王旺田,武軍艷,王寶強(qiáng),周香艷,王翠玲

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

筆者根據(jù)教育部《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》文件精神[1],在“能源植物培育與利用”課程開展案例教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生多讀書、深思考、善提問、勤實踐,拓寬學(xué)生視野、豐富知識,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作、舉一反三及創(chuàng)新思維的能力,從而服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！澳茉粗参锱嘤c利用”是甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)生物質(zhì)能方向的一門專業(yè)核心課程,是應(yīng)用型課程,在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力方面,該課程的地位尤為凸顯。目前,對案例教學(xué)法的研究主要側(cè)重于以生活實踐為背景的案例的實踐研究[2],而以專業(yè)案例進(jìn)行教學(xué)的實踐研究較少[3]。

本文依托“能源植物培育與利用”課程實踐改革,對該課程利用案例教學(xué)法的優(yōu)勢、案例教學(xué)在該課程中的組織實施、案例教學(xué)體系完善、案例教學(xué)效果分析及案例教學(xué)反思等四個方面進(jìn)行了探索,以期通過提升教學(xué)效果為同類課程的教學(xué)改革提供參考。

一、案例教學(xué)法在能源植物培育與利用課程中的優(yōu)勢

案例教學(xué)法是指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,對教學(xué)內(nèi)容提煉形成案例,在學(xué)生掌握課程基本知識的基礎(chǔ)上,以教師為主導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行案例分析,通過小組討論、師生互動等形式,發(fā)揮學(xué)生的能動性和參與性,提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,使學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識的教學(xué)方法[4]。通過該課程的案例教學(xué),總結(jié)存在的優(yōu)勢有以下四個方面。

(一)案例教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生解決實際問題的興趣

鑒于“能源植物培育與利用”理論的枯燥性,在講課過程中引入動態(tài)的視頻材料,將植物的生長過程形象化、連續(xù)化,改變傳統(tǒng)的用靜態(tài)講動態(tài)的課堂講授方式,用動態(tài)描述靜態(tài),用特例闡述規(guī)律,通過邏輯推理,總結(jié)歸納,升華理論知識,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生對案例教學(xué)的熱情,從而激發(fā)學(xué)生應(yīng)用掌握的知識解決實際問題的強(qiáng)烈欲望。針對案例具有的問題性、實踐性和啟發(fā)性,在講授“油莎豆的栽培技術(shù)”一節(jié)時,涉及油莎豆水肥部分內(nèi)容,以2016年朱俊嶺的研究“不同水分處理條件對油莎豆葉片生理指標(biāo)及塊莖品質(zhì)的影響”為內(nèi)容,在分析原研究問題的基礎(chǔ)上,搜集油莎豆相關(guān)素材編寫案例,提出“油莎豆不同生育時期生理調(diào)節(jié)物質(zhì)含量對品質(zhì)有何影響?”這一問題,讓學(xué)生提取案例中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,激發(fā)學(xué)生的探索能力,讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)知識是用來解決問題的,在解決問題中體驗理論知識的價值。

(二)案例教學(xué)有利于調(diào)動學(xué)生的主體地位

案例教學(xué)不同于傳統(tǒng)教學(xué),在教學(xué)過程中,老師和學(xué)生的溝通渠道、師生地位存在明顯的區(qū)別[5]。在案例教學(xué)的整個過程,涉及案例的收集、案例呈現(xiàn)、案例解讀等環(huán)節(jié),在每一個環(huán)節(jié)中,教師啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生參與這些工作,讓學(xué)生處于探索問題、解決問題的主動地位,突出學(xué)生的主體性,改變了教師單向輸出的局面,特別是案例呈現(xiàn)和解讀環(huán)節(jié),每個學(xué)生都參與到案例的預(yù)習(xí)、思考、總結(jié)、討論及辯論等過程中,調(diào)動學(xué)生的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。比如在“甜高粱秸稈發(fā)酵制燃料乙醇”案例中,學(xué)生可以聯(lián)系“生物質(zhì)秸稈煉制技術(shù)與案例分析”中涉及的知識經(jīng)驗,以在已有案例中呈現(xiàn)的問題和解決問題的思路為導(dǎo)向,學(xué)生自主建構(gòu)知識框架,在討論交流環(huán)節(jié)實現(xiàn)師生間、學(xué)生間的雙向交流,進(jìn)一步深化學(xué)生對問題的認(rèn)識與理解,促進(jìn)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)。

(三)案例教學(xué)有利于求同存異

能源植物比較多,但是種類比較少,通過不同能源植物的學(xué)習(xí),將能源植物分類,在每一類中,歸納相同點和不同點。比如纖維素類能源植物中柳枝稷和芒草,均可以進(jìn)行秸稈發(fā)電、固化成型燃料、厭氧發(fā)酵制沼氣等生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化,通過類比分析、歸納總結(jié)秸稈不同組分分別利用,實現(xiàn)原料價值的最大化。比如通過引入“生物質(zhì)秸稈煉制技術(shù)與案例分析”,討論萃取酶解方案和木質(zhì)素方案工藝途徑下的產(chǎn)品方案,展開工藝路線、產(chǎn)品方案的經(jīng)濟(jì)性比較,選擇適宜于不同秸稈特征的工藝路線和產(chǎn)品方案。而引入水壺結(jié)構(gòu),講解沼氣池的建造和進(jìn)出料、收集氣體原理,從而使秸稈轉(zhuǎn)化為沼氣的深奧理論和實踐結(jié)合起來,簡化了教學(xué)工作,提高了學(xué)生對沼氣池的認(rèn)識。

(四)案例教學(xué)使學(xué)生產(chǎn)生觸類旁通、舉一反三的效果

通過引入案例來輔助學(xué)生對能源植物轉(zhuǎn)化工藝知識的學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握相關(guān)能源植物的生物學(xué)知識和栽培技術(shù)、轉(zhuǎn)化為同一燃料的工藝流程,提高學(xué)生學(xué)術(shù)研究和指導(dǎo)生產(chǎn)的能力。比如油料能源植物麻風(fēng)樹、油棕櫚、黃連木、文冠果、油桐等,通過一個案例至少應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中加深對某些重點和難點的把握,加深對教學(xué)內(nèi)容的掌握,能夠使學(xué)生產(chǎn)生觸類旁通,舉一反三的效果。在講授“麻風(fēng)樹”這章內(nèi)容時,涉及生物油的轉(zhuǎn)化部分,引入“堿解法制生物柴油工藝流程”作為案例,闡述生物油提取方法、醇油比、催化劑用量、溫度、反應(yīng)時間等為變量對生物柴油產(chǎn)率的影響,其研究思路可以引申到其他油料類能源植物生產(chǎn)生物柴油過程。

二、能源植物培育與利用課程案例教學(xué)的組織和實施

案例教學(xué)是在一定的理論和原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,因此案例的選取和準(zhǔn)備、案例的呈現(xiàn)和解讀、評析是安排在基本知識和相應(yīng)技能學(xué)習(xí)之后進(jìn)行。因此,在育種理論和栽培、轉(zhuǎn)化技術(shù)講授的基礎(chǔ)上選取的案例有:堿解甜高粱秸稈厭氧發(fā)酵制氫、甜高粱秸稈發(fā)酵制燃料乙醇、青貯對柳枝稷制取燃料乙醇轉(zhuǎn)化過程的影響、甘薯發(fā)酵脫水制備生物乙醇、文冠果種子制備生物柴油、麻瘋樹油制備生物柴油、芒草稀硫酸水解工藝、木薯制備燃料乙醇、不同水分處理對油莎豆葉片生理指標(biāo)及塊莖品質(zhì)的影響、菊芋粉同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇等。

(一)教學(xué)案例的選取和準(zhǔn)備

案例教學(xué)的首要任務(wù)是案例的選取,根據(jù)案例教學(xué)的目標(biāo)、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)以及掌控程度,確定案例中包含的知識點以及要達(dá)到的教學(xué)效果,合理地選擇案例。同時案例教學(xué)是在一個開放的環(huán)境里進(jìn)行的,而能源植物培育與利用又是一門綜合性非常強(qiáng)的專業(yè)課程,目前沒有合適的教材,有用的案例材料很少。因此,要做好案例教學(xué),教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目的,借助中國知網(wǎng)等學(xué)術(shù)期刊、精品課程的網(wǎng)站閱讀文獻(xiàn),整理論文、課件中的研究方法、結(jié)果,編寫案例,設(shè)置供學(xué)生探討分析的問題[6],充實教學(xué)內(nèi)容,增強(qiáng)案例教學(xué)的實用性和針對性,一方面激勵學(xué)生的興趣,另一方面開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提升教學(xué)效果。

(二)呈現(xiàn)案例

案例教學(xué)的開展,除了教師對案例本身的掌握之外,要求學(xué)生在課前精讀和分析案例,因此案例材料要在開展案例教學(xué)課之前呈現(xiàn)給學(xué)生,明確案例教學(xué)的目標(biāo)和重點內(nèi)容,清楚本案例要解決的問題。案例的呈現(xiàn)應(yīng)充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,發(fā)布電子文檔,根據(jù)教學(xué)主題和內(nèi)容布置案例預(yù)習(xí)的任務(wù)、分組模式、小組成員及任務(wù)分工。同時“能源植物培育與利用”在教學(xué)過程會經(jīng)常涉及其他學(xué)科的知識點,如植物學(xué)、昆蟲學(xué)、病理學(xué)、儲藏加工學(xué)、生理學(xué),甚至分子生物學(xué),因此要明確任務(wù)分工,避免知識點的遺漏,同時培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神、溝通協(xié)調(diào)能力,以及發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[7]。

(三)解讀案例

案例教學(xué)的中心環(huán)節(jié)是案例解讀,主要目的是挖掘案例材料中的規(guī)律。教師在明確教學(xué)目標(biāo)、擬傳授的知識點,學(xué)生在結(jié)合已學(xué)知識、研讀案例的基礎(chǔ)上,采用課堂結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺討論的方式進(jìn)行案例解讀。在解讀案例的過程中,針對案例教學(xué)具有的主體性和互動性特征,堅持以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的原則,引導(dǎo)學(xué)生參與案例的制作與實施過程,讓學(xué)生在教學(xué)過程中自我學(xué)習(xí),自我提升,自我成長,讓不同經(jīng)驗得到交流,并且教師要抱有一種再學(xué)習(xí)的心態(tài)與學(xué)生進(jìn)行平等交流,也會產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。同時,教師還要啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)案例的內(nèi)部特征,引導(dǎo)學(xué)生思考案例中的內(nèi)容與相應(yīng)的理論,應(yīng)用已有知識解決實際問題。針對學(xué)生貯備知識的差異因材施教,擴(kuò)大思考空間,發(fā)掘各類學(xué)生的優(yōu)勢和潛能,啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。

(四)評析案例

根據(jù)案例教學(xué)完整的三個階段,“準(zhǔn)備—討論—反饋”過程[8],案例解讀結(jié)束后,教師對討論結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié),恰如其分的評價,指出解讀案例過程中的成績和不足,并進(jìn)一步對案例分析進(jìn)行補(bǔ)充,針對存在的疑點引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考,給學(xué)生指明思考問題的方法和思考方向。由于案例教學(xué)不能覆蓋所有的知識點,在案例教學(xué)實施的過程中,我們適量地增加相關(guān)參考論文,盡可能多地涵蓋所有的知識點。

三、案例教學(xué)法的效果分析

“能源植物培育與利用”課程案例教學(xué)從2014級開展,逐年修改及完善,基本形成栽培、育種、轉(zhuǎn)化3個模塊的案例集,但案例教學(xué)法只是“能源植物培育與利用”課程教學(xué)方法中的一種,是教學(xué)方法中的一個嘗試,是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)知識單向輸出模式的重構(gòu),要培養(yǎng)優(yōu)秀人才還需要不斷實踐和綜合運(yùn)用。通過問卷調(diào)查2018年到2022年5個年級204位學(xué)生對案例教學(xué)法的認(rèn)知度、教學(xué)效果、學(xué)生綜合能力進(jìn)行調(diào)查及測試分析,調(diào)查問卷及綜合測評中每一位同學(xué)都參與,每個年級分為5組,按組計算平均值,組成重復(fù)。調(diào)查問卷各問題設(shè)置“A很滿意、B一般、C不滿意”3個選項;綜合能力測試項目,表達(dá)能力“中心明確、表達(dá)有條理記為A,中心明確、表達(dá)較有條理記為B,表達(dá)無條理記為C”;溝通交流能力“條理清楚、邏輯性強(qiáng)、表達(dá)自然得體記為A,條理較清晰、邏輯性較強(qiáng)記為B,表達(dá)不清、邏輯性差記為C”;分析問題和解決問題能力“主題突出、鮮明、語言表達(dá)清楚、有自己的見解、觀點記為A,主題突出、鮮明、語言表達(dá)清楚記為B,思路不清、邏輯性差記為C”;實踐能力根據(jù)“案例選擇典型、焦點突出、理論結(jié)合生產(chǎn)實踐問題、撰寫規(guī)范記為A,案例選擇有特色,案例問題有啟發(fā)性,但不能緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐記為B,案例焦點不突出、觀點單一、不能聯(lián)系生產(chǎn)實踐記為C”;團(tuán)隊合作評價指標(biāo)為“能積極主動配合、責(zé)任心強(qiáng)、溝通和執(zhí)行能力強(qiáng)、有效完成任務(wù)記為A,積極聯(lián)系其他成員、清晰表達(dá)自己觀點、能多角度考慮問題記為B,團(tuán)隊成員之間溝通不暢,需要2次以上才能表達(dá)清晰所講內(nèi)容者記為C”。結(jié)果如圖1和圖2所示,分析表明:通過科學(xué)地選用案例教學(xué)法,有利于理論聯(lián)系實際能力、探索能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),有利于綜合素質(zhì)的提高,主要體現(xiàn)在:

圖1 綜合能力評價

圖2 案例教學(xué)認(rèn)知度及教學(xué)效果

(一)提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力及實際操作技能

案例教學(xué)以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo),在“能源植物培育與利用”的案例教學(xué)法運(yùn)用過程中,案例素材選擇學(xué)科前沿論文,引入新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究成果,使學(xué)生對學(xué)科研究進(jìn)展有一定的了解,增強(qiáng)了案例的可讀性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;案例問題來源于生產(chǎn)實踐,針對性強(qiáng)、貼近實際,增強(qiáng)了教學(xué)的吸引力和互動力,促使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識深入細(xì)致地分析、解決實際問題,提高了學(xué)生綜合分析問題的能力,能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識迅速轉(zhuǎn)化為應(yīng)用能力。案例教學(xué)對學(xué)生綜合能力測試的方差分析表明:在A水平上,學(xué)生表達(dá)能力、溝通能力、實踐能力、合作能力在年際間差異顯著(P<0.05),分析問題和解決問題能力不顯著。在B水平上,表達(dá)能力、解決問題能力、實踐能力在年級間差異不顯著,而溝通能力、分析問題能力、團(tuán)隊合作能力在年級間差異顯著(P<0.05)。在C水平上,各評價指標(biāo)在年級間差異顯著,并且各評價指標(biāo)第一年占比最大,隨著案例教學(xué)時間的推進(jìn),比例逐步減小,第5年占比最小。從圖1看出:A水平中各評價指標(biāo)占比在逐年增加,C水平中各評價指標(biāo)占比在逐年降低,而B水平各評價指標(biāo)占比變化不大。由此說明,在案例解讀及評析教學(xué)中,學(xué)生應(yīng)用自己所學(xué)知識,能對案例做出自己的判斷,分析問題和解決問題的能力均得到了鍛煉,表達(dá)能力、溝通交流能力及團(tuán)隊合作能力均得到了提高。

(二)提高了學(xué)生對案例教學(xué)的認(rèn)知度及教學(xué)質(zhì)量

在案例教學(xué)過程中,通過問題設(shè)計、師生交流,加深理論的理解與課堂教學(xué)的指導(dǎo),促進(jìn)教師專業(yè)化水平的提高,從而提升課堂組織和控制能力及理論與實踐相結(jié)合的歸納應(yīng)用能力。通過近5年來案例教學(xué)的問卷調(diào)查表明,在A水平上,教學(xué)互動性、教學(xué)啟發(fā)性、教學(xué)案例與實踐聯(lián)系度、案例教學(xué)滿意度、認(rèn)知度和學(xué)生能力與素質(zhì)培養(yǎng)在年際間差異顯著(P<0.05),而考核方式(P=0.259)、引導(dǎo)作用(P=0.474)在年級間差異不顯著。在B水平上,僅僅教學(xué)互動性(P=0.458)在年級間差異不顯著。C水平上,引導(dǎo)作用和考核方式在年級間差異不顯著,其他指標(biāo)均在年級間差異顯著(P<0.05)。由A、B、C三個水平的分析說明在考核方式上需要進(jìn)一步改革,今后需要加強(qiáng)過程性考核力度,學(xué)生與老師的互動性方面,需要和學(xué)習(xí)成績中等水平的學(xué)生加強(qiáng)交流。在編寫案例時要圍繞案例素材的時效性、針對性與案例教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的契合性,加強(qiáng)與中等水平學(xué)生的溝通交流,提升案例的編寫能力。從圖2案例教學(xué)各評價等級的疊加結(jié)果看出:A評價等級人數(shù)占比在逐年增加,B、C評價等級的人數(shù)占比在逐年下降,說明學(xué)生整體上對案例教學(xué)的認(rèn)知度在提高,對案例教學(xué)的效果得到認(rèn)可,在案例教學(xué)過程中,通過問題設(shè)計、師生交流,加深理論的理解與課堂教學(xué)的指導(dǎo),促進(jìn)教師專業(yè)化水平、學(xué)生分析問題、解決問題能力的提高,從而提高學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的歸納應(yīng)用能力。

四、能源植物培育與利用課程案例教學(xué)的反思

案例教學(xué)是以學(xué)生為核心,教師為輔助,學(xué)生在系統(tǒng)理論的指導(dǎo)下,通過分析能源植物栽培及育種過程、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的實際問題,利用已有的理論知識去分析和解決實際問題,加深對理論的理解和認(rèn)識,達(dá)到理論聯(lián)系實際、探索規(guī)律的目的。同時,案例教學(xué)需要一定的理論知識來支撐,因此在“能源植物培育與利用”課程教學(xué)過程中,教師將傳統(tǒng)的講授教學(xué)法與案例教學(xué)法有機(jī)結(jié)合、理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,完善教學(xué)體系、豐富教學(xué)內(nèi)容,改變教學(xué)模式,搭建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)平臺,學(xué)生在獲取大量理論知識的同時,又培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行批判分析能力、創(chuàng)新能力的提高和發(fā)展,更有利于學(xué)生對理論知識的掌握和應(yīng)用。

另外,在全員、全程、全課程的“課程思政”綜合教育理念下[9],充分挖掘“能源植物培育與利用”教材中的“課程思政”元素,將思政元素融入案例教學(xué)過程,將課程教學(xué)與思政教學(xué)有機(jī)融合,多途徑、多角度引導(dǎo)學(xué)生,發(fā)揮課堂育人的主渠道作用,落實好高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要精神,解決思政課和專業(yè)課在“立德樹人”方面“兩張皮”問題,實現(xiàn)“立德樹人”的根本任務(wù)。因此需進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)手段,完善教學(xué)體系,積極運(yùn)用案例教學(xué)及其他教學(xué)形式,發(fā)揮學(xué)生的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、分析能力和解決問題的能力以及提高教師自身的綜合能力。

五、結(jié)語

“能源植物培育與利用”課程結(jié)合植物育種學(xué)、植物栽培學(xué)、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化等學(xué)科的理論與實踐,將“能源植物培育與利用”課程教學(xué)內(nèi)容模塊化(糖類作物、淀粉作物、油料類植物和木質(zhì)纖維素類),教學(xué)過程按照植物學(xué)和農(nóng)藝學(xué)特征、育種原理、栽培技術(shù)及轉(zhuǎn)化方式分步驟教學(xué),在教學(xué)過程中,堅持以學(xué)生為主體,以案例教學(xué)為主要教學(xué)方式,利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)施,采用PPT、網(wǎng)絡(luò)音頻視頻資源與板書相結(jié)合的方式,全程分組討論交流,采用“教學(xué)全程考核法”的考核方式(平時成績與學(xué)期考試成績相結(jié)合,知識記憶與知識應(yīng)用相結(jié)合,閉卷與開卷考核相結(jié)合,按比例總評成績),使學(xué)生分析問題及解決問題的能力、溝通交流能力、團(tuán)隊合作及實踐能力得到提高。