任務(wù)驅動(dòng)在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)論文
摘要：大學(xué)物理實(shí)驗是高等院校理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的必修基礎課程。針對大學(xué)物理實(shí)驗課程的特點(diǎn)，分析了傳統教學(xué)中存在的問(wèn)題，難以達到開(kāi)設大學(xué)物理實(shí)驗課的目的。探討了將任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)方法引入大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)，給出了任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施流程。最后，在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中，針對典型案例開(kāi)展了任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗；任務(wù)驅動(dòng)；案例教學(xué)法
大學(xué)物理實(shí)驗是高等院校理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的必修基礎課程。它可以對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗和實(shí)驗儀器的基本操作，是進(jìn)入大學(xué)后教師對學(xué)生進(jìn)行系統實(shí)驗訓練和實(shí)驗儀器操作技能訓練的開(kāi)端[1]。因此，大學(xué)物理實(shí)驗在培養學(xué)生嚴謹的科學(xué)態(tài)度、活躍的科學(xué)意識、動(dòng)手操作能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力等方面的優(yōu)勢，是其他實(shí)驗課程所不具有的。在傳統大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中，教師都是先從實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟講起，然后進(jìn)行從頭到尾示范演示，最后學(xué)生機械地按照教師示范步驟循序漸進(jìn)，按部就班地進(jìn)行實(shí)驗，把測得的實(shí)驗數據記在實(shí)驗報告上。學(xué)生根本不用提前預習和思考實(shí)驗儀器操作中的問(wèn)題，只需上課時(shí)認真聽(tīng)老師的講解和觀(guān)察老師的操作即可順利完成實(shí)驗。這種僵化的實(shí)驗教學(xué)模式導致學(xué)生過(guò)分依賴(lài)教師指導，在很大程度上抑制了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，就更談不上提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力了，難以實(shí)現開(kāi)設大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)目的，難以實(shí)現培養學(xué)生的實(shí)驗操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)宗旨。為解決上述問(wèn)題，因此大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)改革一直作為高等院校大學(xué)物理實(shí)驗教育工作的重點(diǎn)。本文針對大學(xué)物理實(shí)驗課程，開(kāi)展了任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐教學(xué)，提出了實(shí)施教學(xué)的方案，最后提供某個(gè)任務(wù)項目完成的典型案例。研究證明，大學(xué)物理實(shí)驗應用任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法，不僅很好的完成了大學(xué)物理實(shí)驗課的教學(xué)目的，而且對培養學(xué)生基本實(shí)驗操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力具有重要的理論意義和現實(shí)意義。
一、任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)方法的介紹
任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)方法是基于趣味性，在能夠調動(dòng)學(xué)生學(xué)習動(dòng)機與好奇心的背景下，利用與教學(xué)內容緊密聯(lián)系的任務(wù)，通過(guò)完成任務(wù)的過(guò)程獲得知識與技能的一種教學(xué)方法[2]。任務(wù)、情景和教學(xué)目標是該教學(xué)法的基本三要素。該教學(xué)法的載體是任務(wù)，且任務(wù)一定與教學(xué)內容和要求緊密聯(lián)系；教學(xué)目標是課堂教學(xué)中要求學(xué)生理解或掌握的知識和技能；情景是任務(wù)完成時(shí)的結果或作品。教學(xué)目標決定任務(wù)的設計和情景的設定，任務(wù)設計和情景的目的在于讓學(xué)生更好地掌握教學(xué)內容[3]。任務(wù)驅動(dòng)式教學(xué)方法提倡以通過(guò)完成任務(wù)解決問(wèn)題為最終目的，調動(dòng)學(xué)生的積極性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，在學(xué)習形式上主張探究體驗學(xué)習和團隊合作學(xué)習。任務(wù)驅動(dòng)式教學(xué)方法體現以學(xué)生為中心，學(xué)生是課程學(xué)習的參與者、知識的生產(chǎn)者，教師是過(guò)程引導者和結果評價(jià)者。任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法的教學(xué)過(guò)程主要由四個(gè)環(huán)節構成：知識點(diǎn)的分割———任務(wù)的設計———任務(wù)的實(shí)施———任務(wù)的評價(jià)。在教學(xué)設計過(guò)程中，教師們細心研究和討論教學(xué)內容，把教學(xué)內容分解為若干個(gè)具體的教學(xué)知識點(diǎn)，把每個(gè)或幾個(gè)知識點(diǎn)設計成任務(wù)。通過(guò)實(shí)施任務(wù)來(lái)激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習，并通過(guò)完成任務(wù)和教師有價(jià)值的評價(jià)，使學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中獲得滿(mǎn)足感和獲得感，進(jìn)而極大地調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習動(dòng)力和解決問(wèn)題的潛力。在任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生不再是簡(jiǎn)單被動(dòng)地接受知識，而是非常積極地學(xué)習基礎知識、并進(jìn)行了知識回顧與積累，主動(dòng)認真地對信息進(jìn)行收集、整理、分享；對教師而言，則需要熟悉并細化整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗知識與技能點(diǎn)，并時(shí)刻關(guān)注物理實(shí)驗儀器的改進(jìn)和發(fā)展，將物理研究所出現的新穎熱門(mén)問(wèn)題整合到教學(xué)過(guò)程中，所以需要我們教師要不斷學(xué)習、不斷總結，積極開(kāi)展教學(xué)改革，以充分調動(dòng)學(xué)生學(xué)習積極性和主動(dòng)性[4]。
二、任務(wù)設計的要求
1.在完成大學(xué)物理實(shí)驗任務(wù)時(shí)，為了使學(xué)生能夠明確目的及最后需要解決的問(wèn)題，因此設計的任務(wù)，要求足夠詳細并且細致，盡量符合物理實(shí)驗的特點(diǎn)，且最終在完成實(shí)驗的實(shí)踐中能夠鍛煉學(xué)生的獨立分析和解決問(wèn)題的能力。2.承擔任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)的教師應該具有較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，充分了解教學(xué)目標和實(shí)驗內容，能夠按照教學(xué)目標去設置教學(xué)任務(wù)體系，安排教學(xué)項目。另外，教師能夠合理的分解教學(xué)任務(wù)和教學(xué)環(huán)節，且對學(xué)生的認知能力充分了解，保證分解后的任務(wù)適合學(xué)生實(shí)踐。3.在設計任務(wù)時(shí)，需要從分析和考慮教學(xué)對象的特點(diǎn)出發(fā)，了解大學(xué)物理實(shí)驗及儀器設備的發(fā)展動(dòng)態(tài)，設計出符合學(xué)科發(fā)展需要、具有可操作性的任務(wù)項目。4.在設計任務(wù)時(shí)也需要考慮到學(xué)生學(xué)習的特點(diǎn)和學(xué)生的能力水平。如果設置的任務(wù)過(guò)于困難，容易打擊學(xué)生的信心。如果設置的任務(wù)過(guò)于簡(jiǎn)單，容易引起學(xué)生輕視的心理。應該設置具有探究性，只要學(xué)生努力就能實(shí)現的任務(wù)，以至于能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣。
三、任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施流程
我校的大學(xué)物理實(shí)驗課共30個(gè)學(xué)時(shí)，設計15個(gè)教學(xué)任務(wù)，課程教學(xué)安排在大學(xué)的第四學(xué)期進(jìn)行。在學(xué)習大學(xué)物理實(shí)驗以前，學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習了大學(xué)物理學(xué)、高等數學(xué)、數學(xué)實(shí)驗和C語(yǔ)言等基礎課程。大學(xué)物理實(shí)驗首先是基礎性實(shí)驗，主要是學(xué)習常用儀器的基本操作和數據處理等。然后在基礎性實(shí)驗的基礎上，設計與實(shí)際相關(guān)的任務(wù)項目進(jìn)行教學(xué)。
�。ㄒ唬┰O置教學(xué)任務(wù)
在課程教學(xué)實(shí)施之前，教師要深入各高校大學(xué)物理實(shí)驗室進(jìn)行走訪(fǎng)調研，與優(yōu)秀教師、實(shí)驗教師一起組成課程開(kāi)發(fā)小組，共同進(jìn)行實(shí)驗內容的重新構建。大體包括：制訂實(shí)驗內容、實(shí)驗項目的設計與開(kāi)發(fā)、典型任務(wù)的設計等。為了能夠充分激發(fā)學(xué)生的興趣，調動(dòng)學(xué)生的積極性，需要基于實(shí)際問(wèn)題來(lái)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)任務(wù)的設計。老師應該提前完成任務(wù)設計，一般提前3-5周發(fā)布任務(wù)，具體分配任務(wù)時(shí)可根據學(xué)生的情況略做調整。
�。ǘ⿲�(shí)施教學(xué)任務(wù)
發(fā)布教學(xué)項目時(shí)，教師應該講清楚任務(wù)的目的、所需實(shí)驗儀器設備和所需知識點(diǎn)。教師要積極引導學(xué)生思考與物理實(shí)驗相關(guān)的實(shí)踐問(wèn)題，變被動(dòng)接受為主動(dòng)提出實(shí)施方案、主動(dòng)完成任務(wù)。在完成任務(wù)過(guò)程中，引導學(xué)生通過(guò)學(xué)習小組，利用團隊合作的力量實(shí)施任務(wù)。組成團隊執行任務(wù)，并不是要降低個(gè)體的'角色，而是要分工協(xié)作、各司其職，自主履行職責，共同完成任務(wù)，鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力。學(xué)生對所領(lǐng)到的任務(wù)首先在中國知網(wǎng)上進(jìn)行相關(guān)文獻的檢索，參考相關(guān)的文獻，提出小組對任務(wù)的解決方案。各小組在實(shí)驗室中準備儀器、實(shí)驗材料，運用已有知識對問(wèn)題進(jìn)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(wù)的各個(gè)細節進(jìn)行總結，參考一些有價(jià)值的材料，制作工作匯報的課件。
�。ㄈ┰u價(jià)任務(wù)
任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)模式的主要環(huán)節之一就是任務(wù)評價(jià)。合理有價(jià)值的評價(jià)對學(xué)生學(xué)習的熱情、自身的完善和自我反思等方面有著(zhù)重要的作用。評價(jià)分為組內自評、組外互評和教師評價(jià)三種形式。組內自評是指小組成員在團隊內部簡(jiǎn)單介紹一下自己完成所承擔任務(wù)的過(guò)程和收獲。自我評價(jià)對學(xué)生認識自己的不足和完善自己具有很大的幫助作用。為進(jìn)一步提高能力，能夠及時(shí)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(xué)生之間互相學(xué)習，加強問(wèn)題的理解。最后，教師評價(jià)采用過(guò)程性評價(jià)和結果性評價(jià)兩種評價(jià)方法。這樣的評價(jià)方法，比較客觀(guān)，比較科學(xué)。例如過(guò)程性評價(jià)能夠評價(jià)學(xué)生完成任務(wù)的整個(gè)過(guò)程和各個(gè)細節。結果性評價(jià)指的是任務(wù)項目完成后，教師對學(xué)生小組完成項目的結果進(jìn)行評價(jià)，也是對學(xué)生實(shí)際學(xué)習效果的總結，有助于學(xué)生學(xué)習積極性的培養。
四、基于任務(wù)驅動(dòng)的大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的具體案例
本部分以實(shí)驗《牛奶摻水量的檢測研究》（本實(shí)驗為2學(xué)時(shí)）為例，給出基于任務(wù)驅動(dòng)的大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐的實(shí)施案例。這個(gè)實(shí)驗是實(shí)驗《液體表面張力系數測定》的擴展實(shí)驗，授課地點(diǎn)是大學(xué)物理實(shí)驗室。
�。ㄒ唬﹦�(chuàng )設情境，激發(fā)興趣
第一步，教師利用PPT課件給學(xué)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(jiàn)不鮮，特別是牛奶中摻入了過(guò)量的水。那牛奶中是否摻入了過(guò)量的水，如何進(jìn)行檢測，自然成為急需迫切解決的問(wèn)題。通過(guò)生活實(shí)際問(wèn)題的引入，很大程度上調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性，這為后面任務(wù)的完成奠定了堅實(shí)的基礎。第二步，教師向學(xué)生說(shuō)明，總任務(wù)和本次任務(wù)之間的關(guān)系，及其對整個(gè)實(shí)驗課產(chǎn)生的作用。第三步，教師向學(xué)生講解本次任務(wù)的目的和完成本次任務(wù)的意義，這樣學(xué)生們就知道通過(guò)本次任務(wù)后應該掌握哪些知識和技能，以便學(xué)生進(jìn)行自我檢驗和反思。
�。ǘ┎贾萌蝿�(wù)
我們根據本實(shí)驗的三個(gè)教學(xué)目標，向學(xué)生布置了三個(gè)不同層次的任務(wù)，供不同層次的學(xué)生學(xué)習，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng )造性。三個(gè)不同層次的任務(wù)分別是任務(wù)一：不同摻水量牛奶樣品的配制；任務(wù)二：不同摻水量牛奶樣品的特征量的測定；任務(wù)三：Origin軟件的使用或者C語(yǔ)言的學(xué)習。
�。ㄈ┩瓿扇蝿�(wù)
教師布置任務(wù)，學(xué)生們領(lǐng)到具體任務(wù)后，通過(guò)收集資料，分析討論。遇到實(shí)在解決不了的問(wèn)題時(shí)，可以請教老師。學(xué)生分組討論和研究每個(gè)任務(wù)具體解決方案，如何分工協(xié)作等事項。對于任務(wù)一，牛奶樣品的配制可以由個(gè)體獨立完成；任務(wù)二，為了讓學(xué)生們重點(diǎn)掌握某個(gè)物理量的測定方法，這是一個(gè)教師半開(kāi)放性的任務(wù)，學(xué)生們可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，找到該物理量的測定方法，鼓勵學(xué)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(diǎn)法檢測等，去完成任務(wù)。最后，任務(wù)三主要是要求學(xué)生學(xué)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(wù)著(zhù)力培養學(xué)生的自主學(xué)習和主動(dòng)學(xué)習的能力。任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法是一種雙主教學(xué)方法，教師是學(xué)習的指導者、激勵者、啟發(fā)者，而學(xué)生是知識的生產(chǎn)者。在學(xué)習過(guò)程中，教師應該盡力引導學(xué)生在完成任務(wù)項目的過(guò)程中主動(dòng)思考和探索，鼓勵和幫助學(xué)生在一定的情況下尋找解決問(wèn)題的方法。
�。ㄋ模﹨R報任務(wù)成果
成果形式主要以PPT課件形勢展示、匯報地點(diǎn)是創(chuàng )新實(shí)驗室，配有多媒體設備。PPT內容包括項目簡(jiǎn)介（包括簡(jiǎn)要概述項目研究目的、意義、研究過(guò)程及取得成果）、項目研究過(guò)程（項目研究過(guò)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(fā)表論文、制作實(shí)物、設計圖紙、研究報告等）和參與項目取得的收獲（對學(xué)生創(chuàng )新性思維、自主學(xué)習能力、實(shí)踐能力、團隊合作能力、創(chuàng )業(yè)能力和科研等能力及素質(zhì)的培養起到積極的促進(jìn)作用）等。
�。ㄎ澹┤蝿�(wù)的評價(jià)
改革前大學(xué)物理實(shí)驗的考核主要通過(guò)操作考試形式完成，這種測試主要側重學(xué)生對知識理解，不能完全評估學(xué)生的操作水平，所以不能全面合理地評價(jià)學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗課程學(xué)習效果。改革后的課程評價(jià)主要根據學(xué)生對項目任務(wù)實(shí)踐操作情況，采用多形式、分階段評價(jià)[5]，由過(guò)程考核50%+匯報考核20%+組內協(xié)作20%，綜合表現10%來(lái)進(jìn)行考核。過(guò)程考核重在考核學(xué)生對物理實(shí)驗儀器操作掌握的程度，在每個(gè)實(shí)驗任務(wù)過(guò)程中完成；結果考核在整個(gè)實(shí)驗課程結束后進(jìn)行，主要考核學(xué)生完成任務(wù)及團隊協(xié)作能力。組內協(xié)作主要考核每個(gè)學(xué)習團隊間的團結協(xié)作，共同解決問(wèn)題的能力；綜合表現包括對學(xué)生職業(yè)道德、工作態(tài)度、工作表現等方面。
五、結束語(yǔ)
任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法應用于大學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)實(shí)踐的研究表明，應用任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗課的教學(xué)目的明確，結構合理和教學(xué)設計科學(xué)、操作方便、易于實(shí)施，并且這種方法能很大程度上調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。學(xué)生能夠順利完成任務(wù)也說(shuō)明，通過(guò)物理實(shí)驗課的學(xué)習，他們既掌握了物理實(shí)驗儀器的基本技能，基本實(shí)現了大學(xué)物理實(shí)驗課的開(kāi)設目的，另一方面也對開(kāi)設大學(xué)物理實(shí)驗課的其他院校提供了有益的借鑒。
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作者:王暢 陳佰樹(shù) 朱文霞 單位:黑龍江八一農墾大學(xué)
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