□卜通达 陈祖拥 刘元生 刘 方

建设发展新农科是高等农业教育服务生态文明和乡村振兴的战略行动，新时代高校农业教育改革方向要从现代农业产业转型、实施乡村振兴战略、生态文明建设等不同层面深入理解新农科建设的产生背景及时代意义[1～3]。如何通过实验环节教学，对接全国本科农业资源与环境专业教学质量的基本标准，是每名农业资源与环境专业教育工作者都应思考的问题[4～7]。新农科建设是当前我国高等农业教育领域的重要改革方向和措施之一，面对农业全面升级、农村全面进步、农民全面发展的新要求，迫切需要高等农业教育创新发展。农业资源与环境专业是农学、化学、生物学、生态学、环境学等多学科交叉的综合性、应用性农科类专业[8～10]。目前农业供给侧结构性改革、生态农业的持续推进和美丽乡村建设等对农业资源与环境专业学科理论知识和专业技能提出了更高的要求，农业资源与环境专业应紧跟国家新农科建设大背景和传统农业向现代农业转变的大趋势培养应用型专业人才，要从人才需求、实践教学模式创新与优化、体制改革等方面完善农业资源与环境专业各个实验教学环节。如何从新农科专业教育新理念、学科专业新结构、人才培养新模式、教育教学新质量等方面进一步强化实验教学，促进课堂教学与实验教学的协调发展，成为传统农业资源与环境专业建设发展必须解决的问题[11～13]。因此，如何结合新时代的要求来培养农业资源与环境专业学生的专业技能及创新能力，使毕业的学生在美丽乡村建设中发挥更大的作用，踏上现代农业发展的步伐，在新时代背景下对农业资源与环境专业实验教学方法与内容改革值得深入探讨。

一、新农科背景下农业资源与环境专业实验教学面临的问题

在我国高校大合并的背景下，目前农业资源与环境专业吸引力不足，农业资源与环境专业深层次发展面临严峻挑战，急需从农业资源与环境专业的人才培养方案、课程体系及实践教学环节等方面进行适当调整，才能适应新农科建设的内在要求，也是适应生态文明建设和乡村振兴规划发展需要的必然要求。农业资源与环境学科不仅在理论教学上缺乏创新性内容，还在实践教学体系方面存在较多不足，导致学生在农业资源与环境领域的实际操作能力、实践应用能力等方面专业技能的欠缺，按照新农科的要求，农业资源与环境专业目前开展的实验教学方式及教学内容存在以下方面的主要问题。

(一)目前农业资源与环境专业课程实验以验证型多，而设计型、综合型、创新型等少。现有专业课程教学内容注重理论知识解释，实验教学内容侧重基本实验技能培训，重点对课程教学中理论知识的验证，实验教学内容也未能及时融入新农科要求的理念，实验教学缺乏具体项目设计，实验环节及实验过程出现脱节，实验教学内容与学生综合实践能力培养未能有机的融合。

(二)实验环节的设置与学生创新能力培养对应不够。当前实验教学主要围绕课程教学配套建设，由实验指导老师准备实验材料及试剂，学生难以完成实验的全部过程，学生不需要动脑思考，导致学生在实验学习过程中受教形式单一，学生缺乏对实验过程产生的问题或实验数据误差进行思考判断分析，对实验结果未能结合专业理论知识进行合理的解释及科学评价。

(三)目前实验教学主要是基于学科理论验证，学生进行实验方案设计的创新能力不足，学生在实验教学过程中的专业技能及综合能力培训已无法满足新时代农业产业发展的需求。新农科人才培养目标的要求主要是综合专业能力的全面提升，应具备扎实的专业理论知识、全面的专业技能、较强的科技创新能力及生产实践能力以及使命担当和社会责任等全方位的综合能力。

二、新时代背景下农业资源与环境专业技术人才的发展需求

(一)生态文明建设对人才培养的需求。我国生态文明发展战略和乡村振兴战略规划为新农科的发展和专业人才培养指明了新的发展方向，随着国家乡村振兴战略的全面启动，培养高层次农业科技服务人才对于加快农业科研成果转化与推广应用而助推乡村区域经济快速发展具有重要作用。目前，农业生产主要依赖于化肥、灌溉、机械动力等过量投入而实现高产出，这种模式容易导致环境污染、生态系统退化、生物多样性减少等问题，使得耕地质量、区域生态承载力出现明显下降。近年我国土壤污染防治法的施行，强化了土壤污染防治宣传教育和科学普及，公众土壤污染防治意识不断增强，加强土壤污染防治专业技术人才培养，开展土壤污染风险管控和修复、监测等污染防治科学技术研究开发、成果转化和推广应用。土壤环境保护作为生态文明建设的重要任务之一，保障农产品质量安全是实施土壤污染防治行动计划的根本出发点。因此，坚持人与自然和谐共生，树立绿水青山就是金山银山的理念，发展绿色可持续的现代农业急需培养大量理论基础知识过硬、实践履历丰富、具有绿色可持续现代农业发展战略视野的专业人才。

(二)智慧农业发展对人才培养的需求。目前我国传统耕种多凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。智慧农业集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，可以实现快速、多维、多尺度的土地信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。近年来，伴随着互联网等新技术的加速涌现，物联网、云计算、大数据等技术运用到农业生产各环节。因此，对农业资源与环境专业人才培养也提出了新的要求，培养多元化、创新型专业人才需要从专业课程结构、实验教学质量、实践教学环节等方面对农业资源与环境专业的实验教学内容和方法进行全面改革，才能适应智慧农业发展对农业资源与环境专业人才新的要求。

三、新农科背景下农业资源与环境专业实验教学内容改革与实践

(一)在实验教学过程中采用项目教学法，增加设计型、综合型实验项目。综合专业技能的培养是学生就业的基础，新农科建设要面向国家生态文明发展战略和乡村振兴发展战略，积极探索科技创新型、复合应用型、实用技能型的专业人才。针对目前农业资源与环境专业实验教学内容不完整、实验方法较单一、实验教学质量不稳定、学生创新能力较弱等问题，进一步明确农业资源与环境专业人才实践能力培养内涵和理念基于现代农业产业发展趋势，开展创新探究式、讨论式等以学生发展为中心的教育教学方法，在实验内容安排、实验环节设计上注重培养学生新技术、新方法的运用，锻炼学生的实践能力和创新能力，提高学生专业学习兴趣为引导的培养理念，通过开展不同的实践模块训练，把课堂教学与实践教学、专业理论学习与实验技能培训、个性发展与共性提高有效结合，从而全面提升学生综合素质和工作能力。例如，《农业化学分析》是农业资源与环境专业重要的一门专业课，涉及土壤、植物及肥料等方面的实验分析项目[4]，在开课学期开学初将课程实验以项目形式进行布置，制订详细实验方案。针对实验过程中遇到的一些不确定问题，比如，凯氏定氮仪、比色仪、火焰光度计等实验仪器操作顺序等，这些问题展开相应的讨论，在实验过程中向学生提出问题，探讨实验过程要注意什么问题，让学生对实验结果进行分析，并且在实验报告中将分析的结果和问题逐一列出。同时，在实验培训阶段引入案例对学生进行安全教育，主要包括实验室安全、生产安全等方面的案例；引导学生投身生态文明建设的责任感、使命感，培养担当意识和工匠精神[14]。最后，对实验成绩评定要侧重从学生实验结果分析以及对有关问题的解答方面进行综合评定，不仅考查学生是否掌握实验，还应考察学生分析和解决问题的能力，通过该课程实验的学习，使学生熟悉化学分析及仪器分析的基本技能，同时能够综合运用农化分析专业理论知识解决实际农业生产问题，不断提升学生综合实践能力。

(二)在专业导师指导下参与科研训练，完成创新型实验项目的全过程。大学生科研训练项目在理论设计上是实践教学的环节之一，新农科背景下大学生创新能力的培养要围绕脱贫攻坚、乡村振兴、生态文明和美丽幸福中国建设等国家战略需求进行实验教学内容改革，引导科研优秀的教师带头指导本科生进入各类实验室，参与科研训练项目，一方面通过激励不同年级农业资源与环境专业本科生参与大学生科研训练项目(SRT项目)申报及实施，全面训练大学生分析文献资料、提出科学研究思路、解决设计生产问题等综合能力，每年保持本专业学生参加校级SRT项目在10项左右。例如，作物施肥及作物营养规律方面的研究项目，需进行盆栽试验或大田试验设计，内容涉及土壤理化性质和植物营养变化、作物生理响应、施肥效果评价等，都可以结合土壤学及植物营养学等实验项目来进行，通过生产性实验教学让学生了解作物生长动态、田间管理及施肥技术，结合样品采集及实验室分析，并在实验结束后验证问题等，最终提高学生对课程基础知识的了解和掌握，培养基本实验技能，培养大学生科学探索精神；另一方面，利用老师主持的科研项目，引导学生撰写本科生毕业论文，学生可根据自己的兴趣、就业动向酌情选择指导老师初步选题，拟定毕业论文的题目，制定试验或研究方案，学生参与实验设计、田间管理、数据采集及实验分析等，完成本科学位论文。例如，利用本学院教师主持的省级研究项目“大型奶牛养殖场废物资源化技术集成及示范应用”与农业资源与环境专业本科生毕业论文题目有机结合，本研究课题结合贵州高原山区自然资源特点和牛奶养殖过程产生的环境问题，通过对奶牛养殖过程中废物的资源化利用，针对目前大型奶牛养殖场牛粪堆肥化及沼气化工程运行存在的主要问题，开展牛粪快速堆肥发酵技术、牛粪高效炭化技术以及沼液肥料化技术等方面的技术研发，形成一套奶牛养殖废物处理与资源化技术体系，从而提高农业废物利用率及清洁生产能力，解决奶牛养殖带来的粪便、污水对人居环境和水环境污染的问题；本创新型实验项目通过结合完成本科生毕业论文，分别制定3个毕业论文的题目及实验教学目标：一是牛粪快速好氧堆肥发酵技术研发及肥效评价，学生通过物料优化配比、堆肥最佳温度控制、堆肥最佳时间优选及堆肥养分含量测定等方面的实验，掌握了微生物好氧堆肥发酵的基本原理以及肥料中有机质、N、P、K等测定方法；二是牛粪高效炭化工艺条件优选及炭化物性能表征，学生通过物料优化配比、炭化最佳温度、炭化最佳时间优选及不同炭化方式等方面的实验，掌握了固体废物热解基本原理以及炭化物吸附量、炭化物孔度、炭化物表面积等方面实验方法；三是沼液肥料化技术研发及其在有机蔬菜栽培中应用，学生通过叶面肥优化配比、微生物菌剂优选、肥料养分含量测定等方面的实验以及蔬菜盆栽试验，掌握了微生物接种培养的基本原理和方法以及肥料中有机质、N、P、K等测定方法。通过创新型实验项目在本科生实验教学中的推广应用，研制出蔬菜育苗基质、土壤改良剂及生物有机肥等，实现农业废弃物的循环利用与农业的可持续发展。此外，充分利用虚拟实验教学平台，通过计算机、多媒体、网络等现代教育技术的联合应用，突出以学生为中心的实验教学理念、准确适宜的实验教学内容、创新多样的教学方式方法和显著示范的实验教学效果，改变传统的以实验室演示为主的教学模式，强化以学生自主操作为主的教学模式，使学生能更全面系统地认知实验过程，有利于提升学生的综合实践能力。

四、结语

生态文化的思想精髓已纳入我国社会主义生态文明时代核心价值体系，贯穿于国家经济社会发展战略、规划布局、制度建设、宣传教育、科技创新等生态文明建设全过程。实施乡村振兴战略是建设现代化经济体系的重要基础以及建设美丽中国的关键举措。面对国家生态文明建设和实施乡村振兴战略以及现代农业产业发展对人才需求的转变，在新农科教育背景下，从实验教学理念、实验教学内容、实验教学方法、实验教学平台等方面对农业资源与环境专业的实验教学进行改革与实践，通过学生参与课程实验项目、大学生科研训练项目、教师科研创新项目，采用项目应用实验教学、虚拟仿真辅助实验教学等方式，全面培养学生实验操作的基本技能和解决实际生产问题的能力，以及学生的科技创新能力。同时，通过在实验教学环节、科研能力训练环节融入课程思政内容，全方位提升学生使命担当、社会责任、艰苦创业等方面的综合素质。