任務(wù)驅(qū)動法在材料孔結(jié)構(gòu)測試實驗教學(xué)中的應(yīng)用初探

佘安明

（同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201804）

材料測試與分析類課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生和研究生課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)課程和核心課程，通過本課程學(xué)習(xí)旨在使學(xué)生具備材料分析表征所需的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，能在材料研究時選擇合適的儀器、方法和手段，能對研究結(jié)果進(jìn)行正確的分析。國內(nèi)院校在開設(shè)此類課程時除了課堂講授理論知識外，一般會配套相應(yīng)的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，提供測試儀器讓學(xué)生能上機(jī)操作，提高課程的達(dá)成效果。然而，由于不同測試儀器的復(fù)雜性和特殊性，學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)只能被動地聽老師講解，參與度不夠，實踐環(huán)節(jié)流于形式，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣減弱，重視程度降低，從而導(dǎo)致實驗教學(xué)效果不理想。因此，亟須從實驗教學(xué)方法上進(jìn)行突破，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在教學(xué)活動中不斷地用目標(biāo)來驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性，已經(jīng)在不同的專業(yè)中得到成功的應(yīng)用。因此，筆者擬在低場核磁共振表征材料孔結(jié)構(gòu)的實驗教學(xué)中引入任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以期提升實驗教學(xué)的效果。

一、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的內(nèi)涵和特點

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是基于構(gòu)建主義教學(xué)理論發(fā)展起來的一種教學(xué)方法，其基本特征是“以目標(biāo)任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，其打破了以教師為中心、以傳授知識為目的的傳統(tǒng)教學(xué)模式，樹立以解決問題、完成任務(wù)為主的多維互動式的教學(xué)理念[1-2]。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法將講授的知識點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的目標(biāo)任務(wù)，在教學(xué)活動中不斷地用這些任務(wù)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變主動，并且在完成既定任務(wù)的過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，使其逐步形成獨立探索進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。同時，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法還可以讓學(xué)生切實地感受到自己所學(xué)知識在完成任務(wù)時發(fā)揮的重要作用，從而增強(qiáng)其對課程的重視度與認(rèn)同感。

相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法有自己獨特的內(nèi)涵。一是在教學(xué)理念上，其注重理論與實踐的一體化，通過任務(wù)的科學(xué)設(shè)定，將書本上的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化成實際的任務(wù)要求，使得專業(yè)知識與實際應(yīng)用有機(jī)融合，讓學(xué)生更直觀形象地了解專業(yè)知識在解決實際問題中的重要性，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生對自我專業(yè)身份的認(rèn)同感。二是在教學(xué)內(nèi)容上，其將空洞的知識點轉(zhuǎn)變成了具體的任務(wù)，使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中變被動地接受知識為主動地尋求知識。這不僅有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，而且還有助于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。三是在教學(xué)方式上，其注重學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)用任務(wù)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，鼓勵學(xué)生用多種方式來完成所設(shè)定的任務(wù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。四是在評價體系上，其提倡全面、系統(tǒng)的過程評價，注重讓學(xué)生在評價過程中發(fā)揮主體作用。這樣不僅可以及時幫助學(xué)生改進(jìn)自身的不足，而且還能極大地促使學(xué)生參與到實習(xí)活動中去，進(jìn)而更好地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

二、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在材料孔結(jié)構(gòu)測試實驗中的實踐

（一）合理的設(shè)定任務(wù)

任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的載體。任務(wù)的設(shè)計既要涵蓋所講授的知識點又要與實際應(yīng)用結(jié)合，還要與其他知識點進(jìn)行關(guān)聯(lián)，是教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。材料孔結(jié)構(gòu)測試實驗的特點是知識點多，實踐性強(qiáng)，富有創(chuàng)新性。筆者挑選低場核磁共振技術(shù)作為孔結(jié)構(gòu)測試的技術(shù)手段，以水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)作為實驗對象系統(tǒng)進(jìn)行了實驗教學(xué)的任務(wù)設(shè)定。任務(wù)的設(shè)定過程和遵循的原則如下[3-4]：

1．任務(wù)設(shè)計要科學(xué)、明確和完整。任務(wù)設(shè)計中要合理設(shè)定任務(wù)難度，提高任務(wù)的目標(biāo)性。任務(wù)的大小和知識點的數(shù)量要適中，任務(wù)難度要逐步加大。將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)換成符合實際的任務(wù)要求，以便極大地引起學(xué)生興趣，使學(xué)生快速地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)；完整地設(shè)定任務(wù)，以便使學(xué)生直觀地看到任務(wù)完成后的整體效果，有助于增強(qiáng)其成就感，從而進(jìn)一步提高其學(xué)習(xí)的主動性。在本實驗中，筆者將總?cè)蝿?wù)設(shè)定為“采用低場核磁共振技術(shù)測定不同水灰比漿體的孔結(jié)構(gòu)”。這一任務(wù)目標(biāo)避免了寬泛空洞的表述，將測試的手段、材料的特性和測試對象都描述得明確具體，有助于學(xué)生聚焦任務(wù)總目標(biāo)。

2．任務(wù)設(shè)計要注重層次和循序漸進(jìn)。把一個大任務(wù)逆推轉(zhuǎn)換成一個個層層深入的小任務(wù)。這樣不僅能照顧到不同學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，而且可以用已經(jīng)完成的小任務(wù)作鋪墊進(jìn)而完成更深層次的大任務(wù)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在明確總?cè)蝿?wù)的基礎(chǔ)上，筆者將總?cè)蝿?wù)設(shè)定為三個子任務(wù)：（1）低場核磁共振原理的辨析；（2）儀器測試參數(shù)的校準(zhǔn)與對比；（3）不同水灰比漿體孔結(jié)構(gòu)的差異分析。三個子任務(wù)層層遞進(jìn)，涵蓋了理論學(xué)習(xí)、實踐操作、實驗分析三個相互關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)過程。子任務(wù)中不設(shè)定固定的目標(biāo)，而是注重啟發(fā)性和開放性。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)同類問題的共性和個性。例如，對低場核磁共振原理的學(xué)習(xí)不再僅要求學(xué)生了解原理，而是比較低場和高場核磁在原理上的共性和個性的辨析；對儀器測試參數(shù)的設(shè)定不再是告訴學(xué)生現(xiàn)成的參數(shù)照著做就行，而是讓學(xué)生動手調(diào)節(jié)參數(shù)的大小，進(jìn)而比較不同參數(shù)下核磁信號的變化等。這種開放式子任務(wù)的設(shè)定，有助于學(xué)生尋找自身學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，使知識真正內(nèi)化為能力。

（二）任務(wù)的實施過程

以低場核磁共振表征材料孔結(jié)構(gòu)實驗為案例設(shè)定好科學(xué)合理的任務(wù)以后，就需要教師認(rèn)真設(shè)置切實可行的實施方案，從而保證通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法使學(xué)生完成既定的總目標(biāo)和子任務(wù)。實驗教學(xué)開始前，指導(dǎo)教師首先根據(jù)設(shè)備狀況和班級人數(shù)進(jìn)行合理的教學(xué)組織。首先，教師提前一周發(fā)布教學(xué)目標(biāo)和子任務(wù)分解情況，包括任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)內(nèi)容和要求、提前預(yù)知的背景資料。筆者針對本實驗編撰了《低場核磁共振測試材料孔結(jié)構(gòu)實驗手冊》作為預(yù)習(xí)資料發(fā)放給學(xué)生，讓學(xué)生做好必要的知識儲備，知道要解決什么問題，這樣到正式上課時能夠大大提升課堂效率，避免了學(xué)生上課時“一頭霧水”的低效模式。

正式上課時，教師可以對照任務(wù)的復(fù)雜程度，將學(xué)生進(jìn)行分組，通常3～5人為宜。本實驗中采用3人小組協(xié)作模式。分組時應(yīng)注意不同基礎(chǔ)的學(xué)生的互相搭配?？紤]到不同子任務(wù)中涉及的問題很多往往一個小組很難全部完成，對每個子任務(wù)可以進(jìn)一步分解成不同學(xué)習(xí)小組的子問題。由各個小組抽簽得到該小組重點解決的子問題。學(xué)習(xí)小組內(nèi)可以組織同學(xué)自定組長，成員之間分工明確互相協(xié)作。本實驗中，儀器測試參數(shù)的校準(zhǔn)與對比這個子任務(wù)就涉及多個實驗參數(shù)的調(diào)整和比對分析，如果每個小組都把這一套參數(shù)做一遍將嚴(yán)重超出實驗課時。筆者因此將參數(shù)進(jìn)行歸類，有的小組做回波時間對信號的影響；有的小組做信號增益參數(shù)的影響等等。這樣不同小組分工明確，做完之后各小組匯總整合完成子任務(wù)。效率高，效果好。課堂中，指導(dǎo)教師要適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)和組間的討論，通過共同討論找出自身的不足，并加以改進(jìn)。這樣通過幾輪的循環(huán)反饋，可以幫助各個小組最終完成設(shè)定的目標(biāo)任務(wù)。

（三）任務(wù)驅(qū)動效果的評價

實驗教學(xué)效果的評價是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的重要環(huán)節(jié)，評價的核心是要建立以學(xué)生為中心的多元互動評價體系[2]。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)評價往往只以學(xué)生提交的實驗報告或組織相關(guān)考試進(jìn)行評定，這樣的評價過程簡單、評價方法單一，無法全面考查學(xué)生在實驗中的收獲和表現(xiàn)。與之相反，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法中全面系統(tǒng)的過程評價體系強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體地位的原則。筆者在本實驗教學(xué)中增加了過程考核的環(huán)節(jié)，提高了過程環(huán)節(jié)在最終實驗得分中的成績占比。將過程考核的占比提高到70%，實驗報告成績占比降到30%。過程考核中又分別考察了子問題達(dá)成度20%，子任務(wù)達(dá)成度40%，參與度占20%，匯報展示度20%。不僅考察了小組總體的目標(biāo)完成情況，還考察了個人的參與情況。子任務(wù)的達(dá)成情況，由各小組分別匯報和展示，由組內(nèi)互評和小組互評來評定。而學(xué)生的參與度則首先由小組成員進(jìn)行自我評價，然后由小組組長對各組員進(jìn)行評價。組員自我評價可以充分激發(fā)各成員的主動性；賦予小組組長一定的評價權(quán)利，有利于小組任務(wù)的順利完成，避免小組任務(wù)都落在小組長或某個組員身上。其次，開展小組互評，讓小組之間相互比較各組任務(wù)的完成情況，找出自己和對方的優(yōu)點及問題，取長補(bǔ)短、共同進(jìn)步將兩者的成績進(jìn)行整合作為學(xué)生最終的實習(xí)成績。這種以學(xué)生為主的過程評價體系不僅使評價結(jié)果更加客觀、公正、準(zhǔn)確，而且還有利于激勵學(xué)生主動完成設(shè)定的實習(xí)任務(wù)。最后，由教師從整體上對學(xué)生完成任務(wù)的效果進(jìn)行點評，讓學(xué)生更全面地認(rèn)識自己在完成設(shè)定任務(wù)中的收獲與不足，并以此為基礎(chǔ)，不斷地提升自己的實踐能力。

三、小結(jié)

將任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)法在材料孔結(jié)構(gòu)測試實驗教學(xué)中進(jìn)行了應(yīng)用。首先需要制定合理的任務(wù)總目標(biāo)，將總目標(biāo)劃分為子任務(wù)，以任務(wù)為主線，構(gòu)建有效的任務(wù)驅(qū)動模式，使學(xué)生懂理論、會操作、能運用。實施以學(xué)生為中心的多元目標(biāo)評價模式，形成學(xué)生和學(xué)生之間和學(xué)生和教師之間的多維互動模式，有力提升了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。