任務驅動式教學法在物理化學課程中的應用

馬麗英 張懷斌 王雷 董秀麗 王春華

摘?要：針對物理化學課程概念多、公式多，理論性強、系統性強、邏輯性強的特點，以及學生數理知識不扎實且自學能力較差的現狀，根據專業人才培養目標，從課程體系的設置和教學內容的選擇、教學方法的設計、考核方式的改革等方面，探討任務驅動式物理化學教學方法改革，在完成任務、解決問題的同時，促進學生自主探究，解決物理化學“難教難學”的問題。

關鍵詞：任務驅動;物理化學;教學實踐

中圖分類號：G642.0??文獻標識碼：A

一、緒論

物理化學是根據物理學的原理和方法，運用數學手段探討化學反應一般規律的科學，主要解決反應的能量、方向、限度和速度等問題，它所涉及的熱力學、動力學、膠體和大分子溶液等內容。作為醫藥專業的重要基礎課程，物理化學在藥物合成路線的設定、合成工藝的制定、提純方法的選擇及劑型設計等相關研究方面都有重要的指導意義。物理化學對培養學生的思維能力和科學素養有著不可替代的作用，然而，物理化學理論性強，內容抽象，條件、概念、公式及計算都非常多，所需的數學和物理知識多，學生普遍感到難學、乏味。為了解決物理化學難教難學的問題，近年來，我們根據各專業的培養目標，采用任務驅動式教學法，取得了良好的教學效果。

任務驅動式教學法起源于美國教育家杜威（John?Dewey）提出的“learning?by?doing”的教育模式[1]，提出學生在解決問題的過程中構建起自己的知識體系。1979年，印度教育學家Prabhu[2]將任務設計應用于語言教學實踐，他在1983年正式提出“任務驅動教學”的概念，并在教學大綱中明確將任務設計列為主要的教學活動。另一位比較有影響的人物是意大利教育家Jane?Willis[3]，她在1996年的專著《A?Framework?for?TaskBased?Learning》一書中，將任務驅動式教學分為任務介紹、任務執行、任務解決和再練習等三個階段。20世紀90年代，我國開始任務驅動的教學研究，起初主要應用于語言及信息技術教學領域，隨著任務驅動教學模式的推廣，人們逐漸認識到任務驅動教學模式的突出優勢，其應用領域也逐漸從語言拓展到化學學科，并形成了一些理論和實踐經驗。例如，於祥的“任務驅動式教學法在有機化學實驗教學中的探索與實踐”[4]、彭玉龍的任務驅動教學法在醫用化學實驗教學中的應用[5]、李芳蓉的基于“項目導向、任務驅動”教學法的分析化學教學改革的思考[6]等。目前，任務驅動式教學在化學中的應用主要集中于實驗教學，對于理論性較強的物理化學，任務驅動式教學方法尚少有報道。

二、任務驅動式教學在物理化學中的應用

（一）分析培養目標，設計教學任務

綜合近年來的研究和實踐，任務驅動式教學大體包括任務設計、任務呈現、任務完成和任務總結等四個階段[78]。在任務驅動教學法中，需要把教學內容設計成一個或多個具體任務，通過一系列指定任務的完成實現總體教學目標。任務驅動式教學的學習目標明確具體，有助于激發學生學習的熱情，提升學生自主解決問題的能力[9]。我們嘗試性地在前人工作的基礎之上改進了任務驅動的教學模式，使其更加符合物理化學課堂教學，從而提高了學生學習的興趣和效果。

任務是教師根據專業要求和學生實際選擇的能促進學生掌握知識、提升能力的一系列問題，該問題貫穿在整個教學過程中，可以滿足不同層次水平學生學習的需求。明確教學任務和要求，才能做到教與學的有的放矢。首先通過文獻調研、問卷調查、訪談等方式研究專業對物理化學課程的要求，了解學生的化學基礎和學習化學的認知程度，根據專業培養方案，進行教學重點的取舍。教學重點確定后，便可根據課程的知識體系進行教學任務分解和案例設置，按照周教學模式提出學習目標。教學內容的選擇是任務驅動式教學設計的基礎。物理化學涉及的領域廣泛，與各學科相互交叉滲透，不同專業對物理化學的要求不盡相同，需要根據各專業的特點來選擇教學內容。例如對制藥專業，藥物制備需要突出反應方向的判斷、限度的計算以及藥物分離;而對于藥劑專業，則需重點講授制劑中的相平衡、表面化學與膠體分散系。有針對性地選擇教學內容可以使得物理化學符合專業需求，也更能調動學生學習的積極性。在確定了個專業教學目標的前提下，對每一章、每一個教學單元提出具體的教學任務。例如熱力學第一定律解決熱、功的計算，熱力學第二定律解決方向的判斷，化學平衡解決反應的限度，等等。

（二）根據教學任務，設計情景案例

任務驅動教學模式是將生產生活中的問題作為任務情境，通過引導學生達到學習目標、獲取知識和技能的一種教學模式。教師通過問題引導整個教學過程，教學中創設學習情境，圍繞教學重點提出目標性大問題和解決目標性問題而產生的小問題，用問題統領全課，實現學習過程就是解決問題的過程，以提高學生的學習興趣。如熱力學第二定律一章的任務目標是過程方向的判斷，這是目標性大問題，圍繞這個問題可以提出許多小問題，例如：

（1）能夠自動進行的過程都是自發的，自發過程有哪些特征？

（2）自發是不可逆的，其本質是功、熱轉換的不可逆性，那么熱可以轉化為多少功？

（3）如何根據卡諾定理引出熵和克勞修斯不等式？

（4）熵判據只能判斷孤立系統的方向，而一個化學反應往往發生在恒溫恒容或恒溫恒壓的封閉系統中，在這種情況下又怎么判斷方向？

這樣就將整個熱力學第二定律用一個大問題和幾個小問題串聯起來，課程內容更加完整系統，重點得以突出，實用性得以強化。我們通過對復雜案例進行分解、簡化，建立了幾十個較為完善的物理化學教學案例，為任務驅動式教學奠定了良好的基礎。例如，在反應熱的計算單元，可以設置如下案例：“人類生產生活所需的能量主要來源于化學反應，例如碳、石油、天然氣的燃燒所提供，就連生物體生存所需要的能量也是靠葡萄糖、淀粉等物質在體內的氧化反應來維持。因此，研究化學反應的熱效應具有非常重要的意義。何為反應熱？如何計算反應熱？反應熱與溫度有何關系？如何利用一種溫度下的熱效應計算另一溫度下的熱效應？”再如，附加壓強單元可以設置如下案例：“靜脈注射時，要防止氣泡進入靜脈，因為氣泡能堵塞血液的流動，這種現象稱為氣體栓塞。

問題1：血管中的血液流動與彎曲液面的附加壓力有何關系？

問題2：在管徑不勻血管中，凹面液體和凸面液體的流動方向如何判斷？”

（三）任務呈現，方法實施

我校物理化學為省級精品課程，網站內容豐富，教學資源適時更新，課程平臺有教學大綱、教學視頻、課件、知識拓展、章測試、題庫、期末考試等內容。教師通過課程網站、微信、QQ等智能終端提前布置教學任務和案例;學生通過閱讀教材、在線視頻、課件等資料進行課前自主學習，相互討論，找出問題答案。課堂上，教師引導學生積極進行討論和探究，答疑解惑，講授重點難點，歸納總結知識點，幫助學生加深理解，訓練學生分析、綜合、解決問題，培養學生知識遷移的能力和知識的應用能力。課后，通過課程平臺或QQ、微信解決學習過程中的遺留問題，并進行知識、能力的鞏固與拓展。教師要對教學目標的達成情況、教學中存在的問題及時反思，優化教學方案，設計綜合性、探究性實驗，激發學生學習的主動性和創造性。

（四）任務評價與總結

任務評價及總結是任務驅動教學的最終環節，通過評價可以增加學生的自我成就感，提高學生的學習積極性和主動探究的意識，也可以通過評價找到短板不足和努力方向。任務評價主要有主觀評價和客觀評價。主觀評價分為學生自我評價、互相評價和教師評價三種方式，客觀評價主要是課程考核。為了合理評定學生的成績，物理化學課程考核采用形成性評價，增加了平時成績的比重，在期末考試中加入了任務完成情況的評價，如對藥學專業選擇藥物有效期預測，對生物制藥專業選擇物質分離純化設計等考核內容。考核項目包括：作業、單元測驗、期末考試、實驗等，單元測試實行開卷，做題過程可以討論。從各個角度了解學生對課程內容的學習情況，能較好地促進學生學習的積極性。

三、任務驅動式教學的實施效果

任務驅動式教學在我校2015級至2018級藥學專業進行了實踐，以同年級中藥學作為對照，座談及期末考試發現，這種教學方法用任務將課程與專業緊密地結合在一起，用任務完成引領教學，增強了教學內容的應用性、系統性，有效提高了學生的學習主動性，學生們的問題解決意識顯著增強，團隊的合作意識和語言表達能力明顯提升。三年的實踐表明，任務驅動能夠使物理化學的教學輕松愉快。

參考文獻：

[1]杜威著，趙祥麟，等譯.學校與社會明日之學校[M].北京：北京人民教育出版社，1994：6162.

[2]Prabhu.N.S.Second?Language?Pedagogy[M].Oxford：Oxford?University?Press，1987：4647.

[3]Willis?J.A?framework?for?Taskbased?learning[M].Essex：Longman，1996.

[4]於祥，陳婭芳.任務驅動式教學法在有機化學實驗教學中的探索與實踐[J].廣東化工，2019，46（1）：192.

[5]彭玉龍，楊寶華，張學東，等.任務驅動教學法在醫用化學實驗教學中的應用[J].衛生職業教育，2017，35（18）：4344.

[6]李芳蓉，孫彥坪，趙明，等.基于“項目導向、任務驅動”教學法的分析化學教學改革的思考[J].衛生職業教育，2018，36（2）：2022.

[7]羅昭君.任務驅動教學模式培養學生化學問題解決能力的研究[D].貴州師范大學，2019.

[8]Farhan?V，Wasim?J，Amina?A，et?al.TaskBased?Learning?versus?ProblemOriented?Lecture?in?Neurology?Continuing?Medical?Education[J].Journal?of?the?College?of?Physicians?and?Surgeons?Pakistan，2014，24（1）：2326.

[9]劉建強.任務驅動：科學探究教學的重要策略[J].教育研究與實驗，2015，22（1）：4548.