王自奎，楊惠敏，楊憲龍，馬景永，王先之，楊 倩，沈禹穎

（蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院 / 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 / 草業(yè)科學國家級實驗教學示范中心, 甘肅 蘭州 730020）

一些自然過程與大氣、土壤等環(huán)境之間的關系錯綜復雜，必須通過長期定位觀測試驗才能比較系統(tǒng)、深入、全面地揭示其規(guī)律，從而提出適合當?shù)厣a(chǎn)實際的發(fā)展生產(chǎn)、防治自然災害的有效途徑和具體措施[1]。所以，野外科學觀測研究站是農(nóng)學、生態(tài)學、地理學、大氣科學等學科從事科學研究的重要平臺。我國一直重視野外臺站的建設，目前全國各類野外站有7 000 多個，主要分布在中國科學院、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部、水利部、國家林業(yè)和草業(yè)局、中國氣象局、中國地震局等部門以及有關高校[2]。從1999 年開始，科技部會同有關部門，圍繞生態(tài)系統(tǒng)、特殊環(huán)境與大氣本底、地球物理和材料腐蝕等4 個方面，遴選建設了106 個國家野外站, 經(jīng)過系統(tǒng)建設，這些國家野外站在長期連續(xù)基礎數(shù)據(jù)獲取、自然現(xiàn)象和規(guī)律認知、推動相關領域方向發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用[3]。2021 年科技部再次批準建設甘肅甘南草原生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站和甘肅慶陽草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站等69 個野外站 (http://www.most.gov.cn/)。

與中國科學院等部門相比，我國高等學校野外觀測研究站的建設情況相對落后，建設布局、運行管理等還處于初步階段，并且主要服務于定位觀測與科學研究，服務本科實踐教學的功能相對薄弱[4]。蘭州大學地處我國西部，雖然該校地理學、生態(tài)學、草業(yè)科學、大氣科學等學科依托西部特殊的自然環(huán)境和國家戰(zhàn)略需求開展了大量的科學研究，同時依托野外臺站積累了較好的研究基礎，但是多數(shù)野外臺站基礎條件較為落后、管理制度尚需完善[5]。針對這一現(xiàn)狀，蘭州大學專門成立了野外科學觀測臺站管理中心，在已有野外觀測臺站基礎上，以黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原交匯區(qū)為重點，搭建寒區(qū)旱區(qū)野外科學觀測研究網(wǎng)絡平臺(http://mcs.lzu.edu.cn/)，提供公益性、共享性、開放性基礎支撐和科技資源服務，支撐學校一流學科建設。

實踐教學是本科教學的重要環(huán)節(jié)，是提高本科生實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要手段。野外臺站可為相關專業(yè)本科生課程系統(tǒng)的實踐教學提供優(yōu)良的平臺[6-7]，以甘肅慶陽草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站(以下簡稱慶陽站)為代表的部分臺站已將本科生課程實習工作與野外試驗站有效銜接。本文以慶陽站為例，對高等學校本科生教育中學生課程實踐與野外臺站的對接工作現(xiàn)狀進行分析，探討其存在的問題，并進一步提出改進策略，以期為高校農(nóng)業(yè)與環(huán)境類野外科學觀測研究站的建設與改進提供借鑒，論文思路如圖1 所示。

圖1 野外臺站本科生實踐現(xiàn)狀及改進對策分析思路框架圖Figure 1 Diagram of the analysis on undergraduate practice teaching in a field experiment station and improvement strategies

1 慶陽站簡介

慶陽站位于甘肅省慶陽市西峰區(qū)什社鄉(xiāng)(35.67° N，107.85° E)，海拔1 297 m，坐落在黃土高原中部的董志塬上，地貌為黃土旱塬，土壤為黑壚土，土壤質(zhì)地為粉壤土。董志塬是黃土高原土壤和氣候條件較為適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的典型旱作農(nóng)區(qū)。任繼周等學者針對我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)資源利用效率低、化肥農(nóng)藥導致土壤污染等問題，率先提出在農(nóng)區(qū)發(fā)展以“糧-草-畜”耦合為核心的草地農(nóng)業(yè)，并于1981 年在甘肅慶陽建立野外定位試驗站，系統(tǒng)開展相關研究。慶陽站是我國第一個開展草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)觀測研究的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)試驗站[8]。

經(jīng)過近40 年的建設，慶陽站現(xiàn)有試驗場地面積約14.5 hm2，并已建成較為完善的定位試驗區(qū)和先進的觀測平臺。定位試驗區(qū)主要包括優(yōu)良牧草引種區(qū)、草田輪作試驗區(qū)、保護性耕作試驗區(qū)、栽培草地水碳通量試驗區(qū)、草地水文循環(huán)觀測區(qū)、果-草-畜系統(tǒng)耦合試驗區(qū)及家畜飼喂基地等。試驗站有建筑面積900 m2的綜合樓一棟，設有實驗室、會議室、教室、師生宿舍、廚房、展示廳等，可同時容納200 余人在站工作學習。

慶陽站是我國在黃土高原較早成立的野外站之一。建站年來，立足黃土高原旱塬區(qū)和黃土丘陵區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)實際，針對國家需求和草地農(nóng)業(yè)生態(tài)學科前沿和國際熱點，開展草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結構、功能及其變化過程的觀測研究，取得了一系列重要的理論和技術成果。慶陽站是草地農(nóng)業(yè)理論的重要發(fā)源地之一，草地農(nóng)業(yè)理論的提出推動了國家“糧改飼”、“振興奶業(yè)”等若干重大工程的立項和實施，也完善了我國草業(yè)科學學科體系框架、推動了草學一級學科的建立。在站科研人員依托試驗站近年承擔了國際合作項目、國家科技基礎性工資專項、國家973 課題、國家重點研發(fā)計劃項目課題、國家自然科學基金、中國工程院院士咨詢項目、教育部創(chuàng)新團隊、公益性行業(yè)科研專項、甘肅省科技重大專項等科研項目，在國際刊物發(fā)表論文百余篇，發(fā)布行業(yè)標準和專利多項，提出的草田輪作、保護性耕作、林下種草、病蟲害診斷與防除等實用技術為黃土高原地區(qū)草牧業(yè)發(fā)展提供了重要的技術支撐。

2 慶陽站本科生野外實踐服務現(xiàn)狀

2003 年以來，蘭州大學草業(yè)科學專業(yè)已經(jīng)完成專業(yè)課課程學習的本科生每年都到慶陽站開展近3 周的課程實習。期間主要開展相關專業(yè)課程包括《植物分類學》、《草類作物栽培學》、《草地培育學》、《草地保護學》、《土壤學》、《草類作物育種與生物技術》、《草地資源規(guī)劃調(diào)查》等的實踐教學環(huán)節(jié)。蘭州大學其他專業(yè)的本科生也在試驗站不定期開展短期的實習實踐活動。本科生實踐教學的主要開展方式有以下幾種。

2.1 以慶陽站試驗田為基地開展實踐教學活動

以慶陽站長期定位試驗研究小區(qū)為實踐對象，直接在試驗小區(qū)內(nèi)開展專業(yè)課程實踐教學。如《草類作物栽培學》和《草地保護學》都是在試驗站內(nèi)開展的。實踐教學結合正在進行的大田定位觀測試驗開展，這種模式最大的優(yōu)勢是科研和教學相結合。依托具體科研實踐，結合本科生課程學習內(nèi)容，向?qū)W生講解試驗研究的科學問題和科學目標、試驗設計方法、試驗測定與分析原理等，本科生在融入課程實踐的同時也融入科研實踐，既能實踐課程知識，又能初步掌握科學研究的規(guī)范操作步驟，為部分同學后期開展相關試驗奠定了一定的基礎。本科生實踐教學也能夠促進科研觀測項目的快速順利開展，學生們可直接參與試驗的環(huán)節(jié)或解決試驗中的問題，另外學生們在實踐時針對觀測研究的現(xiàn)象也會提出疑問和不同的觀點，促進科研項目的不斷改進完善。例如《草地保護學》實踐教學時，老師帶領學生觀察記錄不同小區(qū)的植物病害，并采取相應措施防治病害的繼續(xù)發(fā)展，可以有效解決部分試驗田的病害診斷和防治工作。

但是，試驗站的定位試驗主要以牧草栽培、草田輪作、林草間作等為主，關于牧草育種、牧草病害防治以及其他草學、農(nóng)學、生態(tài)學學科相關的試驗研究較少，無法滿足草業(yè)科學本科生其余課程或其他專業(yè)課程的實習。另外，站內(nèi)實踐教學模式的缺點是學生聚集踩踏可能會影響試驗小區(qū)土壤和植物的一致性和完整性，在實踐教學前應做好分組工作，并叮囑學生有關注意事項，教學中強化秩序管理，以避免相關不利結果的發(fā)生。

2.2 以慶陽站周邊典型自然資源為依托開展實踐教學活動

慶陽站位于董志塬上，臺站周圍有大面積的栽培草地和長期放牧的天然草地，為《草地培育學》的野外實踐提供了良好的實踐場所。試驗站周邊董志塬塬邊的天然溝壑，是認識和研究黃土土壤剖面的天然樣本，非常便于《土壤學》專業(yè)學生的野外實踐。距離試驗站60 km 處的子午嶺是黃土高原保存較好的天然植被區(qū)，植被覆蓋度高、植物種類豐富，涵蓋了多種樹木和草類品種，是《植物分類學》專業(yè)學生野外實踐教學的天然場所。因此，臺站周邊豐富多樣的自然資源為相關專業(yè)課程的實踐教學提供了良好的條件。與試驗站內(nèi)田間試驗不同的是，野外實踐的對象多為天然植物和土壤樣本。通過野外的實踐，學生們可以學習針對天然草地和森林等的野外試驗的設計與布設方法，以及野外土壤和植被等一手資料的采集和分析方法等。這類實踐教學選擇的地點距離臺站較近，可以實現(xiàn)當天往返，所以實踐教學條件也較為便利，實踐教學效率較高。主要的優(yōu)勢是學生可接觸到天然的自然條件，能夠在真實的環(huán)境中領會和實踐所學到的知識，激發(fā)學生學習、實踐和將來從事環(huán)境類工作的熱情。

目前慶陽站周邊關于天然草地和森林的長期定位試驗較少，本科生實習以植物分類及植物和土壤的采樣為主，野外長期試驗的布設和實踐教學科學理論的提升還有待加強。另外，野外實踐可能存在一定的安全隱患，比如突遇惡劣天氣、黃土塌陷、危險動物等。這就要求在野外實踐活動開展前做好準備工作，關注天氣預報、叮囑學生注意事項，帶隊老師要觀察現(xiàn)場狀況、備齊相關保障物品、提前做好應急準備工作。

2.3 以慶陽站周邊企業(yè)為依托開展實踐教學活動

實踐性較強是草業(yè)科學專業(yè)的主要特色之一，學生學習了飼草栽培與加工利用、家畜飼喂、草業(yè)經(jīng)濟等專業(yè)課程。在課程實踐教學環(huán)節(jié)中，安排學生參觀試驗站周邊與草業(yè)和畜牧業(yè)相關的企業(yè)，可增進學生對課程知識的理解，幫助學生認識草業(yè)在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)實踐中的重要地位。例如，在慶陽站實習的本科生都要到慶陽寧縣焦村鎮(zhèn)的海升集團實習，海升集團通過在蘋果園種草改善果園生態(tài)環(huán)境、增加土壤肥力、減少化肥施用，實現(xiàn)蘋果生產(chǎn)的全程機械化。同學們通過學習果園生草知識、果園生草管理、草產(chǎn)品與蘋果銷售管理等，一方面認識到牧草的生態(tài)生產(chǎn)價值及其與綠色有機農(nóng)業(yè)的密切聯(lián)系，一方面了解大型企業(yè)的創(chuàng)新理念及其服務國家重大戰(zhàn)略需求的實際行動。企業(yè)實踐鍛煉也會引導畢業(yè)后將參加相關工作的學生認識企業(yè)生產(chǎn)和管理基本流程。

目前慶陽站在企業(yè)實踐教學方面安排的時間較少，固定掛牌實習實踐基地的企業(yè)也較少，今后將加強這類基地的建設，掛牌基地將包括當?shù)卮笮娃r(nóng)牧業(yè)合作社及甘肅慶環(huán)肉羊制種有限公司等龍頭企業(yè)。這類實踐教學中，也要提前做好組織工作，一方面引導學生積極交流，一方面防止學生違反企業(yè)規(guī)定、影響企業(yè)正常生產(chǎn)。

3 野外臺站服務教學實踐工作改進對策

野外臺站是面向依托單位甚至全國相關學科科研單位的重要科研和教學平臺，其輔助教學、促進教學實踐水平的功能還未充分挖掘和利用。野外臺站不能簡單地成為單一學科或少數(shù)幾個團隊的研究平臺，應該面向多個學科、多個單位，聚焦有區(qū)位特色的研究和教學工作，既服務國家科技發(fā)展戰(zhàn)略需求，又促進一流學科與一流高校建設進程[9]。目前，慶陽站試驗學生住宿、就餐、文體鍛煉設施等較為落后、容納量較小，難以滿足未來面向多個院校多個專業(yè)的學生舉辦暑期學校或開展實踐教學的規(guī)劃；另外，實踐教學主要以蘭州大學草業(yè)科學專業(yè)的學生為主，學生來源、實習內(nèi)容和實習方式較為單一，臺站開放程度不夠，站內(nèi)和臺站周邊資源挖掘程度不夠。針對這些問題，以甘肅慶陽草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站為例，提出幾個改進對策。

3.1 科學布局，突出學科和區(qū)位特色

野外臺站的設置應考慮學科特色和區(qū)域代表性，整合資源、合理布局，避免低水平重復建設，形成功能完善、特色鮮明，能夠支撐科學研究和本科教學的野外臺站網(wǎng)絡[10]。以蘭州大學為例，學校在已有野外觀測臺站的基礎上建立了17 個野外臺站，可為地球環(huán)境、大氣科學、農(nóng)業(yè)科學、生命科學等學科本科生的實踐教學實踐提供平臺，但某些臺站道路、住宿、水電、網(wǎng)絡等基礎設施薄弱，難以容納規(guī)模較大的本科生同時生活和學習。所以，針對本科生野外實踐教學，學校可進一步整合資源，暫時將基礎條件無法滿足實踐教學的臺站定位為定點科學研究站，而將基礎條件完善、有實踐教學經(jīng)驗的臺站定位為教學兼科研平臺，進一步完善相關基礎設施。

3.2 擴大開放，促進學科交叉融合

具備實踐教學功能的臺站應該擴大開放程度，實現(xiàn)資源共享，充分利用實踐平臺。慶陽站基礎設施完善，但實踐教學主要以蘭州大學草業(yè)學院草業(yè)科學專業(yè)的全部本科生和其他學院的少數(shù)本科生為主，開放利用程度有限。因此，建議試驗站一方面要加強對本校其他學科的開放，因為慶陽站的科學研究內(nèi)容和區(qū)域地形、地質(zhì)、植被、氣象等條件可以為生態(tài)學、自然地理學、水文學、大氣科學等學科本科生的部分課程都的實踐教學。另一方面，試驗站也可以為其他學校相關學科學生的課程實踐提供條件，這樣不僅可以提高試驗站的利用效率，還可以加強院校之間的合作交流。多學科、多專業(yè)的實踐教學也會進一步促進草學、生態(tài)學、作物學及水文學、自然地理等地學相關學科的交叉與融合，推動觀測平臺的不斷完善和科學研究的不斷創(chuàng)新。

3.3 以點帶面，充分利用臺站資源

以慶陽站為基點，充分利用試驗站周邊野外自然資源條件，建立長期穩(wěn)定的觀測樣地和實踐平臺。一方面加強野外長期實踐基地的建設，架設長期觀測設備，保存本科生實踐長期觀測數(shù)據(jù)。例如《草地培育學》實習每年在同一個溝壑區(qū)天然草地上開展，本科生分組每年觀測大量數(shù)據(jù)，但是并沒有進行長期試驗數(shù)據(jù)的保存和分析，另外對于植被和土壤的觀測手段過于原始，缺乏先進的儀器設備的演示。另一方面，可以加強與試驗站周邊其他試驗站的合作，例如蘭州大學環(huán)縣試驗站和子午嶺試驗站均以天然草地和原始森林相關的監(jiān)測研究工作為主，可以安排部分課程的野外實踐。

3.4 固本強基，依托試驗站建立系統(tǒng)的實踐教學基地

以野外臺站為依托，針對不同學科課程和實踐內(nèi)容，加強與當?shù)卣块T和企業(yè)的合作，建立一系列穩(wěn)定的校外實踐教學基地。校外教學實踐基地是高校與校外組織協(xié)同育人的重要平臺，是開展好實踐教學的重要抓手[11-12]。目前，雖然很多高校已與校外單位合作建立了本科生實踐基地，但是一方面基地的分布都比較分散，學生難以開展集中系統(tǒng)的實踐教學，另一方面由于合作單位基礎條件限制只能容納一少部分學生實踐教學。因此，依托野外臺站建立一系列野外實踐基地，可有效利用臺站資源，方便系統(tǒng)開展野外實踐教學。以草業(yè)科學的本科生為例，可以圍繞慶陽站在當?shù)剞r(nóng)業(yè)合作社、種植業(yè)公司、畜牧業(yè)公司、農(nóng)產(chǎn)品銷售公司等合作建立系統(tǒng)的實踐教學基地，不但有助于學生系統(tǒng)地實踐不同課程的知識、增強學生的實踐能力，還能與當?shù)卣推髽I(yè)建立穩(wěn)定的聯(lián)系，提升畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)率，增強學校服務地方的能力。同時，穩(wěn)定的校地合作還可促進試驗站的定位科學研究工作，保障科技成果的落地生根。

4 結語

野外臺站是野外科學長期定位觀測研究的重要平臺，也是培養(yǎng)學生實踐能力和科研創(chuàng)新能力的重要基地。但是目前諸多野外臺站仍以科學觀測研究為主，在本科生實踐能力教育方面的功能還未充分挖掘和發(fā)揮。在教育部強調(diào)高校應當“以本為本、固本強基、回歸本科教育”的背景下，應加強高校野外臺站服務本科生實踐教學條件的建設，科學布局臺站、突出學科和區(qū)位特色，擴大開放、促進學科交叉融合，以點帶面、充分利用臺站及周邊資源，并且依托試驗站建立系統(tǒng)的實踐教學基地，提高本科生綜合素質(zhì)和實踐能力。同時通過野外臺站的有效利用與創(chuàng)新建設，提高學校整體教育教學能力。