基于任务驱动的仪器分析混合式教学设计*

郝春莉

(厦门华厦学院环境与公共健康学院，福建 厦门 361024)

在新冠肺炎(COVID-19)疫情全球肆虐的情况下，2020年春季学期全国高校积极响应教育部“停课不停教、停课不停学”的倡议，如火如荼的展开了线上教学[1]，涌现出了一大批优质的线上教学资源。随着不同地区高校的秋季返校复学，传统的面对面课堂教学即将开始，如何在进一步巩固及应用线上教学成果的基础上，又有序开展线下面对面教学，是所有教学管理者和教师应当思考的问题。混合式教学将网络在线教学融入传统课堂教学，既强调教师的主导作用，又注重学生学习的主动性、积极性和创造性，是后疫情时代教师教学改革的最佳选择。本文在前期教学改革的基础上，以原子吸收光谱部分为例，采用任务驱动法[2]，探索将线上线下混合式教学应用于《仪器分析》课程中，以期提高学生学习的兴趣，发挥学生的主观能动性，提升学生的实际操作和解决问题的能力。

1 教学目标

《仪器分析》课程是我校食品质量与安全、环境科学与工程、制药工程、医学检验技术等专业的基础课程，对学生分析检测能力的培养起着至关重要的作用。学生通过本课程的学习，要树立公正、科学的职业道德，具备精益求精的职业素养；能够掌握仪器分析的基本原理和技术方法；熟练应用液相色谱、气相色谱、原子发射光谱和原子吸收光谱等仪器对食品、药品、环境等样品进行分析检测；并且能够根据检测任务要求，结合国家标准，开发检测方法，出具检测报告的能力。

2 传统教学模式弊端

《仪器分析》课程是理论和实践密切结合的应用型很强的课程，该门课程在传统教学中存在以下问题：①以线下课堂教学为主，教师唱“独角戏”，课程气氛沉闷，学生学习积极性差；②分析方法较多，各成体系，更新速度快；③仪器分析涉及化学、物理、数学、电子学、机械等学科的知识融合，工作原理抽象，学生难以真正理解；④学生基数大，大型分析仪器设备昂贵且数量少，难以保证每个学生平等接受实践训练；⑤教师重视理论知识讲解，忽视实践操作，不适于应用型本科的教学[3]。

3 基于任务驱动的混合式教学设计思路

针对仪器分析课程的性质和特点，依托超星学习平台的优势，基于以学生为中心，以结果为导向的教学原则[4]，按照教学大纲的要求和混合式教学的特点，本课题经过反复探讨对混合式教学活动进行全新设计，具体设计思路如图1所示。其中：(1)发布工作任务、(2)小组交流讨论、(3)理论学习、(7)总结反思均为线上教学，教师可通过学习通后台随时查看学生的学习情况，以便及时调整学习进度。结合学生线上学习出现的问题和监测结果，适当整合线下课堂教学的内容。重点加强(4)线下精讲环节，避免过度追求进度而不顾学生学习效果，进行填鸭式教学，对线上学生已掌握的内容避免重复讲解。在(5)实施检测任务阶段，通过线下实验和批改学生的分析检测报告，对每个学生进行学情诊断，从而实现任务→探讨→学习→解决→结果→反思→提升的模式，精准化解决教学中出现的问题[5]。课程教学完成后，学生可以通过超星平台的资料进行课后总结，进而实现举一反三得到综合能力提升的目的。

图4 基于任务驱动的混合式教学设计思路图

4 基于任务驱动的混合式教学设计案例

近年来随着科学技术的迅猛发展，含重金属的污染物进入生态环境，对人类的健康带来了严重威胁，我国重金属污染形势日益严峻。《重金属污染综合防治“十二五”规划》是中国出台的第一个“十二五”专项规划，充分体现了党中央、国务院对我国重金属污染防治的高度重视。因此让学生了解科学研究者采用什么分析仪器对重金属进行分析检测具有重要的意义。原子吸收光谱法是分析化学发展史上发展最快的方法之一，已被广泛应用于机械、冶金、食品、医药、环境监测、卫生防疫、材料科学等各个领域中金属元素的测定，因此原子吸收光谱法的教学设计就显得格外重要，具体的项目化学习混合式教学模式构建如下图2所示。

图2 基于项目化学习的混合式教学模式构建

4.1 课前准备

课前准备包括：(1)教师在学习平台(我们采用的是超星学习通)上建立课程，上传录课视频；(2)在QQ群发布通知，告诉学生上课平台，要求他们登录超星学习通进入班级；(3)提前在学习通发布课程教学公告、分组公告以及分析检测任务，要求学生建立小组讨论群[6]。

4.2 课中设计

(1)发布工作任务：工作任务设计是本次教改的重要一环。在混合式教学中，教学可以提前在线上给学生发布课前学习任务，引导学生预习时思考，并设计一些讨论和互动，让学生在上课前在线提交，方便教师提前了解学生的预习情况，以便上课时有的放矢。

在本次混合式教学原子吸收光谱法的预习中，我们首先精心挑选了一段《湖南300多名儿童血铅超标》的视频，让学生在超星学习平台反馈看完视频后的感想；然后通过超星学习发布了多篇参考文献和国家检测标准，让学生根据文献资料以小组为单位进行讨论并回答以下两个讨论题：a.当前专业领域中重金属污染的现状及重金属的分析检测技术；b.水质中鎂元素的分析检测方法。

(2)小组交流讨论：以上两个问题对于大学二年级的学生来说，有一定难度，因此通过小组合力群策群力，不仅可以降低任务难度，还可以培养学生的团队协作能力。通过学生线上的交流讨论和教师的引导，最终会得出原子吸收光谱法是食品中金属元素分析检测的标准方法之一的结论。

(3)线上理论学习：构建以超星学习平台为主，爱课程、QQ群为辅的混合式教学平台。学生线上学习资源主要采用的是本校教师录制的仪器分析视频资源，该资源不仅有理论知识的讲解，还有本校分析仪器设备的操作使用视频。除此之外，根据学生线上学习出现问题较多的内容，专门引入爱课程的清华大学仪器分析国家级精品课程视频资源进行详细讲解和说明。

在线上理论学习中，利用超星平台进行课前课程教学内容的发布，如教学视频、教学课件、作业、章节测试等；课上进行学生签到、讨论、抢答、问卷等课堂教学活动；课后通过EV录屏对学习疑问进行录播讲解和答疑，最后通过QQ群进行实时反馈学生的学习情况及课程内容的答疑。设计多种教学活动，可以丰富学生的学习形式，在一定程度上激发学生线上学习的兴趣和热情，培养学生自主学习的能力。

(4)线下教师精讲：基于课堂教学要素分析，构建课前情况汇报-重点知识讲解-课堂仿真操作-总结提升的四元高效课堂翻转教学模式，具体做法是：①课前用5 min的时间汇报学生线上学习的情况，让学生知道教师是时刻关注他们的线上学习的，同时也可以将线上线下教学有效串联起来，强调学生的主体地位；②接着对重点知识点进行逻辑性梳理和讲解(40 min)，以帮助学生掌握课程的重难点知识，将学生自主学习的碎片化知识点重构成完整的知识体系，同时解决学生在线上学习中的问题与疑惑；③基于我校与日本岛津公司联合共建的虚拟仿真实验室，学生在软件实验室进行线下原子吸收光谱的仿真操作练习(30 min)；④教师根据学生仿真操作中遇到的问题结合着理论知识再讲解(15 min)，并要求学生反思理论学习，对理论知识查缺补漏。

(5)实施检测任务(90 min)：仪器分析是是理论和实践密切结合的应用型很强的课程，且本门课程为理实一体化课程，将仪器分析与专业领域的实际应用相结合，不仅能够充分调动学生学习的积极性，还能丰富实践教学环节，培养学生的职业素养，达到课程教学目标。在原子吸收光谱法的理论学习完成后，教师下发了一张检测任务流转单(见图2)，要求学生设计出包装饮用水中镁元素含量测定的实验方案，然后进行实验来验证该实验方案是否可行，并对实验数据的准确性进行核查。

(6)撰写检测报告：检测报告的书写是一项重要的基本技能训练，它不仅是对每次实验的总结，更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，是科学论文写作的基础，也是职业素养养成的重要一环。学生撰写包装饮用水中镁元素含量的测定检测报告，总结实验过程，学会用定量分析方法处理实际问题。

4.3 课后反思拓展

教师在线上反馈学生实验报告的问题，学生针对实验报告问题反思理论学习、实验操作和实验数据处理中的问题，并学会举一反三。然后学生根据文献资料思考原子吸收光谱法在未来发展的突破点在哪里？该如何实现？从而了解原子吸收光谱法的前沿技术，拓展课本知识。

5 基于任务驱动的仪器分析混合式教学设计存在的问题及解决方案

线上线下混合式教学对老师的教育教学能力要求较高。混合式教学以学生为中心，教师需要把传统课堂教学的优势和在线学习的优势结合起来，不仅要充分发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，也要充分体现学生学习的主动性、积极性与创造性，还要会熟练应用信息化技术，编辑、搭建微视频等课程资源。在线下，教师既要懂仪器设备的原理与结构；还要懂相关分析仪器方法的实验技术，也要熟悉相关行业的分析检测动态，这对教师来说是一个新的尝试和挑战，需要在不断学习中提高个人综合能力，在实践中不断优化教学流程和方式，从而达到提升教学质量的效果。

教学效果的优劣不仅和教师的引导、启发息息相关，还与学生上课的积极主动性密切相关。在混合式教学中，部分学生存在线上刷视频，理论学不深，线下分组实验中不动手，实验没头绪等现象，因此需要教师结合不同教学内容，采用灵活多变的教学方式，并且能够根据学生的性格特点和接受能力，因材施教，有的放矢地展开有差别的教学活动，充分调动不同层次学生的主动性和互动性，构建良好的教学氛围。

6 结 语

基于任务驱动的仪器分析混合式教学设计，强调了一切教学活动以学生为中心的理念，完美的融合了仪器分析的理论知识和实践应用，通过灵活多样的教学活动，不但解决了因课时限制，导致的重视理论知识讲解，实践操做偏少的问题；还解决了学生学习动机较弱，基础参差不齐的问题，从而使学生能较好的将理论知识应用于实际问题的解决，最终从教师所知、所行，到学生以及同伴所知所行，达到让课堂活起来，学生动起来的目的。