任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式在儀器分析課堂教學(xué)中的應(yīng)用

馬占玲+夏云生+顧佳麗+張強(qiáng)

[摘 要]儀器分析是一門應(yīng)用性、實踐性很強(qiáng)的學(xué)科。基于實踐能力的培養(yǎng)，教師可以將任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式應(yīng)用于儀器分析課堂教學(xué)中，給出模式的結(jié)構(gòu)模型，提出組織實施的方案。教學(xué)實踐證明，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生實際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]任務(wù)驅(qū)動；儀器分析；教學(xué)模式；實踐能力

[中圖分類號] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）04-0033-02

儀器分析是一門應(yīng)用性、實踐性很強(qiáng)的學(xué)科。儀器分析技能是應(yīng)用化學(xué)和食品質(zhì)量安全專業(yè)非常重要的專業(yè)技能，加強(qiáng)儀器分析課程教學(xué)改革，提高學(xué)生的分析檢驗技能是當(dāng)務(wù)之急。

傳統(tǒng)的儀器分析教學(xué)存在一個很大的缺點，就是理論知識與技能訓(xùn)練間的聯(lián)系不密切。一些高校對儀器分析課程的教學(xué)雖然也進(jìn)行了一些改革，但是其主要還是對傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的主要問題進(jìn)行修正式的改革，沒有按照產(chǎn)業(yè)界和社會的真正需要，從教學(xué)模式上進(jìn)行根本性的改革和轉(zhuǎn)變。[1]針對地方高校的實際定位，儀器分析課程的教學(xué)改革應(yīng)該更加注重與產(chǎn)業(yè)界的密切聯(lián)系，努力滿足產(chǎn)業(yè)界對分析化學(xué)人才的要求。[2]

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法是以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)的一種教學(xué)新方法[3]，這種教學(xué)方法以教師設(shè)置好的一系列“任務(wù)”為紐帶，整個教學(xué)過程圍繞“任務(wù)”來展開，是一種啟發(fā)式、引導(dǎo)式的教學(xué)法。在儀器分析課程教學(xué)過程采用任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)法[4][5]，不但能充分地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而且可以有效地將理論知識教學(xué)和學(xué)生實踐能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來。學(xué)生通過完成教師布置的任務(wù)，建構(gòu)真正屬于自己的知識和技能體系。

二、實施步驟

（一）任務(wù)情境的創(chuàng)設(shè)

人們常說，興趣是最好的老師。任務(wù)情境的設(shè)置需要充分考慮學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生最感興趣的是發(fā)生在他們身邊的，關(guān)系到自身健康的食品安全、環(huán)境污染、化妝品中有害物質(zhì)超標(biāo)等事件。在儀器分析教學(xué)中，可以選擇不同的事件為背景，比如學(xué)習(xí)液相色譜可以以果蔬中農(nóng)藥殘留，學(xué)習(xí)電位分析法以醫(yī)院血糖測量，學(xué)習(xí)原子發(fā)射光譜法以海產(chǎn)品中重金屬污染，學(xué)習(xí)原子吸收以兒童玩具鉛超標(biāo)等耳熟能詳?shù)氖录楸尘?，以其實際分析過程為任務(wù)情境，采用錄像、動畫、圖片等方式展示出來。這些問題情境可以充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

（二）任務(wù)設(shè)計

在任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)方法中，任務(wù)設(shè)計是關(guān)鍵。任務(wù)設(shè)計應(yīng)能夠充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造思維，鼓勵學(xué)生多角度、多層面地考慮問題。儀器分析教學(xué)要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計出若干個任務(wù)，其中包括主任務(wù)和子任務(wù)。學(xué)生在不同階段完成不同的任務(wù)。所謂主任務(wù)，就是準(zhǔn)備用什么儀器來檢測什么物質(zhì)。在主任務(wù)的驅(qū)動下根據(jù)不同的分析方法所涉及的知識和技能設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)，在每一教學(xué)環(huán)節(jié)前提出子任務(wù)。子任務(wù)包括各主要知識和技能點。

任務(wù)的設(shè)置既要有實用性，又要有一定的深度。因為本科教學(xué)不同于專科教學(xué)，學(xué)生對知識的掌握不但要知道“是什么” 還要知道“為什么”。在儀器分析教學(xué)中，學(xué)生不但要知道有關(guān)儀器結(jié)構(gòu)、操作等基本知識，即“是什么”；還應(yīng)該掌握儀器的原理，實驗條件選擇的理論依據(jù)，即“為什么”。所以任務(wù)的設(shè)置應(yīng)將二者均涵蓋其中。

（三）在“任務(wù)”的驅(qū)動下，進(jìn)行知識和技能的探究

在教學(xué)過程中，教師要以“任務(wù)”為主線，針對完成任務(wù)的過程環(huán)節(jié)來探究相關(guān)課程內(nèi)容。在知識的探究過程中，可以采用多種教學(xué)法。所謂“教學(xué)有法，教無定法”，任何一種教學(xué)方法都有其適用的范圍，不可能具有普遍適用性。儀器分析課程教學(xué)內(nèi)容非常豐富，由于內(nèi)容不同，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況不同，可采取的教學(xué)方式也會很豐富，不應(yīng)拘泥于一種。

教學(xué)方式具體方法可以包括：1.通過自學(xué)法獲得知識。對于相對較簡單的知識，可以通過教師引導(dǎo)，學(xué)生通過自己課上看書、查找資料等自學(xué)手段獲得答案。2.通過討論獲得知識：將學(xué)生分成若干小組，通過組內(nèi)學(xué)習(xí)，討論獲得答案。3.直觀教學(xué)法：有關(guān)儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理等不易理解和想象的知識，可以通過多媒體等直觀材料，采用啟發(fā)式教學(xué)法獲得答案。4.采用“實驗室”現(xiàn)場教學(xué)法等。

無論采用上述哪一種教學(xué)方法，教師在課前都要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，主要準(zhǔn)備儀器分析實踐錄像和多媒體素材，內(nèi)容包括儀器分析實驗教學(xué)錄像、儀器結(jié)構(gòu)的展示， 規(guī)范操作方法和使用注意事項，以及具體實驗中遇到的實際問題等相關(guān)內(nèi)容，并使之與理論知識相關(guān)聯(lián)?？傊處煵扇〉慕虒W(xué)方法旨在充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使他們能夠主動地探索知識，而不是被動地接受知識。

（四）學(xué)生利用“虛擬仿真實驗室”進(jìn)行儀器操作練習(xí)

由于儀器分析實驗室場地有限、儀器設(shè)備臺數(shù)相對較少等條件的制約，無法滿足學(xué)生隨時進(jìn)行訓(xùn)練的需求，更無法滿足學(xué)生在課堂上練習(xí)的需要。在相關(guān)任務(wù)完成之后，學(xué)生可以運(yùn)用虛擬仿真實驗對分析任務(wù)進(jìn)行練習(xí)。虛擬仿真實驗就是利用計算機(jī)真實地展現(xiàn)儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，模擬儀器設(shè)備運(yùn)行時的狀態(tài)，再現(xiàn)實驗過程和各個操作環(huán)節(jié)，使學(xué)生在逼真的操作環(huán)境中訓(xùn)練，在實驗過程中對設(shè)置的參數(shù)及實驗結(jié)果進(jìn)行實時分析。[6]在模擬練習(xí)的過程中，學(xué)生能夠?qū)⑼瓿煞治鋈蝿?wù)所需的知識和實踐技能有機(jī)整合在一起，有效地將知識轉(zhuǎn)化為技能。

（五）學(xué)生在實驗室，完成分析任務(wù)

學(xué)生在掌握完成主任務(wù)所需的知識和技能后，進(jìn)行分組實驗，完成課程開頭所設(shè)定的分析任務(wù)。在分析過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識對分析條件進(jìn)行選擇和探究。學(xué)生通過儀器分析實驗?zāi)軌驅(qū)φn堂上所學(xué)的知識和實驗技能進(jìn)行加強(qiáng)、提高。

三、應(yīng)用示例

下面以氣相色譜教學(xué)過程為例，介紹任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的具體應(yīng)用。

氣相色譜法的教學(xué)，問題情境的設(shè)計可以以環(huán)境污染為背景，指出環(huán)境污染對人體傷害較大的物質(zhì)有苯系列物，甲醛，放射性物質(zhì)等。那么，如果要測定膠粘劑中苯系列物，需用到氣相色譜，并展示用氣相色譜分析實際操作過程。根據(jù)這一問題情境可以提出以下問題：

如何用氣相色譜來分析苯，甲苯、鄰二甲苯，間二甲苯，對二甲苯的含量？這是主任務(wù)。然后根據(jù)主要任務(wù)，提出以下子任務(wù)：

1.氣相色譜是如何將各種物質(zhì)分開的？——進(jìn)行氣相色譜分離原理的探究。

2.分析所用的氣相色譜儀由哪幾部分組成？——進(jìn)行氣相色譜儀結(jié)構(gòu)的探究。詳細(xì)地進(jìn)行載氣系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

3.如何根據(jù)色譜圖進(jìn)行定性、定量分析？——進(jìn)行氣相色譜定性、定量分析方法的探究。

4.如何進(jìn)行測量？——在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)完成相關(guān)理論知識后，采用錄像方法和學(xué)生一起學(xué)習(xí)氣相色譜的操作步驟和使用注意事項。

在以上每個子任務(wù)中，隨著教學(xué)過程的進(jìn)行，根據(jù)知識點又可以提出許多小問題，然后引導(dǎo)學(xué)生采用各種措施一一進(jìn)行探究。最后采用模擬仿真軟件，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行測量膠粘劑中苯系列物的模擬實驗，對所學(xué)的知識進(jìn)行鞏固、強(qiáng)化。

四、小結(jié)

在儀器分析中，教師可采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以學(xué)生為本，始終把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，以任務(wù)作為驅(qū)動展開教學(xué)。實踐證明，學(xué)生在完成一個與他們的實際生活密切相關(guān)且比較有趣的任務(wù)時，他們會專心致志、樂此不疲。采用這一教學(xué)模式可以有效改善當(dāng)前學(xué)生盲目聽講、學(xué)不知何用、興趣低下的現(xiàn)狀。在探究任務(wù)的過程中，將理論性知識與儀器的使用方法、注意事項等實踐性知識整合在一起，能有效地提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。這種教學(xué)法打破了傳統(tǒng)的以教師教為主的教學(xué)方式，正逐步成為課程教學(xué)改革中具有代表性的教學(xué)模式之一。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李升福，聞海波.淺談儀器分析教學(xué)改革[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010（28）：56-57.

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[4] 劉鳳娟.論任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)在教育技術(shù)學(xué)專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].咸寧學(xué)院學(xué)報，2010（11）：204-205.

[5] 鄭豪.基于任務(wù)驅(qū)動和項目驅(qū)動的“軟件工程”教學(xué)研究[J].中國電力教育，2011（4）：101-102.

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]