室內室外相結合教學模式在土壤學實驗課程中的應用研究

摘 "要：為培養更多專業技術人才的需求，結合東北農業大學資源與環境學院現有條件和實際情況出發，利用室內與室外相結合的教學模式在土壤學實驗課中進行認真的探索與實踐。探索與實踐過程中發現室內與室外相結合的教學模式可扎實鞏固學生對每個實驗內容與方法的理解與認知，提高學生理論與實踐結合并進行計算的推理能力，提高學生自主創造能力進而增加對實驗課程的學習興趣和教學質量。

關鍵詞：土壤學實驗；實驗安排；思維拓展；實踐能力；興趣培養

中圖分類號：G640 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2024）09-0159-04

Abstract： In order to train more professional and technical personnel， combined with the existing conditions and actual situation of the School of Resources and Environment of Northeast Agricultural University， a serious exploration and practice was carried out in the experimental course of soil science by using the teaching mode of indoor and outdoor. In the process of exploration and practice， it is found that the teaching mode of the combination of indoor and outdoor can consolidate students' understanding and cognition of each experimental content and method， improve students' reasoning ability of combining theory with practice and calculating， improve students' independent creative ability， and then increase the learning interest and teaching quality of experimental courses.

Keywords： soil science experiment; experiment arrangement; thinking expansion; practical ability; interest cultivation

農業是國民經濟的重要組成部分，關系到國計民生，而農業高科技人才的培養對于我國實現農業現代化和農業科技引進來、走出去至關重要[1]。大學生是我國人口當中科學文化素質最高的群體，培養適應時代發展需要的農業人才，助力“三農”事業發展、推進鄉村全面振興，是涉農高校在新時代新征程上必須擔起的時代重任。高校對于學生的培養，不光是理論知識的輸送，更注重實踐教育的發展。實驗課是各專業人才培養，幫助學生鞏固理論知識并培養實踐能力的重要環節。土壤學實驗是學習土壤學、土壤肥料學等專業課程理論的基礎，也是農業資源與環境、農學、生態學等農業類相關專業的核心課程之一，涉及專業知識多，講授范圍廣，在高校本科教學中起著重要的作用[2]。因此，土壤學實驗課程中實驗內容的安排，如何調動學生積極性，提高學生興趣，擴展學生思維是提高土壤學實驗課的主要方法。讓學生從課程當中學以致用，提高學生對黑土的保護意識，成為新農科建設發展的青年力量[3]。

1 "室內室外相結合教學模式的重要意義

1.1 "土壤學實驗課的重要性

近年來，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，我國廣大土壤科研工作者走進農民群眾中去，開展土壤肥力普查，通過了解土壤質量、性狀、利用狀況等基礎數據，“因地制宜”規劃種植作物并且指導作物施肥[4-5]。同時習近平總書記2023年9月6日至8日在黑龍江省考察時提出“加強耕地保護”的重要思想，“實施黑土地保護工程”。在“十三五”時期，黑龍江省堅持用地與養地相結合，在土壤耕地質量提升方面取得較好成效，并且在“十四五”規劃中進一步提出黑土地保護長效機制的建立工程，實現黑土地保護的法治化、制度化、長效化。

土壤是農業生產的基礎，摸清土壤底細，研究土壤物理和化學性質是保證我國土地資源合理利用的前提。土壤學是以地球表面能夠生長綠色植物的疏松層為對象，研究其中的物質運動規律及其與環境間關系的科學，是農業科學的基礎學科之一。主要研究內容包括土壤組成，土壤物理、化學、生物學特性，土壤的發生和演變，土壤的分類和分布，土壤的肥力特征及土壤的開發利用改良和保護等。其目的在于為合理利用土壤資源、消除土壤低產因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理論依據和科學方法。土壤學實驗則是為了應證有關理論知識，讓同學們更加深入地理解理論知識的實際意義而設置的，鍛煉學生應用基礎理論去探討、研究、解決實際生產問題的能力。在實驗課實踐操作過程中，學生對土壤的認識從無形到有形，對土壤的理化性質的深入探究也會對農業資源與環境發展的機制探索有助力作用。

1.2 "室內室外相結合教學模式的優點

傳統的實驗課模式是學生在老師講授完實驗目的、實驗原理、實驗儀器設備、實驗步驟和結果計算后進行相應的模擬實驗。老師講得多，但學生記憶不深刻，對實驗儀器認識不明確，有時知道儀器的用途但叫不準名稱。因此在實際操作過程中，學生在重點步驟易出錯。還有部分同學在實踐過程中操作不規范，草草了事。因此，學生的興趣、對實驗內容的記憶程度和實驗課的整體效果并不是很理想。

土壤學實驗課核心內容是對土壤的深入了解。土壤本身源于自然，若想了解自然中的物質，可將部分實驗地點安排至室外。特別是對于東北農業大學來說，校園內土壤資源非常豐富。教師先在室內講明注意事項，然后將實驗重心放在室外，教師言傳身教，或是實驗課代表進行示范實驗，糾正可能出現的錯誤，將實驗重點在示范過程中體現出來，同學們更容易掌握實驗操作過程，精確認識實驗儀器，對實驗目的及原理的理解也相對容易一些。這種教學模式更易激發學生對實驗內容的興趣。而大學生在面對更大實驗空間（室外）時，也會激發其創新思維，對于培養我們國家創新性人才具有重要的意義。

2 "實驗教學內容的設定

2.1 "室外進行的實驗內容

土壤學實驗在內容的安排上從簡到難，循序漸進，層層相扣，選用國際認證的經典實驗方法。

黑龍江省一年種植一季農作物，如果想了解土壤的理化性質需要在春種前或秋收后收集土壤樣本。為進一步讓實驗課貼近于生產實踐，將土壤學實驗課安排在4月底或10月初，第一個實驗內容為土壤樣本的采集與處理，加深學生對采樣時間的掌握。土壤樣本的采集是以很少的土壤樣本的分析結果來代表整塊田的養分狀況（以耕作性土壤為例），是決定土壤分析結果是否可靠的重要環節，它是土壤其他指標測定的最關鍵的第一步[5]。因此，先在課堂中為同學詳細說明每一步的注意事項，然后將班級同學分組，到室外耕作性土壤中采集樣本并嚴格按照步驟劃定采樣區，設計采樣路線及將土壤樣本精減、晾曬等。本節實驗課同時安排土壤含量水量的測定。以往該實驗常常是取一些土壤在室內模擬實驗，同學們可能只學習到實驗內容的50%，如何從田間取土，如何準確將土壤從室外拿回室內等一些重要環節被忽略。同時，將土壤含水量的測定與土壤樣本的采集與處理相結合，從同學們采集的土壤樣本中取部分樣本測定其含水量，讓學生的實驗操作過程更連貫的同時更接近科學分析。

第二課時安排土壤容重（環刀法）和土壤比重（比重瓶法）的測定。有了上一節土壤樣本的采集經驗，學生均與土壤進行了“親密”接觸，對于土壤來說算是“老朋友”了。這次課程先利用環刀到室外取自然狀態的原狀土，一方面復習第一課采樣區如何劃分，另一方面在室外進行演示教學，在“玩”中將實驗步驟記牢。這種教學模式容易被更多的同學接受，將利用環刀取原狀土的操作過程記得更扎實。而土壤容重和土壤比重均是衡量土壤孔隙度的指標，將2個實驗內容放在一課時中進行，可加深學生對實驗的印象并更好地理解土壤孔隙度。

2.2 "室內進行的實驗內容

前2次課程在室外進行后將其余的2次安排在室內進行。第三課時安排土壤飽和持水量和土壤機械組成（比重計法）。土壤飽和持水量的測定過程與土壤含水量和土壤容重的測定步驟有一定的相關性。將此實驗內容安排在第三課時可以將前2次課的實驗步驟進一步加深印象，同時這里提出利用環刀法聯合測定土壤水分、土壤容重、土壤飽和持水量和孔隙度的方法，該實驗方法具有較強的綜合性和實用性，并且可以省去重復操作，具有快速、省時等特點，與之前的實驗相比，實驗難度有所增強，可以讓學生更好地掌握實驗原理并進行實際操作。土壤機械組成（顆粒組成）實驗從題目上來講，對于學生來說不易理解，部分學生在上課前無法理解為什么土壤的顆粒組成也可以稱為土壤的機械組成，因此，這個實驗內容對于學生的難點在于如何讓學生了解并熟知土壤機械組成（顆粒組成）與土壤質地之間的關系，為什么測定了粒徑不同的土壤顆粒百分含量就可以知道土壤的質地等一系列問題。在實驗動手操作之前將這些問題一一解答，便于學生更好地進行實驗操作，而實驗操作過程中會利用比重計定時測定土壤懸濁液的密度，這里用到的比重計與上一節課土壤比重測定的實驗進行關聯，復習上一節的內容的同時也可使同學們更容易理解比重計在此實驗中的作用。

土壤團粒結構是指土壤中的單粒和復粒（包括結構體）的數量、大小、形狀、性質及其相互排列狀況和相應的孔隙狀況等的綜合特性。經過前3節實驗課的動手操作，學生們對土壤顆粒、土壤孔隙度等一些主要知識已經非常了解。因此，最后一節實驗課分析土壤結構可使學生鞏固加深本學期實驗課的所有知識點，讓學生對土壤的認知更豐富。

3 "激發學生對實驗的興趣

3.1 "提高學生動手操作能力激發學習興趣

大學生在學校的學習過程中主要以課堂老師講課為主，部分理論課安排實驗課進行實踐操作。這幾年的教學工作中發現，學生還是很喜歡實驗課的。在實驗課中學生可以動手操作，親身體驗、親自實踐、親自感受，能夠幫助學生更深刻地理解和掌握所學的知識。特別是動手參與越多，學生越活躍，他們對實驗內容更能產生強烈的興趣和熱愛。以往土壤學實驗課主要在室內進行，雖然動手操作空間也很大，但對于有些實驗內容來說，空間還是不足，實驗操作并不能完全進行。比如土壤樣本的采集與制備，這個實驗分為2部分，第一部分的樣本采集只有在室外將樣本采集回來后才可以在室內進行下一步的處理工作，因此這個實驗需要一周左右的時間才能全部完成。由于學時有限及實驗內容安排不同，以往只進行其中的一部分。但經過探索與實踐后發現，讓學生將2部分實驗內容全部完成（室內和室外實驗相結合），學生參與感更強，興趣更濃烈，特別是后期室內土壤其他理化性質分析時，學生分析對象均來自前2次實驗課自己制作的樣本，成就感非常高，有部分同學會帶著探索的心進行接下來的實驗，想了解自己從“采樣區”取回土壤的各項指標。而實驗內容安排的層層相扣，每個實驗內容并不是獨立存在，而是后一節課需要用到前一節或幾節的實驗知識，學生對知識的掌握更扎實，理解得更透徹，學生感覺實驗課的趣味性增強（圖1）。

3.2 "提高學生活躍度激發學習興趣

近幾年實驗課探索與實踐過程中發現，傳統實驗課形式下學生只是機械地完成老師傳授的實驗步驟，特別是大學生每學期都有很多實驗課，雖然實驗內容不同，但上課形式類似，因此學生的活躍度不高，學習興趣也不高，這時改變上課形式就可以有效地激發學生學習興趣。室內與室外相結合的模式打破了傳統的教學方式，給學生營造多樣性更強的實驗場地，可以調動學生的情緒引發學生積極主動探求知識的興趣。如第一次實驗課時，在室內講一些注意事項后就將學生帶到室外實驗場地，因地制宜設定實驗方案，學生在室外這種空間更大、學習氛圍相對輕松的環境下非常活躍，善于與老師溝通，縮短師生距離，老師在教學中與學生之間的空間距離很大水準上影響學生主動參與教學的強度及時間。所以，通過改變教學模式讓老師主動“接近”學生，縮短與他們之間的空間距離，從而縮短師生的心理距離，為全體學生積極主動動手參與創造條件。師生間的距離感降低，學生會主動提出各種各樣的問題，古語云：“學貴知疑，小疑則小進，大疑則大進。”學生問題多，思維就變得活躍。增加學生與老師的互動頻率和激發學生的活躍度的同時，老師可以更好地了解一個班級同學的學習情況，根據學生的理解程度調整實驗進度，并且學生對這種學習過程產生非常濃厚的興趣。據不完全統計，與室內進行的實驗內容相比，在室外進行的實驗內容，90%以上的學生會印象深刻，并在最后實驗課考試過程中完全模擬出來。因此，實驗課進行方式適當改變可提高學生的活躍度，加深學生對學習內容的理解。

圖1 "土壤學實驗課內容安排

4 "室內室外結合教學模式搭配分組分工促進學生間相互協作關系

以往的實驗課中，安排學生一人一組或是2人一組，這種分配方式雖然可以保證每個學生都能動手操作，但如果部分學生在知識點不清楚的情況下出錯率就會較高。特別是在室外進行實驗操作時，多人合作的模式可能會更有利于學生學習。

在探索與實踐中發現，開課前按照每班學生人數將學生平均分為4～8組，每組學生可以自由組合也可以由班長酌情分配，盡量保證每組男女生比例相近，組員輪流當組長，每個實驗操作前組長給組員分工，促進學生之間的互動與交流，也能使學生更好地體驗團結合作的重要性。這種分配方法特別適合在室外進行土壤樣本的采集和容重測定這2項實驗內容的操作。如土壤樣本的采集過程中需要劃定采樣區，有時采樣區的面積很大，并不是一個人可輕易完成的，而由多個同學組成一隊進行操作時難度會降低，組員明確分工并監督實驗操作是否規范，可增加學生間合作的默契程度。而通過組員之間的合作，也可以培養其組織能力、溝通能力、解決問題的能力。實驗過程中老師也可以對每組同學提出問題，組員進行討論，激勵學生積極參與合作，提高其合作能力和意識。

另外，在以往的實驗課中，一人一組或是2人一組時，每組只做一次實驗，沒有時間再進行技術重復，因此，有可能實驗結束了也不確定實驗操作是否存在人為誤差。比如土壤容重的測定過程中，環刀在壓入土壤中時若角度發生變化會影響環刀內土壤樣本的自然狀態，可能導致得到的數據與理論數據差異較大。如果分組進行，每個組多取幾個樣本，即進行技術重復操作，將得到的數據進行方差分析，通過數據即可知實驗中人為操作是否規范。如果標準誤較大，說明學生操作中有不足，同組學生迅速探討問題出現在哪里，發現問題的同時可進一步增加對實驗過程的印象。

5 "擴展學生思維模式

在當今社會，培養學生的思維能力已經成為教育的重要任務之一。培養學生拓展思維能力不僅有助于他們的學業發展，還有助于其未來職業發展和終身學習。作為教師，如何利用有效的教學方法幫助學生拓展思維能力的同時又順利完成教學任務更是重中之重。學生思維模式的擴展有助于他們更全面地理解和吸收知識。通過引發學生深入思考問題并提出自己獨特的觀點，激發他們的創造性思維，并在抽象概念上建立更牢固而深刻的理解。傳統的學習模式注重對知識點的掌握與記憶。在實驗課中，老師往往強調實驗原理的重要性和實驗步驟中的一些注意事項，學生根據老師講授的方法進行操作。這種一成不變的上課模式使學生思維仿佛被困在了一個狹小的盒子里，機械式地完成任務。學生常常只重視于接受已知的信息，缺乏發問的能力。但是在知識爆炸的時代，這種思維模式往往阻礙了學生對問題的發現與解決。因此，擴展思維更有利于提高學生對問題的解決能力，讓學生具備更強更全面的能力，有助于他們在未來的發展中面對各種各樣的挑戰。

室內室外相結合的教學模式可以給學生提供更寬廣的實驗場所（室外），室外環境的多樣化可以拓展他們的思維，在更多未知實驗現象和可能的條件下激發學生好奇心和主動學習的能力。無論室內還是室外進行實驗均需要在室內進行數據統計與計算，這也是鍛煉和擴展學生思維模式的最好環節。以往實驗課是將計算公式直接告訴學生，學生只是死記硬背，對公式的理解不深刻，換成相似實驗后便不知道如何計算。因此在教學過程中，引導學生從實驗步驟中找到相關數據結合實驗原理推導公式，或聯系實驗步驟從后往前推導列出實驗計算方程。利用數學思維整理一節課所有內容的同時再進一步加深學生對實驗整體的理解與掌握。在實驗課探索與實踐中也發現，這種擴展學生思維的方式可引導學生積極思考并提出自己的意見，對培養學生問題解決能力有很大的幫助，也可以讓他們在面對挑戰時更加自信和有能力應對。

6 "結束語

總之，實驗課內容安排與調整是近年來人們不斷探索和嘗試的重要課題之一。如何使學生在實驗課中將理論知識和實踐更好地結合，強化學生動手操作能力，能否調動學生的主動性取決于實驗內容安排的合理性和趣味性。因此，對于教師來說，在教學中不斷摸索和調整是必須要堅持的一項原則。必須一直以發展的態度、創新的思路，在保證基本教學要求和教學內容的前提下，增加實驗課的創新性和趣味性，既保證了實驗課程體系的完整，也保證了學生實驗能力的培養。

參考文獻：

[1] 孫麗偉.課程思政理念下利用小組匯報法構建農學專業英語高效課堂的行動研究[J].西部素質教育，2022，8（11）：63-65.

[2] 劉家鶴，羅珠珠，蔡立群.高校土壤學實驗課程思政教學改革探索[J].安徽農業科學，2022，50（23）：264-267.

[3] 劉家鶴，羅珠珠，蔡立群.基于“新農科”建設背景下涉農高校土壤學實驗課程教學改革探索[J].安徽農學通報，2022，28（4）：159-162.

[4] 徐建明.土壤學[M].北京：中國農業出版社，1983：1-2.

[5] 鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，1981：1-2.