室内室外相结合教学模式在土壤学实验课程中的应用研究

摘 "要：为培养更多专业技术人才的需求，结合东北农业大学资源与环境学院现有条件和实际情况出发，利用室内与室外相结合的教学模式在土壤学实验课中进行认真的探索与实践。探索与实践过程中发现室内与室外相结合的教学模式可扎实巩固学生对每个实验内容与方法的理解与认知，提高学生理论与实践结合并进行计算的推理能力，提高学生自主创造能力进而增加对实验课程的学习兴趣和教学质量。

关键词：土壤学实验；实验安排；思维拓展；实践能力；兴趣培养

中图分类号：G640 " " "文献标志码：A " " " " "文章编号：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

农业是国民经济的重要组成部分，关系到国计民生，而农业高科技人才的培养对于我国实现农业现代化和农业科技引进来、走出去至关重要[1]。大学生是我国人口当中科学文化素质最高的群体，培养适应时代发展需要的农业人才，助力“三农”事业发展、推进乡村全面振兴，是涉农高校在新时代新征程上必须担起的时代重任。高校对于学生的培养，不光是理论知识的输送，更注重实践教育的发展。实验课是各专业人才培养，帮助学生巩固理论知识并培养实践能力的重要环节。土壤学实验是学习土壤学、土壤肥料学等专业课程理论的基础，也是农业资源与环境、农学、生态学等农业类相关专业的核心课程之一，涉及专业知识多，讲授范围广，在高校本科教学中起着重要的作用[2]。因此，土壤学实验课程中实验内容的安排，如何调动学生积极性，提高学生兴趣，扩展学生思维是提高土壤学实验课的主要方法。让学生从课程当中学以致用，提高学生对黑土的保护意识，成为新农科建设发展的青年力量[3]。

1 "室内室外相结合教学模式的重要意义

1.1 "土壤学实验课的重要性

近年来，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，我国广大土壤科研工作者走进农民群众中去，开展土壤肥力普查，通过了解土壤质量、性状、利用状况等基础数据，“因地制宜”规划种植作物并且指导作物施肥[4-5]。同时习近平总书记2023年9月6日至8日在黑龙江省考察时提出“加强耕地保护”的重要思想，“实施黑土地保护工程”。在“十三五”时期，黑龙江省坚持用地与养地相结合，在土壤耕地质量提升方面取得较好成效，并且在“十四五”规划中进一步提出黑土地保护长效机制的建立工程，实现黑土地保护的法治化、制度化、长效化。

土壤是农业生产的基础，摸清土壤底细，研究土壤物理和化学性质是保证我国土地资源合理利用的前提。土壤学是以地球表面能够生长绿色植物的疏松层为对象，研究其中的物质运动规律及其与环境间关系的科学，是农业科学的基础学科之一。主要研究内容包括土壤组成，土壤物理、化学、生物学特性，土壤的发生和演变，土壤的分类和分布，土壤的肥力特征及土壤的开发利用改良和保护等。其目的在于为合理利用土壤资源、消除土壤低产因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理论依据和科学方法。土壤学实验则是为了应证有关理论知识，让同学们更加深入地理解理论知识的实际意义而设置的，锻炼学生应用基础理论去探讨、研究、解决实际生产问题的能力。在实验课实践操作过程中，学生对土壤的认识从无形到有形，对土壤的理化性质的深入探究也会对农业资源与环境发展的机制探索有助力作用。

1.2 "室内室外相结合教学模式的优点

传统的实验课模式是学生在老师讲授完实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验步骤和结果计算后进行相应的模拟实验。老师讲得多，但学生记忆不深刻，对实验仪器认识不明确，有时知道仪器的用途但叫不准名称。因此在实际操作过程中，学生在重点步骤易出错。还有部分同学在实践过程中操作不规范，草草了事。因此，学生的兴趣、对实验内容的记忆程度和实验课的整体效果并不是很理想。

土壤学实验课核心内容是对土壤的深入了解。土壤本身源于自然，若想了解自然中的物质，可将部分实验地点安排至室外。特别是对于东北农业大学来说，校园内土壤资源非常丰富。教师先在室内讲明注意事项，然后将实验重心放在室外，教师言传身教，或是实验课代表进行示范实验，纠正可能出现的错误，将实验重点在示范过程中体现出来，同学们更容易掌握实验操作过程，精确认识实验仪器，对实验目的及原理的理解也相对容易一些。这种教学模式更易激发学生对实验内容的兴趣。而大学生在面对更大实验空间（室外）时，也会激发其创新思维，对于培养我们国家创新性人才具有重要的意义。

2 "实验教学内容的设定

2.1 "室外进行的实验内容

土壤学实验在内容的安排上从简到难，循序渐进，层层相扣，选用国际认证的经典实验方法。

黑龙江省一年种植一季农作物，如果想了解土壤的理化性质需要在春种前或秋收后收集土壤样本。为进一步让实验课贴近于生产实践，将土壤学实验课安排在4月底或10月初，第一个实验内容为土壤样本的采集与处理，加深学生对采样时间的掌握。土壤样本的采集是以很少的土壤样本的分析结果来代表整块田的养分状况（以耕作性土壤为例），是决定土壤分析结果是否可靠的重要环节，它是土壤其他指标测定的最关键的第一步[5]。因此，先在课堂中为同学详细说明每一步的注意事项，然后将班级同学分组，到室外耕作性土壤中采集样本并严格按照步骤划定采样区，设计采样路线及将土壤样本精减、晾晒等。本节实验课同时安排土壤含量水量的测定。以往该实验常常是取一些土壤在室内模拟实验，同学们可能只学习到实验内容的50%，如何从田间取土，如何准确将土壤从室外拿回室内等一些重要环节被忽略。同时，将土壤含水量的测定与土壤样本的采集与处理相结合，从同学们采集的土壤样本中取部分样本测定其含水量，让学生的实验操作过程更连贯的同时更接近科学分析。

第二课时安排土壤容重（环刀法）和土壤比重（比重瓶法）的测定。有了上一节土壤样本的采集经验，学生均与土壤进行了“亲密”接触，对于土壤来说算是“老朋友”了。这次课程先利用环刀到室外取自然状态的原状土，一方面复习第一课采样区如何划分，另一方面在室外进行演示教学，在“玩”中将实验步骤记牢。这种教学模式容易被更多的同学接受，将利用环刀取原状土的操作过程记得更扎实。而土壤容重和土壤比重均是衡量土壤孔隙度的指标，将2个实验内容放在一课时中进行，可加深学生对实验的印象并更好地理解土壤孔隙度。

2.2 "室内进行的实验内容

前2次课程在室外进行后将其余的2次安排在室内进行。第三课时安排土壤饱和持水量和土壤机械组成（比重计法）。土壤饱和持水量的测定过程与土壤含水量和土壤容重的测定步骤有一定的相关性。将此实验内容安排在第三课时可以将前2次课的实验步骤进一步加深印象，同时这里提出利用环刀法联合测定土壤水分、土壤容重、土壤饱和持水量和孔隙度的方法，该实验方法具有较强的综合性和实用性，并且可以省去重复操作，具有快速、省时等特点，与之前的实验相比，实验难度有所增强，可以让学生更好地掌握实验原理并进行实际操作。土壤机械组成（颗粒组成）实验从题目上来讲，对于学生来说不易理解，部分学生在上课前无法理解为什么土壤的颗粒组成也可以称为土壤的机械组成，因此，这个实验内容对于学生的难点在于如何让学生了解并熟知土壤机械组成（颗粒组成）与土壤质地之间的关系，为什么测定了粒径不同的土壤颗粒百分含量就可以知道土壤的质地等一系列问题。在实验动手操作之前将这些问题一一解答，便于学生更好地进行实验操作，而实验操作过程中会利用比重计定时测定土壤悬浊液的密度，这里用到的比重计与上一节课土壤比重测定的实验进行关联，复习上一节的内容的同时也可使同学们更容易理解比重计在此实验中的作用。

土壤团粒结构是指土壤中的单粒和复粒（包括结构体）的数量、大小、形状、性质及其相互排列状况和相应的孔隙状况等的综合特性。经过前3节实验课的动手操作，学生们对土壤颗粒、土壤孔隙度等一些主要知识已经非常了解。因此，最后一节实验课分析土壤结构可使学生巩固加深本学期实验课的所有知识点，让学生对土壤的认知更丰富。

3 "激发学生对实验的兴趣

3.1 "提高学生动手操作能力激发学习兴趣

大学生在学校的学习过程中主要以课堂老师讲课为主，部分理论课安排实验课进行实践操作。这几年的教学工作中发现，学生还是很喜欢实验课的。在实验课中学生可以动手操作，亲身体验、亲自实践、亲自感受，能够帮助学生更深刻地理解和掌握所学的知识。特别是动手参与越多，学生越活跃，他们对实验内容更能产生强烈的兴趣和热爱。以往土壤学实验课主要在室内进行，虽然动手操作空间也很大，但对于有些实验内容来说，空间还是不足，实验操作并不能完全进行。比如土壤样本的采集与制备，这个实验分为2部分，第一部分的样本采集只有在室外将样本采集回来后才可以在室内进行下一步的处理工作，因此这个实验需要一周左右的时间才能全部完成。由于学时有限及实验内容安排不同，以往只进行其中的一部分。但经过探索与实践后发现，让学生将2部分实验内容全部完成（室内和室外实验相结合），学生参与感更强，兴趣更浓烈，特别是后期室内土壤其他理化性质分析时，学生分析对象均来自前2次实验课自己制作的样本，成就感非常高，有部分同学会带着探索的心进行接下来的实验，想了解自己从“采样区”取回土壤的各项指标。而实验内容安排的层层相扣，每个实验内容并不是独立存在，而是后一节课需要用到前一节或几节的实验知识，学生对知识的掌握更扎实，理解得更透彻，学生感觉实验课的趣味性增强（图1）。

3.2 "提高学生活跃度激发学习兴趣

近几年实验课探索与实践过程中发现，传统实验课形式下学生只是机械地完成老师传授的实验步骤，特别是大学生每学期都有很多实验课，虽然实验内容不同，但上课形式类似，因此学生的活跃度不高，学习兴趣也不高，这时改变上课形式就可以有效地激发学生学习兴趣。室内与室外相结合的模式打破了传统的教学方式，给学生营造多样性更强的实验场地，可以调动学生的情绪引发学生积极主动探求知识的兴趣。如第一次实验课时，在室内讲一些注意事项后就将学生带到室外实验场地，因地制宜设定实验方案，学生在室外这种空间更大、学习氛围相对轻松的环境下非常活跃，善于与老师沟通，缩短师生距离，老师在教学中与学生之间的空间距离很大水准上影响学生主动参与教学的强度及时间。所以，通过改变教学模式让老师主动“接近”学生，缩短与他们之间的空间距离，从而缩短师生的心理距离，为全体学生积极主动动手参与创造条件。师生间的距离感降低，学生会主动提出各种各样的问题，古语云：“学贵知疑，小疑则小进，大疑则大进。”学生问题多，思维就变得活跃。增加学生与老师的互动频率和激发学生的活跃度的同时，老师可以更好地了解一个班级同学的学习情况，根据学生的理解程度调整实验进度，并且学生对这种学习过程产生非常浓厚的兴趣。据不完全统计，与室内进行的实验内容相比，在室外进行的实验内容，90%以上的学生会印象深刻，并在最后实验课考试过程中完全模拟出来。因此，实验课进行方式适当改变可提高学生的活跃度，加深学生对学习内容的理解。

图1 "土壤学实验课内容安排

4 "室内室外结合教学模式搭配分组分工促进学生间相互协作关系

以往的实验课中，安排学生一人一组或是2人一组，这种分配方式虽然可以保证每个学生都能动手操作，但如果部分学生在知识点不清楚的情况下出错率就会较高。特别是在室外进行实验操作时，多人合作的模式可能会更有利于学生学习。

在探索与实践中发现，开课前按照每班学生人数将学生平均分为4～8组，每组学生可以自由组合也可以由班长酌情分配，尽量保证每组男女生比例相近，组员轮流当组长，每个实验操作前组长给组员分工，促进学生之间的互动与交流，也能使学生更好地体验团结合作的重要性。这种分配方法特别适合在室外进行土壤样本的采集和容重测定这2项实验内容的操作。如土壤样本的采集过程中需要划定采样区，有时采样区的面积很大，并不是一个人可轻易完成的，而由多个同学组成一队进行操作时难度会降低，组员明确分工并监督实验操作是否规范，可增加学生间合作的默契程度。而通过组员之间的合作，也可以培养其组织能力、沟通能力、解决问题的能力。实验过程中老师也可以对每组同学提出问题，组员进行讨论，激励学生积极参与合作，提高其合作能力和意识。

另外，在以往的实验课中，一人一组或是2人一组时，每组只做一次实验，没有时间再进行技术重复，因此，有可能实验结束了也不确定实验操作是否存在人为误差。比如土壤容重的测定过程中，环刀在压入土壤中时若角度发生变化会影响环刀内土壤样本的自然状态，可能导致得到的数据与理论数据差异较大。如果分组进行，每个组多取几个样本，即进行技术重复操作，将得到的数据进行方差分析，通过数据即可知实验中人为操作是否规范。如果标准误较大，说明学生操作中有不足，同组学生迅速探讨问题出现在哪里，发现问题的同时可进一步增加对实验过程的印象。

5 "扩展学生思维模式

在当今社会，培养学生的思维能力已经成为教育的重要任务之一。培养学生拓展思维能力不仅有助于他们的学业发展，还有助于其未来职业发展和终身学习。作为教师，如何利用有效的教学方法帮助学生拓展思维能力的同时又顺利完成教学任务更是重中之重。学生思维模式的扩展有助于他们更全面地理解和吸收知识。通过引发学生深入思考问题并提出自己独特的观点，激发他们的创造性思维，并在抽象概念上建立更牢固而深刻的理解。传统的学习模式注重对知识点的掌握与记忆。在实验课中，老师往往强调实验原理的重要性和实验步骤中的一些注意事项，学生根据老师讲授的方法进行操作。这种一成不变的上课模式使学生思维仿佛被困在了一个狭小的盒子里，机械式地完成任务。学生常常只重视于接受已知的信息，缺乏发问的能力。但是在知识爆炸的时代，这种思维模式往往阻碍了学生对问题的发现与解决。因此，扩展思维更有利于提高学生对问题的解决能力，让学生具备更强更全面的能力，有助于他们在未来的发展中面对各种各样的挑战。

室内室外相结合的教学模式可以给学生提供更宽广的实验场所（室外），室外环境的多样化可以拓展他们的思维，在更多未知实验现象和可能的条件下激发学生好奇心和主动学习的能力。无论室内还是室外进行实验均需要在室内进行数据统计与计算，这也是锻炼和扩展学生思维模式的最好环节。以往实验课是将计算公式直接告诉学生，学生只是死记硬背，对公式的理解不深刻，换成相似实验后便不知道如何计算。因此在教学过程中，引导学生从实验步骤中找到相关数据结合实验原理推导公式，或联系实验步骤从后往前推导列出实验计算方程。利用数学思维整理一节课所有内容的同时再进一步加深学生对实验整体的理解与掌握。在实验课探索与实践中也发现，这种扩展学生思维的方式可引导学生积极思考并提出自己的意见，对培养学生问题解决能力有很大的帮助，也可以让他们在面对挑战时更加自信和有能力应对。

6 "结束语

总之，实验课内容安排与调整是近年来人们不断探索和尝试的重要课题之一。如何使学生在实验课中将理论知识和实践更好地结合，强化学生动手操作能力，能否调动学生的主动性取决于实验内容安排的合理性和趣味性。因此，对于教师来说，在教学中不断摸索和调整是必须要坚持的一项原则。必须一直以发展的态度、创新的思路，在保证基本教学要求和教学内容的前提下，增加实验课的创新性和趣味性，既保证了实验课程体系的完整，也保证了学生实验能力的培养。

参考文献：

[1] 孙丽伟.课程思政理念下利用小组汇报法构建农学专业英语高效课堂的行动研究[J].西部素质教育，2022，8（11）：63-65.

[2] 刘家鹤，罗珠珠，蔡立群.高校土壤学实验课程思政教学改革探索[J].安徽农业科学，2022，50（23）：264-267.

[3] 刘家鹤，罗珠珠，蔡立群.基于“新农科”建设背景下涉农高校土壤学实验课程教学改革探索[J].安徽农学通报，2022，28（4）：159-162.

[4] 徐建明.土壤学[M].北京：中国农业出版社，1983：1-2.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，1981：1-2.