王旭++劉建(等)

摘 要 介紹了海南大學(xué)《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程特點(diǎn)，為適應(yīng)學(xué)科調(diào)整和國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展對設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)人才的要求，指出其現(xiàn)階段存在問題，并從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等方面提出具體改革建議。

關(guān)鍵詞 設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉 ；教學(xué)改革 ；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號 S275

Teaching Reform of the Course Water-saving Irrigation of Facility Agriculture

WANG Xu LIU Jian CHENG Shanhan CHEN Yanli ZENG Liping

（College of Horticulture and Landscape， Hainan University， Haikou， Hainan， 570228）

Abstract Introduced the subject property of facility agriculture science and engineering， and according to the characteristics of facility agricultural water-saving irrigation， some detailed suggestions were put forward on theory teaching and practice teaching， aiming to acquire qualified personnel in the field of facility agriculture， to adapt to the discipline adjustment and development requirements of precision agriculture in China.

Key words facility agricultural water-saving irrigation ； teaching reform ； practice teaching

資源的稀缺性與利用資源的無限性始終是經(jīng)濟(jì)學(xué)的費(fèi)解話題[1]。世界淡水資源日益緊缺，而人類對食物的需求也不斷上升，淡水資源已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展和世界糧食供應(yīng)的安全威脅。要破解耕地面積有限、淡水資源緊缺和世界糧食需求上漲之間的難題，發(fā)展節(jié)水灌溉成為關(guān)鍵。當(dāng)前世界各國節(jié)水灌溉的主要措施包括渠道防滲、低壓管灌、噴灌、微灌等。截止2010年，中國大陸有設(shè)施園藝面積350萬hm2，占世界的86 %[2]?！对O(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》是一門新興的學(xué)科，它是隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)尤其是設(shè)施園藝的發(fā)展而出現(xiàn)的一門學(xué)科，并隨著園藝設(shè)施的更新升級而不斷發(fā)展。設(shè)施園藝是在露地不適于園藝作物生育的季節(jié)或地區(qū)，利用特定的保護(hù)設(shè)施與配套設(shè)備，人為地創(chuàng)造適于作物生育的環(huán)境空間，有計(jì)劃地進(jìn)行蔬菜、花卉、水果等園藝產(chǎn)品的安全、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)生產(chǎn)的一種綜合農(nóng)業(yè)技術(shù)體系[3]。以下分析目前海南大學(xué)《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學(xué)存在的問題，提出《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學(xué)改革的內(nèi)容與措施。

1 課程簡介

《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課程，內(nèi)容基本涵蓋了設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的各個(gè)方面，體現(xiàn)了系統(tǒng)性和完整性，是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識不同的灌溉類型，熟悉其功能、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為今后從事專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

海南大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)于2006年開始招生，畢業(yè)學(xué)生授予農(nóng)科學(xué)士學(xué)位。2013年，經(jīng)教育部批準(zhǔn)，該校設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)位由農(nóng)科改為工科，同年，該校對本專業(yè)教學(xué)大綱進(jìn)行了調(diào)整，改變專業(yè)課程設(shè)置中側(cè)重設(shè)施園藝的栽培管理和設(shè)施環(huán)境控制，而農(nóng)業(yè)設(shè)施的設(shè)計(jì)建造、節(jié)水灌溉等方面的課程比重較小的局面，《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》也由專業(yè)選修課調(diào)整為必修課程，專業(yè)地位更加突出。

海南大學(xué)《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程安排在第六學(xué)期，32學(xué)時(shí)，共2個(gè)學(xué)分。其中，理論授課24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)8學(xué)時(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉有系統(tǒng)全面的了解，要求學(xué)生掌握基本理論、基礎(chǔ)知識和技術(shù)發(fā)展趨勢；對灌溉類型，掌握其功能、特點(diǎn)與應(yīng)用；能根據(jù)給定條件，設(shè)計(jì)出滿足生產(chǎn)要求的節(jié)水灌溉系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)，學(xué)生能夠運(yùn)用本課程所學(xué)知識，并結(jié)合設(shè)施蔬菜栽培學(xué)和工廠化育苗原理與技術(shù)等相關(guān)課程，進(jìn)行有關(guān)農(nóng)業(yè)設(shè)施節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等工作。

2 存在問題

2.1 課程內(nèi)容涉及多個(gè)學(xué)科，難度較大

《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程主要講述溫室灌溉特點(diǎn)及要求，溫室作物生長對水分和養(yǎng)分的需求，灌溉系統(tǒng)組成與選擇，首部樞紐，噴灌、滴灌、微噴灌等；內(nèi)容涉及土壤、植物、環(huán)境、工程、數(shù)學(xué)及力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，充分反映了設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)交叉學(xué)科的特點(diǎn)。由于該課程內(nèi)容與其它相關(guān)課程，如植物生理生化、設(shè)施蔬菜栽培學(xué)、土壤肥料學(xué)、無土栽培學(xué)等課程有較多聯(lián)系，交叉內(nèi)容多，知識點(diǎn)跨度較大，增大了教學(xué)難度，在一定程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 教學(xué)內(nèi)容較多，課時(shí)緊張

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)施園藝生產(chǎn)水平的飛速發(fā)展，使人們對灌溉原理認(rèn)識不斷深化，水資源的緊缺為農(nóng)業(yè)灌溉提出了新的目標(biāo)，節(jié)水灌溉技術(shù)需相應(yīng)提高，這就要求《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》教學(xué)內(nèi)容要不斷充實(shí)。在教學(xué)過程中，除講解設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)理論外，還加入了國內(nèi)外的最新研究成果，特別是雨水收集技術(shù)、南方熱帶水果和冬季瓜菜的灌溉、溫室內(nèi)以基質(zhì)栽培為主的灌溉設(shè)計(jì)、封閉栽培系統(tǒng)中營養(yǎng)液廢液的處理及利用，以及灌區(qū)信息化管理等內(nèi)容。24個(gè)教學(xué)課時(shí)，很難將這些內(nèi)容講述完整。

2.3 教學(xué)方法單一，有待改進(jìn)

課程講授基本上是采用傳統(tǒng)教學(xué)法講授，而由于該門課程實(shí)踐性較強(qiáng)，加上課程內(nèi)容多與實(shí)際工程相聯(lián)系，因此，上課需穿插一些簡單的溫室灌溉工程案例。目前，課程講授方式雖采用多媒體課件教學(xué)，但缺乏精品動態(tài)多媒體課件，多媒體的教學(xué)優(yōu)勢并沒有完全發(fā)揮出來，教學(xué)效果不顯著。教學(xué)過程中，需要將理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上提高學(xué)生設(shè)計(jì)施工的能力，以滿足社會上對該專業(yè)技術(shù)人員的要求。

2.4 實(shí)踐機(jī)會不多，亟待增加

目前，設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)有2座教學(xué)科研溫室，溫室內(nèi)配有噴灌、滴灌和微噴帶微灌等，可基本滿足專業(yè)教學(xué)需求。因溫室內(nèi)常年種植實(shí)驗(yàn)材料，因此，各種灌溉系統(tǒng)處于持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。學(xué)生可進(jìn)入溫室進(jìn)行灌溉系統(tǒng)的啟閉，觀察灌溉系統(tǒng)的灌溉或降溫效果；但目前還缺乏對一套完整的灌溉系統(tǒng)組裝的實(shí)踐機(jī)會。

2.5 儀器設(shè)備不全，需要配齊

自該課程開設(shè)以來，實(shí)驗(yàn)室已購置土壤酸度計(jì)、土壤濕度計(jì)等儀器。現(xiàn)有測定土壤濕度和酸度的儀器，均為便攜式測定儀；因?yàn)榻虒W(xué)基地溫室的灌溉系統(tǒng)為基于經(jīng)驗(yàn)的手動控制，所以不能實(shí)現(xiàn)傳感器與控制器的連接，這對于展示節(jié)水灌溉最新技術(shù)、實(shí)現(xiàn)溫室灌溉自動控制還有很大的距離。此外，該課程實(shí)驗(yàn)的開展，還需要土水勢觀測儀、壓力膜儀、流速觀測儀等相關(guān)儀器設(shè)備，需要及時(shí)采購。

3 改革內(nèi)容與措施

3.1 緊扣教學(xué)大綱，補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容

2005年，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)院的周長吉研究員在總結(jié)大田節(jié)水灌溉及溫室特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，出版了《溫室灌溉》一書。該書緊密結(jié)合溫室灌溉主要采用管道灌溉的特點(diǎn)，刪除了大田節(jié)水灌溉課程中渠道防滲等內(nèi)容，增加了溫室灌溉特點(diǎn)及要求、自行走式噴灌機(jī)、微噴帶微灌、滲灌、水培灌溉、噴霧灌溉和潮汐灌溉等內(nèi)容。海南大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)一直以該書為課程教材。該書自2005年出版后一直沒有再版，因此，教學(xué)過程中，需酌量增加一些反映節(jié)水灌溉最新發(fā)展的內(nèi)容；同時(shí)，給學(xué)生指定了一些有助該課程學(xué)習(xí)的參考書，如：《設(shè)施灌溉技術(shù)》、《溫室灌溉原理與應(yīng)用》、《節(jié)水灌溉技術(shù)》、《溫室灌溉系統(tǒng)設(shè)備與應(yīng)用》、《節(jié)水灌溉規(guī)劃》、《實(shí)用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)》、《微灌工程技術(shù)》、《噴灌與微灌設(shè)備》等。

在教學(xué)過程中，授課老師搜集了豐富的視頻圖片信息，建立了圖文并茂、生動形象的的網(wǎng)絡(luò)資源庫，增加了課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性和趣味性，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在授課過程中增加反映節(jié)水灌溉技術(shù)研究進(jìn)展的新內(nèi)容，突出其工程性、應(yīng)用性和先進(jìn)性。通過資源庫的建設(shè)，著重使學(xué)生了解設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備和節(jié)水灌溉自動化，尤其是通過實(shí)踐基地參觀學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和動手能力。同時(shí)，增加溫室灌溉設(shè)備建成后管理模式的學(xué)習(xí)和討論，使學(xué)生樹立建設(shè)與管理并重的思想，并分析傳統(tǒng)工程管理的弊端，介紹當(dāng)前國內(nèi)外最新管理模式與方法，使學(xué)生充分認(rèn)識到不同管理模式的適用條件及特點(diǎn)，探討適合不同設(shè)施、不同作物的設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理模式。

3.2 改進(jìn)教學(xué)方式，豐富教學(xué)方法

在教學(xué)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生就教學(xué)中的某一問題開展小組討論，以促進(jìn)學(xué)生相互啟發(fā)、相互學(xué)習(xí)，這樣可以更好地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、口頭表達(dá)能力和創(chuàng)新精神，有利于促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用知識和提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力[4]。

討論式教學(xué)對教師和學(xué)生都提出了更高的要求：對教師而言，討論要預(yù)先擬定合適的論題，并提供論題的相關(guān)知識背景，預(yù)想可能的回答，尤其是針對可能出現(xiàn)較大爭議和容易發(fā)生邏輯錯誤的內(nèi)容，要設(shè)想出解決方案，還要列出在總結(jié)中需要強(qiáng)調(diào)的基本論點(diǎn)。學(xué)生應(yīng)深入閱讀教材和相關(guān)材料，針對討論議題或問題，提出自己的觀點(diǎn)或相應(yīng)解決方法，對自己不能解答的問題要進(jìn)行梳理以留待交流。討論結(jié)束后，小組結(jié)論由推選的代表進(jìn)行闡述，以便進(jìn)行交流。

把《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程的課件、視頻、圖片、技術(shù)規(guī)范和有關(guān)文獻(xiàn)都放在班級交流群上，學(xué)生可以通過上網(wǎng)下載資料，在課堂外鞏固學(xué)習(xí)課堂上沒有理解的知識。學(xué)生還可以觀看視頻，了解節(jié)水灌溉工程的施工工藝，滴灌、噴灌、微噴帶微灌系統(tǒng)的材質(zhì)、規(guī)格、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行等。這一做法可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的潛能。

3.3 介紹先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，了解發(fā)展動態(tài)

海南大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程教研室，多年來一直致力于作物營養(yǎng)、基質(zhì)栽培、節(jié)水灌溉的教學(xué)、研究與推廣應(yīng)用工作，在教學(xué)過程中，將學(xué)生很好地融入到與課程內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)、研究和生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)。教研室積累了安裝、驗(yàn)收、管理的圖片和錄像資料，供教學(xué)過程中借鑒、參考。此外，教研室搜集了以色列、荷蘭、中國新疆地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉的詳實(shí)資料，可以從宏觀的角度介紹節(jié)水灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要性、思路和方法，內(nèi)容涉及系統(tǒng)分析理論、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)文化、社會科學(xué)、環(huán)境、市場等方面，如講授以色列農(nóng)業(yè)灌溉的歷史、發(fā)展歷程、對照世界水資源的分布和利用情況講解了以色列的水資源狀況、農(nóng)業(yè)灌溉在以色列國民經(jīng)濟(jì)中的重要性；介紹灌溉技術(shù)和設(shè)備在以色列農(nóng)業(yè)中的獨(dú)特地位，國家對灌溉設(shè)備生產(chǎn)廠家的支持及優(yōu)惠政策、國際國內(nèi)灌溉設(shè)備市場對以色列設(shè)備生產(chǎn)廠家的潛在壓力和動力等內(nèi)容。這些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展動態(tài)，貫穿了節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展歷程，使學(xué)生能夠充分認(rèn)識到發(fā)展節(jié)水灌溉的重要性、思路和方法，為將來從事專業(yè)工作打下良好基礎(chǔ)。

3.4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高感性認(rèn)識

教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)作為教學(xué)活動的重要組成部分，其目的是為了培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。海南大學(xué)園藝園林學(xué)院現(xiàn)有校內(nèi)實(shí)習(xí)基地20 hm2，其中，溫室內(nèi)配備噴灌、滴灌、微噴帶微灌，可現(xiàn)場演示灌溉設(shè)備系統(tǒng)的組成、功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理；也可進(jìn)行噴頭、滴頭均勻度測試，壓力管道水頭損失測試和灌溉系統(tǒng)首部運(yùn)行狀況測試實(shí)驗(yàn)，田間實(shí)測和測試數(shù)據(jù)現(xiàn)場分析計(jì)算。田間實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然比較簡單，但可增加學(xué)生對所學(xué)理論知識的感性認(rèn)識，驗(yàn)證課堂所講的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。此外，該院現(xiàn)有校外實(shí)習(xí)基地15個(gè)，這些基地大多數(shù)配備了節(jié)水灌溉設(shè)備，為該課程的實(shí)踐提供了豐富的場地。其中，羅牛山蔬菜基地利用稀釋的沼液進(jìn)行蔬菜滴灌生產(chǎn)無公害蔬菜，三江農(nóng)場利用滴灌技術(shù)發(fā)展花卉、熱帶水果產(chǎn)業(yè)，均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生有機(jī)會參與灌溉系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、生產(chǎn)管理等。借助有關(guān)經(jīng)費(fèi)支持，每種灌溉方式采購10-15套，專供學(xué)生進(jìn)行安裝調(diào)試練習(xí)；若經(jīng)費(fèi)有限，可多套系統(tǒng)共用一套首部樞紐裝置。這些需要學(xué)校實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)的支持和教師相關(guān)科研項(xiàng)目支撐。

3.5 了解設(shè)計(jì)規(guī)范，掌握設(shè)計(jì)方法

了解、熟悉并掌握節(jié)水灌溉的設(shè)計(jì)規(guī)范，在此基礎(chǔ)上開展設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)工作，可為學(xué)生掌握灌溉技能、服務(wù)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)，使學(xué)生了解節(jié)水灌溉分區(qū)規(guī)劃、管網(wǎng)設(shè)計(jì)、工程施工、安裝、驗(yàn)收和管理等都必須有一個(gè)合理、統(tǒng)一的衡量尺度，使學(xué)生充分認(rèn)識到規(guī)范的重要性。讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)格使用相關(guān)規(guī)范的意識，如學(xué)習(xí)掌握《NY/T 2132-2012溫室灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》《GB 50288-99灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《SL 556-2011節(jié)水灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)通用圖形符號標(biāo)準(zhǔn)》等設(shè)計(jì)規(guī)范。

4 結(jié)語

資源的高效集約利用是設(shè)施農(nóng)業(yè)的典型特點(diǎn)，《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程充分反映了設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，是學(xué)生必須熟練掌握的一門技能課程，學(xué)好這門課程對今后從事本專業(yè)工作具有很大影響。為培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的專業(yè)技術(shù)人才，對《設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉》課程教學(xué)改革必須注重知識的綜合應(yīng)用和技能操作的雙重培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和技能；改革中應(yīng)根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和任務(wù)，根據(jù)時(shí)代要求和社會需求，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，滿足專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的需要；充分利用現(xiàn)有的教學(xué)和實(shí)踐資源，開展討論和啟發(fā)式教學(xué)，有效利用互聯(lián)網(wǎng)等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性；鼓勵學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)踐，使學(xué)生真正意識到節(jié)水灌溉技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所發(fā)揮的重要作用，為建設(shè)節(jié)水型社會貢獻(xiàn)力量。

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