強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐對生物工程專業(yè)課程教學(xué)的促進(jìn)效果

董萌,劉石泉,胡擁軍,陳國民,彭曉赟

(湖南城市學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 益陽 413000)

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強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐對生物工程專業(yè)課程教學(xué)的促進(jìn)效果

董萌,劉石泉,胡擁軍,陳國民,彭曉赟

(湖南城市學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 益陽 413000)

以生物工程專業(yè)3個(gè)年級(jí)本科生及部分專業(yè)課程為改革對象，采用對課程考試成績的年度跟蹤調(diào)查、數(shù)據(jù)對比分析等方法，系統(tǒng)分析了認(rèn)知實(shí)踐在專業(yè)課程教學(xué)中的促進(jìn)作用。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐可有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并顯著提高卷面成績，且有助于學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握和知識(shí)面的增加；每屆學(xué)生對認(rèn)知實(shí)踐改革的滿意度均在88.6%以上，綜合成績與認(rèn)知實(shí)踐強(qiáng)化力度之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系并具有顯著的協(xié)同性效果(相關(guān)系數(shù)為R2=0.989 9)。

認(rèn)知實(shí)踐；生物工程；專業(yè)課程改革；促進(jìn)作用

高等院校生物工程專業(yè)，一般是指以生物學(xué)(主要包括微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)等)相關(guān)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合生物工程領(lǐng)域的發(fā)明成果，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物為目的的、具備較高現(xiàn)代科技含量的工科專業(yè)[1]。湖南城市學(xué)院生物工程專業(yè)始建于2008年，以生物學(xué)為主干學(xué)科，以培養(yǎng)“能在生物工程領(lǐng)域中的發(fā)酵工程以及功能產(chǎn)品研發(fā)等方面具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級(jí)專門人才”為主要目標(biāo)，圍繞生物發(fā)酵、生物制藥和生物分離提取三個(gè)方面開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，并結(jié)合我校富具地方特色的黑茶產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，著力培養(yǎng)學(xué)生在黑茶加工方面的實(shí)踐技能。目前為止已為社會(huì)培養(yǎng)輸送了200余名優(yōu)秀畢業(yè)生。

在長期教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)的理解掌握與所接觸到的實(shí)物認(rèn)識(shí)之間具有密切關(guān)聯(lián)。某些專業(yè)基礎(chǔ)課程如《植物學(xué)》《發(fā)酵工藝原理》及《天然產(chǎn)物提取》等，所涉及的課程實(shí)驗(yàn)主要包括植物結(jié)構(gòu)觀察、食品發(fā)酵與制作、功能性物質(zhì)分離提取等內(nèi)容。學(xué)生先前對此類課程的認(rèn)知了解程度較低，在“教”與“學(xué)”之間缺乏一種有效的銜接溝通，直接影響到后期的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)點(diǎn)掌握及考試成績。筆者歸納了一種強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐的教學(xué)方法，通過試驗(yàn)應(yīng)用，分析和比較了該方法對這3門課程教學(xué)效果與質(zhì)量的促進(jìn)作用，結(jié)果顯示，運(yùn)用該方法在授課過程中開展適度的認(rèn)知實(shí)踐，對增強(qiáng)和提高相關(guān)課程的授課效果有顯著的促進(jìn)作用。筆者以該3門課程作為操作對象，將操作方法、操作過程及改革效果予以總結(jié)和報(bào)道，并以點(diǎn)帶面，擬在生物工程專業(yè)課程體系中進(jìn)行驗(yàn)證和推廣，從而為提高生物工程專業(yè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)成績和人才培養(yǎng)質(zhì)量提供方法指導(dǎo)和案例參考。

1 研究對象與操作方法

1.1 研究對象之一：學(xué)生

近3屆(2013～2015屆)生物工程專業(yè)本科生。

1.2 研究對象之二：課程

《植物學(xué)》《發(fā)酵工藝原理》《天然產(chǎn)物提取》3門專業(yè)基礎(chǔ)課程。

1.3 操作方法

在理論課程授課之前，開展1～2次實(shí)踐認(rèn)知活動(dòng)，操作過程分別為：《植物學(xué)》針對校園內(nèi)100種以上的植物進(jìn)行現(xiàn)場識(shí)別與介紹，結(jié)合實(shí)物重點(diǎn)講解植物體的科屬種類命名、各器官特征以及主要功能價(jià)值等，以增強(qiáng)學(xué)生對植物體外觀結(jié)構(gòu)及特征的感性認(rèn)識(shí)，該認(rèn)知地點(diǎn)設(shè)在本校校園內(nèi)；《發(fā)酵工藝原理》針對企業(yè)生產(chǎn)線上的發(fā)酵工藝設(shè)備及生產(chǎn)流程進(jìn)行現(xiàn)場觀摩，重點(diǎn)講解發(fā)酵原料處理過程、主發(fā)酵設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理等內(nèi)容，以促進(jìn)學(xué)生對發(fā)酵工藝整體概念的認(rèn)識(shí)，該認(rèn)知地點(diǎn)設(shè)在湖南七箭啤酒有限公司；《天然產(chǎn)物提取》針對企業(yè)生產(chǎn)線上天然物質(zhì)成分的提取分離設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)，主要讓學(xué)生熟悉煙用香精香料等功能性物質(zhì)的分離設(shè)備、提取過程及相關(guān)原理，以強(qiáng)化學(xué)生對天然產(chǎn)物提取分離過程的感知程度，該認(rèn)知地點(diǎn)設(shè)在湖南嘉利香料有限公司。

1.4 考核與評(píng)價(jià)指標(biāo)

定量指標(biāo)：課程卷面成績、滿意度調(diào)查結(jié)果等；

定性指標(biāo)：學(xué)習(xí)興趣度、學(xué)習(xí)效率、知識(shí)面擴(kuò)展程度等。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所得數(shù)據(jù)資料用Excel 2010和SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與作圖。

2 效果分析

2.1 強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐在專業(yè)課程考試成績方面的促進(jìn)效果

將《植物學(xué)》《發(fā)酵工藝原理》及《天然產(chǎn)物提取》等3門專業(yè)基礎(chǔ)課作為試點(diǎn)改革課程，將各年度期末考試卷面成績作為直接評(píng)價(jià)指標(biāo)，從該角度反映了認(rèn)知實(shí)踐在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率方面的促進(jìn)作用。在此我們調(diào)取并統(tǒng)計(jì)了實(shí)行認(rèn)知實(shí)踐改革后近3年的相關(guān)課程卷面成績，并與實(shí)行改革前的相應(yīng)指標(biāo)作對比(本專業(yè)5年內(nèi)均采用同一套題庫，各年度考試試卷題目均從該題庫中隨機(jī)抽取并組合)，得出數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)行認(rèn)知實(shí)踐改革前后3門專業(yè)課程的考試成績

由表1數(shù)據(jù)可見，實(shí)行認(rèn)知實(shí)踐改革后，各年級(jí)學(xué)生的3門課程卷面成績基本上均為良好等級(jí)(平均分?jǐn)?shù)大于80)，且相比改革前有顯著提高，其中《發(fā)酵工藝原理》提高幅度最明顯，連續(xù)三個(gè)年級(jí)為13.65%～15.17%，《植物學(xué)》在各年級(jí)的增幅均在10%以上，《天然產(chǎn)物提取》維持在10%左右；實(shí)行改革后，該3門課程的卷面不及格率有了大幅下降，卷面不及格人數(shù)為改革前的1/4～1/2；綜合來看，《發(fā)酵工藝原理》所表現(xiàn)出的促進(jìn)效果最為突出，其原因主要在于，該門課程是與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系較密切的專業(yè)主干課，所涉及到的生產(chǎn)設(shè)備及其工藝流程較多且復(fù)雜，僅通過課堂理論教學(xué)的途徑，難以使學(xué)生透徹理解其工藝原理，因此學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣降低，而在理論教學(xué)過程中同步結(jié)合工藝實(shí)物進(jìn)行觀摩教學(xué)，則可大大加深學(xué)生對工藝流程的記憶和理解，有助于學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握和學(xué)習(xí)興趣的提高。由此可見，在日常教學(xué)過程中，適當(dāng)強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐可有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并提高卷面考試成績。

2.2 強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐對專業(yè)課程教學(xué)的綜合效果評(píng)價(jià)

為進(jìn)一步明晰認(rèn)知實(shí)踐在專業(yè)課程教學(xué)中的作用及其是否具有推廣價(jià)值，對2013～2015級(jí)的受試對象學(xué)生進(jìn)行了關(guān)于此項(xiàng)改革的滿意度調(diào)查(圖1所示)；同時(shí)運(yùn)用加權(quán)分析的方法，一是將認(rèn)知實(shí)踐的設(shè)置學(xué)時(shí)數(shù)、設(shè)置頻率及設(shè)置類別等方面綜合量化為“認(rèn)知實(shí)踐強(qiáng)化力度”，二是通過課堂提問、作業(yè)題目測驗(yàn)、現(xiàn)場答疑等方式，將學(xué)生的考試成績、學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)點(diǎn)記憶強(qiáng)度、知識(shí)面擴(kuò)展等方面綜合量化為“學(xué)生綜合成績”，最后對“認(rèn)知實(shí)踐強(qiáng)化力度”與“學(xué)生綜合成績”之間的相關(guān)性進(jìn)行分析(圖2所示)，以此探明兩個(gè)變量存在的相互關(guān)系。

圖1 學(xué)生對課程認(rèn)知實(shí)踐改革的滿意度調(diào)查結(jié)果 圖2 認(rèn)知實(shí)踐力度與學(xué)生綜合成績的相關(guān)性分析

由圖1所示結(jié)果可以看出，受試對象學(xué)生對本項(xiàng)課程改革表現(xiàn)出較高的熱情和支持率，問卷調(diào)查結(jié)果顯示，3門課程的認(rèn)知實(shí)踐改革滿意度均在88.6%以上，其平均支持率分別為90.6%，95.6%和94.3%，大部分學(xué)生表示，該舉措能較好地使自己從生產(chǎn)實(shí)踐的角度提前熟悉課程的內(nèi)容和方向，授課過程中明顯降低了自身對該門課程的陌生感，進(jìn)而提高了學(xué)習(xí)熱情并改善了學(xué)習(xí)效率，因此建議在其他相關(guān)專業(yè)課程中進(jìn)行推廣和普及；從認(rèn)知實(shí)踐力度與學(xué)生綜合成績的相關(guān)性分析結(jié)果(圖2)來看，二者存在極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為R2=0.989 9)，認(rèn)知實(shí)踐強(qiáng)化力度能較大程度地影響學(xué)生綜合成績，預(yù)示二者之間具有較強(qiáng)的協(xié)同性。

3 討論

3.1 “強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐”授課理念的可行性及設(shè)計(jì)思路

在日常授課過程中，通常的授課方式采用的是“先理論后實(shí)踐”的模式，但近年來的教學(xué)改革越來越重視感性認(rèn)知環(huán)節(jié)的地位和作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)前，借助于在感性認(rèn)知階段所獲得的豐富材料，在此基礎(chǔ)上更容易深入理解學(xué)科及課程的本質(zhì)和規(guī)律，在后期的學(xué)習(xí)過程中，才能盡快地從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的高度，這也符合認(rèn)知過程的發(fā)展規(guī)律[2]。因此，強(qiáng)化感性認(rèn)知可較大程度地促進(jìn)學(xué)生對專業(yè)課程的理解和掌握。在該理論指導(dǎo)下，許多高校學(xué)者將該一理念運(yùn)用于實(shí)際教學(xué)過程中并收到了良好效果，例如潘曉芳等[3]通過“感性認(rèn)知先行”的教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生獲得了《森林培育學(xué)》等專業(yè)課程的良好學(xué)習(xí)效果，并創(chuàng)建了“感性認(rèn)知-理論教學(xué)-實(shí)踐”的教學(xué)新模式；有學(xué)者結(jié)合多年的高職類教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并建立了“認(rèn)知-實(shí)踐-認(rèn)識(shí)”三循環(huán)的教學(xué)模式，使學(xué)生對理論知識(shí)掌握與實(shí)踐技能訓(xùn)練的整體過程循序漸進(jìn)，力求達(dá)到理論與實(shí)踐緊密結(jié)合[4]；此外，國內(nèi)多所高校也積極探索了加強(qiáng)“工程認(rèn)知實(shí)踐”和“機(jī)械認(rèn)知實(shí)踐”等在工科專業(yè)教學(xué)及提高學(xué)生綜合素質(zhì)等方面的促進(jìn)作用[5]。

本研究從降低學(xué)生對課程的陌生感、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，在理論教學(xué)之前增設(shè)“實(shí)踐認(rèn)知”這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生對相關(guān)課程所涉及的實(shí)物、設(shè)備或工藝流程等有初步感性認(rèn)識(shí)，在頭腦中形成大概印象，在后面的教學(xué)中產(chǎn)生“似曾相似感”，有助于學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的記憶、理解及興趣提高。特別對于《植物學(xué)》《發(fā)酵工藝原理》等專業(yè)基礎(chǔ)課程，常規(guī)的課堂講授方式導(dǎo)致學(xué)生對單調(diào)的理論知識(shí)興趣較低、接受較慢，不利于后期的學(xué)習(xí)和教學(xué)，若先通過植物種類識(shí)別、結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)知環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生對該門課程的興趣愛好，則在促進(jìn)理論教學(xué)方面能達(dá)到良好效果。

3.2 “強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐”授課理念的科學(xué)性及綜合效果

感性認(rèn)知是人類通過感官直接接觸客觀世界的實(shí)物，進(jìn)而在頭腦中產(chǎn)生加深記憶的感覺和印象，從而對各種需要學(xué)習(xí)的外界事物有了初步認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上拓展和加深對事物本質(zhì)和內(nèi)涵的了解。這是認(rèn)識(shí)過程的初級(jí)階段，但同時(shí)又是理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)和整個(gè)認(rèn)識(shí)過程的起點(diǎn)。本研究通過系統(tǒng)實(shí)施“強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐”這一過程，對生物工程專業(yè)相關(guān)課程的授課教學(xué)產(chǎn)生了以下兩方面收益：一是增加感性認(rèn)知，提高學(xué)生興趣。學(xué)生對課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，有一個(gè)從感性認(rèn)知到理性認(rèn)識(shí)的階段性變化過程。我們在授課過程中發(fā)現(xiàn)，由于知識(shí)面、興趣點(diǎn)等方面的限制，學(xué)生在課堂積極性、知識(shí)獲取主動(dòng)性、記憶復(fù)習(xí)效果等方面均存在一定欠缺；在與學(xué)生溝通后，他們指出，對課程基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)物認(rèn)知度的缺乏會(huì)直接導(dǎo)致興趣點(diǎn)降低，進(jìn)而使學(xué)習(xí)效果不佳。本研究對部分專業(yè)課程進(jìn)行認(rèn)知實(shí)踐方面的試點(diǎn)改革，將顯著改善學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于解決這一問題。二是優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，開闊學(xué)生視野。常規(guī)課程教學(xué)主要包含統(tǒng)設(shè)的課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)兩部分，這兩部分教學(xué)內(nèi)容緊密圍繞教學(xué)大綱及教材來進(jìn)行，學(xué)生對該門課程知識(shí)的獲取主要源自任課教師的課堂講授，從認(rèn)識(shí)到接受需要一個(gè)較長的階段，自然會(huì)導(dǎo)致興趣培養(yǎng)過程緩慢，達(dá)不到主動(dòng)獲取知識(shí)的效果。課程初始階段的興趣培養(yǎng)非常重要，本研究通過適當(dāng)運(yùn)用“第三課堂”，對專業(yè)課程的理論和實(shí)踐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，先期讓學(xué)生對課程核心內(nèi)容所涉及的實(shí)物在宏觀上有初步的感性認(rèn)識(shí)，有利于后期課堂教學(xué)，同時(shí)拓寬了學(xué)生的視野、激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

基于上述觀點(diǎn)，結(jié)合本項(xiàng)研究成果認(rèn)為，強(qiáng)化認(rèn)知實(shí)踐可顯著豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方式，促進(jìn)和提高課堂教學(xué)效率，加深學(xué)生對專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用和理解，有利于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型高級(jí)專門人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

[1] 邱愛東,劉達(dá)玉,王躍華,等.應(yīng)用型地方本科院校生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式與特色[J].教育與教學(xué)研究,2015,29(9):79-81.

[2] 潘磊.知識(shí)概念與認(rèn)知實(shí)踐[J].自然辯證法研究,2011,27(8):1-6.

[3] 潘曉芳,王凌暉,楊梅.《森林培育學(xué)》課程“感性認(rèn)知-理論教學(xué)-實(shí)踐”教學(xué)模式效果分析[J].高教論壇,2015(6):48-50,68.

[4] 金妙花.“認(rèn)知-實(shí)踐-認(rèn)識(shí)”三循環(huán)教學(xué)模式初探[J].成都行政學(xué)院學(xué)報(bào),2005,13(4):80-81.

[5] 于歡.應(yīng)用型本科院校教師實(shí)踐教學(xué)能力缺失原因及其對策研究[J].陜西教育(高教版),2016(2):33-34.

(責(zé)任校對 謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.11.017

20160613

湖南省教育廳教學(xué)改革研究項(xiàng)目(湘教通[2013]223號(hào)；湘教通[2012]401號(hào))；湖南城市學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目(湘城院發(fā)[2015]42號(hào))

董萌(1982-)，男，山東濟(jì)寧人，副教授，博士，主要從事生物工程方向教學(xué)與科研。

G642.42

A

1674-5884(2016)11-0052-04