜合性涉農高校的作物栽培學教學改革的報道較少[8][13]。隴東學院是甘肅省為數不多的綜合性涉農高校,其農學專業和作物栽培學課程的開設已有50年的歷史。2003年升本以來,逐步探索出了以提高學生實踐應用能力為目標的作物栽培學“1234實踐教學模式”,在培養高水平復合應用型農業人才、服務區域經濟建設發展中發揮了重要作用。本文以隴東學院農學專業為例,探討作物栽培學課程教學改革與實踐,以期為地方涉農高校新農科建設和相關課程教學改革提供一定的借鑒。

一、作物栽培學教學中存在的問題

(一)作物種類與授課內容多,教學總課時不斷減少

作物栽培學課程內容豐富,作物種類包括糧食作物、經濟作物和飼料綠肥作物等,教學內容又分總論和各論。總論涵蓋一般規律性的理論、普適性的基本栽培技術,以及機械化、精簡化、標準化和無公害化栽培新技術[4][14]。各論部分以于振文北方本為例[15],包括了65類作物,其中,糧食作物31種(主要作物8種,其他作物23種),經濟作物19種(主要作物6種,其他作物13種),飼料綠肥作物15種(豆科9種,禾本科7種)。一般國內農業院校的作物栽培學總學時在56～144之間、學分在3.5～9.0之間[16],在教學中既要講述一般作物的共性理論與主要作物的栽培基礎和栽培技術,又要講授當地特色作物和小宗作物的栽培基礎和栽培技術,而且還要包含實驗教學。但近年來各高等學校為了達到厚基礎、寬口徑、強素質的人才培養目標,教學計劃中加大了心理健康、就業指導、創新創業、藝術修養等通識課和專業選修課的比重,使得專業核心課時不斷壓縮。如隴東學院農學專業作物栽培學總課時(表1),從1991版(專科)的144學時逐步縮減到2019版(本科)的80學時。這種“量多課時少”的設置,使得教師為了完成各作物教學內容,常常采用“填鴨式”式的被動教學方法,導致學生的學習積極性不高。

表1 隴東學院農學專業作物栽培學課程教學計劃修訂情況

(二)教學體系重理論輕實踐,教學內容與生產實際脫節

提高學生的實踐動手能力是培養應用型人才的重要使命。作物栽培學是一門直接為農業生產服務的應用學科,具有系統的綜合性、強烈的實踐性、嚴格的地域性和明顯的季節性[5][14][15]。這就要求它的講授內容必須與區域生產實際相結合,與現代農業技術需求相結合,與作物綠色高產優質高效栽培技術相結合。但受人才培養方案學時等限制,地方高校作物栽培學的教學,不但重理論輕實踐的現象相對普遍,而且教學內容與迅猛發展的生產實際脫節嚴重。如隴東學院農學專業作物栽培學,實驗課比重明顯偏低,由表1可知,2003版實驗課僅占總課時的25%,改革后的2015版才達到32.6%;2015版前的理論和實驗教學多集中在第五學期(秋季)進行,教學實習和實踐則集中在第六、第七學期進行,受作物生長季節的影響,理論教學與多數實踐教學嚴重脫離。因此,理論教學多選擇甘肅和隴東的主要作物講授,對當地特色作物和小宗作物只能簡講;而實驗教學受開課學期、實驗課時與經費等限制,只能完成主要作物的部分生育期觀測,顯著降低了作物栽培的區域性和季節性,這是導致學生實踐認知能力差的主要原因之一。

(三)教師教學受限“一人制”,教學手段和教學方法單一

地方綜合性高校,由于涉農專業多是在原專科或中專的基礎上升級改造或新建的,教師受教學任務量要求的限制,導致作物栽培學的教學多局限于“一人制”授課。學生又受傳統思想的錯誤影響,第一志愿入學率低,普遍缺乏學農愛農熱情[6][8][12]。而作物栽培學課程涉及十幾種作物,多數老師在某幾種作物上實踐經驗豐富,但在其他作物上局限于“懂而不精”,對于自己不“精”的作物,往往進行“填鴨式”的被動教學。特別是年輕教師,雖然可以通過增加圖片等直觀內容進行多媒體教學,但畢竟缺少所講作物的生產實踐,講授時不得不照本宣科,造成學生對作物缺乏感性認識,其知識點多靠死記硬背。尤其是作物栽培學實驗側重于對學生感性認識、動手能力、實踐能力、創新意識和嚴謹科學態度的培養[6][17],但地方高校受儀器設備、基地建設、實踐經費等影響,室內實驗多為簡單的認知觀測,室外實踐多為短期的見習參觀。加之教師實踐教學手段落后、教學方法單一,而當代大學生進校前很少參加農事活動,學生“四體不勤、五谷不分”的現象很普遍,這也是造成學生實際動手能力和解決問題能力較差的主要原因。

二、作物栽培學教學改革的思路和措施

地方高校教育教學改革,必須按照培養符合區域經濟社會和現代農業發展的需求,按照“新農科”建設卓越農林人才的要求,堅持“立德樹人”的標準,以提升學生創新意識、創新能力和科研素養為培養目標,培養具有“一懂兩愛”情懷,懂技術、會管理、善經營的新型高級農業應用人才[18]。隴東學院在升本后20多年的教學實踐中,逐步總結出作物栽培學課程整體改革思路,這就是“處理好4個關系、達到3個結合、提高2個水平,形成1個優勢和特色”,即“處理好作物栽培課程與耕作學等相關課程、作物總論與分論、理論教學和實踐教學、拓寬基礎知識和提高能力培養的關系,達到教學與當地生產實際相結合、教學與科研相結合、教學與學生成才就業相結合,提高教師教學科研水平和學生實踐創新水平,突出作物栽培教學的地域特色和優勢”。逐步探索總結出了作物栽培學課程“1234實踐教學”模式[19],這就是“凸現1個教學目的(培養寬口徑、厚基礎、會生產、善管理的農業復合型應用人才),把握2個教學重點(學生的自主學習能力和實踐動手能力),融合3種教學形式(理論課、實驗課、實習課),夯實4個教學陣地(課堂-實驗室-試驗田-校外實踐基地)”,形成了以學生應用創新能力培養為主體、以提高學生崗位工作能力為目標,具有地方特色的教學體系,并取得了顯著的教學改革效果。

(一)及時修改人才培養方案,構建實踐為主的教學體系

在新農科背景下,“作物栽培學”等專業課程的教學目標必須由過去的單一型向綜合型轉變,由知識本位升至素養本位,把原有的產中教學為主,向產前產后延伸,由原來的單向專業技能向崗位綜合能力培養擴展[20],才能滿足新時代人才培養的需要。而“素養本位”是知識與技能、能力與素質、情感態度價值觀“三維目標”的整合與提升[21]。因此,地方涉農院校必須根據時代要求不斷修改人才培養方案,才能從根上突出作物栽培學科的綜合性和實踐性這一特點。

隴東學院在2013版農學專業人才培養方案中,作物栽培學總課時為98學時,比2010版減少10學時,但實驗課時由20學時增加為30學時,并把原來第五學期(秋季)開課調到第六學期(春季)開設,并增加了技能訓練實踐課。在19版人才方案修訂中,為了突出“新農科”的多學科交叉融合,把作物栽培學進一步壓縮為80學時(理論64學時,實驗16學時),構建了以作物栽培學為主的專業核心課程群,加大了耕作學、旱農學、農業推廣學的課時,新開設了食用菌栽培學、藥用作物栽培學、農產品加工學等專業必修課,并分散在第五、第六、第七學期開設。同時,把實驗課占總課時比例提到32%,把實踐技能訓練與農藝工(師)認證內容合并,作為一門獨立課程安排教學。并增加了第二課堂素質拓寬、創新創業實踐等課程,把作物栽培有關實踐內容與生產季節和學生創新實踐緊密結合,加大了各實踐環節的學分比重(圖1),使理論課時數與實際操作時數達到1∶1,實踐教學學分占總學分的比例達到35%。構建了課程實驗、實習、專業考察、技能訓練、專業勞動、畢業論文、畢業實習七位一體化實踐教學體系。

圖1 隴東學院農學專業人才培養方案實踐教學體系變化

(二)理論教學要突出地方性,體現實用性和創新性

地方涉農高校培養的人才主要面向區域經濟社會發展和農業生產一線服務。因此,隴東學院農學專業的教學內容首先要突出地方性,符合當地農業生產實際。作物栽培學的總論重點講授作物生長發育特性、作物產量與品質形成規律、作物基本栽培技術等,各論按作物及生產模塊進行,重點講授主要作物的栽培生物基礎和栽培技術,對特色作物和次要作物適當簡講。根據甘肅和隴東地區實際,隴東學院農學專業確定了小麥、玉米、谷子、大豆、油菜、馬鈴薯為主講作物,蕎麥、糜子、紫蘇、甘薯為簡講作物;并針對云南、貴州、四川、新疆等外省學生和近年來畢業生就業趨勢,開設煙草、甜菜和棉花為選講作物,做到循序漸進,突出區域性、地方性和實用性。

隨著以信息技術和生物技術為代表的新農業技術革命興起,以及我國糧食安全、生態建設和鄉村振興戰略任務的不斷提升,作物栽培的目標由過去主要單獨追求高產轉變為現在追求高產、優質、高效、生態、安全的協調統一[4][7],作物栽培理論和技術也不斷地更新。但目前使用的教材內容往往落后于時代發展和生產實際,這就要求任課教師不斷根據農業發展補充新的作物生產技術和理論成果,例如節本簡化栽培、綠色安全栽培、抗旱抗寒栽培、機械化標準化栽培、信息化智能化栽培、設施栽培與分子栽培等,通過不同作物、不同地區栽培模式的案例教學拓寬學生知識視野,傳播先進知識和技術,體現現代教學的“高階性、創新性和挑戰度”,引導學生積極適應現代農業對創新應用復合型人才的需求。

(三)加強學農愛農情感教育,開展線上線下混合式教學

正確的情感、態度與價值觀教育比專業知識積累、過程與方法的運用和實踐能力提升更為重要,是決定創新應用型人才培養成敗的關鍵要素。深化作物栽培學課程改革必須將價值觀教育和“立德樹人”置于首要位置[3][22]。為此,隴東學院農學專業通過國內外現代農業生產典型案例,讓學生增加對以現代信息技術、生物技術和智能機械化技術為支撐和手段的現代農業的認識。同時,積極開展課程思政,用老一輩杰出農業科學家的先進事跡,或優秀農業企業家創業經歷,結合教師自己科技助農經歷來激勵學生,引導學生把個人理想與國家發展、行業前景相結合,思考為什么學農、怎樣學農、怎樣做農人,教育學生樹立正確的人生觀,激發學生學習興趣和動力,達到學農愛農為農的專業情感教育目的。

針對大學生的時代特征,地方高校要切實貫徹“以教師為主導,以學生為主體”的教學理念[23]。在教學方法上,充分運用現代信息技術和超新爾雅等優質網課資源,積極開展線上線下混合式教學。把基礎性、概念性的理論以及栽培現狀、應用技術作為線上內容,通過增加圖表、圖片、動畫、視頻等課件形式,增強教學的直觀性;把專業基礎課講過的內容、前沿性拓寬性的內容、具有爭議性內容或區域性作物及栽培技術等內容,作為線下內容,通過布置作業、個別指導、參觀見習、技能訓練等方法,鞏固消化知識。并合理運用講授提問、分組討論、過程考勤等方法進行線上線下混合式教學,提高學生學習興趣,培養學生調查資料、追蹤前沿,獨立發現問題、分析問題和解決實際問題的能力。

(四)實驗教學要突出綜合性,培養學生動手設計能力

作物栽培學涉及植物生理、土壤肥料、植物保護、耕作學等學科內容,尤其實驗的綜合性和季節性極強。地方高校過去多以簡單驗證性實驗為主,使得學生實驗常處于被動地位,而且只能觀測作物部分生育時期,導致學生對作物生長和農事操作的認知碎片化。針對這種現象,隴東學院農學專業逐步總結出“四性一訓”的作物栽培學實踐教學方法[19],即“把實驗按性質分驗證性、綜合性、技能性和創新性4類,在保證主要作物前提下,減少驗證性項目,加大綜合性、技能性、創新性項目,結合生產見習等項目重點進行田間實踐技能訓練”。

隴東學院農學專業在2015版人才培養方案中,將作物栽培學以前的25個實驗合并成12個,包括麥類、秋類、豆類、薯類、油料等作物形態類型識別,小麥分蘗特性及幼穗分化進程觀測,小麥、玉米生育期觀測與生產效能分析,薯類作物淀粉含量測定及生產效能分析,植物生長調節劑對大豆幼苗生長習性及生理指標的影響,地膜覆蓋栽培技術設計與實踐,缺素培養或逆境脅迫對作物幼苗形態及生理指標的影響。其中,綜合性實驗占42%、設計性實驗占33%、單項實驗占25%。到2019版人才培養方案,把其中的部分實驗單列出來納入技能訓練,單獨計學分,具體教學時可根據作物季節集中實驗,也可結合生產實習分期進行。同時嚴把學生的預習設計關、實驗動手關和實習報告分析關,注重每個人的實驗操作能力及其實驗結果。通過多年來的實踐表明,不僅彌補了理論教學對次要作物講授的不足,而且充分調動了學生的積極性,提高了學生實驗操作中的動手能力。

(五)強化多元實踐教學環節,提升學生應用創新能力

高校涉農專業的教學見習、技能訓練和生產實習,是培養學生理論聯系實踐,了解農業發展方向、拓寬知識視野,掌握現代農業生產技術和管理知識的重要途徑。為此隴東學院農學專業,首先,狠抓校內農場“責任田”的技能訓練,要求每2～3名學生種植一種農作物,利用課外和暑假進行生長全過程的農事操作,根據種植管理、觀察記載、實際效果、總結報告等評定成績,其成績同時作為職業技能認定的主要依據。其次,加強校地企深度合作的教學實踐基地或產學研示范基地建設,組織學生到現代農業示范園區、產業化龍頭企業、糧食加工倉儲企業、農業合作社等生產示范基地,進行參觀見習、田間調查、畢業實習等實踐教學,使學生了解和掌握地方主要作物品種布局、高產優質關鍵栽培技術、大田現代農業機械、產后加工與貯藏設備等生產情況。

畢業論文是培養大學生科學素質最關鍵的環節,也是檢驗學生綜合應用所學知識進行實踐創新能力的重要體現。隴東學院農學專業,從二年級起就讓學生選擇1～2個感興趣的問題,參加到教師的科研活動中,做好畢業論文基礎訓練。三年級第一學期,通過師生互選確定畢業論文方向,再根據教師科研項目或學生創新創業項目,結合教學見習、技能訓練和畢業實習完成論文設計。在指導中把好開題報告評審關、設計操作科學關和畢業論文答辯關,并注重科研方法和科學態度的培養。對目標明確、方法科學、結果合理、結論實踐指導性強,并且寫作規范、答辯流暢的優秀論文給予推薦表彰和發表。通過狠抓技能訓練、生產實習和畢業論文,增強了學生尊重規律、團結合作、嚴謹求實的科學素質,提高了學生分析問題和解決問題的應用創新能力,為走向社會打好了堅實基礎。

(六)加大過程性考核權重,完善課程綜合評價體系

完善課程綜合評價是提升教學質量、促進教學改革和提升人才培養質量的關鍵環節,“作物栽培學”作為一門強調理論與實踐相結合的學科,在課程綜合評價方面有其自身特點。在作物栽培學教學中強化以過程管理和實踐能力考核為主的評價體系,有利于將教師、學生與考試融為一體,有利于激發學生主動學習和參與實踐的熱情,有利于教師及時了解學生學習效果和改進教學方法。2013年以來,隴東學院對涉農專業課程綜合評價進行了改革,將作物栽培學課程成績分為兩個部分,理論與實踐各占50%。其中,理論部分包括平時成績、階段考查和期末考試,分別占40%、30%、30%;平時成績包括考勤情況、課堂討論提問、線下作業等,由教師根據學生實際表現打分。實踐部分包括課堂實驗、技能訓練、生產實習等環節,分別占30%、30%、40%;每個環節成績由平時表現、操作熟練程度、實驗(實習)報告等組成,每名學生都要提交報告,其中技能訓練和生產實習還要進行PPT匯報,其PPT制作和語言表達能力也是評分指標。通過構建實踐教學考核體系,做到“以評促教、以評促學”,有利于培養出理論基礎扎實、實踐技能和創新思維較強的應用型人才,確保人才培養質量。

三、作物栽培學實踐教學模式改革的效果和展望

2013年以來,針對國家本科教學水平評估中指出的問題,隴東學院加強了校內外實驗實習條件及產學研實踐基地建設,加大了涉農專業核心骨干課程的教學研究和實踐改革,特別是農學專業逐步探索總結出了以提高學生實踐創新能力為核心的作物栽培學課程“1234實踐教學”模式,經過十多年來的教改實踐,不但顯著地提高了畢業生的創新就業能力和教師的教學科研水平,達到教學效率和教學質量的同步提高,而且在我校的重點學科建設和服務地方經濟等方面也取得了顯著的效果。先后建立了作物標本館、土壤標本館、昆蟲標本館,采集和制作各種標本4萬多件,成為甘肅高校首個建成的農業科普展館;與省內外高校、龍頭企業、科研院所共建了30多個穩固的教學實踐基地或產教研合作示范基地。同時,制定了作物栽培學實踐教學實施方案,修訂了實踐技能訓練與考核標準,將技能訓練、生產實習與職業技能認證結合起來,主編出版了具有地方特色的《作物栽培學實驗實訓》,已被省內外農業高校選作實踐教學參考教材。近五年來,隴東學院作物學獲甘肅省重點學科,農學專業為甘肅省一流本科專業,“作物栽培學”獲甘肅省一流課程,“農林科技實驗教學中心”獲批甘肅省實驗教學示范中心,“隴東旱地作物種質改良及產業化協同創新中心”獲批甘肅省“2011”協同創新中心。農學等涉農專業的學生考研率達40%以上,居于隴東學院考研之首,先后獲全國和甘肅省大學生創新創業大賽及有關學科競賽獎勵70多項,畢業生年終就業率達91%以上,并在隴東學院重點學科建設和服務地方區域經濟建設中發揮了重要的龍頭引領作用。

總之,隴東學院農學專業作物栽培學實踐教學模式的構建,適應了“新農科建設”教學改革的需要,能夠使科學研究、生產實踐與課程教學有機融合,使所培養的本科畢業生,不但掌握了作物栽培學的系統知識,養成了較強的實踐動手能力和解決問題的能力,而且大多數學生還掌握1-2項實踐技能,具備吃苦耐勞、認真鉆研、綜合素質高的敬業精神,受到了用人的單位好評。今后,隴東學院農學專業將進一步加強高水平師資隊伍建設,加大實驗實踐條件的改善和學生創新創業教育,加強現代信息技術、生物技術和工程技術等新農科要素在教育教學中的應用,不斷創新作物栽培學課程教學改革和實踐,從而為我國全面鄉村振興和農業現代化發展培養高水平的復合應用型人才貢獻力量。