摘要 對土壤水分特征曲線說課設(shè)計及教學解讀進行歸納總結(jié)，教學過程中既有先前知識的復習，又有新知識的學習及知識的延展，使相關(guān)知識前后連接，幫助學生建立知識體系，以更好地實現(xiàn)教學目的。

關(guān)鍵詞 土壤水分特征曲線；說課；教學設(shè)計

中圖分類號 S-01；G642.421 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2017）29-0251-04

The Lesson Design and Analysis of Soil Water Characteristic Curve

JIN Shengai

（College of Resources and Environment，Qingdao Agricultural University，Qingdao，Shandong 266109）

Abstract The design and analysis of soil water characteristic curve teaching was summarized.In order to help students to establish knowledge network，it included review study new knowledge and other related or extension knowledge，which on the purpose of teaching can be achieved better.

Key words Soil water characteristic curve； Lesson analysis； Lesson design

基金項目 青島農(nóng)業(yè)大學教研項目（XJG2016045）。

作者簡介 金圣愛（1965—），女，吉林敦化人，副教授，博士，從事土壤肥料方面的教研工作。

收稿日期 2017-08-11

土壤水分特征曲線表示了土壤水的能量和數(shù)量之間的關(guān)系，是研究土壤水分的保持和運動所用到的反映土壤水分基本特性的曲線。從專業(yè)知識的角度如此評述足夠說明土壤水分特征曲線的重要性，但是從如何講授以及學生如何理解的角度看，土壤水分特征曲線的重要意義便不僅如此。通過土壤水分特征曲線知識的傳（教師講解）授（學生領(lǐng)會），要達到的目的不單是要使學生掌握土壤水分特征曲線的基本知識，還要通過對土壤水分特征曲線圖的觀察分析，復習并運用之前學過的圖中展現(xiàn)出來的其他知識（非土壤水分章節(jié)內(nèi)的其他知識），推理得出新結(jié)論，從而達到綜合運用知識、建立知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)的作用。在傳授過程中，教師必須做到調(diào)動學生思維，讓學生和教師一起經(jīng)歷知識的探索過程，使知識融會貫通，讓學生理解知識、內(nèi)化知識直至掌握知識。所以，為了達到更好的教學目的，收獲更好的教學效果，做好教學設(shè)計就顯得至關(guān)重要。

教學的目的是為了使學生掌握知識，而這一目的的達成是通過教學活動來實現(xiàn)的。教學活動過程也就是知識的傳遞過程，實質(zhì)上是知識通過教師的理解轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生的理解過程。教師對知識的理解過程主要在于備課階段，是一個不顯露的過程。這些年來，說課使得教師對知識的理解過程展現(xiàn)出來。說課的定義有5種說法，同時衍生的概念包括說課的本質(zhì)、說課的理論、說課的要素、說課的范疇等[1]。在實踐中，說課是指教師在備課基礎(chǔ)上，在領(lǐng)導、同行或評委面前主要用口頭語言講解具體某一堂課的教學設(shè)想及其依據(jù)的一種教研活動[2-3]。說課從本質(zhì)上講就是一種對課程的理解與表達[4]。在高等學校的教研活動中，不可能對每位教師的每一節(jié)課都進行說課。為了提高教學質(zhì)量，教師備好課后可以自行說課，從而更好地進入課程教學活動，進而順利實現(xiàn)教學目標。

1 土壤水分特征曲線說課設(shè)計

1.1 教材 教材選用的是黃昌勇、徐建明主編的《土壤學》第三版，中國農(nóng)業(yè)出版社2010年出版，該教材為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，全國高等農(nóng)林院校“十一五”規(guī)劃教材[5]。土壤水分特征曲線的內(nèi)容在第四章《土壤水、空氣和熱量》的第二節(jié)《土水勢》中的第3部分。

1.2 基本內(nèi)容 課程基本內(nèi)容包括土壤水分特征曲線的定義、影響土壤水分特征曲線的因素、土壤水分特征曲線的應用。

該次課程的內(nèi)容通過3張圖片的講解來完成，采用多媒體和板書相結(jié)合的教學手段，通過對多媒體展示的圖片的講解得到的內(nèi)容要點或知識點進行歸納總結(jié)，有條理地記錄在黑板上（框架圖中每個小圖右側(cè)文本框中的內(nèi)容）。解讀完3張圖片，本次課程的基本內(nèi)容即講解完畢，水到渠成地提煉出本次課程的重點內(nèi)容——土壤水分特征曲線的實用價值（圖1）。

1.3 重點和難點 重點：土壤水分特征曲線的應用；難點：土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象。授課時間約25 min左右。

2 土壤水分特征曲線教學解讀

2.1 新課導入 學生在前面的課程剛剛學完土壤含水量及土水勢，那么兩者之間是否有關(guān)聯(lián)呢？回答：有。這就是這節(jié)課要解決的問題——土壤水分特征曲線。用多媒體展示曲線圖（圖2[6]）。

定義：土壤水的基質(zhì)勢或土壤水吸力是隨土壤含水率而變化的，其關(guān)系曲線稱為土壤水分特征曲線（圖2[6]），橫坐標表示土水勢，縱坐標表示土壤含水量。

2.2 復習相關(guān)知識 為了使學生將圖2中所隱含的知識內(nèi)容看懂掌握，則必須做一些鋪墊和準備，需要復習相關(guān)的知識，包括孔隙類型及相應的孔隙度、含水量的表示方法中的體積含水量和質(zhì)量含水量、田間持水量、枯萎系數(shù)、土壤有效水等。

2.3 新課內(nèi)容講授

2.3.1 解讀圖2，獲取信息和知識如下。

（1）土水勢或土壤水吸力是隨土壤含水率而變化的，反之亦然，即土壤含水量是隨土水勢而變化的。土水勢和含水量是對應的，對這一土壤來說，根據(jù)土壤水分特征曲線知道了其含水量就可知其土水勢，反過來知道了土水勢就可知其土壤含水量。

（2）土壤含水量達枯萎系數(shù)時，土水勢為-1 500 kPa；含水量達田間持水量時，土水勢為-10 kPa。

（3）這一土壤2個重要的水分常數(shù)：田間持水量和枯萎系數(shù)分別約為38%和8%。有效水的最大含量范圍為38%-8%=30%。此處含水量的表示均為體積含水量。

（4）圖2縱軸是用體積含水量所表示的，所以，這一土壤的總孔度為52%，非活性孔度為8%，毛管孔度為38%-8%=30%，通氣孔度為52%-38%=14%。

（5）延伸知識。

總孔度=（1-容重/密度）×100%，設(shè)密度=2.65 g/cm3，則可求土壤容重。

固相率=1-總孔度。

土壤體積含水量數(shù)值上等于質(zhì)量含水量乘以土壤容重。通常以質(zhì)量含水量表示土壤含水量，所以，土壤非活性孔度=枯萎系數(shù)×容重；土壤毛管孔度=（田間持水量-枯萎系數(shù)）×容重；土壤通氣孔度=總孔度-（非活性孔度+毛管孔度）=總孔度-田間持水量×容重。 2.3.2 設(shè)問引出新內(nèi)容——影響土壤水分特征曲線的因素。

（1）問題1：不同土壤的水分常數(shù)是否一樣？或砂質(zhì)土和黏質(zhì)土的田間持水量是否一樣？

問題2：質(zhì)地相同的土壤，如果其結(jié)構(gòu)性不同，持水特性是否一樣？

答案在圖3[6]中，即土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)影響土壤水分特征曲線。

土壤結(jié)構(gòu)對水分特征曲線的影響在高土水勢范圍內(nèi)比較明顯。對于相同質(zhì)地的土壤，結(jié)構(gòu)良好時，由于土壤疏松總孔隙度大，因此其全容含水量高于土壤結(jié)構(gòu)不良時的全容含水量。

（2）問題3：若將含水量為15%的黏土和含水量為10%的砂土放在一起，則其土壤水的流向或運動方向如何？從圖3可知黏土含水量為15%時土水勢在-10 000～-1 000 kPa，砂土含水量為10%時土水勢在-10～-1 kPa，土壤水的運動是由高水勢流向低水勢，因此當把以上2種土壤放在一起時，土壤水分便會從含水量低的砂土流向含水量高的黏土。

（3）延展知識：在生產(chǎn)實踐中是否有不同質(zhì)地土壤相接觸的情況？在不同質(zhì)地土體構(gòu)型中可出現(xiàn)。如上砂下黏或上黏下砂、夾砂或夾黏的土壤質(zhì)地土體構(gòu)型。

（4）解讀圖3，還可獲取如下信息和知識：①在土水勢相同的情況下，黏質(zhì)土含水量最高，壤土次之，砂質(zhì)土含水量最少。質(zhì)地不同，其持水特性不同。②知識拓展：相同土水勢時黏質(zhì)土含水量高于砂質(zhì)土，使得黏質(zhì)土的熱容量高于砂質(zhì)土，因此在受到相同的太陽輻射的條件下或獲得相同熱量時，黏質(zhì)土升溫幅度小于砂質(zhì)土，所以在此進一步加深“砂質(zhì)土為熱性土，黏質(zhì)土為冷性土”知識的印象。③砂質(zhì)土的田間持水量約為7%（質(zhì)量含水量），黏質(zhì)土的枯萎系數(shù)約為16%（質(zhì)量含水量）。進一步解釋就是在含水量為7%的砂質(zhì)土上作物不缺水或沒有受到水分脅迫，而在含水量為16%的黏質(zhì)土上作物已經(jīng)受到嚴重的水分脅迫至枯死。以此暴露出了數(shù)量法研究土壤水分的缺陷。土壤水分對植物的有效程度最終決定于土水勢的高低，而不是自身的含水量[7]。

此外，影響土壤水分特征曲線的因素還有溫度和土壤水分變化的過程——滯后現(xiàn)象。

2.3.3 土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象——解決難點。

（1）隱含知識：土壤水分特征曲線的測定。土壤水分特征曲線是用原狀土，通過測定土壤的一系列含水量和對應的基質(zhì)勢獲得的。

（2）土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象。用逐漸脫水、降低土水勢的方法，得到的土壤水分特征曲線為脫水曲線，用逐漸加水、增加土水勢的方法，得到的為吸水曲線。實驗證實對于同一土壤，即使在恒溫條件下，脫水曲線和吸水曲線也是不同的，即土壤水分特征曲線的脫水曲線和吸水曲線不重合的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。這種現(xiàn)象用墨水瓶效應來解釋，土壤中大孔隙相當于墨水瓶身，毛管孔隙相當于瓶頸，由于毛管力的作用導致脫水過程和吸水過程大孔隙被水填充的情況不一樣，導致在相同吸力下含水量不同（圖4[6]）。

通常相同基質(zhì)勢情況下，脫水過程的含水量要高于吸濕過程的含水量；同樣，在相同土壤含水率的情況下，脫水過程的基質(zhì)吸力要高于吸濕過程的基質(zhì)吸力，或脫濕過程的基質(zhì)勢要低于吸濕過程的基質(zhì)勢（圖4[6]）。

2.3.4 土壤水分特征曲線的實用價值——重點。①可利用它進行土水勢和含水量之間的換算。②土壤水分特征曲線可以間接地反映出土壤的孔隙性。③水分特征曲線可用來分析不同質(zhì)地土壤的持水性。④應用數(shù)學物理方法對土壤水的運動進行定量分析時，水分特征曲線是必不可少的重要參數(shù)。

2.4 拓展閱讀 可參考以下文獻進行拓展閱讀。①哀劍舫.土壤水分特征曲線和土壤水分的滯后現(xiàn)象.土壤通報，1986（1）：43-47；②李開元，李玉山.土壤水分特征曲線的意義及其應用[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，1991（4）：47-48；③李春燕，李紅艷，石麗霞.壓力膜儀法在測定土壤水分特征曲線中的應用[J].人民黃河，2011，33（9）：60-61；④于欣，楊志洲.土壤水分特征曲線遲滯效應的研究進展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學，2016（1）：119-122；⑤黃曉波，高冰可.土壤水分特征曲線研究綜述[J].農(nóng)技服務，2016，33（4）：22-23，27；⑥陳宸，張灃，張華，等.溫度效應對粉砂土壤水分特征曲線的影響研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2016（6）：173-176，181；⑦董曉華，姚著喜，彭濤，等.溫度對砂型土壤和石英砂水分特征曲線的影響[J].水土保持研究，2016，23（6）：64-68。

3 小結(jié)

教科書的內(nèi)容描述是客觀而嚴謹?shù)摹＝虒W不是簡單地陳述教科書的內(nèi)容，而是要講透、解釋清楚，讓學生理解并掌握知識才能達到教學目的。教學內(nèi)容看似不難，若平鋪直敘，顯然學生只是了解了知識點；若不對教材內(nèi)容進行加工，解釋其中所隱含的真正意義，則學生是不會理解的。所以教師必須完全理解課程內(nèi)容，才能夠讓書本知識升華。為此，教師必須要領(lǐng)會教材，進行合理設(shè)計。說課介于備課和講課之間，可以自己說給自己，在上課前說一說、演練一下，揣摩在每個知識點怎樣設(shè)問、舉什么例子、如何解釋、如何引導，思考如何讓學生跟上教師的思維節(jié)奏，跟教師一起經(jīng)歷“教-學”過程。上課節(jié)奏有如登山，可緩可急，有時還要停一停。節(jié)奏的控制取決于教師對課程的理解和學生的理解。教學過程松弛相宜，其影響因素很多，最重要的是教師要有硬功夫，即教師對知識進行加工和用通俗易懂的且不失專業(yè)性語言將知識傳達給學生的能力。這也可以看成是一次知識的創(chuàng)新過程，并且在這一過程中還要培養(yǎng)學生科學的思維方法以及勇于探索的科學品質(zhì)。

參考文獻

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[7] 李開元，李玉山.土壤水分特征曲線的意義及其應用[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，1991（4）：47-48.