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摘要：本文将构建主义理论和现代教育技术教学设计方法相结合，以土壤速效磷测定为例设计实验教学方法，利用实验情境以学生为主导，采用不同的教学模式，充分调动学生学习的自主性，培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，在开放实验室利用已学过的试验方法进行深入的探究，通过不同的教学环节，使学生将专业知识内化、构建并完善知识体系，提高学生的专业理论素养和实践能力。
关键词：教学方法设计；土壤速效磷测定；理论素养；实践能力
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0262-03
一、前言
土壤农化分析课是农业资源与环境专业的一门重要的专业课程，内容包括土壤理化性质分析、肥料分析、植物分析及农产品品质分析，具有较强的理论性、技术性和实践性。土壤农化分析是目前多数高校土壤学、植物营养学等专业硕士研究生入学必考科目，同时农业资源与环境专业的学生掌握了这门课程使得他们在就业时较其他农学类专业学生具有很大的优势。由此师生共同认识到了土壤农化分析这门课程的作用和地位，大多数学生渴望学好这门课程，教师也希望满足学生的要求，思考教学改革，不仅仅将知识传授给学生，更愿意通过这门课程将先进的测试技术和手段、科学的思维方法传授给学生，提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的专业理论素养和实践能力。
青岛农业大学2002年首次迎来了资源与环境专业学生，2004年开始开设72学时的土壤农化分析专业课，一学期内完成。后因专业发展和社会人才需求，不断调整改革，目前将土壤农化分析拆分为土壤化学分析和农化分析两门课程，均为48学时，包括10学时理论和38学时实验课，总计96学时分两学期完成。
2012年11月5日，山东省教育厅、财政厅公布了山东省名校工程首批立项建设单位名单，青岛农业大学被评为山东省应用型特色名校立项建设单位。学校为了贯彻落实国家和山东省教育改革和发展有关要求，以山东省应用型人才培养特色名校建设为统领，大力加强人才培养模式改革，课程体系、教学内容和教学方法改革，实践教学与创新创业教育改革，考核评价方式改革，全面提升专业教育水平，打造高水平的人才培养平台。值此应用型特色名校建设之际，我们对土壤农化分析实验课程在教学模式方法上也进行了改革和实践，本文以土壤速效磷测定为例加以介绍。
二、教学方法设计
教学方法设计的宗旨在于如何使学生更好地获得知识，提高分析测试技能，在基本理论学习和实验过程中锻炼学生科学思维的能力，保证学生具有独立承担实验分析的能力，为学生今后的发展打下坚实的基础。依据现代教育技术教学设计方法，教育目标分成知识、领会、应用、分析、综合和评价六级[1]，在每一级目标中部分应用构建主义理论，使教学设计和教学过程能够符合学生认知规律，实现以学生为主体自主学习，教师为指导者和组织者的构建知识过程[2、3]。如表1教学方法设计分为五个环节，环环相扣，在学生短时记忆消失之前，再一次给予刺激加强印象，把所传授的知识变成学生的长久记忆，也就实现了教师传授知识的使命而完成了教育目标，并且也完成了学生构建知识的任务。所以，构建主义模式应用于教育目标的实现是与认知规律相符和统一的。
三、具体实施过程
1.理论课堂。教学大纲土壤磷的测定理论课堂教学只有1学时，内容却较多，包括土壤全磷测定、土壤速效磷测定、土壤无机磷的形态分级测定和土壤有机磷的分离测定。为了提高授课效率，这一环节只好采用传统的教学模式，以传授知识为目标，学生在听课的过程中对知识加以接收和理解，由于时间所限教师需要对知识进行加工整理：前处理的方法作为一部分，待测液中磷的测定为第二部分，而不是照本宣科，这样学生在课下复习时将教师所讲授的内容与教科书的内容相比较，帮助学生对知识进行系统化的理解，为后期对相关知识的内化建构打下基础。土壤速效磷测定前处理方法也有多种，主要介绍几种化学测定法的基本原理、选择依据或适用范围、影响测定结果的因素等。为了弥补课堂学时限制，扩大学生知识视野，给学生布置作业，引导学生自主学习，达到对课堂知识进一步领会的教育目标。作业内容有：（1）预习实验课内容，即Olsen法测定土壤有效磷，要求学生提交实验流程书面作业，体现有教无类的教育理念，保证所有学生都能掌握有关土壤有效磷测定的基本知识和基本理论，监督学生自主学习，并为实验课堂节省教师授课时间；（2）提供需閱读的参考文献，目的是提高学生有关土壤有效磷测定的知识层面，为后期讨论提供素材，如周呜铮的土壤速效磷化学提取法的体系及其适用性、卜玉山的土壤生物有效磷测定方法的发展及其在美国的研究动态、吕家珑的土壤磷淋溶状况及其Olsen磷“突变点”研究等，对于参考文献的阅读要求较为宽松，以体现因材施教的教育理念。
2.实验课堂。构建主义教学模式特别注重情境教学。实验课堂恰好就是利用真实情境以学生为主体，教师为指导者和组织者的构建知识体系的最好过程。因为有了理论课堂的讲解和学生的提前预习，在实验课堂教师主要是补充讲解一些基本原理、操作要点、技术关键和实验过程中的注意事项，并提问学生Olsen-P测定的过程，了解预习情况，然后学生开始动手做实验。我们采取位置固定单人单组的模式以便考查学生的基本技能，供试土壤样品一般每个学生两个，一个是实验室教师所提供的有编号的盲样，另一个是学生自带的家乡土壤样品。盲样的目的在于考查学生实验结果的准确性，作为成绩评定的一个组成部分，学生自然而然会认真对待实验过程的各个步骤和环节。分析测试自带家乡土壤样品的目的，是使学生在学习分析测试技能的同时了解家乡土壤的肥力状况，是最好的理论联系实践的机会，有利于调动学生动手实践的学习热情和积极性，对于知识构建具有能动作用。
Olsen-P测定在振荡和显色过程各有30分钟的等待时间。一般在振荡等待时间，教师组织学生对前一次实验结果进行归纳总结，并组织学生讨论实验中出现的问题或现象。在显色等待时间安排学生配制下一个实验所需试剂，提示学生注意试剂的规格和数量，在配制试剂的过程中同时要求学生预习下一个实验内容。这样，在一次实验课堂上就包括了复习、学习、预习三个环节，对学生的感官起到了多次刺激，促使学生知识构建得以完善。实验课堂不仅需要学生掌握基本知识和基本原理，更重要的是要掌握分析测试技能，技术上要过硬。因此，在实验课堂上教师必须严格要求学生规范操作，注意观察，及时发现操作上的问题予以纠正，实验结束时要求学生提交原始数据记录，培养学生严谨认真的科学态度和工作作风。 3.开放实验室。目前，我们实验室还没有做到面向所有学生的全面开放，只有少部分学生会走进开放实验室。其中一部分主要是参与教师的实验准备过程，一部分学生根据理论课堂的知识以及实验过程中存在的问题，或者想要获得更加准确的测试数据，利用课余时间走进实验室自主完成实验，从而提高了实验技能的熟练程度，也符合因材施教的理念。对于带着问题进入开放实验室的学生收效最为显著。比如，理论课堂上讲过影响土壤速效磷测定的因素有：（1）提取剂的种类；（2）水土比例；（3）振荡时间；（4）温度的影响[4]。书中只介绍了影响因素，而没有详细说明对测定结果的影响是增加还是减少。所以学生就想弄清问题，于是自行设计实验，结果如图，发现不同的提取剂测定结果不同，Bray法提取能力大于Olsen法（图1）；随着液土比、振荡时间和提取温度的升高，土壤速效磷测定值也是增加的（图2），所以在测定土壤速效磷时一定要严格控制提取条件。此外，学生们发现自带土壤样品显色后颜色深浅不一，甚至稀释倍数也不同，所以学生们分别选用了三种种植模式的土壤进行实验，发现速效磷含量高低顺序依次为果园土壤>露地蔬菜>粮田，即使改变实验条件这一顺序依然不变。开放实验室活动并没有止于完成实验，而是指导参与的小组学生将上述实验结果整理出来，写成一份小的研究报告，并做出ppt片子，在讨论时展现给所有同学，即结果反馈。总之，在开放实验室学习过程中，需要小组学生相互协作、相互讨论，贯穿于从实验设计、实验实施至研究报告和ppt片制作的全过程，这期间学生们对理论课堂和实验课堂所学知识加以综合和再实践，自主创设情境产生冲突，预测结果、验证结果，从而在学生头脑中建构起清晰的立体知识网，形成长久记忆。
4.结果反馈，组织讨论。通过完成实验报告、反馈实验测试结果和组织讨论，学生对知识进行综合分析、理解加工、自我评价完善建构知识体系，实现本阶段的教育目标。书写实验报告是学生对知识理解加深印象的过程，也是构建知识体系的一个重要环节。提交实验报告作为学生学习成绩评定的一个组成部分和依据。结果反馈是双向的，学生通过学校开通的网络教学平台将土样信息如盲样编号、自带土壤采集点和栽培作物以及实验测试结果上传，教师再将结果比较归纳提炼后反馈给学生，并组织讨论。如根据实验课堂学生自带土壤样品测试结果发现不同种植体系下土壤速效磷含量差异较大，呈现出设施蔬菜地土壤>果园土壤、露地蔬菜土壤>大田作物>实习所采底层土壤（实验室提供盲样）的趋势。另一反馈就是参与开放实验室学生所做的土壤速效磷影响因素实验结果汇报。听取报告的学生表现出极大的兴趣和关注，汇报的学生则表现出非常的自信和有成就感。汇报学生的语言表述能力及逻辑思维能力均得到了锻炼。问题讨论主要是围绕两个方面进行，一个是有关Olsen-P拐点或突变点与农业面源污染问题，即能否将土壤速效磷的农学指标和环境指标相统一的问题，由此问题进一步扩展便是如何实现农业高产高效优质并兼顾环境保护生态安全及农业生产的可持续性。另一个讨论问题是，根据土壤速效磷含量在实践中如何开展农化服务。两个问题理论联系实际，这也恰好迎合了青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程的要求。
四、成效
土壤速效磷实验教学方法设计应用构建主义教育理念对应理论课堂、实验课堂、实验室开放、结果反馈和讨论各环节，通过获得概念—情境加工整理内化—情境冲突—知识提升构建，实现教学目标。实际上各环节与理论—实践—再实践—归纳总结上升到理论相呼应和吻合，通过多次刺激不断加强短时记忆，使学生对知识的认识变成长久记忆，实现知识的内化和构建，符合学生认知规律，收到了良好的教学效果。通过这样的教学方法设计和实施，学生对土壤速效磷的知识有了较全面的了解，包括测试原理、测试方法、测试过程、影响因素、结果计算、结果應用等，从讨论和笔试情况可以知道学生对这部分知识掌握较好。
五、存在问题
1.实验课堂实行单人单组，有些实验仪器略显不足，好在资环学院实验教学中心积极配合，实验室之间仪器调配，从而改善了实验条件，如振荡机、分光光度计等从其他没有实验课的实验室调剂过来，可以基本满足教学要求。
2.实验室没有实现全面开放，只有少数学生能够走入开放实验室。但是通过科研训练和有科研项目的教师招募本科生做研究助理两个方面，也使一部分学生走入实验室，弥补了实验室开放的不足，但这两个途径没有在短时间内与所授实验课程内容紧密结合。但不管怎样，目的是一致的，即提高学生综合运用知识，增加动手分析测试机会，运用所学知识解决实际问题，综合素质得以增强。
3.理论课时少，理论知识讲授笼统而不够详细。实验课堂单人单组、开放实验室，消耗试剂较多。
4.由于扩招学生人数较多，成绩评定方面实验技能考核较为薄弱。目前成绩评定主要包括笔试、实验报告、考勤、进开放实验室情况及平时表现等。成绩考核还有待于进一步的改革，寻找可操作性的能够体现学生实验技能的有效方法。
参考文献：
[1]柳在鑫，王进戈.李建防.现代教育技术教学设计方法[J].高等教育研究，2006，22（1）：55-56.
[2]袁维新.建构主义理论运用于科学教学的15条原则[J].教育理论与实践，2004，l24（10）：57-62.
[3]丰玉芳.建构主义学习设计六要素在英语教学中的应用[J].外语与外语教学，2006，（6）：33-36.
[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.
关键词：教学方法设计；土壤速效磷测定；理论素养；实践能力
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0262-03
一、前言
土壤农化分析课是农业资源与环境专业的一门重要的专业课程，内容包括土壤理化性质分析、肥料分析、植物分析及农产品品质分析，具有较强的理论性、技术性和实践性。土壤农化分析是目前多数高校土壤学、植物营养学等专业硕士研究生入学必考科目，同时农业资源与环境专业的学生掌握了这门课程使得他们在就业时较其他农学类专业学生具有很大的优势。由此师生共同认识到了土壤农化分析这门课程的作用和地位，大多数学生渴望学好这门课程，教师也希望满足学生的要求，思考教学改革，不仅仅将知识传授给学生，更愿意通过这门课程将先进的测试技术和手段、科学的思维方法传授给学生，提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的专业理论素养和实践能力。
青岛农业大学2002年首次迎来了资源与环境专业学生，2004年开始开设72学时的土壤农化分析专业课，一学期内完成。后因专业发展和社会人才需求，不断调整改革，目前将土壤农化分析拆分为土壤化学分析和农化分析两门课程，均为48学时，包括10学时理论和38学时实验课，总计96学时分两学期完成。
2012年11月5日，山东省教育厅、财政厅公布了山东省名校工程首批立项建设单位名单，青岛农业大学被评为山东省应用型特色名校立项建设单位。学校为了贯彻落实国家和山东省教育改革和发展有关要求，以山东省应用型人才培养特色名校建设为统领，大力加强人才培养模式改革，课程体系、教学内容和教学方法改革，实践教学与创新创业教育改革，考核评价方式改革，全面提升专业教育水平，打造高水平的人才培养平台。值此应用型特色名校建设之际，我们对土壤农化分析实验课程在教学模式方法上也进行了改革和实践，本文以土壤速效磷测定为例加以介绍。
二、教学方法设计
教学方法设计的宗旨在于如何使学生更好地获得知识，提高分析测试技能，在基本理论学习和实验过程中锻炼学生科学思维的能力，保证学生具有独立承担实验分析的能力，为学生今后的发展打下坚实的基础。依据现代教育技术教学设计方法，教育目标分成知识、领会、应用、分析、综合和评价六级[1]，在每一级目标中部分应用构建主义理论，使教学设计和教学过程能够符合学生认知规律，实现以学生为主体自主学习，教师为指导者和组织者的构建知识过程[2、3]。如表1教学方法设计分为五个环节，环环相扣，在学生短时记忆消失之前，再一次给予刺激加强印象，把所传授的知识变成学生的长久记忆，也就实现了教师传授知识的使命而完成了教育目标，并且也完成了学生构建知识的任务。所以，构建主义模式应用于教育目标的实现是与认知规律相符和统一的。
三、具体实施过程
1.理论课堂。教学大纲土壤磷的测定理论课堂教学只有1学时，内容却较多，包括土壤全磷测定、土壤速效磷测定、土壤无机磷的形态分级测定和土壤有机磷的分离测定。为了提高授课效率，这一环节只好采用传统的教学模式，以传授知识为目标，学生在听课的过程中对知识加以接收和理解，由于时间所限教师需要对知识进行加工整理：前处理的方法作为一部分，待测液中磷的测定为第二部分，而不是照本宣科，这样学生在课下复习时将教师所讲授的内容与教科书的内容相比较，帮助学生对知识进行系统化的理解，为后期对相关知识的内化建构打下基础。土壤速效磷测定前处理方法也有多种，主要介绍几种化学测定法的基本原理、选择依据或适用范围、影响测定结果的因素等。为了弥补课堂学时限制，扩大学生知识视野，给学生布置作业，引导学生自主学习，达到对课堂知识进一步领会的教育目标。作业内容有：（1）预习实验课内容，即Olsen法测定土壤有效磷，要求学生提交实验流程书面作业，体现有教无类的教育理念，保证所有学生都能掌握有关土壤有效磷测定的基本知识和基本理论，监督学生自主学习，并为实验课堂节省教师授课时间；（2）提供需閱读的参考文献，目的是提高学生有关土壤有效磷测定的知识层面，为后期讨论提供素材，如周呜铮的土壤速效磷化学提取法的体系及其适用性、卜玉山的土壤生物有效磷测定方法的发展及其在美国的研究动态、吕家珑的土壤磷淋溶状况及其Olsen磷“突变点”研究等，对于参考文献的阅读要求较为宽松，以体现因材施教的教育理念。
2.实验课堂。构建主义教学模式特别注重情境教学。实验课堂恰好就是利用真实情境以学生为主体，教师为指导者和组织者的构建知识体系的最好过程。因为有了理论课堂的讲解和学生的提前预习，在实验课堂教师主要是补充讲解一些基本原理、操作要点、技术关键和实验过程中的注意事项，并提问学生Olsen-P测定的过程，了解预习情况，然后学生开始动手做实验。我们采取位置固定单人单组的模式以便考查学生的基本技能，供试土壤样品一般每个学生两个，一个是实验室教师所提供的有编号的盲样，另一个是学生自带的家乡土壤样品。盲样的目的在于考查学生实验结果的准确性，作为成绩评定的一个组成部分，学生自然而然会认真对待实验过程的各个步骤和环节。分析测试自带家乡土壤样品的目的，是使学生在学习分析测试技能的同时了解家乡土壤的肥力状况，是最好的理论联系实践的机会，有利于调动学生动手实践的学习热情和积极性，对于知识构建具有能动作用。
Olsen-P测定在振荡和显色过程各有30分钟的等待时间。一般在振荡等待时间，教师组织学生对前一次实验结果进行归纳总结，并组织学生讨论实验中出现的问题或现象。在显色等待时间安排学生配制下一个实验所需试剂，提示学生注意试剂的规格和数量，在配制试剂的过程中同时要求学生预习下一个实验内容。这样，在一次实验课堂上就包括了复习、学习、预习三个环节，对学生的感官起到了多次刺激，促使学生知识构建得以完善。实验课堂不仅需要学生掌握基本知识和基本原理，更重要的是要掌握分析测试技能，技术上要过硬。因此，在实验课堂上教师必须严格要求学生规范操作，注意观察，及时发现操作上的问题予以纠正，实验结束时要求学生提交原始数据记录，培养学生严谨认真的科学态度和工作作风。 3.开放实验室。目前，我们实验室还没有做到面向所有学生的全面开放，只有少部分学生会走进开放实验室。其中一部分主要是参与教师的实验准备过程，一部分学生根据理论课堂的知识以及实验过程中存在的问题，或者想要获得更加准确的测试数据，利用课余时间走进实验室自主完成实验，从而提高了实验技能的熟练程度，也符合因材施教的理念。对于带着问题进入开放实验室的学生收效最为显著。比如，理论课堂上讲过影响土壤速效磷测定的因素有：（1）提取剂的种类；（2）水土比例；（3）振荡时间；（4）温度的影响[4]。书中只介绍了影响因素，而没有详细说明对测定结果的影响是增加还是减少。所以学生就想弄清问题，于是自行设计实验，结果如图，发现不同的提取剂测定结果不同，Bray法提取能力大于Olsen法（图1）；随着液土比、振荡时间和提取温度的升高，土壤速效磷测定值也是增加的（图2），所以在测定土壤速效磷时一定要严格控制提取条件。此外，学生们发现自带土壤样品显色后颜色深浅不一，甚至稀释倍数也不同，所以学生们分别选用了三种种植模式的土壤进行实验，发现速效磷含量高低顺序依次为果园土壤>露地蔬菜>粮田，即使改变实验条件这一顺序依然不变。开放实验室活动并没有止于完成实验，而是指导参与的小组学生将上述实验结果整理出来，写成一份小的研究报告，并做出ppt片子，在讨论时展现给所有同学，即结果反馈。总之，在开放实验室学习过程中，需要小组学生相互协作、相互讨论，贯穿于从实验设计、实验实施至研究报告和ppt片制作的全过程，这期间学生们对理论课堂和实验课堂所学知识加以综合和再实践，自主创设情境产生冲突，预测结果、验证结果，从而在学生头脑中建构起清晰的立体知识网，形成长久记忆。
4.结果反馈，组织讨论。通过完成实验报告、反馈实验测试结果和组织讨论，学生对知识进行综合分析、理解加工、自我评价完善建构知识体系，实现本阶段的教育目标。书写实验报告是学生对知识理解加深印象的过程，也是构建知识体系的一个重要环节。提交实验报告作为学生学习成绩评定的一个组成部分和依据。结果反馈是双向的，学生通过学校开通的网络教学平台将土样信息如盲样编号、自带土壤采集点和栽培作物以及实验测试结果上传，教师再将结果比较归纳提炼后反馈给学生，并组织讨论。如根据实验课堂学生自带土壤样品测试结果发现不同种植体系下土壤速效磷含量差异较大，呈现出设施蔬菜地土壤>果园土壤、露地蔬菜土壤>大田作物>实习所采底层土壤（实验室提供盲样）的趋势。另一反馈就是参与开放实验室学生所做的土壤速效磷影响因素实验结果汇报。听取报告的学生表现出极大的兴趣和关注，汇报的学生则表现出非常的自信和有成就感。汇报学生的语言表述能力及逻辑思维能力均得到了锻炼。问题讨论主要是围绕两个方面进行，一个是有关Olsen-P拐点或突变点与农业面源污染问题，即能否将土壤速效磷的农学指标和环境指标相统一的问题，由此问题进一步扩展便是如何实现农业高产高效优质并兼顾环境保护生态安全及农业生产的可持续性。另一个讨论问题是，根据土壤速效磷含量在实践中如何开展农化服务。两个问题理论联系实际，这也恰好迎合了青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程的要求。
四、成效
土壤速效磷实验教学方法设计应用构建主义教育理念对应理论课堂、实验课堂、实验室开放、结果反馈和讨论各环节，通过获得概念—情境加工整理内化—情境冲突—知识提升构建，实现教学目标。实际上各环节与理论—实践—再实践—归纳总结上升到理论相呼应和吻合，通过多次刺激不断加强短时记忆，使学生对知识的认识变成长久记忆，实现知识的内化和构建，符合学生认知规律，收到了良好的教学效果。通过这样的教学方法设计和实施，学生对土壤速效磷的知识有了较全面的了解，包括测试原理、测试方法、测试过程、影响因素、结果计算、结果應用等，从讨论和笔试情况可以知道学生对这部分知识掌握较好。
五、存在问题
1.实验课堂实行单人单组，有些实验仪器略显不足，好在资环学院实验教学中心积极配合，实验室之间仪器调配，从而改善了实验条件，如振荡机、分光光度计等从其他没有实验课的实验室调剂过来，可以基本满足教学要求。
2.实验室没有实现全面开放，只有少数学生能够走入开放实验室。但是通过科研训练和有科研项目的教师招募本科生做研究助理两个方面，也使一部分学生走入实验室，弥补了实验室开放的不足，但这两个途径没有在短时间内与所授实验课程内容紧密结合。但不管怎样，目的是一致的，即提高学生综合运用知识，增加动手分析测试机会，运用所学知识解决实际问题，综合素质得以增强。
3.理论课时少，理论知识讲授笼统而不够详细。实验课堂单人单组、开放实验室，消耗试剂较多。
4.由于扩招学生人数较多，成绩评定方面实验技能考核较为薄弱。目前成绩评定主要包括笔试、实验报告、考勤、进开放实验室情况及平时表现等。成绩考核还有待于进一步的改革，寻找可操作性的能够体现学生实验技能的有效方法。
参考文献：
[1]柳在鑫，王进戈.李建防.现代教育技术教学设计方法[J].高等教育研究，2006，22（1）：55-56.
[2]袁维新.建构主义理论运用于科学教学的15条原则[J].教育理论与实践，2004，l24（10）：57-62.
[3]丰玉芳.建构主义学习设计六要素在英语教学中的应用[J].外语与外语教学，2006，（6）：33-36.
[4]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.