基于任務驅動的現場總線應用技術課程教學內容設計

張偉

[摘要]現場總線應用技術課程是高職機電一體化技術專業的專業能力課程，通過任務驅動對課堂教學進行改革，可以有效地提高學生自主學習探究的能力，增強學生的參與感和成就感，提高學生的職業素養。

[關鍵詞任務驅動;現場總線;教學模式

[中圖分類號]G712??????????? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ?????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0194-02

一、課堂教學現狀及分析

現場總線應用技術課程是機電一體化技術專業學生的一門專業能力課程，它來源于自動生產線裝配調試崗位（群）的工業現場總線安裝與調試典型工作任務;當前的教學過程主要采用理

論教學加實驗操作的模式，主要存在以下問題。

（一）學生的參與度不高

因為本課程開設在第五學期，學生面臨著頂崗實習需求，學習動力大大降低，同時學生普遍對于理論知識不感興趣，認識不到理論基礎的重要性和必要性，同時學生對所學知識的應用場景不夠清晰，不能夠很好理解所學知識的作用和意義;在實驗操作教學中，主要采用驗證性操作的方式，很難有效提高學生解決實際問題的能力，影響學生在就業市場中的競爭力。

（二）教師的積極性不夠

由于課堂教學的局限性，教師難以更好的對所授知識進行展現，容易陷入到教師在臺上激情四溢的講解，學生在下面一臉茫然的困境;在實驗教學中，又往往會出現學生只追求驗證性，能夠根據教師所提供的資源進行實驗性驗證，但是不能理解實驗項目與實際應用之間的聯系，也不能更好的培養學生的深入探究學習能力。教師在教學過程中受學生的參與度影響，積極性不高，容易陷入學生不想學、教師不想教的怪圈。

二、任務驅動教學模式構建

（一）理論依據

所謂“任務驅動”就是在學習信息技術的過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動。“任務驅動”是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。它要求“任務”的目標性和教學情境的創建，使學生帶著真實的任務在探索中學習。在這個過程中，學生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發他們的求知欲望，逐步形成一個感知心智活動的良性循環，從而培養出獨立探索、勇于開拓進取的自學能力。

"任務驅動教學法"是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念;將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處于積極的學習狀態，每一位學生都能根據自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題。

（二）任務選取

首先，對課程通過“任務驅動”模式進行構建，需要對任務進行準確的分析和選取。就目前的經驗來看，目前主要存在的問題就是任務的選取過于簡單，知識點和技能點過于“碎片化”，教師需要對課程的整體要求有較高的把握程度，能夠充分考慮實際項目需求，并進行加工整理，使之可以適應學校的教學環境和條件。

其次，在任務的選取過程中，需要充分考慮現有資源的利用。“任務驅動”課程模式下，需要學生自行通過對任務的分析，了解需要獲得的知識和能力，驅使學生自行學習、自主探究;因此在任務選取過程中要充分考慮到各種學習資源的獲取途徑，廣泛關

注各類網頁資源、視頻資源、課件資源、軟件資源等對任務的指導作用，盡量選擇容易獲得相關資源支撐的任務來實施。

最后，在任務的選取中，要充分考慮學生的年齡特征和心理特征。本課程所面向的對象處于學生身份與社會身份之間的轉換，需要在任務的實施過程中模擬實際工作環境，強化職業素養，對學生之前所養成的各種不良行為習慣進行糾正和約束。

（三）組織形式

本設計采用小組分別實施的組織形式，首先按照課前基本知識測評，獲得學生的知識基礎和學習能力，進行課前分組，每組成員不少于3人，最多不超過5人。其中組長負責整個任務的任務分配和實施，并對組內各成員的工作表現進行評估;組長的評估成績與整個小組的任務完成情況正向關聯。

（四）實施流程及特點

1.創設任務情境。首先教師通過藍墨云班課平臺發布任務要求及任務情境，通過視頻讓學生對現場有直觀的認識，并通過任務需求說明書，通過分層要求，按照簡易版、標準版、升級版的層次結構，對任務進行發布;同時通過知識測試題，在課前了解學生的知識基礎和學習能力，并以此為依據進行分組。

2.自主探究學習。學生接受任務后，需要通過視頻感受任務真實場景，并對任務需求說明書進行分析，判定其中所需要實現的功能是否合理、是否可以實現、如何實現等，并由組長按照自愿或指定的方式進行組內分工，分別執行知識整理收集、硬件安裝調試、軟件編寫調試、說明文件編寫等相關工作;在整個工作過程中，可以尋求網絡資源、學習平臺、組內成員、組外成員和指導教師的指導或幫助。

3.效果交流評測。根據不同的項目，在規定的時間內，要求學生能夠完成自主任務，并首先在小組內部進行內部展示交流，在小組內部進行經驗分享;整個小組再由組長作為代表，向其他小組及教師展示其成果。教師根據各小組展示情況，就所出現的問題進行指導和反饋，各小組根據需要進行整改。

4.主要特點。整個學習過程以任務為主線，強調學生自主學習，教師只起到輔助和指導作用，讓學生有較強的參與感，通過指導及評價體系，使學生學會有效的分析問題、解決問題。

（五）評價制度

1.任務分層評價制度。任務在下發時，通過不同的層次要求分成，以標準版的分值為100分為基準，簡易版的分值為90分，升級版的分值為120分。

2.關鍵任務點計分制度。每個任務根據實際工作內容及設計導向，對其中的各個關鍵節點分別進行計分，小組內同學根據自身能力進行選取。

3.組長評分制度。小組內成員的成績根據所取得的任務點計分，由組長進行評估。

4.組間匿名互評制度。通過展示交流，其他小組對本小組的完成質量進行評估。

5.教師評分調整制度。教師根據需要對某個小組或某個成員的成績進行調整并說明原因公布。

三、工作任務設計

（一）學習任務一：安全門聯動控制

任務情境及要求：工廠內部需要保持清潔，因此在接貨區設置有兩道安全門，當外部的門打開時，內部的門不能打開;當內部的門打開時，外部的門不能打開;外部門關閉后，自動進行內部潔凈過程;當前采用的工作方式是每扇門需要單獨使用人工控

制方式，成本較高。

主要目標：通過任務實施，讓學生掌握單機設備聯網運行能力;并通過任務實施，初步了解總線的概念和應用場景。

（二）學習任務二：廠區溫度數據采集

任務情境與要求：當前工廠內部需要保持較為恒定的溫度，通過散布于工廠內部各節點的智能溫度檢測節點，將數據通過總

線的形式傳送回主控制器，并進行記錄保存。

主要目標：通過任務實施，讓學生掌握通信線纜的制作連接及測試工作，掌握設備數據采集的相關知識和編程能力，掌握數據存儲的相關知識和編程能力。

（三）學習任務三：多風機遠程控制

任務情境與要求：當前工廠內部由于機器運作所產生的熱量

需要通過風機送走，由于風機分布較為散落，如果每臺風機單獨配置控制系統，成本較高;同時如果采用傳統的I/O控制方式，則布線成本也較高;因此主控制器與風機之間均采用總線連接形式進行控制，布置成本較低。

主要目標：通過任務實施，讓學生掌握變頻器控制電纜的制作連接及參數設置工作;掌握多從站系統的控制過程分析及設計能力。

（四）學習任務四：機械手遠程控制

任務情境與要求：通過遠程控制的方式對生產線上的機械手

進行控制，機械手端裝有遠程I/O模塊，通過總線通信的方式進行控制，主控制器安置在遠端。

主要目標：通過任務實施，讓學生了解遠程I/O的概念，掌握遠程I/O的安裝和使用技巧;掌握主控器與遠程I/O之間的控制編程能力。

四、存在的主要問題及對策

（一）教學進度問題

因為采用任務驅動模式，課堂相對比較開放，對課程任務進行分組實施后，由于各組水平差異，將導致任務完成進度上的不一致;通過分析，本設計采取將任務進行分層的形式，設立簡易版、標準版、升級版三種標準，三種版本除了基本核心之外，不斷在寬度和深度上進行擴展，學生可以在完成簡易版的基礎上繼續完成標準版，在完成標準版的基礎上繼續完成升級版，相應所獲得的分值也不斷提高，但是要注意從簡易版到標準版的分值提升比從標準版到升級版的分值提升要低，以鼓勵學生積極參與;一方面可以讓大部分學生順利完成任務，以獲得成就感，同時又可以保證學有余力的學生通過努力，獲得更大的進步。

（二）課堂管理問題

從組織形式上來講，課堂采用開放形式，通過學生自主獲取知識，小組協作的方式來完成任務。從小組內部角度來看，會出現內部分工問題，少數同學會出現較強的依賴心理，消極怠工，容易在小組內部產生矛盾，影響任務的開展和進行;同時在由于課堂的開放性，小組與小組之間的交流討論問題可能會對其他組別同學產生不同的的影響;通過分析，本設計在小組內部，采用組長負責制，由組長進行任務的分配和監督，組長的成績與小組最終成績想掛鉤，同時組長負責對小組內成員的成績進行評估和考核。小組與小組之間的交流采用軟件平臺進行，各小組可以自行選擇所交流的對象進行交流申請，對方同意后雙方進行交流互動，教師在后臺進行監控。

（三）合理評價問題

傳統課堂教學，所有學生的操作過程一致，比較容易進行比較和評價;但是采用任務驅動教學后，因為小組之間的任務有差距，小組內部分工有差異，會導致在評價時面臨多種多樣的結果，評價過程的公平性和準確性比較難以掌握;本設計采用KPI考核的方式，將任務進行分解，對每個關鍵任務點進行計分，并按照自評、小組互評、組長評價等方式對每個成員的完成狀況進行評估，最后完成結果再由教師按小組統一評估，按各自適當的分值進行最終統計并公布。

◎編輯 陳鮮艷