任務(wù)書預(yù)習(xí)模式在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

陳書鴻，蔣德敏，張麗瑩，平巍

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，重慶 404020)

0 引言

實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)是做好實(shí)驗(yàn)的必備環(huán)節(jié)，是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要途徑[1-2]。但在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)常常被忽視，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，主要存在以下一些問題[3-8]：(1)學(xué)生不重視預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)單抄寫完成預(yù)習(xí)報(bào)告； (2)教師不重視預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，沒有充分發(fā)揮預(yù)習(xí)的教學(xué)功能；(3)預(yù)習(xí)的內(nèi)容和形式比較單一，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；(4)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的考核機(jī)制往往流于形式。針對(duì)這些弊端，許多老師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)方面作了有益的改革探索，提供了較好的經(jīng)驗(yàn)參考，例如：周愛菊[4]、丁唯嘉等[6]、闞衛(wèi)秋等[8]、李嬌等[9]從“線上+線下”預(yù)習(xí)、預(yù)設(shè)問題、加強(qiáng)預(yù)習(xí)考核等幾方面進(jìn)行了改革；楊錦等[10]提出了“學(xué)案式”實(shí)驗(yàn)報(bào)告，錢建剛等[1]利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了闖關(guān)式預(yù)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)自主學(xué)習(xí)。

“教學(xué)有法，教無(wú)定法”，為了提高地方本科院校學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，近年來(lái)本課程(物理化學(xué)實(shí)驗(yàn))采用基于OBE理念的PMPR實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[11-12]，在教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)提出了任務(wù)書實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式。該模式以“預(yù)習(xí)任務(wù)書”為指導(dǎo)性文件，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)流程，豐富了預(yù)習(xí)的內(nèi)容和形式，規(guī)范了預(yù)習(xí)報(bào)告的格式，加強(qiáng)了預(yù)習(xí)的考核機(jī)制。通過教學(xué)實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，很好地解決了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中存在的問題，明顯提高了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的效果。

1 任務(wù)書實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式

1.1 預(yù)習(xí)流程

為了充分發(fā)揮課前預(yù)習(xí)的作用，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合“PMPR實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”，優(yōu)化了預(yù)習(xí)的流程，如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式流程圖

整個(gè)流程可以分為四個(gè)階段：教師布置預(yù)習(xí)任務(wù)、學(xué)生完成預(yù)習(xí)報(bào)告、教師批閱預(yù)習(xí)報(bào)告、課前預(yù)習(xí)測(cè)試。教師提前一周發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)書并上傳文字、視頻資料到學(xué)習(xí)通課程平臺(tái)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前一天上交預(yù)習(xí)報(bào)告，教師在實(shí)驗(yàn)前完成批閱，并在上課前利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)小測(cè)驗(yàn)。在預(yù)習(xí)過程中，老師學(xué)生主要通過QQ、微信進(jìn)行交流或答疑解惑。

1.2 預(yù)習(xí)任務(wù)書的主要內(nèi)容

預(yù)習(xí)任務(wù)書主要目的是：確定學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，明確預(yù)習(xí)的內(nèi)容，規(guī)范預(yù)習(xí)報(bào)告的格式。以“催化劑對(duì)蔗糖水解速率常數(shù)的影響”實(shí)驗(yàn)為例，預(yù)習(xí)任務(wù)書的內(nèi)容主要有以下6個(gè)方面。

1.2.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的課程目標(biāo)

基于OBE理念，根據(jù)畢業(yè)要求能力指標(biāo)點(diǎn)確定了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)，并建立了關(guān)聯(lián)度矩陣。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)一步細(xì)化課程目標(biāo)，讓教學(xué)目標(biāo)更具有操作性、評(píng)價(jià)性，使學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)更加清楚具體。

1.2.2 相關(guān)背景知識(shí)

主要目的是讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)、相關(guān)知識(shí)概況等，并適當(dāng)總結(jié)書寫。例如：速率方程、反應(yīng)級(jí)數(shù)、催化作用、化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)等；化學(xué)動(dòng)力學(xué)的建立和發(fā)展。

1.2.3 創(chuàng)設(shè)問題情境

假設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)體系：(1)在體積V1濃度C0的蔗糖溶液中加入體積V1濃度C1的鹽酸；(2)在另外一個(gè)體積V1濃度C0的蔗糖溶液中加入體積V1濃度C2的鹽酸；等等。

提出問題：(1)蔗糖溶液中加入鹽酸后，是否發(fā)生水解反應(yīng)？怎樣證明？(2)水解速率是否相同？怎樣證明？(3)水解速率如不相同，與鹽酸濃度有什么關(guān)系？

通過以上問題激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，基本能夠知道：需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量出不同鹽酸濃度時(shí)蔗糖的水解速率常數(shù)，就能回答這些問題。關(guān)鍵是：怎么樣測(cè)量速率常數(shù)？因此順理成章，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“實(shí)驗(yàn)方法”進(jìn)行自學(xué)總結(jié)。

1.2.4 總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法

要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有資料，總結(jié)蔗糖水解速率常數(shù)的測(cè)量方法，并闡述方法的原理，總結(jié)各種方法的特點(diǎn)，對(duì)比分析相關(guān)方法的操作要點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)方法有：毛細(xì)管電泳法[13]、分光光度法[14]、旋光法[14]、量熱法[15]。這個(gè)要求改變了學(xué)生一味抄寫教材的習(xí)慣，對(duì)學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀和總結(jié)能力有很好的提升作用。

結(jié)合實(shí)際情況，提示學(xué)生：擬用實(shí)驗(yàn)方法為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的方法。

1.2.5 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程

雖然實(shí)驗(yàn)教材都會(huì)列出詳細(xì)的操作步驟，但學(xué)生實(shí)驗(yàn)“照方抓藥”的現(xiàn)象仍然突出，主要原因是學(xué)生“胸?zé)o成竹”，記不清楚每一步的操作環(huán)節(jié)。因此要求學(xué)生根據(jù)操作步驟提取“關(guān)鍵詞”，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)流程方框圖(如圖2所示)，然后根據(jù)參考資料書寫較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟。這樣能夠幫助學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟，減少“照方抓藥”的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)“增負(fù)增效”的教學(xué)效果。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖

1.2.6 實(shí)驗(yàn)思考題

從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理等幾個(gè)方面有針對(duì)性地提出一些思考題，根據(jù)難易程度和邏輯順序，分為“預(yù)習(xí)思考題、課堂討論題、實(shí)驗(yàn)后思考題”，將思考題的應(yīng)用貫穿于課前、課中、課后。

預(yù)習(xí)思考題難度較低，以提示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)方案的關(guān)鍵，主要作用是拓展學(xué)生的知識(shí)面和考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度。課堂討論題有一定難度，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，要求學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中查閱資料分析總結(jié)，在實(shí)驗(yàn)課堂中進(jìn)行討論。例如：蔗糖水解是吸熱還是放熱，有何依據(jù)？課后思考題的目的是指導(dǎo)學(xué)生分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度。又例如，蔗糖水解反應(yīng)的混合器有錐形瓶、Y型試管等，分析比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的考核評(píng)價(jià)

2.1 預(yù)習(xí)報(bào)告的考核

為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)及課程的教學(xué)目標(biāo)，合理地進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定非常重要，可以激勵(lì)和督促學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真對(duì)待每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)[16]。近年來(lái)本課程按照“預(yù)習(xí)報(bào)告20%、課前測(cè)驗(yàn)10%、實(shí)驗(yàn)操作20%、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)20%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告30%”評(píng)定平時(shí)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，“預(yù)習(xí)思考題”和“課堂討論題”均在預(yù)習(xí)過程中完成，所以合稱為“思考題Ⅰ”。由于“方法總結(jié)”“思考題Ⅰ”能較好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，所以設(shè)置的權(quán)重較大。教師通過預(yù)習(xí)報(bào)告可了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，并對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)出現(xiàn)的共性問題歸納整理，在講解演示時(shí)更有針對(duì)性，能有效提高課堂教學(xué)效率。

表1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2.2 課前小測(cè)驗(yàn)

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量，根據(jù)預(yù)習(xí)的內(nèi)容設(shè)計(jì)了題庫(kù)，由“單選題、多選題”組成，并根據(jù)難易程度設(shè)置了不同的分?jǐn)?shù)。在上課前利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，學(xué)生在老師的監(jiān)督下獨(dú)立完成。學(xué)習(xí)通平臺(tái)即時(shí)統(tǒng)計(jì)成績(jī)，提高了考核評(píng)價(jià)效率。

3 實(shí)施效果的調(diào)查分析

使用問卷星平臺(tái)對(duì)2019級(jí)化學(xué)工程與工藝、化學(xué)(師范類)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，回收有效問卷102份。針對(duì)“任務(wù)書預(yù)習(xí)模式”設(shè)計(jì)了4項(xiàng)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖3所示。

圖3 問卷調(diào)查結(jié)果

從圖3可以看出，超過80%的學(xué)生認(rèn)為任務(wù)書預(yù)習(xí)模式對(duì)學(xué)習(xí)有幫助，超過70%的學(xué)生能夠主動(dòng)獨(dú)立完成預(yù)習(xí)報(bào)告。大部分學(xué)生認(rèn)為“自學(xué)能力、分析能力、總結(jié)能力、獨(dú)立思考能力、解決問題能力”得到了培養(yǎng)和提高，尤其是“自學(xué)能力、分析能力”得到85%以上學(xué)生的認(rèn)同。

從調(diào)查情況來(lái)看，絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)任務(wù)書預(yù)習(xí)模式是很贊同的，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革給予了較高的評(píng)價(jià)。但也有少數(shù)學(xué)生的厭學(xué)情緒無(wú)法轉(zhuǎn)變，存在敷衍完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)或者抄襲預(yù)習(xí)報(bào)告的行為。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，任務(wù)書實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，有助于提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，較好發(fā)揮了“指導(dǎo)性、過程性、啟發(fā)性”作用。通過任務(wù)書指導(dǎo)并規(guī)范學(xué)生預(yù)習(xí)，提高了學(xué)生的重視程度和學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)充了學(xué)生的知識(shí)面，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力、綜合分析能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。