基于任务驱动的现场总线应用技术课程教学内容设计

张伟

[摘要]现场总线应用技术课程是高职机电一体化技术专业的专业能力课程，通过任务驱动对课堂教学进行改革，可以有效地提高学生自主学习探究的能力，增强学生的参与感和成就感，提高学生的职业素养。

[关键词任务驱动;现场总线;教学模式

[中图分类号]G712                    [文献标志码]  A                [文章编号]  2096-0603（2018）34-0194-02

一、课堂教学现状及分析

现场总线应用技术课程是机电一体化技术专业学生的一门专业能力课程，它来源于自动生产线装配调试岗位（群）的工业现场总线安装与调试典型工作任务;当前的教学过程主要采用理

论教学加实验操作的模式，主要存在以下问题。

（一）学生的参与度不高

因为本课程开设在第五学期，学生面临着顶岗实习需求，学习动力大大降低，同时学生普遍对于理论知识不感兴趣，认识不到理论基础的重要性和必要性，同时学生对所学知识的应用场景不够清晰，不能够很好理解所学知识的作用和意义;在实验操作教学中，主要采用验证性操作的方式，很难有效提高学生解决实际问题的能力，影响学生在就业市场中的竞争力。

（二）教师的积极性不够

由于课堂教学的局限性，教师难以更好的对所授知识进行展现，容易陷入到教师在台上激情四溢的讲解，学生在下面一脸茫然的困境;在实验教学中，又往往会出现学生只追求验证性，能够根据教师所提供的资源进行实验性验证，但是不能理解实验项目与实际应用之间的联系，也不能更好的培养学生的深入探究学习能力。教师在教学过程中受学生的参与度影响，积极性不高，容易陷入学生不想学、教师不想教的怪圈。

二、任务驱动教学模式构建

（一）理论依据

所谓“任务驱动”就是在学习信息技术的过程中，学生在教師的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。它要求“任务”的目标性和教学情境的创建，使学生带着真实的任务在探索中学习。在这个过程中，学生还会不断地获得成就感，可以更大地激发他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

"任务驱动教学法"是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念;将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。

（二）任务选取

首先，对课程通过“任务驱动”模式进行构建，需要对任务进行准确的分析和选取。就目前的经验来看，目前主要存在的问题就是任务的选取过于简单，知识点和技能点过于“碎片化”，教师需要对课程的整体要求有较高的把握程度，能够充分考虑实际项目需求，并进行加工整理，使之可以适应学校的教学环境和条件。

其次，在任务的选取过程中，需要充分考虑现有资源的利用。“任务驱动”课程模式下，需要学生自行通过对任务的分析，了解需要获得的知识和能力，驱使学生自行学习、自主探究;因此在任务选取过程中要充分考虑到各种学习资源的获取途径，广泛关

注各类网页资源、视频资源、课件资源、软件资源等对任务的指导作用，尽量选择容易获得相关资源支撑的任务来实施。

最后，在任务的选取中，要充分考虑学生的年龄特征和心理特征。本课程所面向的对象处于学生身份与社会身份之间的转换，需要在任务的实施过程中模拟实际工作环境，强化职业素养，对学生之前所养成的各种不良行为习惯进行纠正和约束。

（三）组织形式

本设计采用小组分别实施的组织形式，首先按照课前基本知识测评，获得学生的知识基础和学习能力，进行课前分组，每组成员不少于3人，最多不超过5人。其中组长负责整个任务的任务分配和实施，并对组内各成员的工作表现进行评估;组长的评估成绩与整个小组的任务完成情况正向关联。

（四）实施流程及特点

1.创设任务情境。首先教师通过蓝墨云班课平台发布任务要求及任务情境，通过视频让学生对现场有直观的认识，并通过任务需求说明书，通过分层要求，按照简易版、标准版、升级版的层次结构，对任务进行发布;同时通过知识测试题，在课前了解学生的知识基础和学习能力，并以此为依据进行分组。

2.自主探究学习。学生接受任务后，需要通过视频感受任务真实场景，并对任务需求说明书进行分析，判定其中所需要实现的功能是否合理、是否可以实现、如何实现等，并由组长按照自愿或指定的方式进行组内分工，分别执行知识整理收集、硬件安装调试、软件编写调试、说明文件编写等相关工作;在整个工作过程中，可以寻求网络资源、学习平台、组内成员、组外成员和指导教师的指导或帮助。

3.效果交流评测。根据不同的项目，在规定的时间内，要求学生能够完成自主任务，并首先在小组内部进行内部展示交流，在小组内部进行经验分享;整个小组再由组长作为代表，向其他小组及教师展示其成果。教师根据各小组展示情况，就所出现的问题进行指导和反馈，各小组根据需要进行整改。

4.主要特点。整个学习过程以任务为主线，强调学生自主学习，教师只起到辅助和指导作用，让学生有较强的参与感，通过指导及评价体系，使学生学会有效的分析问题、解决问题。

（五）评价制度

1.任务分层评价制度。任务在下发时，通过不同的层次要求分成，以标准版的分值为100分为基准，简易版的分值为90分，升级版的分值为120分。

2.关键任务点计分制度。每个任务根据实际工作内容及设计导向，对其中的各个关键节点分别进行计分，小组内同学根据自身能力进行选取。

3.组长评分制度。小组内成员的成绩根据所取得的任务点计分，由组长进行评估。

4.组间匿名互评制度。通过展示交流，其他小组对本小组的完成质量进行评估。

5.教师评分调整制度。教师根据需要对某个小组或某个成员的成绩进行调整并说明原因公布。

三、工作任务设计

（一）学习任务一：安全門联动控制

任务情境及要求：工厂内部需要保持清洁，因此在接货区设置有两道安全门，当外部的门打开时，内部的门不能打开;当内部的门打开时，外部的门不能打开;外部门关闭后，自动进行内部洁净过程;当前采用的工作方式是每扇门需要单独使用人工控

制方式，成本较高。

主要目标：通过任务实施，让学生掌握单机设备联网运行能力;并通过任务实施，初步了解总线的概念和应用场景。

（二）学习任务二：厂区温度数据采集

任务情境与要求：当前工厂内部需要保持较为恒定的温度，通过散布于工厂内部各节点的智能温度检测节点，将数据通过总

线的形式传送回主控制器，并进行记录保存。

主要目标：通过任务实施，让学生掌握通信线缆的制作连接及测试工作，掌握设备数据采集的相关知识和编程能力，掌握数据存储的相关知识和编程能力。

（三）学习任务三：多风机远程控制

任务情境与要求：当前工厂内部由于机器运作所产生的热量

需要通过风机送走，由于风机分布较为散落，如果每台风机单独配置控制系统，成本较高;同时如果采用传统的I/O控制方式，则布线成本也较高;因此主控制器与风机之间均采用总线连接形式进行控制，布置成本较低。

主要目标：通过任务实施，让学生掌握变频器控制电缆的制作连接及参数设置工作;掌握多从站系统的控制过程分析及设计能力。

（四）学习任务四：机械手远程控制

任务情境与要求：通过远程控制的方式对生产线上的机械手

进行控制，机械手端装有远程I/O模块，通过总线通信的方式进行控制，主控制器安置在远端。

主要目标：通过任务实施，让学生了解远程I/O的概念，掌握远程I/O的安装和使用技巧;掌握主控器与远程I/O之间的控制编程能力。

四、存在的主要问题及对策

（一）教学进度问题

因为采用任务驱动模式，课堂相对比较开放，对课程任务进行分组实施后，由于各组水平差异，将导致任务完成进度上的不一致;通过分析，本设计采取将任务进行分层的形式，设立简易版、标准版、升级版三种标准，三种版本除了基本核心之外，不断在宽度和深度上进行扩展，学生可以在完成简易版的基础上继续完成标准版，在完成标准版的基础上继续完成升级版，相应所获得的分值也不断提高，但是要注意从简易版到标准版的分值提升比从标准版到升级版的分值提升要低，以鼓励学生积极参与;一方面可以让大部分学生顺利完成任务，以获得成就感，同时又可以保证学有余力的学生通过努力，获得更大的进步。

（二）课堂管理问题

从组织形式上来讲，课堂采用开放形式，通过学生自主获取知识，小组协作的方式来完成任务。从小组内部角度来看，会出现内部分工问题，少数同学会出现较强的依赖心理，消极怠工，容易在小组内部产生矛盾，影响任务的开展和进行;同时在由于课堂的开放性，小组与小组之间的交流讨论问题可能会对其他组别同学产生不同的的影响;通过分析，本设计在小组内部，采用组长负责制，由组长进行任务的分配和监督，组长的成绩与小组最终成绩想挂钩，同时组长负责对小组内成员的成绩进行评估和考核。小组与小组之间的交流采用软件平台进行，各小组可以自行选择所交流的对象进行交流申请，对方同意后双方进行交流互动，教师在后台进行监控。

（三）合理评价问题

传统课堂教学，所有学生的操作过程一致，比较容易进行比较和评价;但是采用任务驱动教学后，因为小组之间的任务有差距，小组内部分工有差异，会导致在评价时面临多种多样的结果，评价过程的公平性和准确性比较难以掌握;本设计采用KPI考核的方式，将任务进行分解，对每个关键任务点进行计分，并按照自评、小组互评、组长评价等方式对每个成员的完成状况进行评估，最后完成结果再由教师按小组统一评估，按各自适当的分值进行最终统计并公布。

◎编辑 陈鲜艳