研究生“土壤理化分析”实验课教学的改革与实践

聂立水 王登芝 吴京科 孙 宾

（北京林业大学水土保持学院，北京 100083）

一、研究生“土壤理化分析”实验课程在不同专业研究生学习中的位置与重要性

研究生“土壤理化分析”是一门土壤学和植物营养学等专业研究生的实验课程，它着重为土壤学和植物营养学的实验研究提供技术支持，也是水土保持、园林、花卉、造林、生态等学科硕士或博士研究生的一门专业基础课或选修课［1-2］。通过本课程的学习，使相关专业的研究生了解各项土壤理化分析的基本原理，掌握各项分析的技术操作、数据处理，并准确地利用所得数据对土壤性质做出准确评价，从而为硕士或博士研究生开展土壤学或植物营养学及相关学科的科学研究打下坚实基础。实验课及实践教学环节是高校培养学生科学研究能力的必要过程，因而研究生“土壤理化分析”实验课程教学方法的改革是非常必要的［3］。

二、北京林业大学研究生“土壤理化分析”实验课程的发展历程

1987年研究生“土壤理化分析”实验课程由当时的北京林业大学研究生部资助1万元首次开设，至今已有26年，该课程的教学内容及教材等都有了很大的变化。

（一）学时的变化

从1987年开设研究生“土壤理化分析”实验课以来，学时数发生了较大变化，见表1。

表1 学时的变化

（二）教材的变化

自1987年“土壤理化分析”实验课开设至2002年，本课程采用《土壤理化分析》［4］和《土壤农业化学常规分析方法》［5］为实验参考书。在2002年该课程曾受到研究生院资助进行试验课教学改革，并编写了首部实验指导书，作为课堂讲授教材和实验课指导书。该书的编写参考了中国农业出版社出版的《土壤农化分析》第3版［6］。

（三）选课人数的变化

20多年过去了，当初仅有园林、林学和土壤学专业的学生选修该课程，而现在则增加了植物营养学、草业科学、生态学、森林经理、环境科学。人数由原来选课人数7～8人增加到现在的70～80人。

2011年30名选课学生的专业组成见图1。

图1 2011年选课学生的专业组成

三、研究生“土壤理化分析”实验课程改革的必要性

经过20多年的建设，“土壤理化分析”课程的教学经验不断积累，初步有了实验指导书，有了多媒体课件及多媒体教室。但随着2009年培养方案的实行，该课程存在的主要问题也开始显现。

首先，由于“土壤理化分析”课程学时由原来的60学时减为32学时，在如此短的时间里要满足不同专业研究生需要掌握的实验技能是困难的。所以，要保证不同专业不同层次选课学生学到足够的土壤理化分析知识和技能，又要在有限的学时内完成教学任务，就需要对课程内容进行改革。

其次，现有常规仪器设备陈旧老化，已不能满足研究生实验课的要求。2009年和2010年连续2年的调查显示，2／3选课学生认为“土壤理化分析”课程存在上述问题，因此，需要对实验室的常规仪器设备进行更新和补充。

第三，土壤分析技术与理论发展越来越快，为使学生掌握本领域的先进分析测试理论与技术，有必要充实这方面的授课内容，例如自动分析技术的发展使许多土壤高级分析仪器补充到实验室，像ICP分析技术、TOC自动分析仪和C、N、S自动分析仪等，有必要让学生了解这些高级分析仪器的使用方法。随着土壤生态学的发展，许多研究要从生态系统的不同尺度进行研究，土壤采样技术也有了新发展，这些都是学生需要掌握的内容。

第四，由于现代多媒体技术的发展，给学生学习本课程知识带来了便利条件，通过多媒体授课，许多原来需通过现场演示的实验操作可以通过视频进行授课。同时，在学时大量减少的情况下，教师可通过布置课外学习材料、课堂进行重点讨论的形式弥补由于削减课时带来的不良影响。

所以，教学方法和教学手段的改革是势在必行的。

四、研究生“土壤理化分析”实验课程的改革内容

在水保学院领导的支持下，研究生“土壤理化分析”课程获得了2011年北京林业大学研究生重点课程教学创新项目资助经费10万元，利用资助经费，课程组的教师积极开展了该课程的教学改革。

（一）实验室建设

工欲善其事，必先利其器，良好的仪器设备是进行“土壤理化分析”实验课的必要保障。依据土壤理化分析室应具备的常规仪器设备要求，在参观了中国农业大学土壤实验室、中国农科院全国肥料试验鉴定中心实验室、中科院地理所土壤实验室、沈阳农业大学土壤实验室后，结合相关专业选课学生导师就实验课内容安排的建议，开展了“土壤理化分析”课程仪器设备现状调查，提出购买样品柜、土壤颗粒分析仪等仪器设备，补充消煮管、比色杯等仪器配件，使土壤理化分析实验室的建设迈出了坚实的一步。

（二）教材建设

教材直接关系到研究生课程教学的质量，教材既要能反映当前知识发展的前沿状况，又要适应研究生的实际水平，满足学生的发展要求，并要具有一定的前瞻性。对于基础知识的传授，教师要尽量引导学生阅读原著，使学生了解理论的诞生环境，培养学生的科学思想。为夯实研究生的学科基础知识，教材还要注重知识的基础性、实用性、宽广性。根据现有32学时教学大纲的要求，在2011年秋季，课程组对“土壤理化分析“实验课教学课件和实验指导书进行了修订，修订中参考了土壤分析标准方法［7］、国外先进分析方法［8］，增加了误差干扰控制、安全注意事项、方法精度等内容，用于“土壤理化分析“课程进行教学应用效果的检验和评价。本课程还引用国外先进的原版土壤分析专著作为教学参考书，使有能力的学生得到知识的拓展，快速与国际前沿接轨。

（三）教学方法的改革

一支具有扎实的专业知识和教学经验的高水平的实验教学的师资队伍是保证实验教学质量的关键。实验课教学原来由一名教师主讲，现改为三名教学师共同承担，每名教师根据自己的特长负责一个实验内容的教学工作，每个实验结束后，三名教师进行教学方法的总结与讨论，为下次实验课教学提供参考。

为充分利用本领域的专门人才，本课程每年邀请国内外知名专家开展课堂讲座。讲座的专家分别来自国家检验实验室、农业部检验测试中心、美国农业部土壤调查中心、美国佛罗里达洲水务局分析质量控制部。这些讲座使学生拓展了知识面，建立了与本领域专家的交流渠道，为学生在本领域的发展驾起了成功之桥。

教学相长，教学的目的是教授学生知识与技能，学生能否掌握这些知识和技能是检验教学效果的唯一标准。虽然学校设立了学生对教师教学的评价体系，但是不能具体到本课程的教学内容和方法。为了积极听取学生对本门课程的意见，任课教师和学生一起开展了“土壤理化分析“教学改革的探讨，对讲授内容和教学方法进行了满意度调查和研究，收集教学意见和建议。

来自于不同学院不同专业的研究生导师对自己学生选修“土壤理化分析“课程的要求是不同的，因为大多数导师多是结合自己的研究课题要求学生具备相关的土壤理化分析知识与技能，所以应积极听取各导师的意见与建议，对大多数导师要求的课程内容进行适当侧重，给予课堂重点讲授并安排实验课，对个别导师要求的课程内容通过课堂讲授、视频教学或现场演示实验来进行，这样满足了不同专业研究生及导师的要求。

五、研究生“土壤理化分析”实验课程的改革成果

通过“土壤理化分析“课程的改革与建设，全面提高了“土壤理化分析“课程的教学水平。课堂讲授中学生主动参与性明显提高，能提出相关的问题并通过课堂讨论和课外阅读的形式解决问题。学生通过课外英文原版资料阅读，丰富了专业词汇，准确掌握了分析方法的来源和最新进展，了解了学科前沿。

学生通过自主设计实验，体验分析全过程，包括方法选择、实验准备、实验操作、结果计算、数据分析与讨论等环节，全面系统地掌握了相关分析技能。通过分析对比数据得出可靠实验结论，完成实验目标，提升了研究生分析测试能力和创新能力，为今后开展研究工作奠定了基础。

［1］孙向阳.土壤学［M］.北京：中国林业出版社，2005：1-7.

［2］MARSCHNER H.高等植物的矿质营养［M］.曹一平，译.北京：北京农业大学出版社，1991：247-271.

［3］张宏远，刘俊来，胡玲.加强实验课教学改革 提升研究生科研能力——以中国地质大学（北京）“显微构造地质学”课程改革为例［J］.中国地质教育，2009（1）：98-100.

［4］中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.北京：科学出版社，1978：1-198.

［5］中国土壤学学会农业化学专业委员会.土壤农业化学常规分析方法［M］.北京：科学出版社，1984：1-243.

［6］鲍士旦.土壤农化分析［M］.3版.北京：中国农业出版社，2000：1-241.

［7］刘光崧.土壤理化分析与剖面描述［M］.北京：中国标准出版社，1996：208-209.

［8］CARTER M R，GREGORICH E G.Soil sampling and methods of analysis［M］.znd ed.Boca Raton FL USA：CRC Press，2006：23-197.