任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法在物理化學(xué)課程中的應(yīng)用

馬麗英 張懷斌 王雷 董秀麗 王春華

摘?要：針對物理化學(xué)課程概念多、公式多，理論性強、系統(tǒng)性強、邏輯性強的特點，以及學(xué)生數(shù)理知識不扎實且自學(xué)能力較差的現(xiàn)狀，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，從課程體系的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的設(shè)計、考核方式的改革等方面，探討任務(wù)驅(qū)動式物理化學(xué)教學(xué)方法改革，在完成任務(wù)、解決問題的同時，促進學(xué)生自主探究，解決物理化學(xué)“難教難學(xué)”的問題。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動;物理化學(xué);教學(xué)實踐

中圖分類號：G642.0??文獻標(biāo)識碼：A

一、緒論

物理化學(xué)是根據(jù)物理學(xué)的原理和方法，運用數(shù)學(xué)手段探討化學(xué)反應(yīng)一般規(guī)律的科學(xué)，主要解決反應(yīng)的能量、方向、限度和速度等問題，它所涉及的熱力學(xué)、動力學(xué)、膠體和大分子溶液等內(nèi)容。作為醫(yī)藥專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，物理化學(xué)在藥物合成路線的設(shè)定、合成工藝的制定、提純方法的選擇及劑型設(shè)計等相關(guān)研究方面都有重要的指導(dǎo)意義。物理化學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和科學(xué)素養(yǎng)有著不可替代的作用，然而，物理化學(xué)理論性強，內(nèi)容抽象，條件、概念、公式及計算都非常多，所需的數(shù)學(xué)和物理知識多，學(xué)生普遍感到難學(xué)、乏味。為了解決物理化學(xué)難教難學(xué)的問題，近年來，我們根據(jù)各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法，取得了良好的教學(xué)效果。

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法起源于美國教育家杜威（John?Dewey）提出的“l(fā)earning?by?doing”的教育模式[1]，提出學(xué)生在解決問題的過程中構(gòu)建起自己的知識體系。1979年，印度教育學(xué)家Prabhu[2]將任務(wù)設(shè)計應(yīng)用于語言教學(xué)實踐，他在1983年正式提出“任務(wù)驅(qū)動教學(xué)”的概念，并在教學(xué)大綱中明確將任務(wù)設(shè)計列為主要的教學(xué)活動。另一位比較有影響的人物是意大利教育家Jane?Willis[3]，她在1996年的專著《A?Framework?for?TaskBased?Learning》一書中，將任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)分為任務(wù)介紹、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)解決和再練習(xí)等三個階段。20世紀(jì)90年代，我國開始任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)研究，起初主要應(yīng)用于語言及信息技術(shù)教學(xué)領(lǐng)域，隨著任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式的推廣，人們逐漸認(rèn)識到任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式的突出優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從語言拓展到化學(xué)學(xué)科，并形成了一些理論和實踐經(jīng)驗。例如，於祥的“任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法在有機化學(xué)實驗教學(xué)中的探索與實踐”[4]、彭玉龍的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在醫(yī)用化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[5]、李芳蓉的基于“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的分析化學(xué)教學(xué)改革的思考[6]等。目前，任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)在化學(xué)中的應(yīng)用主要集中于實驗教學(xué)，對于理論性較強的物理化學(xué)，任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法尚少有報道。

二、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)在物理化學(xué)中的應(yīng)用

（一）分析培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計教學(xué)任務(wù)

綜合近年來的研究和實踐，任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)大體包括任務(wù)設(shè)計、任務(wù)呈現(xiàn)、任務(wù)完成和任務(wù)總結(jié)等四個階段[78]。在任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法中，需要把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個或多個具體任務(wù)，通過一系列指定任務(wù)的完成實現(xiàn)總體教學(xué)目標(biāo)。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確具體，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提升學(xué)生自主解決問題的能力[9]。我們嘗試性地在前人工作的基礎(chǔ)之上改進了任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，使其更加符合物理化學(xué)課堂教學(xué)，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果。

任務(wù)是教師根據(jù)專業(yè)要求和學(xué)生實際選擇的能促進學(xué)生掌握知識、提升能力的一系列問題，該問題貫穿在整個教學(xué)過程中，可以滿足不同層次水平學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。明確教學(xué)任務(wù)和要求，才能做到教與學(xué)的有的放矢。首先通過文獻調(diào)研、問卷調(diào)查、訪談等方式研究專業(yè)對物理化學(xué)課程的要求，了解學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)化學(xué)的認(rèn)知程度，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，進行教學(xué)重點的取舍。教學(xué)重點確定后，便可根據(jù)課程的知識體系進行教學(xué)任務(wù)分解和案例設(shè)置，按照周教學(xué)模式提出學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)內(nèi)容的選擇是任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)。物理化學(xué)涉及的領(lǐng)域廣泛，與各學(xué)科相互交叉滲透，不同專業(yè)對物理化學(xué)的要求不盡相同，需要根據(jù)各專業(yè)的特點來選擇教學(xué)內(nèi)容。例如對制藥專業(yè)，藥物制備需要突出反應(yīng)方向的判斷、限度的計算以及藥物分離;而對于藥劑專業(yè)，則需重點講授制劑中的相平衡、表面化學(xué)與膠體分散系。有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容可以使得物理化學(xué)符合專業(yè)需求，也更能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在確定了個專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的前提下，對每一章、每一個教學(xué)單元提出具體的教學(xué)任務(wù)。例如熱力學(xué)第一定律解決熱、功的計算，熱力學(xué)第二定律解決方向的判斷，化學(xué)平衡解決反應(yīng)的限度，等等。

（二）根據(jù)教學(xué)任務(wù)，設(shè)計情景案例

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式是將生產(chǎn)生活中的問題作為任務(wù)情境，通過引導(dǎo)學(xué)生達到學(xué)習(xí)目標(biāo)、獲取知識和技能的一種教學(xué)模式。教師通過問題引導(dǎo)整個教學(xué)過程，教學(xué)中創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，圍繞教學(xué)重點提出目標(biāo)性大問題和解決目標(biāo)性問題而產(chǎn)生的小問題，用問題統(tǒng)領(lǐng)全課，實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程就是解決問題的過程，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如熱力學(xué)第二定律一章的任務(wù)目標(biāo)是過程方向的判斷，這是目標(biāo)性大問題，圍繞這個問題可以提出許多小問題，例如：

（1）能夠自動進行的過程都是自發(fā)的，自發(fā)過程有哪些特征？

（2）自發(fā)是不可逆的，其本質(zhì)是功、熱轉(zhuǎn)換的不可逆性，那么熱可以轉(zhuǎn)化為多少功？

（3）如何根據(jù)卡諾定理引出熵和克勞修斯不等式？

（4）熵判據(jù)只能判斷孤立系統(tǒng)的方向，而一個化學(xué)反應(yīng)往往發(fā)生在恒溫恒容或恒溫恒壓的封閉系統(tǒng)中，在這種情況下又怎么判斷方向？

這樣就將整個熱力學(xué)第二定律用一個大問題和幾個小問題串聯(lián)起來，課程內(nèi)容更加完整系統(tǒng)，重點得以突出，實用性得以強化。我們通過對復(fù)雜案例進行分解、簡化，建立了幾十個較為完善的物理化學(xué)教學(xué)案例，為任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。例如，在反應(yīng)熱的計算單元，可以設(shè)置如下案例：“人類生產(chǎn)生活所需的能量主要來源于化學(xué)反應(yīng)，例如碳、石油、天然氣的燃燒所提供，就連生物體生存所需要的能量也是靠葡萄糖、淀粉等物質(zhì)在體內(nèi)的氧化反應(yīng)來維持。因此，研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)具有非常重要的意義。何為反應(yīng)熱？如何計算反應(yīng)熱？反應(yīng)熱與溫度有何關(guān)系？如何利用一種溫度下的熱效應(yīng)計算另一溫度下的熱效應(yīng)？”再如，附加壓強單元可以設(shè)置如下案例：“靜脈注射時，要防止氣泡進入靜脈，因為氣泡能堵塞血液的流動，這種現(xiàn)象稱為氣體栓塞。

問題1：血管中的血液流動與彎曲液面的附加壓力有何關(guān)系？

問題2：在管徑不勻血管中，凹面液體和凸面液體的流動方向如何判斷？”

（三）任務(wù)呈現(xiàn)，方法實施

我校物理化學(xué)為省級精品課程，網(wǎng)站內(nèi)容豐富，教學(xué)資源適時更新，課程平臺有教學(xué)大綱、教學(xué)視頻、課件、知識拓展、章測試、題庫、期末考試等內(nèi)容。教師通過課程網(wǎng)站、微信、QQ等智能終端提前布置教學(xué)任務(wù)和案例;學(xué)生通過閱讀教材、在線視頻、課件等資料進行課前自主學(xué)習(xí)，相互討論，找出問題答案。課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生積極進行討論和探究，答疑解惑，講授重點難點，歸納總結(jié)知識點，幫助學(xué)生加深理解，訓(xùn)練學(xué)生分析、綜合、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力和知識的應(yīng)用能力。課后，通過課程平臺或QQ、微信解決學(xué)習(xí)過程中的遺留問題，并進行知識、能力的鞏固與拓展。教師要對教學(xué)目標(biāo)的達成情況、教學(xué)中存在的問題及時反思，優(yōu)化教學(xué)方案，設(shè)計綜合性、探究性實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

（四）任務(wù)評價與總結(jié)

任務(wù)評價及總結(jié)是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的最終環(huán)節(jié)，通過評價可以增加學(xué)生的自我成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動探究的意識，也可以通過評價找到短板不足和努力方向。任務(wù)評價主要有主觀評價和客觀評價。主觀評價分為學(xué)生自我評價、互相評價和教師評價三種方式，客觀評價主要是課程考核。為了合理評定學(xué)生的成績，物理化學(xué)課程考核采用形成性評價，增加了平時成績的比重，在期末考試中加入了任務(wù)完成情況的評價，如對藥學(xué)專業(yè)選擇藥物有效期預(yù)測，對生物制藥專業(yè)選擇物質(zhì)分離純化設(shè)計等考核內(nèi)容?？己隧椖堪ǎ鹤鳂I(yè)、單元測驗、期末考試、實驗等，單元測試實行開卷，做題過程可以討論。從各個角度了解學(xué)生對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況，能較好地促進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

三、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)的實施效果

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)在我校2015級至2018級藥學(xué)專業(yè)進行了實踐，以同年級中藥學(xué)作為對照，座談及期末考試發(fā)現(xiàn)，這種教學(xué)方法用任務(wù)將課程與專業(yè)緊密地結(jié)合在一起，用任務(wù)完成引領(lǐng)教學(xué)，增強了教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用性、系統(tǒng)性，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，學(xué)生們的問題解決意識顯著增強，團隊的合作意識和語言表達能力明顯提升。三年的實踐表明，任務(wù)驅(qū)動能夠使物理化學(xué)的教學(xué)輕松愉快。

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