基于任務(wù)驅(qū)動的儀器分析混合式教學(xué)設(shè)計*

郝春莉

(廈門華廈學(xué)院環(huán)境與公共健康學(xué)院，福建 廈門 361024)

在新冠肺炎(COVID-19)疫情全球肆虐的情況下，2020年春季學(xué)期全國高校積極響應(yīng)教育部“停課不停教、停課不停學(xué)”的倡議，如火如荼的展開了線上教學(xué)[1]，涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)質(zhì)的線上教學(xué)資源。隨著不同地區(qū)高校的秋季返校復(fù)學(xué)，傳統(tǒng)的面對面課堂教學(xué)即將開始，如何在進一步鞏固及應(yīng)用線上教學(xué)成果的基礎(chǔ)上，又有序開展線下面對面教學(xué)，是所有教學(xué)管理者和教師應(yīng)當思考的問題?；旌鲜浇虒W(xué)將網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)融入傳統(tǒng)課堂教學(xué)，既強調(diào)教師的主導(dǎo)作用，又注重學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，是后疫情時代教師教學(xué)改革的最佳選擇。本文在前期教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，以原子吸收光譜部分為例，采用任務(wù)驅(qū)動法[2]，探索將線上線下混合式教學(xué)應(yīng)用于《儀器分析》課程中，以期提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提升學(xué)生的實際操作和解決問題的能力。

1 教學(xué)目標

《儀器分析》課程是我校食品質(zhì)量與安全、環(huán)境科學(xué)與工程、制藥工程、醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，對學(xué)生分析檢測能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，要樹立公正、科學(xué)的職業(yè)道德，具備精益求精的職業(yè)素養(yǎng)；能夠掌握儀器分析的基本原理和技術(shù)方法；熟練應(yīng)用液相色譜、氣相色譜、原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜等儀器對食品、藥品、環(huán)境等樣品進行分析檢測；并且能夠根據(jù)檢測任務(wù)要求，結(jié)合國家標準，開發(fā)檢測方法，出具檢測報告的能力。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式弊端

《儀器分析》課程是理論和實踐密切結(jié)合的應(yīng)用型很強的課程，該門課程在傳統(tǒng)教學(xué)中存在以下問題：①以線下課堂教學(xué)為主，教師唱“獨角戲”，課程氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差；②分析方法較多，各成體系，更新速度快；③儀器分析涉及化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、機械等學(xué)科的知識融合，工作原理抽象，學(xué)生難以真正理解；④學(xué)生基數(shù)大，大型分析儀器設(shè)備昂貴且數(shù)量少，難以保證每個學(xué)生平等接受實踐訓(xùn)練；⑤教師重視理論知識講解，忽視實踐操作，不適于應(yīng)用型本科的教學(xué)[3]。

3 基于任務(wù)驅(qū)動的混合式教學(xué)設(shè)計思路

針對儀器分析課程的性質(zhì)和特點，依托超星學(xué)習(xí)平臺的優(yōu)勢，基于以學(xué)生為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向的教學(xué)原則[4]，按照教學(xué)大綱的要求和混合式教學(xué)的特點，本課題經(jīng)過反復(fù)探討對混合式教學(xué)活動進行全新設(shè)計，具體設(shè)計思路如圖1所示。其中：(1)發(fā)布工作任務(wù)、(2)小組交流討論、(3)理論學(xué)習(xí)、(7)總結(jié)反思均為線上教學(xué)，教師可通過學(xué)習(xí)通后臺隨時查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便及時調(diào)整學(xué)習(xí)進度。結(jié)合學(xué)生線上學(xué)習(xí)出現(xiàn)的問題和監(jiān)測結(jié)果，適當整合線下課堂教學(xué)的內(nèi)容。重點加強(4)線下精講環(huán)節(jié)，避免過度追求進度而不顧學(xué)生學(xué)習(xí)效果，進行填鴨式教學(xué)，對線上學(xué)生已掌握的內(nèi)容避免重復(fù)講解。在(5)實施檢測任務(wù)階段，通過線下實驗和批改學(xué)生的分析檢測報告，對每個學(xué)生進行學(xué)情診斷，從而實現(xiàn)任務(wù)→探討→學(xué)習(xí)→解決→結(jié)果→反思→提升的模式，精準化解決教學(xué)中出現(xiàn)的問題[5]。課程教學(xué)完成后，學(xué)生可以通過超星平臺的資料進行課后總結(jié)，進而實現(xiàn)舉一反三得到綜合能力提升的目的。

圖4 基于任務(wù)驅(qū)動的混合式教學(xué)設(shè)計思路圖

4 基于任務(wù)驅(qū)動的混合式教學(xué)設(shè)計案例

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，含重金屬的污染物進入生態(tài)環(huán)境，對人類的健康帶來了嚴重威脅，我國重金屬污染形勢日益嚴峻?！吨亟饘傥廴揪C合防治“十二五”規(guī)劃》是中國出臺的第一個“十二五”專項規(guī)劃，充分體現(xiàn)了黨中央、國務(wù)院對我國重金屬污染防治的高度重視。因此讓學(xué)生了解科學(xué)研究者采用什么分析儀器對重金屬進行分析檢測具有重要的意義。原子吸收光譜法是分析化學(xué)發(fā)展史上發(fā)展最快的方法之一，已被廣泛應(yīng)用于機械、冶金、食品、醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生防疫、材料科學(xué)等各個領(lǐng)域中金屬元素的測定，因此原子吸收光譜法的教學(xué)設(shè)計就顯得格外重要，具體的項目化學(xué)習(xí)混合式教學(xué)模式構(gòu)建如下圖2所示。

圖2 基于項目化學(xué)習(xí)的混合式教學(xué)模式構(gòu)建

4.1 課前準備

課前準備包括：(1)教師在學(xué)習(xí)平臺(我們采用的是超星學(xué)習(xí)通)上建立課程，上傳錄課視頻；(2)在QQ群發(fā)布通知，告訴學(xué)生上課平臺，要求他們登錄超星學(xué)習(xí)通進入班級；(3)提前在學(xué)習(xí)通發(fā)布課程教學(xué)公告、分組公告以及分析檢測任務(wù)，要求學(xué)生建立小組討論群[6]。

4.2 課中設(shè)計

(1)發(fā)布工作任務(wù)：工作任務(wù)設(shè)計是本次教改的重要一環(huán)。在混合式教學(xué)中，教學(xué)可以提前在線上給學(xué)生發(fā)布課前學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)時思考，并設(shè)計一些討論和互動，讓學(xué)生在上課前在線提交，方便教師提前了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，以便上課時有的放矢。

在本次混合式教學(xué)原子吸收光譜法的預(yù)習(xí)中，我們首先精心挑選了一段《湖南300多名兒童血鉛超標》的視頻，讓學(xué)生在超星學(xué)習(xí)平臺反饋看完視頻后的感想；然后通過超星學(xué)習(xí)發(fā)布了多篇參考文獻和國家檢測標準，讓學(xué)生根據(jù)文獻資料以小組為單位進行討論并回答以下兩個討論題：a.當前專業(yè)領(lǐng)域中重金屬污染的現(xiàn)狀及重金屬的分析檢測技術(shù)；b.水質(zhì)中鎂元素的分析檢測方法。

(2)小組交流討論：以上兩個問題對于大學(xué)二年級的學(xué)生來說，有一定難度，因此通過小組合力群策群力，不僅可以降低任務(wù)難度，還可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。通過學(xué)生線上的交流討論和教師的引導(dǎo)，最終會得出原子吸收光譜法是食品中金屬元素分析檢測的標準方法之一的結(jié)論。

(3)線上理論學(xué)習(xí)：構(gòu)建以超星學(xué)習(xí)平臺為主，愛課程、QQ群為輔的混合式教學(xué)平臺。學(xué)生線上學(xué)習(xí)資源主要采用的是本校教師錄制的儀器分析視頻資源，該資源不僅有理論知識的講解，還有本校分析儀器設(shè)備的操作使用視頻。除此之外，根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)出現(xiàn)問題較多的內(nèi)容，專門引入愛課程的清華大學(xué)儀器分析國家級精品課程視頻資源進行詳細講解和說明。

在線上理論學(xué)習(xí)中，利用超星平臺進行課前課程教學(xué)內(nèi)容的發(fā)布，如教學(xué)視頻、教學(xué)課件、作業(yè)、章節(jié)測試等；課上進行學(xué)生簽到、討論、搶答、問卷等課堂教學(xué)活動；課后通過EV錄屏對學(xué)習(xí)疑問進行錄播講解和答疑，最后通過QQ群進行實時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及課程內(nèi)容的答疑。設(shè)計多種教學(xué)活動，可以豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)形式，在一定程度上激發(fā)學(xué)生線上學(xué)習(xí)的興趣和熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

(4)線下教師精講：基于課堂教學(xué)要素分析，構(gòu)建課前情況匯報-重點知識講解-課堂仿真操作-總結(jié)提升的四元高效課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，具體做法是：①課前用5 min的時間匯報學(xué)生線上學(xué)習(xí)的情況，讓學(xué)生知道教師是時刻關(guān)注他們的線上學(xué)習(xí)的，同時也可以將線上線下教學(xué)有效串聯(lián)起來，強調(diào)學(xué)生的主體地位；②接著對重點知識點進行邏輯性梳理和講解(40 min)，以幫助學(xué)生掌握課程的重難點知識，將學(xué)生自主學(xué)習(xí)的碎片化知識點重構(gòu)成完整的知識體系，同時解決學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中的問題與疑惑；③基于我校與日本島津公司聯(lián)合共建的虛擬仿真實驗室，學(xué)生在軟件實驗室進行線下原子吸收光譜的仿真操作練習(xí)(30 min)；④教師根據(jù)學(xué)生仿真操作中遇到的問題結(jié)合著理論知識再講解(15 min)，并要求學(xué)生反思理論學(xué)習(xí)，對理論知識查缺補漏。

(5)實施檢測任務(wù)(90 min)：儀器分析是是理論和實踐密切結(jié)合的應(yīng)用型很強的課程，且本門課程為理實一體化課程，將儀器分析與專業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用相結(jié)合，不僅能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還能豐富實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，達到課程教學(xué)目標。在原子吸收光譜法的理論學(xué)習(xí)完成后，教師下發(fā)了一張檢測任務(wù)流轉(zhuǎn)單(見圖2)，要求學(xué)生設(shè)計出包裝飲用水中鎂元素含量測定的實驗方案，然后進行實驗來驗證該實驗方案是否可行，并對實驗數(shù)據(jù)的準確性進行核查。

(6)撰寫檢測報告：檢測報告的書寫是一項重要的基本技能訓(xùn)練，它不僅是對每次實驗的總結(jié)，更重要的是它可以初步地培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，是科學(xué)論文寫作的基礎(chǔ)，也是職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成的重要一環(huán)。學(xué)生撰寫包裝飲用水中鎂元素含量的測定檢測報告，總結(jié)實驗過程，學(xué)會用定量分析方法處理實際問題。

4.3 課后反思拓展

教師在線上反饋學(xué)生實驗報告的問題，學(xué)生針對實驗報告問題反思理論學(xué)習(xí)、實驗操作和實驗數(shù)據(jù)處理中的問題，并學(xué)會舉一反三。然后學(xué)生根據(jù)文獻資料思考原子吸收光譜法在未來發(fā)展的突破點在哪里？該如何實現(xiàn)？從而了解原子吸收光譜法的前沿技術(shù)，拓展課本知識。

5 基于任務(wù)驅(qū)動的儀器分析混合式教學(xué)設(shè)計存在的問題及解決方案

線上線下混合式教學(xué)對老師的教育教學(xué)能力要求較高?；旌鲜浇虒W(xué)以學(xué)生為中心，教師需要把傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢結(jié)合起來，不僅要充分發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，也要充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性與創(chuàng)造性，還要會熟練應(yīng)用信息化技術(shù)，編輯、搭建微視頻等課程資源。在線下，教師既要懂儀器設(shè)備的原理與結(jié)構(gòu)；還要懂相關(guān)分析儀器方法的實驗技術(shù)，也要熟悉相關(guān)行業(yè)的分析檢測動態(tài)，這對教師來說是一個新的嘗試和挑戰(zhàn)，需要在不斷學(xué)習(xí)中提高個人綜合能力，在實踐中不斷優(yōu)化教學(xué)流程和方式，從而達到提升教學(xué)質(zhì)量的效果。

教學(xué)效果的優(yōu)劣不僅和教師的引導(dǎo)、啟發(fā)息息相關(guān)，還與學(xué)生上課的積極主動性密切相關(guān)。在混合式教學(xué)中，部分學(xué)生存在線上刷視頻，理論學(xué)不深，線下分組實驗中不動手，實驗沒頭緒等現(xiàn)象，因此需要教師結(jié)合不同教學(xué)內(nèi)容，采用靈活多變的教學(xué)方式，并且能夠根據(jù)學(xué)生的性格特點和接受能力，因材施教，有的放矢地展開有差別的教學(xué)活動，充分調(diào)動不同層次學(xué)生的主動性和互動性，構(gòu)建良好的教學(xué)氛圍。

6 結(jié) 語

基于任務(wù)驅(qū)動的儀器分析混合式教學(xué)設(shè)計，強調(diào)了一切教學(xué)活動以學(xué)生為中心的理念，完美的融合了儀器分析的理論知識和實踐應(yīng)用，通過靈活多樣的教學(xué)活動，不但解決了因課時限制，導(dǎo)致的重視理論知識講解，實踐操做偏少的問題；還解決了學(xué)生學(xué)習(xí)動機較弱，基礎(chǔ)參差不齊的問題，從而使學(xué)生能較好的將理論知識應(yīng)用于實際問題的解決，最終從教師所知、所行，到學(xué)生以及同伴所知所行，達到讓課堂活起來，學(xué)生動起來的目的。