论如何充分发挥生物工程专业大学生课外科技活动的作用

王布匀 刘传凤 彭其安

（环境工程学院武汉纺织大学，湖北武汉 430073）

本科教育的目标是为了培养合格的社会主义建设人才。学校在本科教学中的所有事务都是为这一目标服务的，从而也演化出了各种教学形式。制订培养计划、改革教学方式、加强实践教学都是它的具体体现。课外科技活动是实践教学中非常重要的一个环节。本文中，作者根据多年指导课外科技活动的经验对如何充分发挥其作用进行了探讨。

一、在培养计划中合理定位课外科技活动

培养计划的实施实质是学生对本科专业知识学习并掌握的完整过程。在这个过程中，学生首先接触并初步掌握专业概念，并在随后的学习中进行充实、演变、细化和强化，在工程类专业的教学中，尤其需要理论教学和实践教学的良好配合。尽管培养计划中理论教学和实践教学的各自比重应有多少仍需深入研究，［1］但是由于中学生物知识与本科生物工程专业教学内容脱节较大，生物工程专业的实践教学显然应该比其他专业获得更多的关注。实践教学对学生掌握专业知识的精加工［2］过程有着重要的作用。通过实践，学生能够将基础理论课程中提供的抽象性概念具体化并相互联系起来，用于具体问题的解决，最后达到对所有专业知识的完整构建。进一步通过专业知识的重新构建，达到创新能力［3］的培养。然而传统的实践教学形式对专业知识的构建和创新能力的培养作用是非常有限的。实验教学和课程设计主要教授的是基本实验和设计技能，知识点组织上是较为单一的，内容上也是分解的、简单化的。相当多的研究者都不认为这样的学习对系统化专业知识学习和创新能力培养有显著作用［4］，学生应该面对的是包含在真实任务和活动中的“复杂问题”［5］。而这一要求即便是毕业论文（或设计）都往往不能达到。毕业论文由于没有后续的再巩固与检验过程，也无法进行具体的评价，其中对知识的精加工和组织也可能都是匆忙而不明就里的。

课外科技活动对学生的创新思维和动手能力有重要作用，并可进一步提升学生整体素质。特别是生物工程专业，在教师项目支持下的选题都具备很强的现实意义，因此国内有学者认为为了突出实践教学的重要性，应该提倡实践教学和理论教学并重［6］，二者平行教学，其中又单列课外科技活动。平行教学的涵义并不是时间上的相互平行，而是在重视程度上的平行。在培养计划中课外科技活动也要有整体规划。我们认为一般从二年级开始为宜。由于大多数情况下大学生课外科技活动时间为一年左右，联系到后期的考研及工作等现实因素，以大一下学期到大二下学期这个区间开始是自然的考虑。尽管开始时间应该是越早越好，但基本技能的欠缺是一个障碍。对生物工程来说，微生物学可以安排在第一学期，但是有机化学、无机化学对生物化学，化工原理、物理化学对发酵类课程的铺垫是无法绕过的，这些课程也是课外科技活动所必需的，这也是我们到现在一直无法很好在培养计划中安排实践教学的一个原因。如何获得充足的时间，还要继续研究。不论如何困难，以培养计划中一个固定项目出现的形式还是能够提高对课外科技活动的重视程度的。尽管不可能都像某些学校那样以学分的形式来进行考察，但是寻找某些变通方式还是一个值得的工作。

二、与教学方式改革结合构建主动学习环境

课外科技活动既可以实现理论知识与实践教学的相互印证，还需要实践教学与理论教学的有机结合。由于需要考虑到课程教学的完整性和自身知识点组织的连贯性，理论课堂中的信息组织是不会以实践教学为出发点的。例如生物工程中一个简单的脂类提取综合实验，就要涉及到生物化学、天然产物化学和实验课操作三个课程，每一门课程都不可能以对方为出发点，但在实践中却又结合在一起，但又不能按照实践的需求来讲授。经过许多学者的研究，主动式交互教学是目前最好的教学方式。它有两种主要的表现形式：支点式教学［7］和启发式教学［8］。两种形式有很大的相似性，其中前者以学生主动提出的问题为支撑点展开教学并联系到其他知识点的教学，而后者以固定教学计划的流程中的重点为展开由学生主动阐述并联系到其他的教学内容。主动式教学中最大的难点在于问题的提出，这需要学生对相关的专业知识有深入的理解，对遇到的困难有明确的认识。主动式教学本身可以将多种专业内容编织到教学体系中，但是仍然不能达到印象深刻的目的。课外科技活动需要学生对专业知识有体系化的认识，这一点必须通过理论教学的配合才能实现。可见课外科技活动与主动式教学恰好能够弥补对方的缺点，根据学习中的邻近原则［9］，两种教学形式能够很好的相互配合，主动式教学与课外科技活动的相互配合还能够很好的体现专业发展特色与方向。仅仅依靠主动式教学本身，提出的问题显然只能根据课本上的内容来组织，这根本无法突出各院校根据自身条件设置的专业特色发展方向。课外科技活动根据其来源却是具有院校与专业特色的，只有来源于课外科技活动的问题才能够主导学生特色发展方向，保证知识信息完整前提下的某些知识点重点的突出［9］。而且，两种教学形式的相互配合在实践中是可行的。如同课外科技活动一样，主动式教学也是以小组形式展开的，以小组对问题的阐述为主导。这样，即使是问题的提出不是全体学生共同的体会，但是由于是同是学生身份的同学提出，也比教师引导的效果好的多。另外，课外科技活动中的问题能够在合适的情境下拿到课堂上讨论，因为它总是与理论知识有联系的，既然某个小组遇到了，那就可以判定在同样条件下，其他小组也会遇到，而且它还能关联到本专业的各种课程中去。通过主动教学方式可以帮助教师了解学生对问题相关知识信息掌握程度。营造主动学习环境对整个学习过程也是有好处的，我们不可能在这里罗列所有主动式教学手段，但显然，它是能够与课外科技活动相互辉映的。

三、利用好其他实践环节，做好课外科技活动教学

在所有实践环节中，课外科技活动显然是最特殊的。它对学生的创新能力要求是最高的，因此课外科技活动中，学生必须借鉴其他实践环节的经验。课外科技活动的课题对学生来说属于专业领域的复杂问题，对这样的问题首先要有完整的理解。将最初的表述性目的理解为具体的操作流程需要一个转换的过程，才能形成可执行的方案，这样整个课外科技活动才是具备可操作性的。课外科技活动所需的专业技能来自于其他实践环节，实验主要培养学生的基本实验技能；生产实习增加对实际生产线组装的客观认识；课程设计主要内容是所有生产环节的整合。课外科技活动再利用这些技能去实际解决工作中的问题。然而学生在中学并没有这样的经历，学生在中学所遇到的问题都是明确、结构良好的。但是大学专业领域问题却并非如此，特别是在生物工程专业，课外科技活动中很多步骤和方法并不是在特定环境下唯一的，甚至于整个科技活动最终的成果形式都可能是不确定的，这种情况更增加了学生组织步骤形成方案的难度。简单来说，其他实践环节的专业技能属于模块，课外科技活动就是将这些模块组装起来形成各种方案并在专业领域获得大而化之的应用［10］。方案的设计是一个模块化整体目标的过程，完成所有子目标，则整体目标也就达到了。对生物工程专业来说，科研和生产中的模块组成方式是一致的，生物工程专业本身就是面向实际工业生产的，所不同的是仅仅是规模和工艺的转化。因此，生产活动可以为科研活动提供参考，而生产实习和课程设计就是两个涉及到生产活动的实践教学环节。如果说知识是对人类现有生产活动的提炼，那么生产实习中的所有感官认识是形成抽象思维的基础。生产实习中一个需要被克服的思维方式就是“想当然”，这是最容易出现的也是最典型的形而上的机械思考方式。由于课程中的组织和实际生产中的模块组装吻合的如此之好，学生很容易从“学以致用”的角度看待这种吻合——工厂这么好的印证了课本知识，那么这种模块分解方式一定是天然正确的。这会阻止对深入问题的探讨，也就是知其然不知其所以然，这种情况也可能会出现在其他专业的生产实习中。生产实习的问题就在于在同一框架下对框架本身进行讨论是不会有结果的，如果仅要求学生对生产线组成进行讨论，最终只会得到千篇一律的该生产线优缺点和局部改良方案。对生产实习本身，这个结果是足够的，但却会形成固有模式而限制学生的创新能力。课外科技活动中对实验原理的更高的要求和更复杂的实验情况却可以有效地克服这种问题，例如精度和纯度的更高需求就决定了从经济角度出发的工艺流程在科研中将会发生步骤上的倍增，达到“最近目的-手段分析”被“有效目的-手段分析”所替代的效果［11］。在这种工作中，套用原有的直观经验不会有什么效果，但是分析方法却都是一样的。例如，蛋白质内毒素的生产工艺有三个步骤：发酵、离心、成剂；而实验室中的精提取即使是经过简化后还是需要发酵、盐析、离心、脱盐、萃取、结晶等步骤。不同情境下步骤的不同也导致了子目标的不同。课外科技活动配合主动式教学可以迫使学生在面对未遇见的专业领域复杂问题时不得不依据已习得的一般分析方法来建构方案，对来自不同学生的方案间的比较既能够凸现解决同一问题时手段的多样性，又能够使学生相互交流各自在进行子目标划分时的考虑，锻炼他们在解决复杂问题时的创新能力。学者们一直在倡导综合型和设计型实验的一个原因就在于它们能够从小规模上锻炼学生的目标构建能力。目的-手段分析［11］中最重要的就是子目标的建立。相对而言，由于其比较简单和操作更容易，实验的要求更浅显一些，便于学生学习如何建立子目标。有很多教师在讲授实验时本能地就在向学生演示这方面的技能，在讲实验时以圆圈和箭头勾勒实验流程就是其体现。或许在教学中有意识的采用这种方法会取得好的效果。当然，由于问题复杂性不同，实验教学中的一个项目绝大多数只能算作是生产实习或课外科技活动中的一个步骤，所以它究竟有多大的效果还需要教育心理学上更多的研究。

作为一种主动实践教学形式，大学生课外科技活动是对学生综合素质的集中锻炼过程。要最大限度的发挥它的作用，需要理论教学和实践教学各环节的配合。在总体本科教育过程中，所有的教学形式在内在上都是相辅相成的，真正的主线是对学生综合素质的培养。课外科技活动作为一种教学方式，本身天然就为学生营造了一个充分发展其实践能力和创新思维的学习环境，通过对课外科技活动本身的研究，再辅之以其他教学形式的改革，我们可以预期能够取得更好的效果。

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［11］阿妮塔.伍德沃克.教育心理学（第八版）［M］.江苏：江苏教育出版社.2005：344.