任务驱动式教学法在物理化学的应用

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摘要:针对物理化学课程概念多、公式多，理论性强、系统性强、逻辑性强的特点，以及学生数理知识不扎实且自学能力较差的现状，根据专业人才培养目标，从课程体系的设置和教学内容的选择、教学方法的设计、考核方式的改革等方面，探讨任务驱动式物理化学教学方法改革，在完成任务、解决问题的同时，促进学生自主探究，解决物理化学“难教难学”的问题。

关键词:任务驱动;物理化学;教学实践

一、绪论

物理化学是根据物理学的原理和方法，运用数学手段探讨化学反应一般规律的科学，主要解决反应的能量、方向、限度和速度等问题，它所涉及的热力学、动力学、胶体和大分子溶液等内容。作为医药专业的重要基础课程，物理化学在药物合成路线的设定、合成工艺的制定、提纯方法的选择及剂型设计等相关研究方面都有重要的指导意义。物理化学对培养学生的思维能力和科学素养有着不可替代的作用，然而，物理化学理论性强，内容抽象，条件、概念、公式及计算都非常多，所需的数学和物理知识多，学生普遍感到难学、乏味。为了解决物理化学难教难学的问题，近年来，我们根据各专业的培养目标，采用任务驱动式教学法，取得了良好的教学效果。任务驱动式教学法起源于美国教育家杜威(JohnDewey)提出的“learningbydoing”的教育模式［1］，提出学生在解决问题的过程中构建起自己的知识体系。1979年，印度教育学家Prabhu［2］将任务设计应用于语言教学实践，他在1983年正式提出“任务驱动教学”的概念，并在教学大纲中明确将任务设计列为主要的教学活动。另一位比较有影响的人物是意大利教育家JaneWillis［3］，她在1996年的专著《AFrameworkforTask-BasedLearning》一书中，将任务驱动式教学分为任务介绍、任务执行、任务解决和再练习等三个阶段。20世纪90年代，我国开始任务驱动的教学研究，起初主要应用于语言及信息技术教学领域，随着任务驱动教学模式的推广，人们逐渐认识到任务驱动教学模式的突出优势，其应用领域也逐渐从语言拓展到化学学科，并形成了一些理论和实践经验。例如，於祥的“任务驱动式教学法在有机化学实验教学中的探索与实践”［4］、彭玉龙的任务驱动教学法在医用化学实验教学中的应用［5］、李芳蓉的基于“项目导向、任务驱动”教学法的分析化学教学改革的思考［6］等。目前，任务驱动式教学在化学中的应用主要集中于实验教学，对于理论性较强的物理化学，任务驱动式教学方法尚少有报道。

二、任务驱动式教学在物理化学中的应用

(一)分析培养目标，设计教学任务

综合近年来的研究和实践，任务驱动式教学大体包括任务设计、任务呈现、任务完成和任务总结等四个阶段［7-8］。在任务驱动教学法中，需要把教学内容设计成一个或多个具体任务，通过一系列指定任务的完成实现总体教学目标。任务驱动式教学的学习目标明确具体，有助于激发学生学习的热情，提升学生自主解决问题的能力［9］。我们尝试性地在前人工作的基础之上改进了任务驱动的教学模式，使其更加符合物理化学课堂教学，从而提高了学生学习的兴趣和效果。任务是教师根据专业要求和学生实际选择的能促进学生掌握知识、提升能力的一系列问题，该问题贯穿在整个教学过程中，可以满足不同层次水平学生学习的需求。明确教学任务和要求，才能做到教与学的有的放矢。首先通过文献调研、问卷调查、访谈等方式研究专业对物理化学课程的要求，了解学生的化学基础和学习化学的认知程度，根据专业培养方案，进行教学重点的取舍。教学重点确定后，便可根据课程的知识体系进行教学任务分解和案例设置，按照周教学模式提出学习目标。教学内容的选择是任务驱动式教学设计的基础。物理化学涉及的领域广泛，与各学科相互交叉渗透，不同专业对物理化学的要求不尽相同，需要根据各专业的特点来选择教学内容。例如对制药专业，药物制备需要突出反应方向的判断、限度的计算以及药物分离;而对于药剂专业，则需重点讲授制剂中的相平衡、表面化学与胶体分散系。有针对性地选择教学内容可以使得物理化学符合专业需求，也更能调动学生学习的积极性。在确定了个专业教学目标的前提下，对每一章、每一个教学单元提出具体的教学任务。例如热力学第一定律解决热、功的计算，热力学第二定律解决方向的判断，化学平衡解决反应的限度，等等。

(二)根据教学任务，设计情景案例

任务驱动教学模式是将生产生活中的问题作为任务情境，通过引导学生达到学习目标、获取知识和技能的一种教学模式。教师通过问题引导整个教学过程，教学中创设学习情境，围绕教学重点提出目标性大问题和解决目标性问题而产生的小问题，用问题统领全课，实现学习过程就是解决问题的过程，以提高学生的学习兴趣。如热力学第二定律一章的任务目标是过程方向的判断，这是目标性大问题，围绕这个问题可以提出许多小问题，例如:(1)能够自动进行的过程都是自发的，自发过程有哪些特征?(2)自发是不可逆的，其本质是功、热转换的不可逆性，那么热可以转化为多少功?(3)如何根据卡诺定理引出熵和克劳修斯不等式?(4)熵判据只能判断孤立系统的方向，而一个化学反应往往发生在恒温恒容或恒温恒压的封闭系统中，在这种情况下又怎么判断方向?这样就将整个热力学第二定律用一个大问题和几个小问题串联起来，课程内容更加完整系统，重点得以突出，实用性得以强化。我们通过对复杂案例进行分解、简化，建立了几十个较为完善的物理化学教学案例，为任务驱动式教学奠定了良好的基础。例如，在反应热的计算单元，可以设置如下案例:“人类生产生活所需的能量主要来源于化学反应，例如碳、石油、天然气的燃烧所提供，就连生物体生存所需要的能量也是靠葡萄糖、淀粉等物质在体内的氧化反应来维持。因此，研究化学反应的热效应具有非常重要的意义。何为反应热?如何计算反应热?反应热与温度有何关系?如何利用一种温度下的热效应计算另一温度下的热效应?”再如，附加压强单元可以设置如下案例:“静脉注射时，要防止气泡进入静脉，因为气泡能堵塞血液的流动，这种现象称为气体栓塞。问题1:血管中的血液流动与弯曲液面的附加压力有何关系?问题2:在管径不匀血管中，凹面液体和凸面液体的流动方向如何判断?”

(三)任务呈现，方法实施

我校物理化学为省级精品课程，网站内容丰富，教学资源适时更新，课程平台有教学大纲、教学视频、课件、知识拓展、章测试、题库、期末考试等内容。教师通过课程网站、微信、QQ等智能终端提前布置教学任务和案例;学生通过阅读教材、在线视频、课件等资料进行课前自主学习，相互讨论，找出问题答案。课堂上，教师引导学生积极进行讨论和探究，答疑解惑，讲授重点难点，归纳总结知识点，帮助学生加深理解，训练学生分析、综合、解决问题，培养学生知识迁移的能力和知识的应用能力。课后，通过课程平台或QQ、微信解决学习过程中的遗留问题，并进行知识、能力的巩固与拓展。教师要对教学目标的达成情况、教学中存在的问题及时反思，优化教学方案，设计综合性、探究性实验，激发学生学习的主动性和创造性。

(四)任务评价与总结

任务评价及总结是任务驱动教学的最终环节，通过评价可以增加学生的自我成就感，提高学生的学习积极性和主动探究的意识，也可以通过评价找到短板不足和努力方向。任务评价主要有主观评价和客观评价。主观评价分为学生自我评价、互相评价和教师评价三种方式，客观评价主要是课程考核。为了合理评定学生的成绩，物理化学课程考核采用形成性评价，增加了平时成绩的比重，在期末考试中加入了任务完成情况的评价，如对药学专业选择药物有效期预测，对生物制药专业选择物质分离纯化设计等考核内容。考核项目包括:作业、单元测验、期末考试、实验等，单元测试实行开卷，做题过程可以讨论。从各个角度了解学生对课程内容的学习情况，能较好地促进学生学习的积极性。

三、任务驱动式教学的实施效果

任务驱动式教学在我校2015级至2018级药学专业进行了实践，以同年级中药学作为对照，座谈及期末考试发现，这种教学方法用任务将课程与专业紧密地结合在一起，用任务完成引领教学，增强了教学内容的应用性、系统性，有效提高了学生的学习主动性，学生们的问题解决意识显著增强，团队的合作意识和语言表达能力明显提升。三年的实践表明，任务驱动能够使物理化学的教学轻松愉快。

作者：马丽英 张怀斌 王雷 董秀丽 王春华 单位：滨州医学院药学院