任務驅動在大學物理實驗教學論文
摘要：大學物理實驗是高等院校理工科專業的一門重要的必修基礎課程。針對大學物理實驗課程的特點，分析了傳統教學中存在的問題，難以達到開設大學物理實驗課的目的。探討了將任務驅動教學方法引入大學物理實驗教學，給出了任務驅動教學法的實施流程。最后，在大學物理實驗教學中，針對典型案例開展了任務驅動教學法的實踐教學。
關鍵詞：大學物理實驗；任務驅動；案例教學法
大學物理實驗是高等院校理工科專業的一門重要的必修基礎課程。它可以對學生進行科學實驗和實驗儀器的基本操作，是進入大學后教師對學生進行系統實驗訓練和實驗儀器操作技能訓練的開端[1]。因此，大學物理實驗在培養學生嚴謹的科學態度、活躍的科學意識、動手操作能力和理論聯系實際能力等方面的優勢，是其他實驗課程所不具有的。在傳統大學物理實驗教學中，教師都是先從實驗目的、實驗原理、實驗步驟講起，然后進行從頭到尾示范演示，最后學生機械地按照教師示范步驟循序漸進，按部就班地進行實驗，把測得的實驗數據記在實驗報告上。學生根本不用提前預習和思考實驗儀器操作中的問題，只需上課時認真聽老師的講解和觀察老師的操作即可順利完成實驗。這種僵化的實驗教學模式導致學生過分依賴教師指導，在很大程度上抑制了學生的積極性和主動性，就更談不上提高他們的動手能力和創新能力了，難以實現開設大學物理實驗的教學目的，難以實現培養學生的實驗操作技能和解決實際問題的教學宗旨。為解決上述問題，因此大學物理實驗的教學改革一直作為高等院校大學物理實驗教育工作的重點。本文針對大學物理實驗課程，開展了任務驅動教學模式的實踐教學，提出了實施教學的方案，最后提供某個任務項目完成的典型案例。研究證明，大學物理實驗應用任務驅動教學法，不僅很好的完成了大學物理實驗課的教學目的，而且對培養學生基本實驗操作技能和解決實際問題的能力具有重要的理論意義和現實意義。
一、任務驅動教學方法的介紹
任務驅動教學方法是基于趣味性，在能夠調動學生學習動機與好奇心的背景下，利用與教學內容緊密聯系的任務，通過完成任務的過程獲得知識與技能的一種教學方法[2]。任務、情景和教學目標是該教學法的基本三要素。該教學法的載體是任務，且任務一定與教學內容和要求緊密聯系；教學目標是課堂教學中要求學生理解或掌握的知識和技能；情景是任務完成時的結果或作品。教學目標決定任務的設計和情景的設定，任務設計和情景的目的在于讓學生更好地掌握教學內容[3]。任務驅動式教學方法提倡以通過完成任務解決問題為最終目的，調動學生的積極性、激發學生的學習興趣，在學習形式上主張探究體驗學習和團隊合作學習。任務驅動式教學方法體現以學生為中心，學生是課程學習的參與者、知識的生產者，教師是過程引導者和結果評價者。任務驅動教學法的教學過程主要由四個環節構成：知識點的分割———任務的設計———任務的實施———任務的評價。在教學設計過程中，教師們細心研究和討論教學內容，把教學內容分解為若干個具體的教學知識點，把每個或幾個知識點設計成任務。通過實施任務來激發學生進行自主學習，并通過完成任務和教師有價值的評價，使學生在學習過程中獲得滿足感和獲得感，進而極大地調動了學生的學習動力和解決問題的潛力。在任務驅動教學法實施過程中，學生不再是簡單被動地接受知識，而是非常積極地學習基礎知識、并進行了知識回顧與積累，主動認真地對信息進行收集、整理、分享；對教師而言，則需要熟悉并細化整個大學物理實驗知識與技能點，并時刻關注物理實驗儀器的改進和發展，將物理研究所出現的新穎熱門問題整合到教學過程中，所以需要我們教師要不斷學習、不斷總結，積極開展教學改革，以充分調動學生學習積極性和主動性[4]。
二、任務設計的要求
1.在完成大學物理實驗任務時，為了使學生能夠明確目的及最后需要解決的問題，因此設計的任務，要求足夠詳細并且細致，盡量符合物理實驗的特點，且最終在完成實驗的實踐中能夠鍛煉學生的獨立分析和解決問題的能力。2.承擔任務驅動教學的教師應該具有較高的專業素質，充分了解教學目標和實驗內容，能夠按照教學目標去設置教學任務體系，安排教學項目。另外，教師能夠合理的分解教學任務和教學環節，且對學生的認知能力充分了解，保證分解后的任務適合學生實踐。3.在設計任務時，需要從分析和考慮教學對象的特點出發，了解大學物理實驗及儀器設備的發展動態，設計出符合學科發展需要、具有可操作性的任務項目。4.在設計任務時也需要考慮到學生學習的特點和學生的能力水平。如果設置的任務過于困難，容易打擊學生的信心。如果設置的任務過于簡單，容易引起學生輕視的心理。應該設置具有探究性，只要學生努力就能實現的任務，以至于能夠激發學生學習的興趣。
三、任務驅動教學法的實施流程
我校的大學物理實驗課共30個學時，設計15個教學任務，課程教學安排在大學的第四學期進行。在學習大學物理實驗以前，學生們已經學習了大學物理學、高等數學、數學實驗和C語言等基礎課程。大學物理實驗首先是基礎性實驗，主要是學習常用儀器的基本操作和數據處理等。然后在基礎性實驗的基礎上，設計與實際相關的任務項目進行教學。
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在課程教學實施之前，教師要深入各高校大學物理實驗室進行走訪調研，與優秀教師、實驗教師一起組成課程開發小組，共同進行實驗內容的重新構建。大體包括：制訂實驗內容、實驗項目的設計與開發、典型任務的設計等。為了能夠充分激發學生的興趣，調動學生的積極性，需要基于實際問題來進行相關教學任務的設計。老師應該提前完成任務設計，一般提前3-5周發布任務，具體分配任務時可根據學生的情況略做調整。
（二）實施教學任務
發布教學項目時，教師應該講清楚任務的目的、所需實驗儀器設備和所需知識點。教師要積極引導學生思考與物理實驗相關的實踐問題，變被動接受為主動提出實施方案、主動完成任務。在完成任務過程中，引導學生通過學習小組，利用團隊合作的力量實施任務。組成團隊執行任務，并不是要降低個體的'角色，而是要分工協作、各司其職，自主履行職責，共同完成任務，鍛煉學生的團隊協作能力。學生對所領到的任務首先在中國知網上進行相關文獻的檢索，參考相關的文獻，提出小組對任務的解決方案。各小組在實驗室中準備儀器、實驗材料，運用已有知識對問題進行分析探討，完成數據的測試和數據的整理。最后，對完成任務的各個細節進行總結，參考一些有價值的材料，制作工作匯報的課件。
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任務驅動教學模式的主要環節之一就是任務評價。合理有價值的評價對學生學習的熱情、自身的完善和自我反思等方面有著重要的作用。評價分為組內自評、組外互評和教師評價三種形式。組內自評是指小組成員在團隊內部簡單介紹一下自己完成所承擔任務的過程和收獲。自我評價對學生認識自己的不足和完善自己具有很大的幫助作用。為進一步提高能力，能夠及時擴充自己的知識結構，做到查缺補漏。組外互評主要是為了加強各種學生之間互相學習，加強問題的理解。最后，教師評價采用過程性評價和結果性評價兩種評價方法。這樣的評價方法，比較客觀，比較科學。例如過程性評價能夠評價學生完成任務的整個過程和各個細節。結果性評價指的是任務項目完成后，教師對學生小組完成項目的結果進行評價，也是對學生實際學習效果的總結，有助于學生學習積極性的培養。
四、基于任務驅動的大學物理實驗教學的具體案例
本部分以實驗《牛奶摻水量的檢測研究》（本實驗為2學時）為例，給出基于任務驅動的大學物理實驗教學實踐的實施案例。這個實驗是實驗《液體表面張力系數測定》的擴展實驗，授課地點是大學物理實驗室。
（一）創設情境，激發興趣
第一步，教師利用PPT課件給學生講解，由于受到利益的誘惑，商販們在牛奶中摻假的事件屢見不鮮，特別是牛奶中摻入了過量的水。那牛奶中是否摻入了過量的水，如何進行檢測，自然成為急需迫切解決的問題。通過生活實際問題的引入，很大程度上調動了學生學習的興趣和積極性，這為后面任務的完成奠定了堅實的基礎。第二步，教師向學生說明，總任務和本次任務之間的關系，及其對整個實驗課產生的作用。第三步，教師向學生講解本次任務的目的和完成本次任務的意義，這樣學生們就知道通過本次任務后應該掌握哪些知識和技能，以便學生進行自我檢驗和反思。
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我們根據本實驗的三個教學目標，向學生布置了三個不同層次的任務，供不同層次的學生學習，充分發揮學生的創造性。三個不同層次的任務分別是任務一：不同摻水量牛奶樣品的配制；任務二：不同摻水量牛奶樣品的特征量的測定；任務三：Origin軟件的使用或者C語言的學習。
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教師布置任務，學生們領到具體任務后，通過收集資料，分析討論。遇到實在解決不了的問題時，可以請教老師。學生分組討論和研究每個任務具體解決方案，如何分工協作等事項。對于任務一，牛奶樣品的配制可以由個體獨立完成；任務二，為了讓學生們重點掌握某個物理量的測定方法，這是一個教師半開放性的任務，學生們可以在互聯網上查找資料，找到該物理量的測定方法，鼓勵學生使用多種方法例如表面張力系數的測定、比重計檢測牛奶樣品的相對密度和牛奶樣品冰點法檢測等，去完成任務。最后，任務三主要是要求學生學習一些科研中常用的軟件，這對以后的研究工作是有益的。這一任務著力培養學生的自主學習和主動學習的能力。任務驅動教學法是一種雙主教學方法，教師是學習的指導者、激勵者、啟發者，而學生是知識的生產者。在學習過程中，教師應該盡力引導學生在完成任務項目的過程中主動思考和探索，鼓勵和幫助學生在一定的情況下尋找解決問題的方法。
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成果形式主要以PPT課件形勢展示、匯報地點是創新實驗室，配有多媒體設備。PPT內容包括項目簡介（包括簡要概述項目研究目的、意義、研究過程及取得成果）、項目研究過程（項目研究過程及思路、項目組成員分工、研究方法及步驟等）、項目成果（項目成員發表論文、制作實物、設計圖紙、研究報告等）和參與項目取得的收獲（對學生創新性思維、自主學習能力、實踐能力、團隊合作能力、創業能力和科研等能力及素質的培養起到積極的促進作用）等。
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改革前大學物理實驗的考核主要通過操作考試形式完成，這種測試主要側重學生對知識理解，不能完全評估學生的操作水平，所以不能全面合理地評價學生在整個實驗課程學習效果。改革后的課程評價主要根據學生對項目任務實踐操作情況，采用多形式、分階段評價[5]，由過程考核50%+匯報考核20%+組內協作20%，綜合表現10%來進行考核。過程考核重在考核學生對物理實驗儀器操作掌握的程度，在每個實驗任務過程中完成；結果考核在整個實驗課程結束后進行，主要考核學生完成任務及團隊協作能力。組內協作主要考核每個學習團隊間的團結協作，共同解決問題的能力；綜合表現包括對學生職業道德、工作態度、工作表現等方面。
五、結束語
任務驅動教學法應用于大學物理實驗的教學實踐的研究表明，應用任務驅動教學法的大學物理實驗課的教學目的明確，結構合理和教學設計科學、操作方便、易于實施，并且這種方法能很大程度上調動學生學習的積極性，有效地激發學生的學習興趣。學生能夠順利完成任務也說明，通過物理實驗課的學習，他們既掌握了物理實驗儀器的基本技能，基本實現了大學物理實驗課的開設目的，另一方面也對開設大學物理實驗課的其他院校提供了有益的借鑒。
參考文獻：
[1]張占新，王汝政，王鳳鳴.大學物理實驗教學改革措施與實踐[J].大學物理實驗，2013（6）:108-110.
[2]郭紹青.任務驅動教學法的內涵[J].中國電化教育，2006（7）:57-59.
[3]吳德群.任務驅動式教學的基本內涵與實施條件———以《社會調查原理與方法》為例[J].百色學院學報，2016（2）:130-133.
[4]陳小春，陳志輝.任務驅動式教學法在旅行社管理學課程教學中的應用[J].大學教育，2018（4）:115-118.
[5]陳毛華，張曉瑋，尹恩，等.《設施蔬菜栽培技術》課程教學的創新與實踐[J].韶關學院學報，2016（4）:100-103.
作者:王暢 陳佰樹 朱文霞 單位:黑龍江八一農墾大學
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