强化认知实践对生物工程专业课程教学的促进效果_对生物工程的认知

强化认知实践对生物工程专业课程教学的促进效果

湖南城市学院生物工程专业始建于2008年，以生物学为主干 学科，以培养“能在生物工程领域中的发酵工程以及功能产 品研发等方面具备较强实践能力的应用型高级专门人才”为 主要目标，围绕生物发酵、生物制药和生物分离提取三个方 面开设相关专业课程，并结合我校富具地方特色的黑茶产业 平台，着力培养学生在黑茶加工方面的实践技能。目前为止 已为社会培养输送了200余名优秀毕业生。

在长期教学过程中发现，学生对相关专业课程知识点的 理解掌握与所接触到的实物认识之间具有密切关联。某些专 业基础课程如《植物学》《发酵工艺原理》及《天然产物提 取》等，所涉及的课程实验主要包括植物结构观察、食品发 酵与制作、功能性物质分离提取等内容。学生先前对此类课 程的认知了解程度较低，在“教”与“学”之间缺乏一种有 效的衔接沟通，直接影响到后期的学习兴趣、知识点掌握及 考试成绩。笔者归纳了一种强化认知实践的教学方法，通过 试验应用，分析和比较了该方法对这3门课程教学效果与质 量的促进作用，结果显示，运用该方法在授课过程中开展适 度的认知实践，对增强和提高相关课程的授课效果有显著的促进作用。笔者以该3门课程作为操作对象，将操作方法、 操作过程及改革效果予以总结和报道，并以点带面，拟在生 物工程专业课程体系中进行验证和推广，从而为提高生物工 程专业学生的课程学习成绩和人才培养质量提供方法指导 和案例参考。

1研究对象与操作方法 1.1研究对象之一：学生 近3届（2013~2015届）生物工程专业本科生。

1.2研究对象之二：课程 《植物学》《发酵工艺原理》《天然产物提取》3门专 业基础课程。

1.3操作方法 在理论课程授课之前，开展1～2次实践认知活动，操作 过程分别为：《植物学》针对校园内100种以上的植物进行 现场识别与介绍，结合实物重点讲解植物体的科属种类命名、 各器官特征以及主要功能价值等，以增强学生对植物体外观 结构及特征的感性认识，该认知地点设在本校校园内；
《发 酵工艺原理》针对企业生产线上的发酵工艺设备及生产流程 进行现场观摩，重点讲解发酵原料处理过程、主发酵设备的 结构及工作原理等内容，以促进学生对发酵工艺整体概念的 认识，该认知地点设在湖南七箭啤酒有限公司；
《天然产物 提取》针对企业生产线上天然物质成分的提取分离设备进行 现场观摩学习，主要让学生熟悉烟用香精香料等功能性物质的分离设备、提取过程及相关原理，以强化学生对天然产物 提取分离过程的感知程度，该认知地点设在湖南嘉利香料有 限公司。

1.4考核与评价指标 定量指标：课程卷面成绩、满意度调查结果等；

定性指标：学习兴趣度、学习效率、知识面扩展程度等。

1.5数据统计与分析 所得数据资料用Excel 2010和SPSS 13.0软件进行统计 分析与作图。

2效果分析 2.1强化认知实践在专业课程考试成绩方面的促进效果 将《植物学》《发酵工艺原理》及《天然产物提取》等 3门专业基础课作为试点改革课程，将各年度期末考试卷面 成绩作为直接评价指标，从该角度反映了认知实践在提高学 生学习效率方面的促进作用。在此我们调取并统计了实行认 知实践改革后近3年的相关课程卷面成绩，并与实行改革前 的相应指标作对比（本专业5年内均采用同一套题库，各年 度考试试卷题目均从该题库中随机抽取并组合），得出数据 结果如表1所示。

由表1数据可见，实行认知实践改革后，各年级学生的3 门课程卷面成绩基本上均为良好等级（平均分数大于80）， 且相比改革前有显著提高，其中《发酵工艺原理》提高幅度 最明显，连续三个年级为13.65%～15.17%，《植物学》在各年级的增幅均在10%以上，《天然产物提取》维持在10%左 右；
实行改革后，该3门课程的卷面不及格率有了大幅下降， 卷面不及格人数为改革前的1/4～1/2；
综合来看，《发酵工 艺原理》所表现出的促进效果最为突出，其原因主要在于， 该门课程是与生产实践联系较密切的专业主干课，所涉及到 的生产设备及其工艺流程较多且复杂，仅通过课堂理论教学 的途径，难以使学生透彻理解其工艺原理，因此学生对该门 课程的学习兴趣降低，而在理论教学过程中同步结合工艺实 物进行观摩教学，则可大大加深学生对工艺流程的记忆和理 解，有助于学生对知识点的掌握和学习兴趣的提高。由此可 见，在日常教学过程中，适当强化认知实践可有效促进学生 的学习效果并提高卷面考试成绩。

2.2强化认知实践对专业课程教学的综合效果评价 为进一步明晰认知实践在专业课程教学中的作用及其 是否具有推广价值，对2013～2015级的受试对象学生进行了 关于此项改革的满意度调查（图1所示）；
同时运用加权分 析的方法，一是将认知实践的设置学时数、设置频率及设置 类别等方面综合量化为“认知实践强化力度”，二是通过课 堂提问、作业题目测验、现场答疑等方式，将学生的考试成 绩、学习兴趣、知识点记忆强度、知识面扩展等方面综合量 化为“学生综合成绩”，最后对“认知实践强化力度”与“学 生综合成绩”之间的相关性进行分析（图2所示），以此探 明两个变量存在的相互关系。由图1所示结果可以看出，受试对象学生对本项课程改 革表现出较高的热情和支持率，问卷调查结果显示，3门课 程的认知实践改革满意度均在88.6%以上，其平均支持率分 别为90.6%，95.6%和94  3%，大部分学生表示，该举措能较 好地使自己从生产实践的角度提前熟悉课程的内容和方向， 授课过程中明显降低了自身对该门课程的陌生感，进而提高 了学习热情并改善了学习效率，因此建议在其他相关专业课 程中进行推广和普及；
从认知实践力度与学生综合成绩的相 关性分析结果（图2）来看，二者存在极显著正相关（相关 系数为R2=0.989 9），认知实践强化力度能较大程度地影响 学生综合成绩，预示二者之间具有较强的协同性。

3讨论 3.1“强化认知实践”授课理念的可行性及设计思路 在日常授课过程中，通常的授课方式采用的是“先理论 后实践”的模式，但近年来的教学改革越来越重视感性认知 环节的地位和作用，学生在学习理论知识前，借助于在感性 认知阶段所获得的丰富材料，在此基础上更容易深入理解学 科及课程的本质和规律，在后期的学习过程中，才能尽快地 从感性认识上升到理性认识的高度，这也符合认知过程的发 展规律[2]。因此，强化感性认知可较大程度地促进学生对 专业课程的理解和掌握。在该理论指导下，许多高校学者将 该一理念运用于实际教学过程中并收到了良好效果，例如潘 晓芳等[3]通过“感性认知先行”的教学环节，让学生获得了《森林培育学》等专业课程的良好学习效果，并创建了“感 性认知-理论教学-实践”的教学新模式；
有学者结合多年的 高职类教育教学经验，设计并建立了“认知-实践-认识”三 循环的教学模式，使学生对理论知识掌握与实践技能训练的 整体过程循序渐进，力求达到理论与实践紧密结合[4]；
此 外，国内多所高校也积极探索了加强“工程认知实践”和“机 械认知实践”等在工科专业教学及提高学生综合素质等方面 的促进作用[5]。

本研究从降低学生对课程的陌生感、激发学生的学习兴 趣出发，在理论教学之前增设“实践认知”这一环节，让学 生对相关课程所涉及的实物、设备或工艺流程等有初步感性 认识，在头脑中形成大概印象，在后面的教学中产生“似曾 相似感”，有助于学生对相关知识点的记忆、理解及兴趣提 高。特别对于《植物学》《发酵工艺原理》等专业基础课程， 常规的课堂讲授方式导致学生对单调的理论知识兴趣较低、 接受较慢，不利于后期的学习和教学，若先通过植物种类识 别、结构特征的认知环节来培养学生对该门课程的兴趣爱好， 则在促进理论教学方面能达到良好效果。

3.2“强化认知实践”授课理念的科学性及综合效果 感性认知是人类通过感官直接接触客观世界的实物，进 而在头脑中产生加深记忆的感觉和印象，从而对各种需要学 习的外界事物有了初步认识，在此基础上拓展和加深对事物 本质和内涵的了解。这是认识过程的初级阶段，但同时又是理性认识的基础和整个认识过程的起点。本研究通过系统实 施“强化认知实践”这一过程，对生物工程专业相关课程的 授课教学产生了以下两方面收益：一是增加感性认知，提高 学生兴趣。学生对课程知识的学习和理解，有一个从感性认 知到理性认识的阶段性变化过程。我们在授课过程中发现， 由于知识面、兴趣点等方面的限制，学生在课堂积极性、知 识获取主动性、记忆复习效果等方面均存在一定欠缺；
在与 学生沟通后，他们指出，对课程基础知识和实物认知度的缺 乏会直接导致兴趣点降低，进而使学习效果不佳。本研究对 部分专业课程进行认知实践方面的试点改革，将显著改善学 生的学习积极性，有利于解决这一问题。二是优化课程结构， 开阔学生视野。常规课程教学主要包含统设的课堂理论教学 和实验室实践教学两部分，这两部分教学内容紧密围绕教学 大纲及教材来进行，学生对该门课程知识的获取主要源自任 课教师的课堂讲授，从认识到接受需要一个较长的阶段，自 然会导致兴趣培养过程缓慢，达不到主动获取知识的效果。

课程初始阶段的兴趣培养非常重要，本研究通过适当运用 “第三课堂”，对专业课程的理论和实践结构进行了调整优 化，先期让学生对课程核心内容所涉及的实物在宏观上有初 步的感性认识，有利于后期课堂教学，同时拓宽了学生的视 野、激发其学习热情。

基于上述观点，结合本项研究成果认为，强化认知实践 可显著丰富实践教学的内容和方式，促进和提高课堂教学效率，加深学生对专业知识的运用和理解，有利于实现应用型 高级专门人才的培养目标。

参考文献：
[1] 邱爱东,刘达玉,王跃华,等.应用型地方本科院校生 物工程专业的人才培养模式与特色[J].教育与教学研 究,2015,29(9):79-81. [2] 潘磊.知识概念与认知实践[J].自然辩证法研 究,2011,27(8):1-6. [3] 潘晓芳,王凌晖,杨梅.《森林培育学》课程“感性 认知-理论教学-实践”教学模式效果分析[J].高教论 坛,2015(6):48-50,68. [4] 金妙花.“认知-实践-认识”三循环教学模式初探 [J].成都行政学院学报,2005,13(4):80-81. [5] 于欢.应用型本科院校教师实践教学能力缺失原因 及其对策研究[J].陕西教育（高教版）,2016(2):33-34.