土壤水分特征曲線說(shuō)課設(shè)計(jì)及教學(xué)解讀

摘要 對(duì)土壤水分特征曲線說(shuō)課設(shè)計(jì)及教學(xué)解讀進(jìn)行歸納總結(jié)，教學(xué)過(guò)程中既有先前知識(shí)的復(fù)習(xí)，又有新知識(shí)的學(xué)習(xí)及知識(shí)的延展，使相關(guān)知識(shí)前后連接，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系，以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞 土壤水分特征曲線；說(shuō)課；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) S-01；G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）29-0251-04

The Lesson Design and Analysis of Soil Water Characteristic Curve

JIN Shengai

（College of Resources and Environment，Qingdao Agricultural University，Qingdao，Shandong 266109）

Abstract The design and analysis of soil water characteristic curve teaching was summarized.In order to help students to establish knowledge network，it included review study new knowledge and other related or extension knowledge，which on the purpose of teaching can be achieved better.

Key words Soil water characteristic curve； Lesson analysis； Lesson design

基金項(xiàng)目 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教研項(xiàng)目（XJG2016045）。

作者簡(jiǎn)介 金圣愛(ài)（1965—），女，吉林敦化人，副教授，博士，從事土壤肥料方面的教研工作。

收稿日期 2017-08-11

土壤水分特征曲線表示了土壤水的能量和數(shù)量之間的關(guān)系，是研究土壤水分的保持和運(yùn)動(dòng)所用到的反映土壤水分基本特性的曲線。從專業(yè)知識(shí)的角度如此評(píng)述足夠說(shuō)明土壤水分特征曲線的重要性，但是從如何講授以及學(xué)生如何理解的角度看，土壤水分特征曲線的重要意義便不僅如此。通過(guò)土壤水分特征曲線知識(shí)的傳（教師講解）授（學(xué)生領(lǐng)會(huì)），要達(dá)到的目的不單是要使學(xué)生掌握土壤水分特征曲線的基本知識(shí)，還要通過(guò)對(duì)土壤水分特征曲線圖的觀察分析，復(fù)習(xí)并運(yùn)用之前學(xué)過(guò)的圖中展現(xiàn)出來(lái)的其他知識(shí)（非土壤水分章節(jié)內(nèi)的其他知識(shí)），推理得出新結(jié)論，從而達(dá)到綜合運(yùn)用知識(shí)、建立知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)的作用。在傳授過(guò)程中，教師必須做到調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，讓學(xué)生和教師一起經(jīng)歷知識(shí)的探索過(guò)程，使知識(shí)融會(huì)貫通，讓學(xué)生理解知識(shí)、內(nèi)化知識(shí)直至掌握知識(shí)。所以，為了達(dá)到更好的教學(xué)目的，收獲更好的教學(xué)效果，做好教學(xué)設(shè)計(jì)就顯得至關(guān)重要。

教學(xué)的目的是為了使學(xué)生掌握知識(shí)，而這一目的的達(dá)成是通過(guò)教學(xué)活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。教學(xué)活動(dòng)過(guò)程也就是知識(shí)的傳遞過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是知識(shí)通過(guò)教師的理解轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的理解過(guò)程。教師對(duì)知識(shí)的理解過(guò)程主要在于備課階段，是一個(gè)不顯露的過(guò)程。這些年來(lái)，說(shuō)課使得教師對(duì)知識(shí)的理解過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)。說(shuō)課的定義有5種說(shuō)法，同時(shí)衍生的概念包括說(shuō)課的本質(zhì)、說(shuō)課的理論、說(shuō)課的要素、說(shuō)課的范疇等[1]。在實(shí)踐中，說(shuō)課是指教師在備課基礎(chǔ)上，在領(lǐng)導(dǎo)、同行或評(píng)委面前主要用口頭語(yǔ)言講解具體某一堂課的教學(xué)設(shè)想及其依據(jù)的一種教研活動(dòng)[2-3]。說(shuō)課從本質(zhì)上講就是一種對(duì)課程的理解與表達(dá)[4]。在高等學(xué)校的教研活動(dòng)中，不可能對(duì)每位教師的每一節(jié)課都進(jìn)行說(shuō)課。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教師備好課后可以自行說(shuō)課，從而更好地進(jìn)入課程教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而順利實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

1 土壤水分特征曲線說(shuō)課設(shè)計(jì)

1.1 教材 教材選用的是黃昌勇、徐建明主編的《土壤學(xué)》第三版，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社2010年出版，該教材為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，全國(guó)高等農(nóng)林院?！笆晃濉币?guī)劃教材[5]。土壤水分特征曲線的內(nèi)容在第四章《土壤水、空氣和熱量》的第二節(jié)《土水勢(shì)》中的第3部分。

1.2 基本內(nèi)容 課程基本內(nèi)容包括土壤水分特征曲線的定義、影響土壤水分特征曲線的因素、土壤水分特征曲線的應(yīng)用。

該次課程的內(nèi)容通過(guò)3張圖片的講解來(lái)完成，采用多媒體和板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)手段，通過(guò)對(duì)多媒體展示的圖片的講解得到的內(nèi)容要點(diǎn)或知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，有條理地記錄在黑板上（框架圖中每個(gè)小圖右側(cè)文本框中的內(nèi)容）。解讀完3張圖片，本次課程的基本內(nèi)容即講解完畢，水到渠成地提煉出本次課程的重點(diǎn)內(nèi)容——土壤水分特征曲線的實(shí)用價(jià)值（圖1）。

1.3 重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)：土壤水分特征曲線的應(yīng)用；難點(diǎn)：土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象。授課時(shí)間約25 min左右。

2 土壤水分特征曲線教學(xué)解讀

2.1 新課導(dǎo)入 學(xué)生在前面的課程剛剛學(xué)完土壤含水量及土水勢(shì)，那么兩者之間是否有關(guān)聯(lián)呢？回答：有。這就是這節(jié)課要解決的問(wèn)題——土壤水分特征曲線。用多媒體展示曲線圖（圖2[6]）。

定義：土壤水的基質(zhì)勢(shì)或土壤水吸力是隨土壤含水率而變化的，其關(guān)系曲線稱為土壤水分特征曲線（圖2[6]），橫坐標(biāo)表示土水勢(shì)，縱坐標(biāo)表示土壤含水量。

2.2 復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí) 為了使學(xué)生將圖2中所隱含的知識(shí)內(nèi)容看懂掌握，則必須做一些鋪墊和準(zhǔn)備，需要復(fù)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，包括孔隙類型及相應(yīng)的孔隙度、含水量的表示方法中的體積含水量和質(zhì)量含水量、田間持水量、枯萎系數(shù)、土壤有效水等。

2.3 新課內(nèi)容講授

2.3.1 解讀圖2，獲取信息和知識(shí)如下。

（1）土水勢(shì)或土壤水吸力是隨土壤含水率而變化的，反之亦然，即土壤含水量是隨土水勢(shì)而變化的。土水勢(shì)和含水量是對(duì)應(yīng)的，對(duì)這一土壤來(lái)說(shuō)，根據(jù)土壤水分特征曲線知道了其含水量就可知其土水勢(shì)，反過(guò)來(lái)知道了土水勢(shì)就可知其土壤含水量。

（2）土壤含水量達(dá)枯萎系數(shù)時(shí)，土水勢(shì)為-1 500 kPa；含水量達(dá)田間持水量時(shí)，土水勢(shì)為-10 kPa。

（3）這一土壤2個(gè)重要的水分常數(shù)：田間持水量和枯萎系數(shù)分別約為38%和8%。有效水的最大含量范圍為38%-8%=30%。此處含水量的表示均為體積含水量。

（4）圖2縱軸是用體積含水量所表示的，所以，這一土壤的總孔度為52%，非活性孔度為8%，毛管孔度為38%-8%=30%，通氣孔度為52%-38%=14%。

（5）延伸知識(shí)。

總孔度=（1-容重/密度）×100%，設(shè)密度=2.65 g/cm3，則可求土壤容重。

固相率=1-總孔度。

土壤體積含水量數(shù)值上等于質(zhì)量含水量乘以土壤容重。通常以質(zhì)量含水量表示土壤含水量，所以，土壤非活性孔度=枯萎系數(shù)×容重；土壤毛管孔度=（田間持水量-枯萎系數(shù)）×容重；土壤通氣孔度=總孔度-（非活性孔度+毛管孔度）=總孔度-田間持水量×容重。 2.3.2 設(shè)問(wèn)引出新內(nèi)容——影響土壤水分特征曲線的因素。

（1）問(wèn)題1：不同土壤的水分常數(shù)是否一樣？或砂質(zhì)土和黏質(zhì)土的田間持水量是否一樣？

問(wèn)題2：質(zhì)地相同的土壤，如果其結(jié)構(gòu)性不同，持水特性是否一樣？

答案在圖3[6]中，即土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)影響土壤水分特征曲線。

土壤結(jié)構(gòu)對(duì)水分特征曲線的影響在高土水勢(shì)范圍內(nèi)比較明顯。對(duì)于相同質(zhì)地的土壤，結(jié)構(gòu)良好時(shí)，由于土壤疏松總孔隙度大，因此其全容含水量高于土壤結(jié)構(gòu)不良時(shí)的全容含水量。

（2）問(wèn)題3：若將含水量為15%的黏土和含水量為10%的砂土放在一起，則其土壤水的流向或運(yùn)動(dòng)方向如何？從圖3可知黏土含水量為15%時(shí)土水勢(shì)在-10 000～-1 000 kPa，砂土含水量為10%時(shí)土水勢(shì)在-10～-1 kPa，土壤水的運(yùn)動(dòng)是由高水勢(shì)流向低水勢(shì)，因此當(dāng)把以上2種土壤放在一起時(shí)，土壤水分便會(huì)從含水量低的砂土流向含水量高的黏土。

（3）延展知識(shí)：在生產(chǎn)實(shí)踐中是否有不同質(zhì)地土壤相接觸的情況？在不同質(zhì)地土體構(gòu)型中可出現(xiàn)。如上砂下黏或上黏下砂、夾砂或夾黏的土壤質(zhì)地土體構(gòu)型。

（4）解讀圖3，還可獲取如下信息和知識(shí)：①在土水勢(shì)相同的情況下，黏質(zhì)土含水量最高，壤土次之，砂質(zhì)土含水量最少。質(zhì)地不同，其持水特性不同。②知識(shí)拓展：相同土水勢(shì)時(shí)黏質(zhì)土含水量高于砂質(zhì)土，使得黏質(zhì)土的熱容量高于砂質(zhì)土，因此在受到相同的太陽(yáng)輻射的條件下或獲得相同熱量時(shí)，黏質(zhì)土升溫幅度小于砂質(zhì)土，所以在此進(jìn)一步加深“砂質(zhì)土為熱性土，黏質(zhì)土為冷性土”知識(shí)的印象。③砂質(zhì)土的田間持水量約為7%（質(zhì)量含水量），黏質(zhì)土的枯萎系數(shù)約為16%（質(zhì)量含水量）。進(jìn)一步解釋就是在含水量為7%的砂質(zhì)土上作物不缺水或沒(méi)有受到水分脅迫，而在含水量為16%的黏質(zhì)土上作物已經(jīng)受到嚴(yán)重的水分脅迫至枯死。以此暴露出了數(shù)量法研究土壤水分的缺陷。土壤水分對(duì)植物的有效程度最終決定于土水勢(shì)的高低，而不是自身的含水量[7]。

此外，影響土壤水分特征曲線的因素還有溫度和土壤水分變化的過(guò)程——滯后現(xiàn)象。

2.3.3 土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象——解決難點(diǎn)。

（1）隱含知識(shí)：土壤水分特征曲線的測(cè)定。土壤水分特征曲線是用原狀土，通過(guò)測(cè)定土壤的一系列含水量和對(duì)應(yīng)的基質(zhì)勢(shì)獲得的。

（2）土壤水分特征曲線的滯后現(xiàn)象。用逐漸脫水、降低土水勢(shì)的方法，得到的土壤水分特征曲線為脫水曲線，用逐漸加水、增加土水勢(shì)的方法，得到的為吸水曲線。實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)于同一土壤，即使在恒溫條件下，脫水曲線和吸水曲線也是不同的，即土壤水分特征曲線的脫水曲線和吸水曲線不重合的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。這種現(xiàn)象用墨水瓶效應(yīng)來(lái)解釋，土壤中大孔隙相當(dāng)于墨水瓶身，毛管孔隙相當(dāng)于瓶頸，由于毛管力的作用導(dǎo)致脫水過(guò)程和吸水過(guò)程大孔隙被水填充的情況不一樣，導(dǎo)致在相同吸力下含水量不同（圖4[6]）。

通常相同基質(zhì)勢(shì)情況下，脫水過(guò)程的含水量要高于吸濕過(guò)程的含水量；同樣，在相同土壤含水率的情況下，脫水過(guò)程的基質(zhì)吸力要高于吸濕過(guò)程的基質(zhì)吸力，或脫濕過(guò)程的基質(zhì)勢(shì)要低于吸濕過(guò)程的基質(zhì)勢(shì)（圖4[6]）。

2.3.4 土壤水分特征曲線的實(shí)用價(jià)值——重點(diǎn)。①可利用它進(jìn)行土水勢(shì)和含水量之間的換算。②土壤水分特征曲線可以間接地反映出土壤的孔隙性。③水分特征曲線可用來(lái)分析不同質(zhì)地土壤的持水性。④應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對(duì)土壤水的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析時(shí)，水分特征曲線是必不可少的重要參數(shù)。

2.4 拓展閱讀 可參考以下文獻(xiàn)進(jìn)行拓展閱讀。①哀劍舫.土壤水分特征曲線和土壤水分的滯后現(xiàn)象.土壤通報(bào)，1986（1）：43-47；②李開(kāi)元，李玉山.土壤水分特征曲線的意義及其應(yīng)用[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1991（4）：47-48；③李春燕，李紅艷，石麗霞.壓力膜儀法在測(cè)定土壤水分特征曲線中的應(yīng)用[J].人民黃河，2011，33（9）：60-61；④于欣，楊志洲.土壤水分特征曲線遲滯效應(yīng)的研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（1）：119-122；⑤黃曉波，高冰可.土壤水分特征曲線研究綜述[J].農(nóng)技服務(wù)，2016，33（4）：22-23，27；⑥陳宸，張灃，張華，等.溫度效應(yīng)對(duì)粉砂土壤水分特征曲線的影響研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2016（6）：173-176，181；⑦董曉華，姚著喜，彭濤，等.溫度對(duì)砂型土壤和石英砂水分特征曲線的影響[J].水土保持研究，2016，23（6）：64-68。

3 小結(jié)

教科書(shū)的內(nèi)容描述是客觀而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹＝虒W(xué)不是簡(jiǎn)單地陳述教科書(shū)的內(nèi)容，而是要講透、解釋清楚，讓學(xué)生理解并掌握知識(shí)才能達(dá)到教學(xué)目的。教學(xué)內(nèi)容看似不難，若平鋪直敘，顯然學(xué)生只是了解了知識(shí)點(diǎn)；若不對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行加工，解釋其中所隱含的真正意義，則學(xué)生是不會(huì)理解的。所以教師必須完全理解課程內(nèi)容，才能夠讓書(shū)本知識(shí)升華。為此，教師必須要領(lǐng)會(huì)教材，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。說(shuō)課介于備課和講課之間，可以自己說(shuō)給自己，在上課前說(shuō)一說(shuō)、演練一下，揣摩在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)怎樣設(shè)問(wèn)、舉什么例子、如何解釋、如何引導(dǎo)，思考如何讓學(xué)生跟上教師的思維節(jié)奏，跟教師一起經(jīng)歷“教-學(xué)”過(guò)程。上課節(jié)奏有如登山，可緩可急，有時(shí)還要停一停。節(jié)奏的控制取決于教師對(duì)課程的理解和學(xué)生的理解。教學(xué)過(guò)程松弛相宜，其影響因素很多，最重要的是教師要有硬功夫，即教師對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工和用通俗易懂的且不失專業(yè)性語(yǔ)言將知識(shí)傳達(dá)給學(xué)生的能力。這也可以看成是一次知識(shí)的創(chuàng)新過(guò)程，并且在這一過(guò)程中還要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法以及勇于探索的科學(xué)品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]

左家哺，屈中正，陳盛彬.關(guān)于說(shuō)課問(wèn)題的理論框架[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，16（1）：63-69.

[2] 吳森.什么是說(shuō)課及怎樣說(shuō)課[J].教育教學(xué)論壇，2011（14）：215.

[3] 肖國(guó)剛.“說(shuō)課”的理論與操作研究[J].教學(xué)與管理，2009（18）：58-60.

[4] 余宏亮，石耀華.論作為教師課程理解的說(shuō)課及其心理轉(zhuǎn)換[J].課程·教材·教法，2013（6）：22-27.

[5] 黃昌勇，徐建明.土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[6] BRADY N C，WEIL R R.The nature and properties of soils[M].Twelfth Edition.New Jersey，USA：Prentic-Hall Inc.，1999.

[7] 李開(kāi)元，李玉山.土壤水分特征曲線的意義及其應(yīng)用[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1991（4）：47-48.