任 偉

（西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

《土壤地理學(xué)》是高校地理科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，也是一門綜合性、實踐性和實用性很強的課程。該課程以土壤為研究對象，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系密切。隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展，土壤環(huán)境和土壤生態(tài)問題日益受到關(guān)注，該課程不但要培養(yǎng)學(xué)生的地理學(xué)專業(yè)素養(yǎng)，也需要以解決實際問題為導(dǎo)向，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的創(chuàng)新能力。STEM教育理念為高校課程改革、實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了重要思路。本文針對《土壤地理學(xué)》傳統(tǒng)教學(xué)中在提高學(xué)生創(chuàng)新能力方面的一些問題，基于STEM教育理念，對教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)模式和考核方式等方面的改革實踐進行了一些探討。

1 《土壤地理學(xué)》課程特點和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

該課程屬于地理科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課，目的是讓學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)具備從事土壤地理教學(xué)、土壤資源管理和相關(guān)研究的能力[1]。本校該課程在地理科學(xué)專業(yè)大二下學(xué)期開設(shè)，其先修課程包括《氣象與氣候?qū)W》《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》和《自然地理學(xué)》等，后續(xù)課程包括《中國地理》《綜合自然地理》和《自然資源學(xué)》等，該課程很多內(nèi)容尤其涉及《土壤化學(xué)》，各課程之間緊密聯(lián)系，具有突出的跨學(xué)科屬性。教學(xué)內(nèi)容主要包括三個部分：土壤基本性質(zhì)、土壤發(fā)生及分類和土壤空間分布規(guī)律。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要具備合理開發(fā)利用土壤資源、保護土壤生態(tài)平衡、恢復(fù)和重建良好土壤生態(tài)系統(tǒng)的意識。本校該課程共52學(xué)時，其中理論課40學(xué)時，實驗課6學(xué)時，野外實習(xí)6學(xué)時。

2 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

（1）教學(xué)形式較為陳舊。該課程目前更多采用傳統(tǒng)的傳授式教學(xué)，即教師在課堂往往偏重土壤學(xué)一般性原理的講解。根據(jù)教材，課程內(nèi)容多且細，教學(xué)多針對土壤的某一方面，內(nèi)容設(shè)計綜合性不強，忽略了以問題為導(dǎo)向的綜合性學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)意義不夠明確，容易對講課內(nèi)容感到枯燥乏味。例如，“土壤性質(zhì)”是“土壤剖析”一章的重點，包括物理性質(zhì)、膠體性質(zhì)和土壤溶液，總共安排8個課時講解，知識點很多很散，學(xué)生掌握的內(nèi)容較為孤立，對不同知識點進行融合有一定難度。

（2）教材內(nèi)容更新不及時。近年來，土壤污染、土壤酸化、土壤肥力提升等土壤環(huán)境生態(tài)方面的研究進展很快，這些問題很多都可以在課程教學(xué)中找到切入點，但目前并沒有在教學(xué)內(nèi)容上得到體現(xiàn)，課程內(nèi)容不新穎，不能跟上學(xué)科的發(fā)展。此外，教師將科研項目與課堂教學(xué)進行銜接較少，對課程前沿領(lǐng)域的拓展不足，理論聯(lián)系實際不緊密，導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的實用性缺乏深入了解。

（3）實驗內(nèi)容和步驟程序化。在有限的室內(nèi)實驗中，學(xué)生只能按照實驗教材規(guī)定的方案和步驟進行操作，沒有主觀性發(fā)揮的空間。本校地理科學(xué)專業(yè)實驗課只有6個課時，但包括3個獨立的實驗內(nèi)容：土壤機械組成的測定、土壤有機質(zhì)含量的測定和土壤離子代換量的測定。課堂只要求學(xué)生根據(jù)教材按部就班完成實驗步驟，學(xué)生難以了解實驗方案設(shè)計的前因后果和對實驗拓展和應(yīng)用性的認識，限制了其對實驗內(nèi)容的深入掌握。

（4）野外實習(xí)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性。在野外實習(xí)中，由于時間和經(jīng)費限制，往往只選擇在校內(nèi)或?qū)W校附近觀察某一兩種代表性的土壤剖面，而且都是以驗證性觀察為主，作為對課堂教學(xué)的強化。實習(xí)中，學(xué)生聽從老師安排進行觀察記錄，驗證課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容，之后撰寫一份實習(xí)報告就完成了整個實習(xí)，真正需要學(xué)生思考設(shè)計的內(nèi)容很少。

（5）缺乏過程性考核。該課程考核方式包括期末考試成績（占60%）和平時成績（占40%），平時成績包括實驗、野外實習(xí)成績、課堂出勤和表現(xiàn)。課程期末考核采用閉卷形式，考前的突擊容易使得學(xué)生考后即忘；實驗和實習(xí)過程中學(xué)生的表現(xiàn)沒有被納入成績的評定，學(xué)生實驗和實踐報告容易流于表面，體現(xiàn)不出個人的思考；同時由于是小組合作，還容易存在相互抄襲的現(xiàn)象；缺少實驗和實習(xí)報告的評價標(biāo)準，教師打分存在一定的隨意性。綜合來看，缺少過程性數(shù)據(jù)來驗證學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)和綜合應(yīng)用能力的提升。

3 STEM教學(xué)理念在課程教學(xué)改革中的實踐

STEM（Science、Technology、Engineering、Mathematics）教育理念在國內(nèi)外從學(xué)前到高校不同階段教學(xué)中已得到廣泛認同，其核心是將不同學(xué)科（包括但不局限于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科）知識進行有效融合，將解決實際問題置于學(xué)習(xí)中心，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力[2][3]。目前，STEM教育在我國中小學(xué)課程教學(xué)改革中尤其得到了重視，其內(nèi)容要求已寫入了中小學(xué)課程標(biāo)準[4]。根據(jù)STEM教育的內(nèi)涵，在高等理科教育教學(xué)改革中，其同樣可以發(fā)揮重要作用。

STEM 教育注重知識間的內(nèi)在邏輯和跨學(xué)科整合，具有跨學(xué)科融合教學(xué)、以學(xué)生為中心、以興趣為牽引、以解決問題為目標(biāo)等理念，契合了新時代對高校人才培養(yǎng)的要求[5]?！锻寥赖乩韺W(xué)》具有先天的學(xué)科交叉性，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合性思維；其次，該課程結(jié)合了課堂理論教學(xué)、實驗教學(xué)和野外實習(xí)三方面，在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、增強學(xué)習(xí)興趣方面具有先天優(yōu)勢；同時，課程內(nèi)容與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤環(huán)境問題緊密聯(lián)系，教師易于將理論和實際進行結(jié)合；最后，很多高校目前都采用小班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)不多，便于采用一些非傳統(tǒng)的教學(xué)模式。因此，STEM教育可以有效融入《土壤地理學(xué)》教學(xué)改革實踐。

4 STEM理念下的《土壤地理學(xué)》教學(xué)改革探究

4.1 更新課程內(nèi)容、增強課程內(nèi)容新穎性

STEM教育理念強調(diào)對自然客觀規(guī)律的認識，需要對課程內(nèi)容進行重組和更新?？梢造`活設(shè)置課程內(nèi)容，精簡陳舊的教學(xué)內(nèi)容。例如，可減少“土壤分類”這一章的教學(xué)課時（由3-4課時壓縮成1課時），弱化“土壤類型”一章多個非地帶性土壤類型的講解。同時增加關(guān)于土壤地理學(xué)最新學(xué)科進展的內(nèi)容，介紹最新的土壤環(huán)境生態(tài)學(xué)研究成果，增強課程內(nèi)容的新穎性，以提高學(xué)生的興趣，增強其土壤保護意識和對學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀的認識。

4.2 以解決問題為導(dǎo)向、改進課堂教學(xué)模式

STEM教育強調(diào)以學(xué)生在教學(xué)的中心地位，需要充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在課堂教學(xué)方面，需要改變以往講授灌輸式教學(xué)為啟發(fā)式教學(xué)，在進行某些章節(jié)講解時，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤環(huán)境實際問題，采用問題教學(xué)、案例教學(xué)、混合教學(xué)等多種教學(xué)方法，讓學(xué)生積極思考，如結(jié)合具體案例將“土壤有機質(zhì)組成”與土壤肥力喪失相聯(lián)系，將“土壤溶液性質(zhì)”與土壤酸化相聯(lián)系，將“土壤膠體”與土壤重金屬污染相聯(lián)系，將“土壤發(fā)生過程”與土壤生態(tài)恢復(fù)相聯(lián)系等。此外，對教學(xué)內(nèi)容進行整理歸納，針對不同類型知識點，采用不同的教學(xué)方法。例如，在講解“土壤類型”時，提前布置作業(yè)，讓學(xué)生課前查閱相關(guān)的氣候、植被和土壤資料，在教師課堂引導(dǎo)下，由學(xué)生自己分析土壤性質(zhì)與自然環(huán)境之間的關(guān)系，總結(jié)歸納土壤類型的空間分布規(guī)律。

4.3 適當(dāng)提高實驗實習(xí)課時、豐富實驗實習(xí)教學(xué)內(nèi)容

實驗實習(xí)在STEM創(chuàng)新課程體系中占有重要地位。需要適當(dāng)增加實驗實習(xí)課時，如將某些原本在理論課堂上單獨講授的知識點融入實驗實習(xí)中一并講授，可以減少課堂教學(xué)時間。例如，可以將土壤機械組成、土壤團聚體、土壤有機質(zhì)、土壤鹽基離子代換的測定等與相應(yīng)配合實驗同時進行教學(xué)，有助于學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識點，增強學(xué)生的記憶和知識獲得感。在野外，除了讓學(xué)生觀察外，還可以讓學(xué)生進行采樣后帶回進行實驗、分析和歸納總結(jié)。條件允許時，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤環(huán)境生態(tài)問題的形成過程和解決方案進行探索性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生深刻認識該學(xué)科的價值，為完成后續(xù)科研實踐項目打下扎實的基礎(chǔ)。

4.4 提升教師專業(yè)素質(zhì)，拓展課程知識面

STEM 教育要求在教學(xué)中實現(xiàn)不同學(xué)科知識的深度整合，這對于專一于某一領(lǐng)域的高校教師來說是一個挑戰(zhàn)。土壤地理學(xué)教學(xué)內(nèi)容涉及土壤化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、氣候?qū)W和生態(tài)學(xué)等多個學(xué)科，教師只有自己首先打破專業(yè)壁壘，同時將自己的科研項目與教學(xué)內(nèi)容在課堂進行有效銜接，增強對課程前沿領(lǐng)域的拓展，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生理論聯(lián)系實際，才能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，促進學(xué)生進行跨學(xué)科知識的融合并深化對學(xué)科前沿問題的認識。

4.5 鼓勵學(xué)生參與申請科研項目，提高創(chuàng)新實踐能力

科研訓(xùn)練可以有效提高學(xué)生的科研創(chuàng)新技能、發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力。一方面，學(xué)生可以主動參與到教師相關(guān)領(lǐng)域的科研活動中，接受規(guī)范的科研訓(xùn)練，增強動手能力和科學(xué)意識。另一方面，在教師指導(dǎo)下，可以鼓勵學(xué)生申請校內(nèi)外的各種相關(guān)基礎(chǔ)科研課題，讓學(xué)生從生活實際問題出發(fā)，通過自主選題和方案制定，進一步激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和制定解決方案的能力。

4.6 改進課程考核方式

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有效結(jié)合實驗實習(xí)與理論教學(xué)考核。在平時成績中，與學(xué)生共同商討，適當(dāng)增加課堂提問、課后作業(yè)等方面在成績中所占的比例。在期末考試內(nèi)容設(shè)置上，增加主觀性試題比例、減少記憶性試題比例。例如，考察對解決土壤肥力降低、土壤酸化、土壤污染等問題的理解，這類問題要求學(xué)生對土壤性質(zhì)和發(fā)生過程有較好的掌握，也要求學(xué)生能將理論知識進行擴展，進行綜合分析，形成自己的觀點，提高其理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力。

5 結(jié)語

《土壤地理學(xué)》是高校地理科學(xué)專業(yè)一門綜合性和實踐性很強的基礎(chǔ)課程。本文從課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題出發(fā)，依據(jù)STEM教學(xué)理念，結(jié)合課程自身特點，從課程教學(xué)方法和模式等方面進行了教學(xué)改革的思考。融合STEM教學(xué)理念《土壤地理學(xué)》課程教學(xué)改革可以增強學(xué)生在教學(xué)中的主體性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，提高其創(chuàng)新能力。