土壤资源与信息技术课程实践教学改革与探索

李双异， 孙继光， 张大庚， 苏 里， 栗 杰， 王 冰， 刘 慧， 汪景宽

(沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 110866)



土壤资源与信息技术课程实践教学改革与探索

李双异， 孙继光， 张大庚， 苏 里， 栗 杰， 王 冰， 刘 慧， 汪景宽*

(沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 110866)

信息技术类课程是农业资源与环境专业的一门技术性和实践性很强的方向课程，学校针对专业特点及发展设立了土壤资源与信息技术课程，但没有非常完善的、具有针对性的教材。笔者所在课程组在总结多年科研实践经验的基础上，结合社会需求分析了目前本门课程实践教学中存在的问题，结合当前社会现状和未来发展趋势，提出完善实践教学改革的措施。

土壤资源与信息技术；实践教学；改革

21世纪是信息的时代，在实现农业的高速、健康和可持续发展方面，农业信息技术是重要的推动力。土壤信息技术是一门新兴的应用学科，是土壤科学和信息科学相互交叉渗透而产生的新领域。国际上，发达国家的信息技术已在土壤及相关学科研究中得到了广泛应用。

土壤资源与信息技术是普通高等农业院校农业资源与环境专业开设的专业限修课。课程设立的目的是立足于土壤资源领域研究的前沿，以土壤资源的可持续利用为目标，针对资源利用、保护及管理中的关键问题，充分利用遥感、GIS等高新技术手段，进行土壤资源动态监测、评价、开发利用及保护方面的系统教学。

随着我国经济的不断发展，社会对掌握土壤学和信息技术及应用领域的人才需求愈来愈大。2005年我国农业部开始推行测土配方施肥项目以来，更推动了对熟悉土壤学和信息科学等复合型人才的需要。土壤资源借助信息技术是土壤学融合现代地学和信息科学的产物，是土壤学迈向信息化的关键。因此，本门课程的实践教学环节是不可替代的重要组成部分。让学生真正掌握土壤资源与信息技术的理论和实践应用技术，使学生成为创新型人才是当前教学改革的一个重要内容。笔者所在课程组经过几年的改革与探索，对本门课程的实践教学进行了完善。

1 完善课程体系建设，补充理论与实践相结合的教学案例

土壤资源与信息技术，特别是地理信息系统(GIS)的应用，使得学科间的横向渗透更加容易。GIS是个工具，是用来管理土壤资源信息的有效手段，通过图文管理，使得特别重要的基于位置关系的相关技术得以整合，特别是与土壤资源相关的领域，如耕地养分管理、测土配方施肥、土壤环境动态监测、水资源利用等，使得涉农的几个学科更加紧密地联系在一起，各学科间相互渗透，促进高校向培养应用型人才方向转变。要达到上述目的，必须做到理论与实践相结合，增加类似MBA教学的案例，系统地讲述GIS在土壤资源管理、测土配方施肥等相关领域中的应用。因此，教学中除讲述基本的土壤图的矢量化、空间分析、缓冲区分析、DEM属性提取、地统计学分析、土壤质量指标的时空变异性、土壤质量定量评价、土壤资源动态监测、土壤侵蚀建模分析和制图设计外，还要涉及土壤学、地质地貌学、遥感基础与应用、地理信息系统等课程。其中后两者在农业资源与环境专业教学计划中均未涉及，本门课程虽然涵盖了部分理论环节，但更侧重于应用，因此学生基础知识的薄弱在课程传授过程中就会暴露出来，促使任课教师要花费相当部分的学时来介绍基础理论，加之课程总学时少(32学时)，这势必削弱了应用环节的讲授，这样就违背了课程设立的初衷。因此，在教学计划修订时，可以适当调整课程体系，比如增加地图学、遥感及地理信息系统等课程，或在提前确定学生毕业设计选题方向后，指导学生利用信息技术完成一个涉及农业多学科的案例，积极引导学生跨专业选课，学得越“杂”，发展方向就越多，将来的就业就有更多的选择。

2 加强实践教学知识库建设，提高案例教学水平

土壤资源与信息技术课程要求任课教师不仅有深厚的土壤学基础，还要熟悉环境学、地图学、规划评价等，更要求能够熟练运用RS和GIS等相关软件。教师的实践阅历很重要，在很大程度上决定了能给学生提供什么水平的指导。如果要让学生学到生产中实用的知识，教师就要有相关实践经历，以自己做过的案例为学生讲解实验注意事项及知识点。比如，利用GIS做一个测土配方施肥的教学案例，其中涉及土壤资源学、土地利用、植物营养、田间试验分析、计算机编程等知识。

首先是数据资料的准备。利用GIS软件建立空间数据库和属性数据库，将土地利用现状图、土壤图、采样数据、其他基础地理信息叠加到一起，形成基础的空间数据库。另外，对采样数据点的遴选、异常值检验等涉及统计学知识。属性数据指采样数据的表格以及3414田间试验数据等的处理，涉及试验分析知识，以获得试验区域土壤的供肥量、作物的最佳产量及施肥量、最高产量及施肥量、作物的需肥系数等，这些是配方施肥的核心参数。其次是系统数据整合。将实验室测试到的采样点养分数据配赋到地块上，这个要运用GIS的插值处理等空间分析功能，同时，要建立基于GIS的数据库系统，把地块图和属性数据联系在一起(绑定)。最后是编程实现地块配方施肥查询功能。上述工作完成后，可以利用“养分平衡法”或“测试值与最佳施肥量”法编程，实现基于GIS的测土配方施肥管理。

这个案例涉及农学、土壤学、土地利用、植物营养、实验分析等很多知识，因此授课教师必须系统地做过这个案例，到实践中检验过，修正了其中的某些不足，最后作为一个经典的教学案例传授给学生。

为达到理论联系实际，培养学生既能“讲理论”又能“动手做”的技能，需要丰富的实践教学案例，经过广泛的收集和积累，建立具有专业特色的“实践教学知识库”。知识库里面的所有案例都应该是经过实践检验，经过教师验证的经典案例，这就需要教师踏踏实实地研究相关学科的知识，不能精“专业”而形成专业“孤岛”，要不断引导学生应用学到的知识做实践推广。

即便如此，教师的理论知识还不够扎实，实践操作经验与技能还有待进一步提高。为此，课程组非常重视“再充电”，授课教师经常到中科院土壤所等知名院校学习交流，并参加一些专业培训。同时积极总结教师科研上的成果和经验，将其有效地融入到课程的实践教学中。

3 编写适用教材，使实践教学规范化

国内开设的相关课程多选择地理信息系统方面的教材，或者是以此为基础进行教材编写，但这些教材多是一些泛泛的上机操作指南，教学内容上也缺乏在土壤学领域的应用，针对性不强。同时，实践教学学时偏少，容易限制学生综合能力的培养。因此，本着以学生为中心，以能力培养为本的原则，课程组从专业实际的教学环境出发编写了教材《土壤资源与信息技术实验指导》。该教材图文并茂，在实践项目的选择和内容的实施上都具有针对性、可操作性，不仅规范了教学环节，也方便了学生学习，大大调动了学生的学习积极性和学习兴趣，有效提高了教学质量。

4 完善实验室建设，创造良好的实验教学条件

要做好本门课程的实践教学，信息技术是关键，而软件则是信息技术的载体。土地与环境学院于2003年便建立了“3S”实验室，当时来看，软、硬件设施齐全，配备了专业的工具软件以及先进的数据采集和输出设备，比如绘图仪、扫描仪和数字化仪等。10余年后的今天，对于硬件设施来说，设备陈旧落后，已无法满足当前信息技术的发展；软件方面，实验室目前虽然已经配备了相关GIS等软件，但这些软件更新速度很快，再加上购买正版软件需要大量资金，这给学生的校内实践课程的开展造成许多不便。随着社会的发展，学生人数的增多，要达到本门课程的教学效果，计算机的硬件配置要求较高，数量上还要保证人手一台，几轮授课下来，效果不尽理想。目前学院正筹划建设全新的“3S”实验室，这是一个令相关教师和学生非常振奋的消息。同时应加大资金投入，积极寻找适合本专业的教学软件来完善实验室建设。另外，考虑到实验室非常强的专业特点，每周可以留出固定上机操作时间，让感兴趣的学生能利用课余时间继续学习，鼓励学生进行二次开发和建模活动，以利于创新性人才的培养。

5 优化考核方式，提升教学效果

土壤资源与信息技术课程成绩的判定，以前均是以试卷考核的方式，考试内容偏重理论环节，在实践环节的考核多是些知识运用的综合性描述。学生通过参考教材和笔记即可合格，从而导致学生重理论，轻实践，影响了学生平时参与实践的积极性。课程组根据“理论紧密联系实际，以实践能力、操作技能和创新能力为本”的指导思想，在课程考试时，注重多种考试考查方法相结合，大幅度增加实践能力、操作技能的考查内容及比重，比如可将考核方式由单纯的卷面考核转变为考试、作业、实验报告、课程论文以及专题图绘制等多种形式，实行教师评价、小组评价及自我评价相结合，过程评价、结果评价相结合，定性评价、定量评价相结合，小组成绩、个人成绩相结合的全面的考核方式。这样有利于从不同角度来考查学生的记忆、综合和创新能力，提高学生平时参与实践的积极性，进而达到提升教学效果的目的。

6 着眼于未来就业，建立实践教学基地

沈阳农业大学尚属教学研究型高校，学生的就业情况是衡量一个高校人才培养是否成功的标准。许多学生直到毕业前夕，才找到学习的方向和重点，已经走向社会的也受到了用人单位的质疑。为了培养出的学生能很快完成身份的转换，适应社会，可多途径地建立一些校外实习基地，并建立长期的合作关系。比如带领学生去重点院校参观和听取知名专家介绍学科前沿动态，使学生了解本专业的最新的科研成果及新技术、新方法等，也可以去相关事业单位和企业进行深入交流，这些可以帮助学生积极反馈实践过程中对理论和技术的需求，以便为就业做准备。

[1] VITOUSEK P M，MOONEY H A，LUBCHENCO J,et al. Human domination of earth's ecosystems [J]. Science, 1997，277: 494-499.

[2] 尹珂，李孝坤.高校地理信息系统专业实践教学改革浅析[J].教研，2011(7):40-42.

[3] 王人潮.农业资源与信息系统[M].北京：中国农业出版社，2009.

Reform and Exploration of Practical Teaching of SoilResourcesandInformationTechnology

LI Shuang-yi, SUN Ji-guang, ZHANG Da-geng et al

(School of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang, Liaoning 110866)

Information technology course is an orientation course with strong technicality and practicality in Agricultural Resources Environmental Profession.SoilResourcesandInformationTechnologywas set up aiming at specialty characteristics and development. Because of having not perfect and special purpose textbook, on the basis of summary of long-term research practice, combined with the social demand, existing problems in practical teaching were analyzed, according to current social status and future development trends, the measures for perfecting the practical teaching reform were proposed.

Soil Resources and Information Technology; Practical teaching; Reform

李双异(1979- )，男，辽宁东港人，讲师，博士，从事土壤肥力与土壤信息技术方面的教学和研究。*通讯作者，教授，从事土壤肥力、土地资源管理方面的研究。

2015-11-20

S-01

A

0517-6611(2015)35-385-02