鮑文娜,吳元鋒,劉士旺,柳 永

(1.浙江科技學院 生物與化學工程學院,杭州 310023;2.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學與生物加工技術(shù)重點實驗室,杭州 310023)

1870年美國哈佛法學院院長克里斯托弗·哥倫布·朗代爾首創(chuàng)了案例教學法,它是以教學目標和教學內(nèi)容為依據(jù),以典型案例分析為核心的教學模式[1]。案例教學法已發(fā)展了150多年,以學生為主體是其核心的教學理念。相比傳統(tǒng)教學模式,它具有以下優(yōu)點:能夠提高學生的學習主動性,培養(yǎng)其獨立思考與問題分析、組織表達、理論聯(lián)系實際、方案設(shè)計和創(chuàng)新等能力,發(fā)展自身綜合素質(zhì);同時能夠保持教師的學術(shù)敏感性[2]。

基于案例教學法的上述優(yōu)點,其廣泛應用于醫(yī)學、英語、計算機、數(shù)學、生物學、語文等多種學科[3-5],可與其他教學法混合使用[6-7],且涵蓋了幼兒園、小學、初中、高中、本科、研究生等各層次教學[8-9]。然而,目前關(guān)于案例教學法在不同人群中的教學效果差異研究非常少。王亮亮等[10]探討了本科生和研究生的教育差異,尹嘉晶等[11]比較了本科生、碩士研究生、博士研究生在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓期間的不同表現(xiàn)。但以上研究缺乏具體教學法在不同人群中實施效果的比較。本研究將案例教學法分別引入本科生和研究生課程,并深入分析和探討案例教學在不同人群中的應用效果差異及原因,以期為今后本科生和研究生的教學改革提供參考。

1 研究對象和課程設(shè)置

本研究以浙江科技學院食品科學與工程專業(yè)本科生和化學工程與技術(shù)一級學科碩士研究生為研究對象,分別設(shè)置傳統(tǒng)教學的對照組和實施案例教學法的試驗組,探討案例教學法在二者教學效果上的差異。其中,本科生對照組為2015級學生(28人),試驗組為2016級學生(22人)和2017級學生(43人)。研究生對照組為2018級學生(15人),試驗組為2019級學生(19人)和2020級學生(40人)。

“食品工程分離技術(shù)”是浙江科技學院為食品科學與工程專業(yè)本科大三學生開設(shè)的一門專業(yè)選修課,是現(xiàn)代食品工業(yè)的重要內(nèi)容之一。該課程介紹了各種新型食品工程分離技術(shù)的概念、原理、操作工藝及其應用,并將各種分離技術(shù)全面靈活地運用在食品分離過程中,解決實際工程問題[12]?！案叩壬锘瘜W”是為化學工程與技術(shù)一級學科碩士研究生開設(shè)的一門學位課。該課程介紹了四大生物分子的分類、結(jié)構(gòu)、功能、研究方法、研究熱點及其應用,為進一步深入探討生命機理研究提供知識基礎(chǔ)[13]。其中,兩門課程中關(guān)于“色譜分離技術(shù)的原理及其在蛋白質(zhì)分離純化中的應用”的內(nèi)容有部分重合。為了讓學生更好地理解和應用,筆者采用了相同的案例進行教學。

2 案例設(shè)計和教學評價

2.1 案例設(shè)計

試驗組采用案例教學法,其教學流程設(shè)計如下:

首先,理論知識鋪墊。根據(jù)課程大綱要求,講授凝膠過濾層析、離子交換層析、親和層析等色譜分離技術(shù)的原理、工藝流程及影響因素,讓學生對其有大致了解。

其次,課前準備工作。選取2個典型案例供學生課前了解和學習,案例符合以下原則:能夠反映蛋白質(zhì)分離純化的常規(guī)思路;將多項分離技術(shù)聯(lián)合使用,覆蓋教學大綱中的分離純化方法,貼近工業(yè)生產(chǎn)實際;提供詳細分離純化過程參數(shù),以提高學生對操作細節(jié)的關(guān)注度;能反映出各步驟的回收率、純度、活力、比活力等純化效果,并用圖片等可視化手段呈現(xiàn)。根據(jù)上述原則,結(jié)合生物與化學工程學院農(nóng)業(yè)生物資源生化制造特色的相關(guān)內(nèi)容,選擇“雙頭菌WH-1中環(huán)氧二酸水解酶的分離純化”[14]和“基因工程菌中食品添加劑酒石酸合成關(guān)鍵酶的分離純化”[15]案例進行教學。提前1周將案例發(fā)布給學生進行自主學習,3～4人/組討論。討論內(nèi)容包括應用了哪些純化方法,各方法之間如何銜接,純化參數(shù)如何設(shè)置,目標蛋白如何檢測,2種案例的異同點,討論后達成統(tǒng)一觀點。

再次,課堂討論。指出案例中值得討論的問題,引導學生分析,并進行歸納總結(jié)。學生可能對分離方法總結(jié)不完全,比如忽略離心、超濾等步驟對純化效果的影響。教師可進一步分析各步驟對純化的影響,討論其合理性,并引導學生提出更加高效經(jīng)濟的組合方式,以提高學生方案設(shè)計的意識。分析分離純化的過程參數(shù),了解參數(shù)設(shè)置的必要性、原則、與純化效果的關(guān)系及檢測方法,讓學生更加了解試驗的具體操作過程。通過討論2個案例的異同點,總結(jié)出最常見的從野生菌株和基因工程菌中純化蛋白的通用思路,為學生今后工作及科研中解決實際問題奠定基礎(chǔ)。

最后,課后鞏固。布置蛋白分離純化方案設(shè)計作業(yè),給出相關(guān)蛋白的物料來源、理化性質(zhì)、用途等信息,要求寫出分離純化的整體技術(shù)路線及各步驟的具體操作方法及檢測參數(shù)。

對照組采用傳統(tǒng)教學方式,如用口述、板書、多媒體形式授課,講授蛋白分離純化方法的工作原理、操作流程、注意事項、方法選擇、常用思路及檢測手段。

2.2 教學評價

表1 本科生和研究生的教學滿意度比較Table 1 Comparison of teaching satisfaction between undergraduates and postgraduates

3 教學效果

3.1 教學滿意度分析

案例法的教學滿意度比較情況見表1,無論是本科生還是研究生,本方法都具有較好的授課效果。就本科生而言,相比對照組(2015級),采用案例教學法的試驗組(2016級和2017級),對教師教學滿意度評價分別提高8.2%和9.1%(兩年平均提高8.7%),對學生自身滿意度分別提高12.3%和13.4%(兩年平均提高12.9%),總滿意度分別提高10.1%和11.1%(兩年平均提高10.6%)。對研究生而言,相比對照組(2018級),采用案例教學法的試驗組(2019級和2020級),對教師教學滿意度評價分別提高11.2%和12.0%(兩年平均提高11.6%),對學生自身滿意度分別提高22.7%和22.9%(兩年平均提高22.8%),總滿意度分別提高16.6%和17.2%(兩年平均提高11.9%)。二者對學生自身滿意度提高幅度均大于教師評價,體現(xiàn)了本方法以學生為主體的理念,并且研究生的教學效果要好于本科生。

就單個滿意度指標而言,本科生2年平均指標增幅從大到小依次為:提高解決問題能力(19.5%)、課堂氣氛活躍度(16.1%)、提高方案設(shè)計能力(15.5%)及提高學習興趣(15.5%)、理論聯(lián)系實際能力(11.1%)、增強學習主動性(10.0%)、原理表達滿意度(9.2%)、教學方式滿意度(6.5%)、理論知識掌握度(5.1%)、教學內(nèi)容滿意度(1.7%)。研究生2年平均指標增幅從大到小依次為:提高方案設(shè)計能力(28.9%)、提高學習興趣(27.4%)、提高解決問題能力(23.4%)及增強學習主動性(23.4%)、課堂氣氛活躍度(17.1%)、理論聯(lián)系實際能力(14.6%)、教學方式滿意度(14.5%)、理論知識掌握度(12.3%)、原理表達滿意度(8.8%)、教學內(nèi)容滿意度(4.0%)。

從以上分析可知,案例教學法在提高教師教學質(zhì)量的同時,更可顯著提高學生的學習質(zhì)量,特別是可以提高課堂學習氣氛、學習主動性、學習興趣、方案設(shè)計和解決問題能力。除此之外,本教學法對研究生的教學效果更顯著,特別是在學生自評環(huán)節(jié)。

3.2 理論成績分析

圖1 本科生和研究生的理論成績達成度比較Fig.1 Comparison of theoretical achievements between undergraduates and postgraduates

將期末試題中色譜分離技術(shù)相關(guān)試題分成記憶、理解、設(shè)計3類,比較本科生與研究生在理論成績中的達成度(圖1)。

就本科生而言,無論是否使用案例教學法,其3類題目達成度按從高到低的順序均為記憶類、理解類、設(shè)計類,分別對應易、中、難三類題型。但是通過實施案例教學后,相比對照組(2015級),試驗組(2016級和2017級),記憶類題型達成度分別提高0%和1.2%,理解類題型達成度分別提高4.4%和5.5%,設(shè)計類題型達成度分別提高15.1%和16.6%,總達成度分別提高9.3%和10.7%。其中設(shè)計類題型的達成度平均增幅為15.9%,與滿意度調(diào)查指標中提高方案設(shè)計的滿意度平均增幅15.5%相吻合,且理解類題型達成度平均增幅(5.0%)與理論知識掌握度指標平均增幅(5.1%)相一致。

然而對研究生而言,采用案例教學法可改變3種題型達成度結(jié)構(gòu)。未使用案例教學法前,3種題型的達成度情況與本科生類似。但使用本方法后,研究生對理解類和設(shè)計類題型的掌握程度明顯升高,形成理解類題型達成度最高、記憶類其次、設(shè)計類最后的結(jié)構(gòu)。相比對照組(2018級),試驗組(2019級和2020級),記憶類題型達成度分別提高1.1%和2.0%,理解類題型達成度分別提高11.9%和12.5%,設(shè)計類題型達成度分別提高19.9%和20.7%,總達成度分別提高13.4%和14.2%。該結(jié)果與滿意度調(diào)查的結(jié)果較吻合,研究生對提高方案設(shè)計的滿意度平均增幅最高(28.9%),其所對應的設(shè)計類題型的達成度平均增幅(20.3%)也最大。此外,研究生理解類題型達成度平均增幅(12.2%)與理論知識掌握度指標的平均增幅(12.3%)相對應。

從上述分析可知,滿意度調(diào)查和考試成績可作為有效的評價標準,案例教學法對提高本科生和研究生記憶類題型的效果并不顯著,但均可以增加二者對理解和設(shè)計類題目的正確率,其中設(shè)計類題型的達成度增幅最高。案例教學法使研究生對后兩類題型正確率的增幅更明顯,使得3類題型達成度情況發(fā)生變化,從高到低依次為理解類、記憶類、設(shè)計類。

本研究運用案例教學法顯著提高了教師教學質(zhì)量和學生學習效果,這與已有的一些研究結(jié)果一致。例如苗文娟等[16]在“食品分離技術(shù)”課程中運用線上線下相結(jié)合的混合式教學法,并通過大量案例教學,顯著提升了學生的學習能力和綜合素質(zhì)。岳巖磊等[17]在基礎(chǔ)生物化學教學中運用了案例教學法,在課堂氣氛活躍度、學生課程參與度和師生互動度上都優(yōu)于傳統(tǒng)教學組。王燦華[18]研究了多種教學方法在生物化學教學中的應用,結(jié)果表明案例教學法的滿意度為96%～100%。朱本偉等[19]構(gòu)建并豐富了生物分離工程課程的教學案例庫。

3.3 教學效果差異的原因分析

本研究從問卷調(diào)查和理論成績兩方面,比較案例教學法在本科生和研究生課程中教學效果的差異。結(jié)果顯示案例法均能提高二者的教學效果,且對研究生的改善效果更為明顯。從滿意度調(diào)查結(jié)果可以看出,研究生對案例法中以學生為主體的觀念更加贊同,這極大提高了他們的學習主動性,這也與理論成績的結(jié)果一致。經(jīng)過案例教學后,研究生對知識理解更透徹,方案設(shè)計思路更清晰。究其原因,主要包括以下幾個方面:

第一,在教育目標上的差異。本科生階段主要培養(yǎng)學生的素質(zhì)和能力,是基礎(chǔ)性和專業(yè)性相結(jié)合的高等教育。然而研究生階段主要培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的高級人才,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。由于教育目標的差異,導致學生對培養(yǎng)方式和教學方法的接受和理解程度不同,研究生更能接受案例教學法。

第二,在理論基礎(chǔ)和心智上的差異。研究生已進行了本科相關(guān)專業(yè)的系統(tǒng)學習培訓,有相應的理論知識基礎(chǔ),特別是經(jīng)歷畢業(yè)論文撰寫的過程,已具備一定的問題分析和方案設(shè)計的能力。此外,他們對校園生活熟悉,心智上更成熟,相比本科生,他們更容易理解和掌握知識點。

第三,在培養(yǎng)方式上的差異。本科生是通過相關(guān)課程的學習,碎片化地搭建知識架構(gòu)體系,重在基礎(chǔ)課程的學習,對各科目之間的相互聯(lián)系還不夠清楚。然而研究生是通過項目來學習,在研究開始前就已進行了充分的調(diào)研,并對研究中需要掌握的理論知識做好了規(guī)劃,對理論課的學習有針對性,方法也多樣化。案例教學法更加貼近研究生的項目式教學模式,因此他們更適宜這種教學方法,可以充分地調(diào)動學習的積極性,從而提高設(shè)計和創(chuàng)新能力。

4 結(jié) 語

綜上,案例教學法能明顯提高食品科學與工程專業(yè)本科生和化學工程與技術(shù)學科研究生色譜分離技術(shù)的教學效果,且本教學法對研究生的實施效果顯著高于本科生,特別是在學生自身滿意度和方案設(shè)計能力上有較大的差別。究其原因,主要是二者在教育目標、理論基礎(chǔ)、心智、培養(yǎng)方式上的差異造成的。本研究還存在共同知識點較少、案例單一、研究對象人數(shù)偏少、組織協(xié)調(diào)欠缺等不足,今后在改善上述不足的基礎(chǔ)上,可針對不同人群的特點,將各種教學方法與理論知識有機結(jié)合,以進一步提高學生的學習興趣,提升教學質(zhì)量。