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摘 要：土壤是全人类生存的重要自然资源，随着其在环境安全、资源利用、生态健康及全球变化中重要性的提升，对于土壤学高等教育改革及创新提出了更高的要求。文章介绍了国外PBL教学法在土壤学中的应用情况，该教学方法是以问题为导向，通过提供“真实场景”促进学生对于土壤学的学习与实践，使学生能够在短时间内学到知识和技能，并且具备独立学习能力，对我国土壤学教育未来发展具有较高的借鉴意义。
关键词：土壤学；PBL教学法；教学模式
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）14-0053-03
Abstract： Soil is a crucial natural resource for human beings， and plays an increasingly important role in the environmental safety， resource utilization， ecological health and global change. Therefore， it has been more demanding for the reformation and innovation in the higher education of soil science. This paper introduces the application of the PBL approach in soil science education in foreign countries. This approach is problem-based learning， and provide "real scene" to stimulate the learning and practice of students in soil science so that the students may acquire the related knowledge and skills efficiently and build up the capability of independent study. Study of this approach has shown high promise to benefit the advancement of future soil science education in China.
Keywords： soil science； PBL； teaching model
前 言
土壤是全人類生存的自然环境以及农业生产的宝贵资源，世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关，是世界上大部分经济和科学问题的基础来源[1]。2013年联合国宣布2015年为“国际土壤年”，这将大大提升公众对于土壤资源有限性及掠夺性利用的关注。联合国（联合国千禧年项目，2005；联合国开发计划署，2007）与联合政府气候变化专门委员会等国际机构都强调了需要加强土壤学教育和提供足够的土壤信息知识，高等教育机构应为学生提供一个适用于当前全球变化的坚实土壤学基础[2]。
土壤学建立于19世纪，早期主要以农业服务为主体思想，随着历史的发展，在保证农业生产的同时，开始注重自然资源环境的保护，到如今学科重点已经倾向于科学解决特定问题，例如作物生产、灌溉管理、水质、公共安全，甚至还包括气候变化和城市工业污染等。越来越多的证据表明，这些实际问题的复杂性需要一个具有更广泛适用性及应用性的土壤学。土壤学社会功能的转变及意义的延伸需要土壤学高等教育在教学方法手段上有更好的改革及创新，创建符合社会发展趋势的土壤学教学模式，是推进我国土壤学高等教育健康持续发展的重要保障，也关系到土壤学未来发展的路径和生命力。
一、PBL教学法简介
PBL教学法（Problem-Based Learning）来自加拿大麦克马斯特大学1970年的医学院项目，不少研究认为也许是历史上最具创新性的教学模式。该教学法最初针对传统教学无法解决医学临床问题所设置，通过将学生的学习嵌入到现实问题中，借此取代学生通过课本学习的过程。PBL教学法的中心是基于一个开放式的问题场景来定义自己的学习目标，因此被称为问题导向性学习。其主要过程为创建一个现实场景，学生通过团体协作方式找出他们需要解决的问题，利用解题的过程，互相沟通交流，批判性思维，在此过程中学习知识，然后应用知识解决问题，并反馈他们所使用的策略，判断其有效性[2]。因此，PBL教学法不仅是解决问题的本身，而是使用适当的问题以提高学生对于知识的认知，其学习方式旨在培养学习能力，而不是获得知识，因此被称为“学会学习”的方法。学生在此过程中不仅获取知识，还能够培养沟通能力、团队合作能力、解决问题能力、独立学习能力，并学会共享信息与尊重他人。
二、土壤学教学模式中存在的问题
随着历史的发展，土壤学不仅是土壤学知识的教学，更需要培养能够解决日益复杂的各种土壤相关问题的人员。早期土壤学的教学主要是基于观察与讲授，缺乏实验理论的验证[3]，然而随着土壤学成为公认的独特学科，土壤学如始终遵循通用的教学模式将无法得到有效的教学效果，土壤的独特性质需要特殊方法和思维方式。在教室里面讲授土壤学的基本概念，学生只能保持理论上的理解，只有通过实地的验证才能够消除学生的远程抽象感，赋予理论知识更多的意义[4]。因此土壤学教育应注重知识在实践方面的有效应用，在理论及实践间建立起紧密联系。
基于我们生活在一个日益城市化的世界，许多学生与土壤之间的联系有限，对于土壤及农业的疏离感，使他们对于土壤学基本知识的兴趣及了解十分有限，但却容易对更宏观的层面例如土壤在气候变化、粮食生产或环境风险等全球问题中的作用具有极大的兴趣。而且目前土壤学背景学生大多就业机会在环境、土地管理、农业和工程等。因此如何有效激发学生对于土壤学的兴趣，在土壤学教学过程中，确保教学的内容更全面、更开放、更实用，提高学生的兴趣和参与性，让学生意识到土壤学的价值，并且能够在未来的农业、环境、土地资源等相关工作中充分利用，对我们土壤学教学来说也是一个极大的挑战。 因此，虽然土壤学在大部分的高校中作为“通识教育”的一部分，但其教学任务却极其繁重，需要土壤学学生具有能够熟练得识别、理解土壤学的独特性，并进行应用；理解土壤学在社会中的定位与相互关系；解决土壤相关问题；加强个人发展和终身学习等以上能力[5]。但土壤学学时一般并不丰富，因此如何在土壤学有限的学时内使学生更好地掌握土壤学的基本知识和基本技能，把握学科的发展方向，使学生在日益激烈的人才竞争中胜出，是土壤学教学模式上极为重要的内容。
三、PBL教学法在土壤学中的应用
PBL法具体做法是基于不同问题将课程分成不同的案例学习，学生有机会选择他们最感兴趣的案例进行研究。教师根据学生的特点进行分组，每组可设置4-7人，每组学生共同解决一个案例。学生首先定义与整合问题，根据他们已学到的知识确定学习目标，建立假设或猜想，理解问题及确定具体执行过程及执行人员分配。学生分别收集研究资料，并在组内进行共享分析，通过组内讨论，对所得到的研究资料进行筛选，从中识别能够解决问题的信息和技能，并共同解决案例，最终由学生团队总结报告并提交专业的工作成果[2]。
哥伦比亚大学是个长期利用PBL教学法进行土壤学教育的高校，土壤学专业的学生利用哥伦比亚大学（UBC）农场案例进行如何可持续管理土壤的学习，通过与哥伦比亚大学农场的经理和员工合作，历年来整合编制了可以追溯到2004年的数据集。学生通过PBL教学法学习反馈了UBC农场能够有效地展示土壤质量的概念及农业管理措施对土壤化学性质的影响；此外，学生发现土壤取样，数据解释，与农场员工合作的实践活动具有激励作用，创造机会使学生参与到每年的数据收集，也有利于指导老师完善加深案例，并且配合农场经理时刻关注农场中的一切变化。
PBL教学法在国外多所高等院校土壤学教学中得到应用，并取得了良好的反馈[6，7]。但在PBL教学法应用过程中，也需注意一些重点事项：首先，应在课程的初期建立问题，需要学习的知识和技能都以解决问题作为关键；其次，设置的问题应遵循“模糊”原则，即该问题能够通过不同方式解决，具有不同的解决方案，同时能够随着信息的更新发生变化；最后，要建立学生对问题的责任感，能够利用所学到的知识来解析自己所得到的结论。
四、PBL教学法在土壤学中应用优势
随着土壤学发展，对于学生能够利用知识及技能来解决问题，将已有知识应用到新领域的能力有了更高的要求[8]，而PBL教學法的优势在于：（1）问题的建立能够有效引起学生的好奇心，针对学习主题自主的搜索相关知识及使用适当的资源[7]；从土壤学的教学来看，使学生可以更好地理解土壤学问题的复杂性；理解土壤学学习是一项具有挑战性的任务；（2）能够从社会、经济及管理层面上更为全面看待问题；土壤学需要学生在学习的过程中始终保持宏观意识，意识到土壤学多样的社会功能定位，使土壤学发展能够迎合整个社会需求；（3）能够鼓励个人和团队有效使用各项技术来解决相关问题；有利于学生自身的发展及技术的更新使用；基于土壤学与别的学科的交叉性越来越明显，大量别的学科的知识及技术等也进入到土壤学中，新的技术在土壤学上的应用能够大大促进土壤学研究上的多样性与解决多种问题的能力，并能够在PBL教学法实际应用中得到验证及优化；（4）能够培养学生逻辑、决策、变通及自我反思的能力，目前土壤学家越来越多的参与多学科团队工作来解决实际问题，那么对于一个复杂的科学问题，土壤学家是否能够进行有效的团队工作，并提供自身独特的观点，体现个人的价值极为重要；并且不少土壤学的学生未来可能不会成为土壤学专业人士，但PBL教学法可以使学生在别的领域都能够有效的处理、解决问题。
五、PBL教学法需要注意的问题
PBL教学法虽然具有较强的优势，但也存在着一定的问题：首先，教师在PBL教学法实施过程中的地位较为模糊，PBL教学法以学生为中心，教师无法主导其学习过程，教师从原有的知识传播者转为辅助者，主要作用是调和团队中人际关系，观察学生进度，且绝不干涉研究内容或者直接提供答案。因此适应于传授知识的教师会感觉失去自己对于教学环境的控制力，同时还需要担任更为多重的角色：信息的传播者、评估者、专业顾问、学生的朋友、调停者甚至是一个学习者，这对教师自身定位是个较大的转变；其次，PBL教学法涉及到较多的资源，需要一个“真实世界”场景给学生提供问题及工作的场所，然而在很多学校中，可能缺乏农场等实践场地，因此有效的对于电子资源的利用也是对PBL教学法的一个补充：网络的使用能够有效加强学生获得信息的能力，例如利用数字土壤调查访问更广泛的群体，能够在决策过程中取得更多的帮助，或者利用在线虚拟实验室中获得资源与实验室中实践结果相互印证等，同时可使用电子邮件，讨论版等电子通讯加强团队之间的沟通；最后，由于缺少教师的指导，学生缺乏对信息掌握的判断力，学生不能确定自己的努力方向是否正确，信息是否相关有用，因此应该建立一个学习评估体系，能够反馈学生提供的信息，评价学生表现，帮助他们确定信息并进行有效鼓励，坚定或者修改前进的方向[8]。
六、结束语
PBL教学法在国外的土壤学教育的应用中能够有效实现课程目标、得到积极成果，展现了其发展潜力。但对于目前我国土壤学来说，在短期课时内实现PBL教学法还是具有较大的压力，因此可以尝试从局部做起，在土壤学课程中分出一周左右时间，设立一些相对简单的土壤学主题案例，尝试分配学生团队解决问题，并最终由学生团队通过口头报告的方式汇报成果，使学生可以从别的学生处学习得到经验。通过这些方式，使土壤学教学能够真正满足学生未来的发展需求，能够迎合整个社会的发展需求，能够成为解决气候变化、饥饿贫穷和环境恶化等现实问题的关键。
参考文献
[1]Field， D. J.，Koppi， A. J.，Jarrett， L. E.，etal.Soil Science teaching principles[J].Geoderma，2011：167-68+9-14. [2]Krzic， M.，Bomke， A. A.，Sylvestre， M.， etal.Teaching Sustainable Soil Management： A Framework for Using Problem-Based Learning[J].Natural Sciences Education，2015，44：43-50.
[3]Brevik， E. C.，Hartemink， A. E..Early soil knowledge and the birth and development of soil science[J].Catena，2010，83（1）：23-33.
[4]Spiertz， J. H. J.，Kropff， M. J..Adaptation of knowledge systems to changes in agriculture and society： The case of the Netherlands[J].Njas-Wageningen Journal of Life Sciences，2011，58（1-2）：1-10.
[5]Hartemink， A. E.，Balks， M. R.，Chen， Z.-S.， Drohan， P.，etal. The joy of teaching soil science[J].Geoderma，2014，217：1-9.
[6]Smiles， D.E.，White， I.，Smith， C.J..Soil science education andsociety[J].Soil Science，2000，165：87-97.
[7]Amador， J. A.，Gorres， J. H..A problem-based learning approach to teaching introductory soil science[J].Journal of Natural Resources and Life Sciences Education，2004，33：21-27.
[8]Kopittke， P. M.， Wehr， J. B.， Menzies， N. W.Does Formative Assessment Improve Student Learning and Performance in Soil Science？[J].Journal of Natural Resources and Life Sciences Education，2012，41：59-64.
关键词：土壤学；PBL教学法；教学模式
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2016）14-0053-03
Abstract： Soil is a crucial natural resource for human beings， and plays an increasingly important role in the environmental safety， resource utilization， ecological health and global change. Therefore， it has been more demanding for the reformation and innovation in the higher education of soil science. This paper introduces the application of the PBL approach in soil science education in foreign countries. This approach is problem-based learning， and provide "real scene" to stimulate the learning and practice of students in soil science so that the students may acquire the related knowledge and skills efficiently and build up the capability of independent study. Study of this approach has shown high promise to benefit the advancement of future soil science education in China.
Keywords： soil science； PBL； teaching model
前 言
土壤是全人類生存的自然环境以及农业生产的宝贵资源，世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关，是世界上大部分经济和科学问题的基础来源[1]。2013年联合国宣布2015年为“国际土壤年”，这将大大提升公众对于土壤资源有限性及掠夺性利用的关注。联合国（联合国千禧年项目，2005；联合国开发计划署，2007）与联合政府气候变化专门委员会等国际机构都强调了需要加强土壤学教育和提供足够的土壤信息知识，高等教育机构应为学生提供一个适用于当前全球变化的坚实土壤学基础[2]。
土壤学建立于19世纪，早期主要以农业服务为主体思想，随着历史的发展，在保证农业生产的同时，开始注重自然资源环境的保护，到如今学科重点已经倾向于科学解决特定问题，例如作物生产、灌溉管理、水质、公共安全，甚至还包括气候变化和城市工业污染等。越来越多的证据表明，这些实际问题的复杂性需要一个具有更广泛适用性及应用性的土壤学。土壤学社会功能的转变及意义的延伸需要土壤学高等教育在教学方法手段上有更好的改革及创新，创建符合社会发展趋势的土壤学教学模式，是推进我国土壤学高等教育健康持续发展的重要保障，也关系到土壤学未来发展的路径和生命力。
一、PBL教学法简介
PBL教学法（Problem-Based Learning）来自加拿大麦克马斯特大学1970年的医学院项目，不少研究认为也许是历史上最具创新性的教学模式。该教学法最初针对传统教学无法解决医学临床问题所设置，通过将学生的学习嵌入到现实问题中，借此取代学生通过课本学习的过程。PBL教学法的中心是基于一个开放式的问题场景来定义自己的学习目标，因此被称为问题导向性学习。其主要过程为创建一个现实场景，学生通过团体协作方式找出他们需要解决的问题，利用解题的过程，互相沟通交流，批判性思维，在此过程中学习知识，然后应用知识解决问题，并反馈他们所使用的策略，判断其有效性[2]。因此，PBL教学法不仅是解决问题的本身，而是使用适当的问题以提高学生对于知识的认知，其学习方式旨在培养学习能力，而不是获得知识，因此被称为“学会学习”的方法。学生在此过程中不仅获取知识，还能够培养沟通能力、团队合作能力、解决问题能力、独立学习能力，并学会共享信息与尊重他人。
二、土壤学教学模式中存在的问题
随着历史的发展，土壤学不仅是土壤学知识的教学，更需要培养能够解决日益复杂的各种土壤相关问题的人员。早期土壤学的教学主要是基于观察与讲授，缺乏实验理论的验证[3]，然而随着土壤学成为公认的独特学科，土壤学如始终遵循通用的教学模式将无法得到有效的教学效果，土壤的独特性质需要特殊方法和思维方式。在教室里面讲授土壤学的基本概念，学生只能保持理论上的理解，只有通过实地的验证才能够消除学生的远程抽象感，赋予理论知识更多的意义[4]。因此土壤学教育应注重知识在实践方面的有效应用，在理论及实践间建立起紧密联系。
基于我们生活在一个日益城市化的世界，许多学生与土壤之间的联系有限，对于土壤及农业的疏离感，使他们对于土壤学基本知识的兴趣及了解十分有限，但却容易对更宏观的层面例如土壤在气候变化、粮食生产或环境风险等全球问题中的作用具有极大的兴趣。而且目前土壤学背景学生大多就业机会在环境、土地管理、农业和工程等。因此如何有效激发学生对于土壤学的兴趣，在土壤学教学过程中，确保教学的内容更全面、更开放、更实用，提高学生的兴趣和参与性，让学生意识到土壤学的价值，并且能够在未来的农业、环境、土地资源等相关工作中充分利用，对我们土壤学教学来说也是一个极大的挑战。 因此，虽然土壤学在大部分的高校中作为“通识教育”的一部分，但其教学任务却极其繁重，需要土壤学学生具有能够熟练得识别、理解土壤学的独特性，并进行应用；理解土壤学在社会中的定位与相互关系；解决土壤相关问题；加强个人发展和终身学习等以上能力[5]。但土壤学学时一般并不丰富，因此如何在土壤学有限的学时内使学生更好地掌握土壤学的基本知识和基本技能，把握学科的发展方向，使学生在日益激烈的人才竞争中胜出，是土壤学教学模式上极为重要的内容。
三、PBL教学法在土壤学中的应用
PBL法具体做法是基于不同问题将课程分成不同的案例学习，学生有机会选择他们最感兴趣的案例进行研究。教师根据学生的特点进行分组，每组可设置4-7人，每组学生共同解决一个案例。学生首先定义与整合问题，根据他们已学到的知识确定学习目标，建立假设或猜想，理解问题及确定具体执行过程及执行人员分配。学生分别收集研究资料，并在组内进行共享分析，通过组内讨论，对所得到的研究资料进行筛选，从中识别能够解决问题的信息和技能，并共同解决案例，最终由学生团队总结报告并提交专业的工作成果[2]。
哥伦比亚大学是个长期利用PBL教学法进行土壤学教育的高校，土壤学专业的学生利用哥伦比亚大学（UBC）农场案例进行如何可持续管理土壤的学习，通过与哥伦比亚大学农场的经理和员工合作，历年来整合编制了可以追溯到2004年的数据集。学生通过PBL教学法学习反馈了UBC农场能够有效地展示土壤质量的概念及农业管理措施对土壤化学性质的影响；此外，学生发现土壤取样，数据解释，与农场员工合作的实践活动具有激励作用，创造机会使学生参与到每年的数据收集，也有利于指导老师完善加深案例，并且配合农场经理时刻关注农场中的一切变化。
PBL教学法在国外多所高等院校土壤学教学中得到应用，并取得了良好的反馈[6，7]。但在PBL教学法应用过程中，也需注意一些重点事项：首先，应在课程的初期建立问题，需要学习的知识和技能都以解决问题作为关键；其次，设置的问题应遵循“模糊”原则，即该问题能够通过不同方式解决，具有不同的解决方案，同时能够随着信息的更新发生变化；最后，要建立学生对问题的责任感，能够利用所学到的知识来解析自己所得到的结论。
四、PBL教学法在土壤学中应用优势
随着土壤学发展，对于学生能够利用知识及技能来解决问题，将已有知识应用到新领域的能力有了更高的要求[8]，而PBL教學法的优势在于：（1）问题的建立能够有效引起学生的好奇心，针对学习主题自主的搜索相关知识及使用适当的资源[7]；从土壤学的教学来看，使学生可以更好地理解土壤学问题的复杂性；理解土壤学学习是一项具有挑战性的任务；（2）能够从社会、经济及管理层面上更为全面看待问题；土壤学需要学生在学习的过程中始终保持宏观意识，意识到土壤学多样的社会功能定位，使土壤学发展能够迎合整个社会需求；（3）能够鼓励个人和团队有效使用各项技术来解决相关问题；有利于学生自身的发展及技术的更新使用；基于土壤学与别的学科的交叉性越来越明显，大量别的学科的知识及技术等也进入到土壤学中，新的技术在土壤学上的应用能够大大促进土壤学研究上的多样性与解决多种问题的能力，并能够在PBL教学法实际应用中得到验证及优化；（4）能够培养学生逻辑、决策、变通及自我反思的能力，目前土壤学家越来越多的参与多学科团队工作来解决实际问题，那么对于一个复杂的科学问题，土壤学家是否能够进行有效的团队工作，并提供自身独特的观点，体现个人的价值极为重要；并且不少土壤学的学生未来可能不会成为土壤学专业人士，但PBL教学法可以使学生在别的领域都能够有效的处理、解决问题。
五、PBL教学法需要注意的问题
PBL教学法虽然具有较强的优势，但也存在着一定的问题：首先，教师在PBL教学法实施过程中的地位较为模糊，PBL教学法以学生为中心，教师无法主导其学习过程，教师从原有的知识传播者转为辅助者，主要作用是调和团队中人际关系，观察学生进度，且绝不干涉研究内容或者直接提供答案。因此适应于传授知识的教师会感觉失去自己对于教学环境的控制力，同时还需要担任更为多重的角色：信息的传播者、评估者、专业顾问、学生的朋友、调停者甚至是一个学习者，这对教师自身定位是个较大的转变；其次，PBL教学法涉及到较多的资源，需要一个“真实世界”场景给学生提供问题及工作的场所，然而在很多学校中，可能缺乏农场等实践场地，因此有效的对于电子资源的利用也是对PBL教学法的一个补充：网络的使用能够有效加强学生获得信息的能力，例如利用数字土壤调查访问更广泛的群体，能够在决策过程中取得更多的帮助，或者利用在线虚拟实验室中获得资源与实验室中实践结果相互印证等，同时可使用电子邮件，讨论版等电子通讯加强团队之间的沟通；最后，由于缺少教师的指导，学生缺乏对信息掌握的判断力，学生不能确定自己的努力方向是否正确，信息是否相关有用，因此应该建立一个学习评估体系，能够反馈学生提供的信息，评价学生表现，帮助他们确定信息并进行有效鼓励，坚定或者修改前进的方向[8]。
六、结束语
PBL教学法在国外的土壤学教育的应用中能够有效实现课程目标、得到积极成果，展现了其发展潜力。但对于目前我国土壤学来说，在短期课时内实现PBL教学法还是具有较大的压力，因此可以尝试从局部做起，在土壤学课程中分出一周左右时间，设立一些相对简单的土壤学主题案例，尝试分配学生团队解决问题，并最终由学生团队通过口头报告的方式汇报成果，使学生可以从别的学生处学习得到经验。通过这些方式，使土壤学教学能够真正满足学生未来的发展需求，能够迎合整个社会的发展需求，能够成为解决气候变化、饥饿贫穷和环境恶化等现实问题的关键。
参考文献
[1]Field， D. J.，Koppi， A. J.，Jarrett， L. E.，etal.Soil Science teaching principles[J].Geoderma，2011：167-68+9-14. [2]Krzic， M.，Bomke， A. A.，Sylvestre， M.， etal.Teaching Sustainable Soil Management： A Framework for Using Problem-Based Learning[J].Natural Sciences Education，2015，44：43-50.
[3]Brevik， E. C.，Hartemink， A. E..Early soil knowledge and the birth and development of soil science[J].Catena，2010，83（1）：23-33.
[4]Spiertz， J. H. J.，Kropff， M. J..Adaptation of knowledge systems to changes in agriculture and society： The case of the Netherlands[J].Njas-Wageningen Journal of Life Sciences，2011，58（1-2）：1-10.
[5]Hartemink， A. E.，Balks， M. R.，Chen， Z.-S.， Drohan， P.，etal. The joy of teaching soil science[J].Geoderma，2014，217：1-9.
[6]Smiles， D.E.，White， I.，Smith， C.J..Soil science education andsociety[J].Soil Science，2000，165：87-97.
[7]Amador， J. A.，Gorres， J. H..A problem-based learning approach to teaching introductory soil science[J].Journal of Natural Resources and Life Sciences Education，2004，33：21-27.
[8]Kopittke， P. M.， Wehr， J. B.， Menzies， N. W.Does Formative Assessment Improve Student Learning and Performance in Soil Science？[J].Journal of Natural Resources and Life Sciences Education，2012，41：59-64.