任務驅動的小組教學法在實踐教學中應用

曲 凌

(上海交通大學 工程訓練中心，上海 200240)

0 引 言

目前我國“以教師為中心”的應試教育備受人們的批評，“以學生為中心”的教育思想則隨著主體教育的深入和素質教育的推行得到了教育界的高度重視[1-2]。在新的教育理念下，更加強調學生對知識的主動探索、主動發現及應用能力的培養，讓學生對自己的學習更負責[3]。“機器人設計與制作”是實驗室面向零基礎的低年級本科生開設的一門校通選課，以實踐教學為主，重在培養學生的操作能力和解決實際問題能力[4]，課程選取慧魚創意組合模型為設計平臺[5]，采用任務驅動的教學方法，通過精心設置的實際任務促使學生主動學習新的知識，具備設計和完整制作慧魚機器人的技能。

任務驅動教學法源自于構建主義教學理論，將傳授知識為主的傳統教學轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學[6]，任務驅動小組教學在實踐教學活動中設計了一系列學習任務，讓學生自由組隊共同完成，在任務的驅動下變被動灌輸為主動探索，從而達到更好的教學效果。

1 實踐教學活動設計

教學活動前由2至3名學生自愿組成一個學習團隊，組隊時鼓勵學科交叉，不同專業背景的學生通過從不同的角度觀察思考，實現優勢互補[7]。活動中側重于學生動手實踐和理論聯系實際的能力培養，任務由易到難，分為認知、模仿、改進和創新4個階段，學生可通過自主學習、小組討論和師生互動的方式完成。

(1) 認知，理解機器人的概念。讓學生從簡單、熟悉的機電設備入手，學習機器人在軟硬件方面的基本組成，通過完成交通燈實驗，理解輸入輸出的概念和控制原理。能通過外形辨識常用的電氣元件，直觀地了解機器人的構成要素。

(2) 模仿，掌握結構設計和控制的技巧。從10余種經典實驗機器人中選擇2或3個主題，模仿搭建機電模型并編程實現控制要求，在制作中學習各種傳動形式，了解多種傳感器和執行器的用法。該階段為模仿的主題專門整理了結構搭建手冊和實踐教程，提供給學生參考，避免因找不到學習資源而完不成任務。每組的主題是學生自由選定的，更能激發學習的興趣。此外，選題各異也避免了抄襲舞弊行為。

(3) 改進，增強動手能力。結合傳感器制作移動機器人，能至少實現一種特定功能，如躲避障礙、探測邊沿、尋光避光、巡線自主移動等，鼓勵學生加入更多的功能。繼續沿用模仿階段的模式，提供搭建手冊，設計能力較差的學生可以先參照進行組裝，再根據實際情況合理改進以滿足不同功能的需要。

(4) 創新，設計新穎實用的機器人。經過前三個階段的培養訓練，學生進行一次機器人創意制作，全過程包括調查背景、選定主題、設計方案、估算器件、選擇材料、制作機構、編寫程序、綜合調試和答辯演示，主題需先進行可行性論證，通過后即可采用各種方法制作，要求學生不僅是記住概念和原理還要能夠靈活的運用。慧魚零件如無法滿足機器人功能上的需求，可以聯合其他標準件使用，并鼓勵學生試制特殊件，提供創意施展的空間為學生創新能力培養奠定基礎。

2 任務驅動小組教學法的優勢

在傳統教育中，教師是主體，學生是知識的被動接受者[8]，但往往是教師講了很多，學生忘得也很快。此外學生在學習興趣、能力、思維方式和目標志向等方面均存在差異，傳統的教學形式忽略了學生的個性，抑制了學生的創造性和創新精神[9]。而這種任務驅動的實踐教學活動，設定多種類型的學習任務，即使是同一學習階段，也有不同內容的組合可供選擇，學生將圍繞自己選定的主題以各種途徑去尋找答案，發揮自覺性去學習，通過個性化的方案構建自己的知識體系。這種教學形式的中心不是教師的“教”，而是學生的“學”。學生是教學主體，教師是引導者和任務的設計者，從“教師教什么就學什么”向“學生用什么就教什么”轉變，學習的目的是能將學到的知識運用出來，真正掌握所教內容。

同樣的任務，學生單獨完成需要花費更多的時間，學習時容易因遇到挫折而喪失興趣，為此在完成任務時采用小組合作的方式，互教互助，提高學習效率。小組學習鼓勵學生間進行討論和爭論，在溝通交流中更容易激活小組成員的思維，提高他們分析問題和解決問題的能力[10]。尤其是當意見有分歧時，學生必須要抓住每個細節、對課程內容作更深入的加工，才能更深層次的向同伴解釋，直到說服對方，在這個過程中需要不斷思考新知識與已有知識之間的聯系，更進一步鞏固了所學的知識。此外，相比與教師討教答案，從學習伙伴處接受知識心理壓力更小些。

3 實踐教學中的器材管理

機器人制作時主要使用慧魚模型，其質量可靠、尺寸精準、種類豐富、拆裝靈活、可重復使用，適用于多種實驗和創意設計[11]，然而小組任務涉及的每個機器人都由數十種、近百個零件拼裝而成，大量的樣式各異的零件給實驗室的維護與管理帶來許多問題[12]，同一時間參與動手制作的學生越多，發生精密件損壞和細小件遺失等狀況的概率也越大，若每次使用后逐一整理將需要花費很多時間和精力。此外，實驗室配置的慧魚教具是按照系列劃分的主題套裝，是搭配好零件種類和數量的組合包，然而在教學的最后一個階段創意作品設計時，由于每組選題不同，零件利用效率也不同：一邊是某種常用零件稀缺，另一邊是大量零件閑置。制作后作品保留和零件重復使用之間也有矛盾，學生都希望自己小組獨特的作品可以有更多機會在課內外教學活動中展示，然而教具總量畢竟有限，作品實物保存過多，占用的大量零件資源將影響下一期學生學習和使用。

實驗室針對不同的教學內容，采用多種措施，消減這些不利因素造成的影響。首先，引入學生參與管理制度，每位組員至少負責一項小組事務，如看管小組所有的零件、保管各種參考手冊、督促規范使用電腦和實驗器材等，這種以小組為單位“定責到人”的管理方法能增強學生的責任心，在一定程度上避免了器材的丟失和損壞。其次，在零件管理方面，對于數量較多的、不易損壞的和課程中不經常使用的基礎件，根據其外形分類存放在公共展示區，學生可隨用隨取；對于貴重和精密易損的零件，前三個階段根據清單統一配給，個性化設計時按需登記領用，任務結束時核對該小組賬上零件的歸還情況，有效縮短清點零件的時間。最后，為了提升零件的利用率，每個創意作品制作后立即建立電子檔案，包括保存控制程序源文件、填寫作品簡介表和連線表、拍攝多個角度的照片和功能展示的視頻等，實物則保留一個學期后拆除，釋放占用的零件。

4 促進學習的策略

教學過程中，學生的個體差異很明顯，經常出現缺乏學習動力、不會有效學習、抓不住學習重點、投機取巧等情形。為了達到促進學習的效果，針對在小組實踐教學中普遍存在的問題總結一些應對經驗。

4.1 教師要成為合格的引導者和輔助者

教學是教與學的配合，是雙方互動的過程，不能扔給學生所有資料后就全靠自己學。在以學生為中心的教育理念下，雖然教師不再是教學的主體，但增加了在講授知識之外的工作[13]，教師要關注學生的每一項活動，不只是狹義的任務布置和驗收，還要在學習過程中進行多方面的指導，學生在完成任務時遇到問題可隨時向教師提問，教師及時為學生答疑，對共性問題全體評講，對個別問題單獨輔導。突出每個任務的學習目標，指明學習的重點和難點，示范如何尋找學習資源、控制學習過程和合理地分配學習時間，教會學生有效地進行自主學習、合作學習和以教師為支持的探究學習，讓學生真正學會學習[14]。教師兼顧了課堂的引導者、任務的設計者、教材的提供者和學習的輔助者等多種角色，要達到理想的教學效果，對教師責任心的要求也更高。

4.2 給學生機會展示學習成果

通過學生的反饋，了解學生對教學內容的掌握程度，及時調整教學方法和進度[15]。例如，在自學任務布置后，請幾名學生站上講臺依照自己的理解講數分鐘的課，激發學生在學習過程中的主動參與潛能，同時結合教學目標有針對性的查缺補漏。每個階段的任務驗收后提交實驗報告，評估學生階段性的學習效果。課程結束時組織專場答辯，讓學生簡要介紹自己小組的作品，并對其他組的作品評判，同時學生將隨機抽取一道題目結合其作品進行回答，評測學生的綜合學習情況，回顧、梳理和強調課程中重要的概念。展示成果一方面讓介紹者更自信更有成就感，另一方面讓傾聽者開拓視野，從作品中受到啟示，引發更深入的思考。

4.3 明確考核內容和評價標準

在布置每個階段的任務時，公布基于預定條件的評分準則，指出應該通過學習而達到的目標，給學生充裕的時間準備，能隨時根據自己的完成情況評估，從而幫助學生及時發現問題，考慮如何更好的學習。任務考核時不限制驗收的次數，在規定的時間內允許為前面的不足做補救，讓學生有通過學習不斷提高的動力。

給每個學生在任務中再細分為不同的工作，考察其實際完成的情況，避免利用小組其他隊員的成果蒙混過關，對于不易分工的任務，引入貢獻度，學生互評其投入程度，讓成績盡量真實的反映每位學生的學習情況，分數按照以下公式評定：

最終成績=個人得分+小組任務得分×貢獻度

個人得分包括出勤、課堂表現、課后作業、書面報告、職責履行等情況，約占總成績的50%。

5 結 語

通過匿名問卷調查學生對課程真實感受，大部分學生反映主題任務的設置是比較合適的，幫助理解課程的知識點，所有學生都認同在實踐活動中采用小組合作學習方式，超過九成的學生認為相比個體學習，提高了學習的效率讓其掌握更多的知識，九成的學生明確表示很喜歡這種上課的形式，達到選課的預期目標，很多還特別提到了團隊協作對他們的幫助。

教學中小組活動成了一種無形的約束，為了不讓同伴失望，學生很少無故曠課，因為缺課會拖延整個團隊的進度，而且小組的其他人也會受到影響，在課上很難發揮出活躍的狀態。當然這種約束跟小組的配合度成正相關，如果組內關系不融洽，存在埋怨的情緒，則通常某些組員缺課的情況會比較多。相反如果小組成員團結一致志同道合，課堂討論時充滿歡笑，學生通常是全勤，甚至課外有時間也會一起來實驗室做任務。

結合近2年在課程中的實際應用效果，相比傳統的方法，任務驅動更能激發學生的自主學習興趣，小組教學模式增強團隊意識，提升溝通交流能力，動手實踐加深知識點的理解，對于促進教學工作、提高實踐教學質量有著重要參考價值，研究成果體現實踐教學以學生為主體、師生互動的教學理念，側重教學理論的實際運用，有利于在類似的教學過程中普及推廣。

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