任务驱动法在材料孔结构测试实验教学中的应用初探

佘安明

（同济大学材料科学与工程学院，上海 201804）

材料测试与分析类课程是材料科学与工程专业本科生和研究生课程体系中的专业基础课程和核心课程，通过本课程学习旨在使学生具备材料分析表征所需的基础理论、基础知识和基本技能，能在材料研究时选择合适的仪器、方法和手段，能对研究结果进行正确的分析。国内院校在开设此类课程时除了课堂讲授理论知识外，一般会配套相应的实验教学环节，提供测试仪器让学生能上机操作，提高课程的达成效果。然而，由于不同测试仪器的复杂性和特殊性，学生在实验环节只能被动地听老师讲解，参与度不够，实践环节流于形式，这使得学生的学习兴趣减弱，重视程度降低，从而导致实验教学效果不理想。因此，亟须从实验教学方法上进行突破，激发学生的学习兴趣。任务驱动教学法在教学活动中不断地用目标来驱动学生的学习热情和主动性，已经在不同的专业中得到成功的应用。因此，笔者拟在低场核磁共振表征材料孔结构的实验教学中引入任务驱动教学法，以期提升实验教学的效果。

一、任务驱动教学法的内涵和特点

任务驱动教学法是基于构建主义教学理论发展起来的一种教学方法，其基本特征是“以目标任务为主线、教师为主导、学生为主体”，其打破了以教师为中心、以传授知识为目的的传统教学模式，树立以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念[1-2]。任务驱动教学法将讲授的知识点转换成相应的目标任务，在教学活动中不断地用这些任务来激发学生学习的兴趣，使学生的学习由被动变主动，并且在完成既定任务的过程中逐步培养学生解决问题的能力，使其逐步形成独立探索进行自主学习的习惯。同时，任务驱动教学法还可以让学生切实地感受到自己所学知识在完成任务时发挥的重要作用，从而增强其对课程的重视度与认同感。

相较于传统的教学方法，任务驱动教学法有自己独特的内涵。一是在教学理念上，其注重理论与实践的一体化，通过任务的科学设定，将书本上的教学目标转化成实际的任务要求，使得专业知识与实际应用有机融合，让学生更直观形象地了解专业知识在解决实际问题中的重要性，进而增强学生对自我专业身份的认同感。二是在教学内容上，其将空洞的知识点转变成了具体的任务，使学生在完成任务的过程中变被动地接受知识为主动地寻求知识。这不仅有助于提高学生学习的兴趣，而且还有助于提高学生分析问题和解决问题的能力。三是在教学方式上，其注重学生的主体地位，强调用任务来激发学生学习的主观能动性，鼓励学生用多种方式来完成所设定的任务，有助于培养学生的创新能力。四是在评价体系上，其提倡全面、系统的过程评价，注重让学生在评价过程中发挥主体作用。这样不仅可以及时帮助学生改进自身的不足，而且还能极大地促使学生参与到实习活动中去，进而更好地实现教学目标。

二、任务驱动教学法在材料孔结构测试实验中的实践

（一）合理的设定任务

任务是任务驱动教学法的载体。任务的设计既要涵盖所讲授的知识点又要与实际应用结合，还要与其他知识点进行关联，是教学设计的关键环节。材料孔结构测试实验的特点是知识点多，实践性强，富有创新性。笔者挑选低场核磁共振技术作为孔结构测试的技术手段，以水泥基材料的孔结构作为实验对象系统进行了实验教学的任务设定。任务的设定过程和遵循的原则如下[3-4]：

1．任务设计要科学、明确和完整。任务设计中要合理设定任务难度，提高任务的目标性。任务的大小和知识点的数量要适中，任务难度要逐步加大。将教学目标转换成符合实际的任务要求，以便极大地引起学生兴趣，使学生快速地进入学习状态；完整地设定任务，以便使学生直观地看到任务完成后的整体效果，有助于增强其成就感，从而进一步提高其学习的主动性。在本实验中，笔者将总任务设定为“采用低场核磁共振技术测定不同水灰比浆体的孔结构”。这一任务目标避免了宽泛空洞的表述，将测试的手段、材料的特性和测试对象都描述得明确具体，有助于学生聚焦任务总目标。

2．任务设计要注重层次和循序渐进。把一个大任务逆推转换成一个个层层深入的小任务。这样不仅能照顾到不同学生学习能力的差异，而且可以用已经完成的小任务作铺垫进而完成更深层次的大任务，有利于激发学生的学习兴趣。在明确总任务的基础上，笔者将总任务设定为三个子任务：（1）低场核磁共振原理的辨析；（2）仪器测试参数的校准与对比；（3）不同水灰比浆体孔结构的差异分析。三个子任务层层递进，涵盖了理论学习、实践操作、实验分析三个相互关联的学习过程。子任务中不设定固定的目标，而是注重启发性和开放性。引导学生总结同类问题的共性和个性。例如，对低场核磁共振原理的学习不再仅要求学生了解原理，而是比较低场和高场核磁在原理上的共性和个性的辨析；对仪器测试参数的设定不再是告诉学生现成的参数照着做就行，而是让学生动手调节参数的大小，进而比较不同参数下核磁信号的变化等。这种开放式子任务的设定，有助于学生寻找自身学习的薄弱环节，使知识真正内化为能力。

（二）任务的实施过程

以低场核磁共振表征材料孔结构实验为案例设定好科学合理的任务以后，就需要教师认真设置切实可行的实施方案，从而保证通过任务驱动教学法使学生完成既定的总目标和子任务。实验教学开始前，指导教师首先根据设备状况和班级人数进行合理的教学组织。首先，教师提前一周发布教学目标和子任务分解情况，包括任务目标、任务内容和要求、提前预知的背景资料。笔者针对本实验编撰了《低场核磁共振测试材料孔结构实验手册》作为预习资料发放给学生，让学生做好必要的知识储备，知道要解决什么问题，这样到正式上课时能够大大提升课堂效率，避免了学生上课时“一头雾水”的低效模式。

正式上课时，教师可以对照任务的复杂程度，将学生进行分组，通常3～5人为宜。本实验中采用3人小组协作模式。分组时应注意不同基础的学生的互相搭配。考虑到不同子任务中涉及的问题很多往往一个小组很难全部完成，对每个子任务可以进一步分解成不同学习小组的子问题。由各个小组抽签得到该小组重点解决的子问题。学习小组内可以组织同学自定组长，成员之间分工明确互相协作。本实验中，仪器测试参数的校准与对比这个子任务就涉及多个实验参数的调整和比对分析，如果每个小组都把这一套参数做一遍将严重超出实验课时。笔者因此将参数进行归类，有的小组做回波时间对信号的影响；有的小组做信号增益参数的影响等等。这样不同小组分工明确，做完之后各小组汇总整合完成子任务。效率高，效果好。课堂中，指导教师要适当引导学生进行组内和组间的讨论，通过共同讨论找出自身的不足，并加以改进。这样通过几轮的循环反馈，可以帮助各个小组最终完成设定的目标任务。

（三）任务驱动效果的评价

实验教学效果的评价是任务驱动教学法的重要环节，评价的核心是要建立以学生为中心的多元互动评价体系[2]。传统的实验教学评价往往只以学生提交的实验报告或组织相关考试进行评定，这样的评价过程简单、评价方法单一，无法全面考查学生在实验中的收获和表现。与之相反，任务驱动教学法中全面系统的过程评价体系强调学生主体地位的原则。笔者在本实验教学中增加了过程考核的环节，提高了过程环节在最终实验得分中的成绩占比。将过程考核的占比提高到70%，实验报告成绩占比降到30%。过程考核中又分别考察了子问题达成度20%，子任务达成度40%，参与度占20%，汇报展示度20%。不仅考察了小组总体的目标完成情况，还考察了个人的参与情况。子任务的达成情况，由各小组分别汇报和展示，由组内互评和小组互评来评定。而学生的参与度则首先由小组成员进行自我评价，然后由小组组长对各组员进行评价。组员自我评价可以充分激发各成员的主动性；赋予小组组长一定的评价权利，有利于小组任务的顺利完成，避免小组任务都落在小组长或某个组员身上。其次，开展小组互评，让小组之间相互比较各组任务的完成情况，找出自己和对方的优点及问题，取长补短、共同进步将两者的成绩进行整合作为学生最终的实习成绩。这种以学生为主的过程评价体系不仅使评价结果更加客观、公正、准确，而且还有利于激励学生主动完成设定的实习任务。最后，由教师从整体上对学生完成任务的效果进行点评，让学生更全面地认识自己在完成设定任务中的收获与不足，并以此为基础，不断地提升自己的实践能力。

三、小结

将任务驱动型教学法在材料孔结构测试实验教学中进行了应用。首先需要制定合理的任务总目标，将总目标划分为子任务，以任务为主线，构建有效的任务驱动模式，使学生懂理论、会操作、能运用。实施以学生为中心的多元目标评价模式，形成学生和学生之间和学生和教师之间的多维互动模式，有力提升了学生学习兴趣和教学效果。