基于任務驅動的儀器分析混合式教學設計*

郝春莉

(廈門華廈學院環境與公共健康學院，福建 廈門 361024)

在新冠肺炎(COVID-19)疫情全球肆虐的情況下，2020年春季學期全國高校積極響應教育部“停課不停教、停課不停學”的倡議，如火如荼的展開了線上教學[1]，涌現出了一大批優質的線上教學資源。隨著不同地區高校的秋季返校復學，傳統的面對面課堂教學即將開始，如何在進一步鞏固及應用線上教學成果的基礎上，又有序開展線下面對面教學，是所有教學管理者和教師應當思考的問題。混合式教學將網絡在線教學融入傳統課堂教學，既強調教師的主導作用，又注重學生學習的主動性、積極性和創造性，是后疫情時代教師教學改革的最佳選擇。本文在前期教學改革的基礎上，以原子吸收光譜部分為例，采用任務驅動法[2]，探索將線上線下混合式教學應用于《儀器分析》課程中，以期提高學生學習的興趣，發揮學生的主觀能動性，提升學生的實際操作和解決問題的能力。

1 教學目標

《儀器分析》課程是我校食品質量與安全、環境科學與工程、制藥工程、醫學檢驗技術等專業的基礎課程，對學生分析檢測能力的培養起著至關重要的作用。學生通過本課程的學習，要樹立公正、科學的職業道德，具備精益求精的職業素養；能夠掌握儀器分析的基本原理和技術方法；熟練應用液相色譜、氣相色譜、原子發射光譜和原子吸收光譜等儀器對食品、藥品、環境等樣品進行分析檢測；并且能夠根據檢測任務要求，結合國家標準，開發檢測方法，出具檢測報告的能力。

2 傳統教學模式弊端

《儀器分析》課程是理論和實踐密切結合的應用型很強的課程，該門課程在傳統教學中存在以下問題：①以線下課堂教學為主，教師唱“獨角戲”，課程氣氛沉悶，學生學習積極性差；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、物理、數學、電子學、機械等學科的知識融合，工作原理抽象，學生難以真正理解；④學生基數大，大型分析儀器設備昂貴且數量少，難以保證每個學生平等接受實踐訓練；⑤教師重視理論知識講解，忽視實踐操作，不適于應用型本科的教學[3]。

3 基于任務驅動的混合式教學設計思路

針對儀器分析課程的性質和特點，依托超星學習平臺的優勢，基于以學生為中心，以結果為導向的教學原則[4]，按照教學大綱的要求和混合式教學的特點，本課題經過反復探討對混合式教學活動進行全新設計，具體設計思路如圖1所示。其中：(1)發布工作任務、(2)小組交流討論、(3)理論學習、(7)總結反思均為線上教學，教師可通過學習通后臺隨時查看學生的學習情況，以便及時調整學習進度。結合學生線上學習出現的問題和監測結果，適當整合線下課堂教學的內容。重點加強(4)線下精講環節，避免過度追求進度而不顧學生學習效果，進行填鴨式教學，對線上學生已掌握的內容避免重復講解。在(5)實施檢測任務階段，通過線下實驗和批改學生的分析檢測報告，對每個學生進行學情診斷，從而實現任務→探討→學習→解決→結果→反思→提升的模式，精準化解決教學中出現的問題[5]。課程教學完成后，學生可以通過超星平臺的資料進行課后總結，進而實現舉一反三得到綜合能力提升的目的。

圖4 基于任務驅動的混合式教學設計思路圖

4 基于任務驅動的混合式教學設計案例

近年來隨著科學技術的迅猛發展，含重金屬的污染物進入生態環境，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。《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》是中國出臺的第一個“十二五”專項規劃，充分體現了黨中央、國務院對我國重金屬污染防治的高度重視。因此讓學生了解科學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發展史上發展最快的方法之一，已被廣泛應用于機械、冶金、食品、醫藥、環境監測、衛生防疫、材料科學等各個領域中金屬元素的測定，因此原子吸收光譜法的教學設計就顯得格外重要，具體的項目化學習混合式教學模式構建如下圖2所示。

圖2 基于項目化學習的混合式教學模式構建

4.1 課前準備

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

4.2 課中設計

(1)發布工作任務：工作任務設計是本次教改的重要一環。在混合式教學中，教學可以提前在線上給學生發布課前學習任務，引導學生預習時思考，并設計一些討論和互動，讓學生在上課前在線提交，方便教師提前了解學生的預習情況，以便上課時有的放矢。

在本次混合式教學原子吸收光譜法的預習中，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，讓學生在超星學習平臺反饋看完視頻后的感想；然后通過超星學習發布了多篇參考文獻和國家檢測標準，讓學生根據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.當前專業領域中重金屬污染的現狀及重金屬的分析檢測技術；b.水質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二年級的學生來說，有一定難度，因此通過小組合力群策群力，不僅可以降低任務難度，還可以培養學生的團隊協作能力。通過學生線上的交流討論和教師的引導，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論。

(3)線上理論學習：構建以超星學習平臺為主，愛課程、QQ群為輔的混合式教學平臺。學生線上學習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備的操作使用視頻。除此之外，根據學生線上學習出現問題較多的內容，專門引入愛課程的清華大學儀器分析國家級精品課程視頻資源進行詳細講解和說明。

在線上理論學習中，利用超星平臺進行課前課程教學內容的發布，如教學視頻、教學課件、作業、章節測試等；課上進行學生簽到、討論、搶答、問卷等課堂教學活動；課后通過EV錄屏對學習疑問進行錄播講解和答疑，最后通過QQ群進行實時反饋學生的學習情況及課程內容的答疑。設計多種教學活動，可以豐富學生的學習形式，在一定程度上激發學生線上學習的興趣和熱情，培養學生自主學習的能力。

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

(5)實施檢測任務(90 min)：儀器分析是是理論和實踐密切結合的應用型很強的課程，且本門課程為理實一體化課程，將儀器分析與專業領域的實際應用相結合，不僅能夠充分調動學生學習的積極性，還能豐富實踐教學環節，培養學生的職業素養，達到課程教學目標。在原子吸收光譜法的理論學習完成后，教師下發了一張檢測任務流轉單(見圖2)，要求學生設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，并對實驗數據的準確性進行核查。

(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練，它不僅是對每次實驗的總結，更重要的是它可以初步地培養和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，是科學論文寫作的基礎，也是職業素養養成的重要一環。學生撰寫包裝飲用水中鎂元素含量的測定檢測報告，總結實驗過程，學會用定量分析方法處理實際問題。

4.3 課后反思拓展

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

5 基于任務驅動的儀器分析混合式教學設計存在的問題及解決方案

線上線下混合式教學對老師的教育教學能力要求較高。混合式教學以學生為中心，教師需要把傳統課堂教學的優勢和在線學習的優勢結合起來，不僅要充分發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，也要充分體現學生學習的主動性、積極性與創造性，還要會熟練應用信息化技術，編輯、搭建微視頻等課程資源。在線下，教師既要懂儀器設備的原理與結構；還要懂相關分析儀器方法的實驗技術，也要熟悉相關行業的分析檢測動態，這對教師來說是一個新的嘗試和挑戰，需要在不斷學習中提高個人綜合能力，在實踐中不斷優化教學流程和方式，從而達到提升教學質量的效果。

教學效果的優劣不僅和教師的引導、啟發息息相關，還與學生上課的積極主動性密切相關。在混合式教學中，部分學生存在線上刷視頻，理論學不深，線下分組實驗中不動手，實驗沒頭緒等現象，因此需要教師結合不同教學內容，采用靈活多變的教學方式，并且能夠根據學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活動，充分調動不同層次學生的主動性和互動性，構建良好的教學氛圍。

6 結 語

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