論如何充分發(fā)揮生物工程專業(yè)大學生課外科技活動的作用

王布勻 劉傳鳳 彭其安

（環(huán)境工程學院武漢紡織大學，湖北武漢 430073）

本科教育的目標是為了培養(yǎng)合格的社會主義建設人才。學校在本科教學中的所有事務都是為這一目標服務的，從而也演化出了各種教學形式。制訂培養(yǎng)計劃、改革教學方式、加強實踐教學都是它的具體體現(xiàn)。課外科技活動是實踐教學中非常重要的一個環(huán)節(jié)。本文中，作者根據(jù)多年指導課外科技活動的經(jīng)驗對如何充分發(fā)揮其作用進行了探討。

一、在培養(yǎng)計劃中合理定位課外科技活動

培養(yǎng)計劃的實施實質(zhì)是學生對本科專業(yè)知識學習并掌握的完整過程。在這個過程中，學生首先接觸并初步掌握專業(yè)概念，并在隨后的學習中進行充實、演變、細化和強化，在工程類專業(yè)的教學中，尤其需要理論教學和實踐教學的良好配合。盡管培養(yǎng)計劃中理論教學和實踐教學的各自比重應有多少仍需深入研究，［1］但是由于中學生物知識與本科生物工程專業(yè)教學內(nèi)容脫節(jié)較大，生物工程專業(yè)的實踐教學顯然應該比其他專業(yè)獲得更多的關(guān)注。實踐教學對學生掌握專業(yè)知識的精加工［2］過程有著重要的作用。通過實踐，學生能夠?qū)⒒A理論課程中提供的抽象性概念具體化并相互聯(lián)系起來，用于具體問題的解決，最后達到對所有專業(yè)知識的完整構(gòu)建。進一步通過專業(yè)知識的重新構(gòu)建，達到創(chuàng)新能力［3］的培養(yǎng)。然而傳統(tǒng)的實踐教學形式對專業(yè)知識的構(gòu)建和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用是非常有限的。實驗教學和課程設計主要教授的是基本實驗和設計技能，知識點組織上是較為單一的，內(nèi)容上也是分解的、簡單化的。相當多的研究者都不認為這樣的學習對系統(tǒng)化專業(yè)知識學習和創(chuàng)新能力培養(yǎng)有顯著作用［4］，學生應該面對的是包含在真實任務和活動中的“復雜問題”［5］。而這一要求即便是畢業(yè)論文（或設計）都往往不能達到。畢業(yè)論文由于沒有后續(xù)的再鞏固與檢驗過程，也無法進行具體的評價，其中對知識的精加工和組織也可能都是匆忙而不明就里的。

課外科技活動對學生的創(chuàng)新思維和動手能力有重要作用，并可進一步提升學生整體素質(zhì)。特別是生物工程專業(yè)，在教師項目支持下的選題都具備很強的現(xiàn)實意義，因此國內(nèi)有學者認為為了突出實踐教學的重要性，應該提倡實踐教學和理論教學并重［6］，二者平行教學，其中又單列課外科技活動。平行教學的涵義并不是時間上的相互平行，而是在重視程度上的平行。在培養(yǎng)計劃中課外科技活動也要有整體規(guī)劃。我們認為一般從二年級開始為宜。由于大多數(shù)情況下大學生課外科技活動時間為一年左右，聯(lián)系到后期的考研及工作等現(xiàn)實因素，以大一下學期到大二下學期這個區(qū)間開始是自然的考慮。盡管開始時間應該是越早越好，但基本技能的欠缺是一個障礙。對生物工程來說，微生物學可以安排在第一學期，但是有機化學、無機化學對生物化學，化工原理、物理化學對發(fā)酵類課程的鋪墊是無法繞過的，這些課程也是課外科技活動所必需的，這也是我們到現(xiàn)在一直無法很好在培養(yǎng)計劃中安排實踐教學的一個原因。如何獲得充足的時間，還要繼續(xù)研究。不論如何困難，以培養(yǎng)計劃中一個固定項目出現(xiàn)的形式還是能夠提高對課外科技活動的重視程度的。盡管不可能都像某些學校那樣以學分的形式來進行考察，但是尋找某些變通方式還是一個值得的工作。

二、與教學方式改革結(jié)合構(gòu)建主動學習環(huán)境

課外科技活動既可以實現(xiàn)理論知識與實踐教學的相互印證，還需要實踐教學與理論教學的有機結(jié)合。由于需要考慮到課程教學的完整性和自身知識點組織的連貫性，理論課堂中的信息組織是不會以實踐教學為出發(fā)點的。例如生物工程中一個簡單的脂類提取綜合實驗，就要涉及到生物化學、天然產(chǎn)物化學和實驗課操作三個課程，每一門課程都不可能以對方為出發(fā)點，但在實踐中卻又結(jié)合在一起，但又不能按照實踐的需求來講授。經(jīng)過許多學者的研究，主動式交互教學是目前最好的教學方式。它有兩種主要的表現(xiàn)形式：支點式教學［7］和啟發(fā)式教學［8］。兩種形式有很大的相似性，其中前者以學生主動提出的問題為支撐點展開教學并聯(lián)系到其他知識點的教學，而后者以固定教學計劃的流程中的重點為展開由學生主動闡述并聯(lián)系到其他的教學內(nèi)容。主動式教學中最大的難點在于問題的提出，這需要學生對相關(guān)的專業(yè)知識有深入的理解，對遇到的困難有明確的認識。主動式教學本身可以將多種專業(yè)內(nèi)容編織到教學體系中，但是仍然不能達到印象深刻的目的。課外科技活動需要學生對專業(yè)知識有體系化的認識，這一點必須通過理論教學的配合才能實現(xiàn)?？梢娬n外科技活動與主動式教學恰好能夠彌補對方的缺點，根據(jù)學習中的鄰近原則［9］，兩種教學形式能夠很好的相互配合，主動式教學與課外科技活動的相互配合還能夠很好的體現(xiàn)專業(yè)發(fā)展特色與方向。僅僅依靠主動式教學本身，提出的問題顯然只能根據(jù)課本上的內(nèi)容來組織，這根本無法突出各院校根據(jù)自身條件設置的專業(yè)特色發(fā)展方向。課外科技活動根據(jù)其來源卻是具有院校與專業(yè)特色的，只有來源于課外科技活動的問題才能夠主導學生特色發(fā)展方向，保證知識信息完整前提下的某些知識點重點的突出［9］。而且，兩種教學形式的相互配合在實踐中是可行的。如同課外科技活動一樣，主動式教學也是以小組形式展開的，以小組對問題的闡述為主導。這樣，即使是問題的提出不是全體學生共同的體會，但是由于是同是學生身份的同學提出，也比教師引導的效果好的多。另外，課外科技活動中的問題能夠在合適的情境下拿到課堂上討論，因為它總是與理論知識有聯(lián)系的，既然某個小組遇到了，那就可以判定在同樣條件下，其他小組也會遇到，而且它還能關(guān)聯(lián)到本專業(yè)的各種課程中去。通過主動教學方式可以幫助教師了解學生對問題相關(guān)知識信息掌握程度。營造主動學習環(huán)境對整個學習過程也是有好處的，我們不可能在這里羅列所有主動式教學手段，但顯然，它是能夠與課外科技活動相互輝映的。

三、利用好其他實踐環(huán)節(jié)，做好課外科技活動教學

在所有實踐環(huán)節(jié)中，課外科技活動顯然是最特殊的。它對學生的創(chuàng)新能力要求是最高的，因此課外科技活動中，學生必須借鑒其他實踐環(huán)節(jié)的經(jīng)驗。課外科技活動的課題對學生來說屬于專業(yè)領(lǐng)域的復雜問題，對這樣的問題首先要有完整的理解。將最初的表述性目的理解為具體的操作流程需要一個轉(zhuǎn)換的過程，才能形成可執(zhí)行的方案，這樣整個課外科技活動才是具備可操作性的。課外科技活動所需的專業(yè)技能來自于其他實踐環(huán)節(jié)，實驗主要培養(yǎng)學生的基本實驗技能；生產(chǎn)實習增加對實際生產(chǎn)線組裝的客觀認識；課程設計主要內(nèi)容是所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的整合。課外科技活動再利用這些技能去實際解決工作中的問題。然而學生在中學并沒有這樣的經(jīng)歷，學生在中學所遇到的問題都是明確、結(jié)構(gòu)良好的。但是大學專業(yè)領(lǐng)域問題卻并非如此，特別是在生物工程專業(yè)，課外科技活動中很多步驟和方法并不是在特定環(huán)境下唯一的，甚至于整個科技活動最終的成果形式都可能是不確定的，這種情況更增加了學生組織步驟形成方案的難度。簡單來說，其他實踐環(huán)節(jié)的專業(yè)技能屬于模塊，課外科技活動就是將這些模塊組裝起來形成各種方案并在專業(yè)領(lǐng)域獲得大而化之的應用［10］。方案的設計是一個模塊化整體目標的過程，完成所有子目標，則整體目標也就達到了。對生物工程專業(yè)來說，科研和生產(chǎn)中的模塊組成方式是一致的，生物工程專業(yè)本身就是面向?qū)嶋H工業(yè)生產(chǎn)的，所不同的是僅僅是規(guī)模和工藝的轉(zhuǎn)化。因此，生產(chǎn)活動可以為科研活動提供參考，而生產(chǎn)實習和課程設計就是兩個涉及到生產(chǎn)活動的實踐教學環(huán)節(jié)。如果說知識是對人類現(xiàn)有生產(chǎn)活動的提煉，那么生產(chǎn)實習中的所有感官認識是形成抽象思維的基礎。生產(chǎn)實習中一個需要被克服的思維方式就是“想當然”，這是最容易出現(xiàn)的也是最典型的形而上的機械思考方式。由于課程中的組織和實際生產(chǎn)中的模塊組裝吻合的如此之好，學生很容易從“學以致用”的角度看待這種吻合——工廠這么好的印證了課本知識，那么這種模塊分解方式一定是天然正確的。這會阻止對深入問題的探討，也就是知其然不知其所以然，這種情況也可能會出現(xiàn)在其他專業(yè)的生產(chǎn)實習中。生產(chǎn)實習的問題就在于在同一框架下對框架本身進行討論是不會有結(jié)果的，如果僅要求學生對生產(chǎn)線組成進行討論，最終只會得到千篇一律的該生產(chǎn)線優(yōu)缺點和局部改良方案。對生產(chǎn)實習本身，這個結(jié)果是足夠的，但卻會形成固有模式而限制學生的創(chuàng)新能力。課外科技活動中對實驗原理的更高的要求和更復雜的實驗情況卻可以有效地克服這種問題，例如精度和純度的更高需求就決定了從經(jīng)濟角度出發(fā)的工藝流程在科研中將會發(fā)生步驟上的倍增，達到“最近目的-手段分析”被“有效目的-手段分析”所替代的效果［11］。在這種工作中，套用原有的直觀經(jīng)驗不會有什么效果，但是分析方法卻都是一樣的。例如，蛋白質(zhì)內(nèi)毒素的生產(chǎn)工藝有三個步驟：發(fā)酵、離心、成劑；而實驗室中的精提取即使是經(jīng)過簡化后還是需要發(fā)酵、鹽析、離心、脫鹽、萃取、結(jié)晶等步驟。不同情境下步驟的不同也導致了子目標的不同。課外科技活動配合主動式教學可以迫使學生在面對未遇見的專業(yè)領(lǐng)域復雜問題時不得不依據(jù)已習得的一般分析方法來建構(gòu)方案，對來自不同學生的方案間的比較既能夠凸現(xiàn)解決同一問題時手段的多樣性，又能夠使學生相互交流各自在進行子目標劃分時的考慮，鍛煉他們在解決復雜問題時的創(chuàng)新能力。學者們一直在倡導綜合型和設計型實驗的一個原因就在于它們能夠從小規(guī)模上鍛煉學生的目標構(gòu)建能力。目的-手段分析［11］中最重要的就是子目標的建立。相對而言，由于其比較簡單和操作更容易，實驗的要求更淺顯一些，便于學生學習如何建立子目標。有很多教師在講授實驗時本能地就在向?qū)W生演示這方面的技能，在講實驗時以圓圈和箭頭勾勒實驗流程就是其體現(xiàn)。或許在教學中有意識的采用這種方法會取得好的效果。當然，由于問題復雜性不同，實驗教學中的一個項目絕大多數(shù)只能算作是生產(chǎn)實習或課外科技活動中的一個步驟，所以它究竟有多大的效果還需要教育心理學上更多的研究。

作為一種主動實踐教學形式，大學生課外科技活動是對學生綜合素質(zhì)的集中鍛煉過程。要最大限度的發(fā)揮它的作用，需要理論教學和實踐教學各環(huán)節(jié)的配合。在總體本科教育過程中，所有的教學形式在內(nèi)在上都是相輔相成的，真正的主線是對學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。課外科技活動作為一種教學方式，本身天然就為學生營造了一個充分發(fā)展其實踐能力和創(chuàng)新思維的學習環(huán)境，通過對課外科技活動本身的研究，再輔之以其他教學形式的改革，我們可以預期能夠取得更好的效果。

［1］方萍，劉暢，明道福.素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育與人才培養(yǎng)計劃［J］.北京理工大學學報（社會科學版），2007，（s1）：13-15.

［2］Schunk，D.H.Learning theories：An educational perspective（3rd ed.）［M］.Columbus，OH：Merrill/Prentice-Hall.2000.

［3］Gleitman，H.，F(xiàn)ridulund，A.J.，＆ Reisberg，D.Psychology（5th ed.）［M］.New York：Norton.1999.

［4］阿妮塔.伍德沃克.教育心理學（第八版）［M］.江蘇：江蘇教育出版社.2005：387.

［5］Resnick，L.B.Learning in school and out［J］.Educational Researcher，1987，16（9）：13-20.

［6］聶麗，趙江東，祝家貴，等.高等學校實踐教學體系的構(gòu)建與探索［J］.實驗室研究與探索，2007，26（4）：126-128.

［7］CTGV.Looking at technology in context：A framework for understanding technology and educational research.［A］In D.Berliner＆ R.Calfee（Eds.）.Handbook of educational psychology［C］.New York：Macmillan，1996.807-840.

［9］Wasserman ＆ Miller.What＇s elementary about associative learning［A］.Spence，Darley，＆ Foss.Annual Review of Psychology［C］.Palo Alto，CA：Annual Reviews，1997.573-607.

［8］周建剛，王布勻，黃運平，等.生物化學考試改革的初步研究［J］.武漢科技學院學報，2006（4）：93-95.

［10］Copi.Introduction to logic［M］.New York：Macmillan.1961.

［11］阿妮塔.伍德沃克.教育心理學（第八版）［M］.江蘇：江蘇教育出版社.2005：344.