物联网控制技术课程分层任务驱动学习研究

杨盛泉 黄姝娟 刘萍萍 刘海泉 刘白林

摘要： 针对目前物联网控制技术课程教学过程中采用传统的教学方法学生被动学习、学习效果差等现象，提出基于层次化教学与任务驱动模式对该课程进行教学改革。文中首先对分层教学与任务驱动教学进行了概述，进而详细地论述了对于本课程层次化任务驱动教学设计，其包含动态分层、任务设计、交叉互动以及评价机制等内容，最后重点讨论了它在本课程中如何实施以及应该注意的问题。

Abstract： Aiming at the phenomena of passive learning and poor learning effect of the traditional teaching methods in teaching process of IOT control technology， this paper proposes teaching reform based on the layered teaching and task-driven mode. First of all， the author summarizes the teaching of layered teaching and task driven teaching， and then elaborates on the layered task driven teaching design of this course in detail， which includes the content of dynamic layering， task design， cross-interaction and evaluation mechanism. Finally， the paper focuses on how it is implemented in the course and what issues should be noted.

关键词： 物联网；分层学习；任务驱动；互动交流

Key words： IOT；layered learning；task driven；interactive learning

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）20-0290-02

0 引言

物联网英文全称为Internet of things，简称IOT，它是近年来融合计算机科学、通信工程、微电子学、传感器技术等多学科相结合交叉发展的全新的测控网络技术。为了培养物联网从业的专业人才，国内众多高校设立全新的物联网工程专业。物联网控制技术是高校物联网工程专业的一门重要的专业核心课程，该门课程具有很强的实践性与综合性。因为学生对该门课程的要求掌握前期微电子学、通信工程、测量控制等基础课程的程度差异较大，学生专业基础能力素质參差不齐，在这种情况下，教师若以同一个起点、同一个步调的教学模式已经不能满足不同层次学生的需求。为提高物联网控制技术课程的教学质量和教学效果，必须对现有的一刀切的教学方法和模式教学模式进行改革，采用层次化任务驱动的新的教学模式。

1 分层任务驱动教学模式

1.1 分层教学

分层教学是近年来在网络时代中备受关注的一种教学模式，它根据学生的基础水平不一样，将学生划分成不同的层次，教师分别有针对地制定不同的教学目标，这样学生可根据自己的条件与基础完成不同的任务，这种形式教学可使各层次学生在完成各自学习任务过程内各有所获，逐步达到人人进步、整体提高的目的[2]。

在中国古代孔子就提出教书育人要“深其深，浅其浅，益其益，尊其尊”，这等同于现代“因材施教，因人而宜”的分层分类教学理论。俄罗斯著名的教育家维果茨基提出的“最近发展区”层次教育理论，他认为每个学习个体都存在着两种发展水平：“现有水平”与“潜在水平”，这两个水平之间的区域称为“最近发展”，教学过程中要认识到这两种水平的个体差异现实，实施不同程度的教学方案，把个体的“最近发展区”转化为“现有发展区”，最终达到所有个体都学有所得。

1.2 任务驱动教学

任务驱动教学模式以提高学生解决问题能力为中心，以阶段性学习任务实施完成教学方式，其教学的主要过程是：教师的教学与学生的学习围绕着一个目标，设计成具体的几项任务，形成强烈的问题驱动，进行自主探索和互动协作的有效的学习实践活动[1]。这适合于培养学生的自主学习能力和团队完成任务协作解决问题能力。

任务驱动教学模式是一种以学生个体为完成任务主动去学习与教师加以驱动引导相结合的教学方法，它不但符合探究式的学习模式，同时又符合分层教学模式。任务驱动教学法具有以下特点：①任务驱动以完成任务为中心引领学生主动学习相关知识、提高技能和端正学习态度。②任务驱动使得学生根据不同任务难度学生自由层次化分组，它能更好地指导教学过程，可以更好地评价教学效果，同时培养了学生的团队协作精神。③任务驱动教学改变了传统课堂中理论与实践分离的现状，它提高学生学习的主动参与课程项目解决问题的意识，激发了学生的学习热情。

2 层次化任务驱动教学设计

2.1 任务层次设计原则

物联网控制技术课程的教学目标是帮助学生用物联网工程中常用的控制技术的搭建常用物联网系统，初步掌握物联网工程专业中关于感知、识别与控制层次的相关概念、关键技术以及基本组成、结构和设计方法及应用实例，理解并掌握物联网感知与检测系统的基础知识、基本原理和基本方法，培养和提高学生设计低功耗物联网系统以及智能装置的能力，启发学生将物联网控制技术引入到今后工作中项目中去。因此在课程任务驱动教学设计中，根据课程章节中有关技术、原理、方法、特征等概念的内容按“初级、中级、高级、拓展”四个层次化要求设计，以满足不同基础层次学生的要求，学生可以个体或者分组实施完成。

2.2 任务层次设计内容

课程层次任务教案内容设计是整个任务驱动教学模式的起点和物质基础，一般来说将需要将教师物联网控制教学过程中将书本物联网控制知识点通过积累的授课技巧加以总结并巧妙地编制成“初级、中级、高级、拓展”四个层次化任务案例，同时为不同层次学生设置不同的任务目标以及考核具体细节要求。

设计内容总体上遵循由易到难全覆盖，对于每一次上课的任务案例样本，通过设计、修改、论证和研讨，力争能够较全面反映课程相关内容，能启发引导学生主动学习，培养学生驱动自觉完成并最终提高能力。例如在本课程中物联网串口通信相关章节中，可以设计的案例为智能家居采集与控制系统，它可以布置成不同层次的任务：用现成的串口调试助手完成、使用物联网组态软件、使用通信控件、使用Win API函数完成，这些任务满足了层次化的要求。

3 层次化任务驱动教学实施

遵循层次化教学与任务驱动教学相结合的要求，本课程结合物联网专业培养各种能力具体要求与学生的具体基础差异的实际情况，制定了满足任务驱动切实可行的应用实施方案。具体实施内容有如下几点：

3.1 任务驱动前对课程进行科学动态层次分组

任务驱动是针对不同层次的学生分配不同的学习问题，因此一开始要对学生分组，分组可以采用按照学生此前关联学科的学习成绩分组，也可以让学生自由分组，分组可以随着课程学习的进展，进行动态调整，目的是发挥层次化学习的最大效果，让所有的学生在对应合适的层次里面每次通过完成任务都得到相应的提高[3]。

3.2 物联网控制技术课程任务驱动教学网站开发

学生动态分组、课前提前预习任务、查看课程相关资源、课后总结讨论提高等都需要一套行之有效的系统进行管理，如有的高校有现成的泛亚网络教学平台，如没有现成的则需要针对本课程开发一套任务驱动教学网站，本网站可以支持电脑网页、手机、平板等，方便学生随时依托校园网进行快速访问、下载。通过本网站，学生还可以根据自己所在的层次进行在线测试，与同学、老师互动交流，也可以利用老师提供的网络资源，让学有余力的学生得到更多机会学习。

3.3 任务驱动课堂中精心安排课内讨论活动

任务驱动教学课堂中教师应该事先安排并精心组织学生参加课内讨论活动，这样可以促进完成不同任务的学生可以相互学习、共同进步，同时可以充分发挥学生取长补短、积极交叉讨论，最终实现对课程知识的全面内化。通过课内回答问题、展示任务答案、相互质疑等，可以进一步培养学生团队协作、语言沟通、精益求精等良好品质。课堂最后，教师可以根据任务驱动的情况评估学生对课程知识的掌握程度，为下一次动态分组打分，另外对存在的问题，教师进行及时答疑与解惑。

3.4 改革符合任务驱动教学模式的评价机制

层次化任务驱动教学还需要改革课程现有的评价考核机制，改变以前单一的理论课考试成绩为依据转变为学习过程、完成任务情况、课堂参与讨论等多种方式相结合的复合评价机制。这样可以彻底改变学生平时不学、考试突击的不利现象，学生从课程一开始就进入被评价的状态，促进了学生主动进入去预习课程、完成任务、参加互动讨论、接受评价的一整套良性循环模式。

4 层次化任务驱动教学注意的问题

作者运用此层次化任务驱动教学方法在本课程中运用一年多来，取得了良好的效果，但是也发现存在一些问题。由于基于任务驱动，教师的角色是引导，学生是主动学习，因为学生所处的层次不一样，如果长时间学生都选择同一层次的任务去完成，交叉互动讨论如果做的较少，这样可能造成两级分化比较严重或者不能掌握全部知识点[3]。因此运用层次化任务驱动教学法不仅要服从一般性的教学原则外，还要注意把握以下几个原则：

①任务梯度原则。任务驱动教学模式的关键与核心是任务的选取与下达，所以本课程的任务一定要紧扣物联网控制技术课程的从感知、网络到应用的全方位知识点，任务的难度要有梯度，让学生完成任务后要有成就感，想进一步跃跃欲试更高难度的任务。

②提高能力原则。任务驱动教学最终的目的是让学生学会使用课程知识解决实际专业问题的能力，不能让学生完成的任务仅仅是纸上谈兵，应该设计的任务一定要结合专业项目应用，让学生在老师的指导下解决实际问题，这样才能学以致用。

③合作交流原则。因为采用层次化的任务驱动模式，学生个体之间差异较大，必须让学生学习完任务后交叉学习讨论，提供多个空间：自习、网上、课堂以及实验室让多层次的学生讨论任务完成情况，交流各自的心得体会，这样使得全部同学都能得到提高，避免了两级分化。

5 结束语

物联网控制技术课程采用任务驱动教学真正实现了“以学生为中心”的教育宗旨，它可以充分调动学生的主动学习的能动性，激励学生完成任务后挑战更高难度知识点问题的推动性，从而改变了传统教学模式一刀切被动学习效果不理想的状况。

但是在課前学生动态分层、教学任务设计、任务教学网站的设计与使用、课堂任务驱动问题回答与讨论、过程核评价等各方面都对本课程教师提出了极高要求，需要教师精心设计与准备才能达到良好的效果。本文提出的基于层次化任务驱动教学方式对其他类似的计算机类课程有很强的辐射与借鉴作用，具有较高的参考学习价值。

参考文献：

[1]陆思辰.浅析任务驱动法在高校计算机公共课中的运用[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，32（3）：241-242.

[2]章宝歌，陶彩霞，田晶京.“电工与电子技术”多层次实验教学研究[J].教育教学论坛，2016，43：266-267.

[3]杨盛泉，黄姝娟，刘萍萍，等.基于团队模式C程序设计课程翻转课堂的研究[J].价值工程，2017，4：161-162.