供给侧改革思维下农业生态学实践教学改革探索

宋贺，车钊，梁飞，董召荣

(安徽农业大学 农学院，安徽 合肥 230036 )

农业生态学是农学类一门重要的专业核心课程。它是利用生态学和系统论的方法，研究农业生物与自然及社会环境相互作用和持续发展规律的学科[1]。随着经济发展与环境资源之间矛盾尖锐化，人类赖以生存和发展的农业环境受到了前所未有的挑战。水土流失、土壤退化、水体污染和水资源短缺等生态环境问题不断增多[2]。作为生态学重要分支，农业生态学的基本任务是协调农业生物与环境之间的关系，促进农业生态与经济良性循环，实现经济效益、社会效益和生态效益同步增长，确保农业可持续发展[3]。农业生态学是一门实践性和应用性都很强的课程，因此实践教学的质量是决定该课程教学效果的关键，也是该课程人才培养质量的重要保障[4]。但目前农业生态学实践教学内容存在设计单一和内容陈旧等问题，不能与当前热点科学问题和农业生产中存在的生态学问题紧密联系，既无法提高学生认知兴趣，也不能解决农业生产存在的实际问题，亟待进行深入的改革[5]。

“供给侧改革”在2015年以后逐渐成为社会热词，引起了广泛关注。“供给侧”与“需求侧”相对应，在供给和需求这对矛盾中，供给满足需求，需求倒逼供给，供给也创造和创新需求[6]。两者需要协调和平衡发展，如果供给脱离需求，会导致社会经济发展不平衡。在教学培养活动中，“教师的教”与“学生的学”实际上也分列在“供需”两侧[7]。在当前农业生态学的实践教学方面，由于存在教学方法不能与时俱进，实验和实习内容可操作性差，科学知识无法及时更新和补充，与农业生产问题不能结合等问题，导致“教师的教”与“学生的学”出现严重脱节的现象。因此我们可以借鉴和运用“供给侧改革”思维推动农业生态学的实践教学改革，促进“教与学”协调发展，提高教学效果，培养新时代生态农业建设优秀人才。本文首先论述了目前农业生态学实践教学中的“教与学”脱节的具体问题，随后对存在问题的解决途径进行探讨，希望起到抛砖引玉的作用。

1 农业生态学实践教学中存在“教与学”脱节的问题

针对农业生态学实践存在的“教与学”，通过对在校学生进行问卷调查，并归类总结(见表1)。主要存在实践教学内容与实操性脱节、农业生产实际和当前科学研究热点脱节，以及实践教学方法与现代主流方法脱节等问题。

1.1 实践教学内容与实操性脱节

通过比较已有的农林院校正式出版的《农业生态学实验与实习指导》一书，我们发现尽管已存指导书补充了一些操作性较强的实验和实习内容，但整体来说，实操性强的实验实习内容依然较少。例如，农业生态系统的能流分析、不同耕作方式的环境影响和农业食物链结构分析等实验，都无法进行有效的实时测定和动手操作。有些实验仅在室内，通过教师提供相关的数据，学生进行相关数据分析。这无法增强学生对农业生态学的直观感知能力，不能培养学生的学习兴趣，也违背了实践教学的初衷[8]。此外，由于高校实践课程考核系统较为严格，一般需要在指定地点、限定时间内，精准地完成指定的操作过程。但目前的实践教学内容，在地点和时间上考虑不足。在地点上，很多实验要求长期定位实验，这对实验场所和实验准备提出更为苛刻的要求。例如，作物种植密度引起的种内竞争、生物种间的竞争与互补等实验，教师需要在长期实验的田间，提前几个月进行实验准备，而何时能达到实验要求，还需要根据作物生长情况和气候情况最终确定。这无疑增加了实验的难度。在时间上，有些实验周期偏长。例如，农业生态系统初级生产力的测算实验，实验周期为4个月左右，这在当前的教学周期和管理下，实验操作很难实现。

表1 农业生态学实践教学存在的主要问题

1.2 实践教学内容与农业生产实际脱节

在农业生态学实践教学内容上，聚焦农业存在的突出问题较少。当前我国农业发展存在诸多挑战，威胁了我国农业生产效率和可持续性。以我国农业生态系统资源利用为例，首先表现出农田秸秆积累压力较大。我国利用仅有的20亿亩耕地，每年在生产6.6亿吨的粮食的同时，也带来了近10亿吨的秸秆[9-10]。如此庞大的秸秆量会对土壤生态系统、周围水体等环境以及作物自身生长产生深刻的影响。但目前农业生态学实践教学内容中，这部分内容涉及较少。其次是养殖业中粪便处理的问题。每年我国粪便量为38亿吨，这些粪便若不及时处理，就会对环境造成较大污染[10]。但这部分污染物，在种植业系统中，如果能得到很好的利用，将会培肥地力，减少化肥投入并改良土壤结构。但在粪肥还田环节中，存在诸多技术问题。例如，重金属安全性问题、病原微生物污染等问题[11-12]。如何从生态农业的角度，进行合理的种养结合，促进物质循环和能量流动是问题的关键所在，但这部分内容在实践教学设计中没有得到很好的体现。第三，在农业生态系统资源利用中，长期投入过量的化肥，导致土壤板结和土壤酸化等问题[13]。这些问题将会对土壤生态系统的健康和功能产生深刻的影响。在这个过程中，一些营养元素比如碳氮的转化也会随之发生改变。但目前这些内容在农业生态学实践教学中没有进行及时补充，这不利于培养能够解决农业生产中存在问题的新时代生态农业建设优秀人才。

1.3 实践教学内容与最新科学理论和热点脱节

科学的发展离不开时代的需求，而认识并掌握最新相关学科的科学知识，是任何一门学科课程培养与时俱进人才的根本。在当前知识大爆炸的信息时代，密切关注国际农业生态学前沿知识和热点问题，并将知识传递给学生，增加学生的认知，是生态学实践教学的重要任务。但在目前生态学实践教学中，最新的一些理念和全球性热点问题的融入明显不足。以当前国际研究的热点问题“气候变化”为例，现在的农业生态学实践教学内容几乎没有涉及。气候变化问题包括气候变化的成因、有利和不利影响。这些过程都与农业生态密切相关。例如，影响气候变化主要温室气体CO2，CH4和N2O均受到农业生产的影响[14]。其中CH4的主要来自畜牧业反刍动物和种植业水稻田的排放，而N2O的排放50%以上来自于耕地土壤[15]。此外，气候变化引起的等温线向两极移动、积温增加等现象也与农业生态密切相关。气候变化还会导致非节律性变温，影响农业生态系统输出的稳定性。这些内容在农业生态学的实践教学中涉及较少，而相关知识也未能及时补充进来，导致农业生态学实践教学内容与最新科学理论和热点问题严重脱节，无法培养学生学习热情和兴趣。

1.4 实践教学与当前社会经济发展脱节

农业产业是农村的优势和特色，是农村经济发展的载体，其快速转型发展是乡村振兴工作的重中之重，离开它就无法实现农村经济的真正腾飞。在经济快速发展的今天，农业除了其生产功能外，还发挥着净化空气、处理有机废弃物、提供吃玩一体的休闲服务等功能。农业功能的增加和拓展，主要是为了满足社会经济发展中人们对美好生活多元化的追求。功能的改变，必然通过农业生态系统信息反馈，影响农业生态系统的输入和输出。在系统的输入上，由原来的“粗放低效型”转变为“绿色高效型”，减少化肥和化学农药投入，增加有机肥和安全环保型的生物农药投入。在输出方面，由原来“重产量增长”转向“重质量效益”，不断输出安全、优质、营养、健康的农产品。一些高质量的“绿色食品”和“有机食品”不断涌现。在产品质量监控上，逐渐引入了基于网站和电子信息平台的农产品质量安全溯源与监管系统，实现了农产品质量在生产中各个环节的监管。在农产品销售上，也开始依托物流中心、电商平台提高销售效率，促进农民收入。可见在当前社会经济发展下，农业生态系统的输入和输出都需要作出新的转变和调整，但在农业生态学实践中，这部分内容基本还处于空白阶段，需要及时补充。

1.5 实践操作方法和教学方法与前沿方法脱节

当前农业生态学实践教学中的操作方法较为传统。作为现在生态学的先进研究方法的分子生物学，没有及时地在农业生态实践教学中得到体现。例如，在定量土壤微生物方面，采用的方法仍然是传统的稀释法或平板法。这些方法在过去一段时间里，为研究和认识土壤生态系统中一些微生物的角色和功能提供了重要的手段。但现在Real-time PCR技术可以直接对功能基因的拷贝数进行绝对定量，大大提高了功能微生物丰度测定的准确性。该方法操作性相对较强，只要进行简单的专业的指导，学生可以在几个小时内基本掌握。除了实践操作方法上不能及时更新外，农业生态学教学方法上也没有与时俱进，很多新的电子通信工具和软件教师不能及时的掌握和使用。在实验操作前，可以将一些实验内容，做成视频或简单的动画，提前发给学生进行自学学习。还可以将一些好的实习基地和实习场地通过电子信息平台，图文并茂地发给学生，让他们实验前进行讨论，并提出一些问题。

2 农业生态学实践教学中“教与学”脱节问题改革途径

2.1 实践教学内容与实操性脱节问题改革途径

在农业生态学实践教学内容设计方面，应该补充一些实操性较强的内容，并删除一些理论性较强的内容。一些理论推导和数学计算等内容，可以作为理论课章节后的习题内容或作为理论课的课后作业布置给学生。实操性强的实验首先不应该过度依赖实验和实习场地。可以创新性增加和开设一些可在实验室内完成的试验。例如，土壤酸化对农作物种子活力影响实验。该实验操作起来比较便捷，教师准备也比较方便，且对实验场地要求不高。此外，设计一些用时在2-3小时的实验(表2)，减少一些用时超过2周以上的实验。比如，可以设计作物化感作用对一些种子偏小的植物，如紫花苜蓿和紫云英等幼苗的生长影响试验。也可以设计一些水培幼苗试验，并增添一些生态影响因子，探索生态因子之间的不可替代性或补偿性。例如，水培黄瓜幼苗试验，设置缺钾和缺氮处理，探索营养元素之间的不可替代性。这些实验准备相对简单，且对气温和场地要求不高。从学生的反馈结果发现满意度达到87.5%以上，感兴趣比例也在89.3%以上(表2)。在户外实验中，应该减少对长期定位实验或者大田原位试验的依赖，可以选择一些比较容易利用的实验材料作为对象。一些学校的农业实验地大多并不在校园内，而在较远的实验基地，这给田间取样带来很大的困难。因此，可以选择校园一些树木或者杂草群落作为对象进行研究。例如，可研究它们的群体光合利用效率或杂草的群落结构等，这将大幅度提高农业生态学实操性。

表2 农业生态学补充新实验基本情况

2.2 教学内容与农业生产实际脱节问题改革途径

在农业生态学实验课中，应该及时地融入与农业生态学相关的农业生产的困难和问题。例如，针对秸秆还田问题，可以通过向土壤中增加秸秆补充无机氮素，比较添加秸秆处理和不添加的空白处理之间，温室气体N2O排放和土壤NO3-含量的变化趋势，来表征秸秆还田对土壤关键生态过程的影响。这个实验只需要在上一次实验课结束前，将准备好的土壤和秸秆混合培养一周，在下周实验时即可直接进行测定。该实验用时比较少，操作性也很强，并能与农业生产中存在的问题进行有效的接轨。

在实习课中，首先应该注重实习公司或实习基地的选择。实习基地的选择应该多元化，实习内容不能过于单一。要对一些现存的问题有一些覆盖度，尽量能更大范围的给学生展示当前农业生产中存在的主要问题。该问题至少是该区域内的重要农业生产问题。其次，所选择的基地中，不能全部选择一些成功的、效益好的企业。应同时选择一些失败的、效益差的或不规范的企业或者农业经营主体，让学生自己去发现两者之间存在的差异，并进行深入的调查和总结。第三，实习内容应该设置在实验课周次的中间时段进行，通过实习课直接取样，为下一次实验课提供素材。这样既可以增加学生直接认知能力，又能节省取样的成本和时间。

2.3 实践教学内容与最新科学理论和热点脱节问题改革途径

教师应该首先及时地了解农业生态领域最新的理论成果，更新自己的知识储备，并加快认知升级。可及时查阅Nature、Science和EcologyLetters等世界顶级期刊中关于农业生态学的内容。可以根据平台的实验条件，及时补充一些探索试验或者验证试验内容，提高学生的认知水平和对国际前沿知识的掌握能力。例如，在2015年，Science发表一篇关于植物叶片固氮的文章。该文章发现在一些速生的白杨树叶片中，存在一些细菌可以直接固定空气中的氮气，并提供给植物利用[16]。近一个世纪，相关研究都局限在植物根系与细菌的互作固氮，对叶片固氮研究几乎是空白。根据这一最新理论知识，教师可以进行预实验，筛选一些农田作物或者杂草，对固氮菌分离和培养，并随后比较和分析分离成功或失败的实验，进行简单总结。这将大幅提升学生的兴趣。此外，如果最近的理论成果很难转化成可操作的实验过程。也可以在实验中根据本区域农业生态特点，融入当前世界性热点问题。例如，前面所述的全球气候变化问题，可以就气候变化的产生或后果方面，适当增加一些与农作物生产相互影响的实验内容。

2.4 实践教学与当前社会经济发展脱节问题改革途径

农业生态学研究的是农业生物与自然及社会经济环境之间相互关系的科学。而当前实践教学内容，更多的注重自然环境，对社会经济环境的内容涉及较少。因此可以直接融入一些社会经济学方面的内容。例如，可鼓励学生在课后对超市、菜市等一些大型的农产品购物中心进行价格调查，了解绿色食品和有机食品在价格上的差异，给学生直观的认识。在实习基地选择方面，可以增加一些从生产到销售都有涉猎的农产品公司，了解公司的主要品牌和运营方式。教师在选择实习公司的时候，需兼顾农产品质量优良和销售方式现代和高效，提高学生对生态农业未来发展的信心。

2.5 实践操作方法和教学方法与前沿方法脱节问题改革途径

针对实验方法脱节的问题，可及时补充一些现代的农业生态过程的研究方法。例如，研究一些土壤营养元素生态转化过程。可先对土壤微生物总的DNA进行提取，随后对某些生态过程中重要的功能基因类群进行定量。例如，氮素转化过程中与反硝化过程密切相关的nirS或nosZ功能基因进行绝对定量。针对农业生态学实践教学方法上不能及时更新的问题，可以构建线上班级通讯平台，及时将最新的农业生态学的知识，通过视频、音频或者文本的形式与大家分享。也可利用课余时间，与大家在电子通讯平台中进行互动和交流。学生遇到一些农业生态学相关的知识，可以通过平台直接进行提问，随后教师进行解答。这将会增加教师与学生之间的互动，促进师生感情交流，有利于提高农业生态学的学习效果。对一些实验操作相对困难的实验，教师可以事先录制视频或者制作动画，放在网站上或者通讯平台上，便于学生的预习和复习。此外，就实习地点和实习内容方面，也可以通过电子通讯平台，在实验实习前征集学生建议，课后也可及时获得学生的反馈，便于未来的提高。

综上，本文揭示了当前农业生态学实践教学中“教与学”脱节问题，也对这些脱节问题的改革途径进行了相关探讨。但由于涉及内容较多，仍然需要将上述一些问题进行浓缩和融合，起到“一体两用”的效果。可同时将实操性、前沿性以及生产性综合成单一实践教学内容，提高实验实习的效果和效率。从改革内容可以看出，未来在农业生态学实践教学改革中，教师在利用“供给侧思维模式”时，需要在“供”方面要增加个体创新性，促进学生的“学”。这对教师知识储备，接受新事物能力，以及创新能力的提升有了更高、更全面的要求。