乳品工程专业学生解决“复杂工程问题”能力培养方式
在实践教学中,如何将培养学生解决“复杂工程问题”能力作为重点培养目标之一,通过对学生的锻炼引导,精心设计教学内容,将培养学生解决“复杂工程问题”能力贯穿教学始终,最终达到提高学生自主思考能立,提升学生综合素质。我们将从以下方面展开提高学生解决“复杂工程问题”能力培养的探讨。
1.课程教学中学生解决“复杂工程问题”能力培养
课程教学是学生学习中最为基础、最为重要的环节之一。大部分知识的掌握主要是由教师在课程教学中对学生进行教育和引导。目前就大部分课程来说,知识的掌握主要还是延续了中学模式的由教师“填鸭式”教学,并且相当一部分学生本身自主思考能力较差。因此如何在最为重要的课程教学中引导学生自主思考,提升解决问题能力极为关键。
以乳品工程专业学生为例,“乳品工艺学”为乳品工程专业学生的必修专业课,本课程主要由课程教学和课程实验组成。课程教学内容主要是由乳品化学基础、乳品微生物、乳品加工单元操作、酸奶、干酪、乳粉等章节内容组成。笔者为本门课程主讲教师之一,在课程初始为学生布置一道案例分析题目“背景:小乳品厂,原来生产超高温牛奶,6月份该厂增加酸奶生产线,生产八连杯酸奶,出现胀包问题。胀包问题持续到了11月份,12月份得到缓解。以此案例,进行角色设定分析:如果你是该厂厂长,如何制定解决方案;如果你是质量部经理,分析可能出现的微生物种类及造成污染的原因,制定相应检测方案”。
这道题目综合了乳品加工、乳品化学、乳品微生物学甚至是乳品企业管理的多方面综合知识。如果要全面的为本案例设计解决方案,需要有综合、全面的专业知识和管理知识,除了课程本身学习的教学内容,学生更需要去自主学习和思考综合多方面知识。本案例的解决,按照布鲁姆教育分类法,不仅需要学生能够掌握“记住,理解,应用”初级层次的认知问题,更需要学生掌握“分析,评估,创建”这个更高级认知问题能力。
本案例在教学初始便已经展示给学生,在进行完“乳品化学基础、乳品微生物、乳品加工单元操作、酸奶”等章节内容教学后,要求学生以论文形式提交案例分析。最终有20%~30%的学生分析较为全面,除了课堂教授的基础知识外,能够融会贯通,具有较好的自主学习能力,能到对问题进行较为全面的“分析”和“评估”,但是50%左右的学生仍然处在对知识的被动接受状态,案例分析仅仅是将部分课程知识死记硬套到案例中,分析解决问题能力及自主思考能力较为欠缺,需要更进一步地锻炼和提升。笔者认为这次案例分析题目显示的问题是相当部分学生自主学习和分析解决问题能力欠缺,除了学生本身没有转变好学习方式和学习态度之外,对于我们的教学手段也提出了一个警钟,要更加注重学生自主思考和自主解决问题能力培养,在教学过程中要进一步加强对学生的引导,除了基础知识教学,逐渐增加能够提高学生解决问题能力培养的课程项目比重。
2.实验教学中学生解决“复杂工程问题”能力培养
实验教学为学生“工程能力”培养的最为重要环节之一。在实验教学中学生通过设计实验、操作、指标测定及数据分析完成整个实验环节,对学生综合能力提升具有较大帮助。以乳品工程专业学生在第四学年第一学期进行的“乳品工艺学”实验为例,如何对整个实验教学环节进行设计和实施教学,让学生在有限的实验中加深对基础知识的理解,提升解决问题能力?在目前教学中,主要是进行多个独立实验,如乳饮料加工、酸奶制作、冰激凌制作等,并且由不同老师指导。各个实验之间联系较小。乳品工艺学实验是一门技术性和实用性较强的专业实验教学课程。笔者认为乳品工艺学实验在教学中如果进行精心设计,能够让学生在学习过程中独立思考和“解决复杂工程问题”得到很大的提升。
本课程大纲中的目标:将原辅料质量检验和处理、乳品加工过程的实践与工艺及工艺参数的优化、乳品工厂常用机械与设备的性能掌握和操作、使学生在学完专业基础课程和部分专业课程后,通过综合实验,提高学生的实验设计能力、动手能力和实验技能,加深理解专业基础课和专业课的理论知识,熟悉工厂常用设备的性能和使用。根据大纲的教学目标,可以更加系统化设计乳品工艺学实验的教学安排,例如:从原料奶收集、指标检测开始,设计奶粉喷雾干燥实验,利用学生自己喷出的奶粉作为冰激凌和酸乳加工的原料,检测乳制品的各项基本理化指标,并对原料乳质量、奶粉质量及最终产品质量之间进行分析,建立系统性工艺学实验。让学生能够完整的对乳品化学、乳品加工、乳品分析等知识进行融会贯通,从记住,理解,应用到分析,评估,创建,让学生的学习达到系统性的训练,最终提升学生解决复杂工程问题能力。
3.布鲁姆教育目标分类法在“复杂工程问题”能力培养中的应用
布鲁姆教育分类法将知识分为记住、理解、应用、分析、评估、创建6个等级,布鲁姆教育分类法的应用渗透到整个实践教学环节中,教师根据学生对知识的掌握能力循序渐进地对学生进行知识的引导和能力的提升培养。不管是课堂教学还是课程作业,以及实验教学,我们都可以利用布鲁姆教育分类法为指导对教学大纲进行新的改进,提高学生综合素质水平。