任務驅動教學法在工業生產自動化系統實踐教學中應用的研究

摘要：通過分析工業生產自動化系統實踐課程的特點，在明確任務驅動教學含義、優勢及設計方法的基礎上，詳細論述了任務驅動教學法在實踐課程中的應用。任務教學法將實踐教學涵蓋的多種工程技術有機的結合在一起，調動了學生學習的積極性，真正達到以學生為主體、教師為主導的教學目的，并取得了良好的實踐教學效果。

關鍵詞：任務教學法；多專業；多項工程技術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）26-0087-02

一、綜合自動化系統實踐課程特點

現代工程問題的復雜化需要學生具有綜合化的知識結構，融合了多項工程技術，培養學生以系統化的思維方式對待工程問題，通過不斷完善實踐教學模式、構建科學合理的教學評價標準，使學生工程技術的綜合應用與創新能力得到提高。

二、任務驅動教學法

任務驅動教學法的主要特點是“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”。任務設計原則是：與知識點密切聯系，涵蓋教學內容絕大多數知識點；與學生生活或興趣相關，激發學習動機；要有層次性，難易適中；要有明確可操作性[3]。

三、任務驅動教學法的應用

結合實踐課程內容的綜合性、學生的專業背景不同的特點，通過多年實踐教學的摸索發現，基于建構主義學習理論的任務驅動教法運用在實踐教學中能將眾多的知識點有機的結合在一起，充分調動學生學習主觀能動性，激發學生學習興趣，保證實踐教學順利進行。

1.根據課程特點明確教學目標。在任務的完成過程中培養學生分析、解決問題的能力、動手能力和工程技術的綜合應用能力。

2.任務的分解設計。課程分為理論與實踐兩部分，理論部分主要結合實踐系統，采用案例法講授各種技術的理論基礎及具體應用，包括自動化系統硬件結構、各部分功能、工作原理及涉及應用技術；自動化系統的軟件結構、控制流程及數據庫技術在系統中的應用，內容涵蓋了工業生產設備自動控制所必備的基礎知識，這部分內容為后續的實踐奠定了理論基礎，并在實踐中不斷強化、提高。實踐部分采用任務驅動教學法，根據實踐課程涉及的知識點、所要達到教學目標以及實踐課程依托的自動化系統的特點，具體的實踐任務可分解如下：①工藝流程過程控制。使學生對生產過程中后臺主控的調度及管理工作的過程及重要性有一定的認識，在任務中學生要思考的內容是自動化立體倉庫收發貨是如何控制的？數據庫是怎樣進行信息的儲存及傳遞的？系統自動收發貨的優缺點？②嵌入式運動控制器在立體倉庫中應用。要求學生能夠根據需要改變堆垛機的控制方式，通過堆垛機控制軟件改變堆垛機運行參數。通過任務的完成熟悉立體倉庫倉位尋址方法，了解堆垛機離線控制、在線控制（Profibus通訊），任務中學生要思考的內容是立體倉庫還有哪些尋址方式，各自特點是什么？實踐系統立體倉庫的尋址方式相對其它種類的尋址方法有什么優勢和劣勢？③基于Profibus現場總線的網絡控制。要求學生能夠將現場設備正確設置連接到現場總線系統中，分析主從站之間通訊方式及數據傳送規約。通過任務完成學生清楚profibus現場總線工作的原理，分散式控制系統的特點，進而了解當代工業網絡化控制的相關知識。④系統電氣控制分析。要求學生能夠根據電氣圖分析系統幾種電機的控制流程及各自特點，能夠進行一些簡單的電路故障排除。通過任務使學生了解繼電器、PLC、運動控制器控制電機的區別、各自特點，學會變頻器的使用。⑤s7-200 PLC系統控制及在線監控。要求學生確定硬件系組連接完好的基礎上，完成PLC系統氣動及電動控制并分析各自特點。通過任務的完成學生掌握了PLC的工作原理，了解PLC怎樣與繼電器、變頻器、電磁閥等元器件配合使用，能夠通過通訊電纜將PLC連接到裝有step7-micro/win32軟件的PC機上，正確設置后在線監控流水線控制程序的運行。⑥S7-200 PLC編程與應用。結合流水線控制程序深入學習S7-200PLC編程方法，編寫PLC控制程序，通過實驗臺驗證程序的控制效果。⑦GT-400系列運動控制器應用。要求學生能夠采用運動控制器控制伺服電機運行軌跡。通過任務使學生了解運動控制系統的主要組成及電氣連接，在熟悉伺服電機、編碼器、運動控制器的工作原理及控制方法的基礎上，實現伺服電機的開環控制和閉環控制，并注意它們的控制效果的差異。其中前五項任務為基本任務，是每個學生必須完成的，后兩項任務為選擇研究型任務，學生可就自己的興趣進行選擇。

3.任務教學法實施過程中注意問題。①充分研究實踐課程內容，明確教學目標。實踐課程內容涉及多學科、多專業、多項工程技術，教學目標是培養學生工程技術的綜合應用能力，認真研究實踐課的內容，將課程涉及的知識點通過不同的任務有機結合起來，既要涵蓋所有知識點，又要突出重點，每個任務的設計要有明確的目標，引導學生從多角度思考問題，采用多種方法解決問題，從而培養學生工程技術的綜合應用能力。②充分考慮學生的特點，提高學生學習積極性。課程面向全校多專業本科生，因此，每學期選課的學生來自不同專業和學科，專業基礎不一樣，要合理安排任務的難易程度，充分考慮學生的現有的知識水平、能力和興趣等，任務設計要有層次，基本任務要為大部分學生所接受，但又不能過于簡單而流于形式，任務的設計要貼近工程實際應用，讓學生在完成任務的過程中得到工程技術應用的真實體驗，從而調動學生學習的積極性。③積極發揮教師的主導作用。在任務的執行中，教師要對學生進行有效指導，在小組任務分配的時候，要考慮學生個性、專業差異，做到個性互補，專業互助，從而更好完成任務。在任務的執行中，要及時發現學生遇到的問題，并給予有效指導，啟發學生多方位、多角度思考問題，引導學生從工程應用的角度思考、處理問題。④制定合理的評價標準。任務完成效果的評價主要包括任務分析、任務執行、任務總結三個部分。任務分析反映了學生對任務所涉及的技術理論的掌握程度；任務執行反映了學生技術理論的應用能力、與人溝通協作的能力，也就是實踐能力；任務總結反映了學生自我評價及相互評價的能力，通過這三個環節使學生完成了從理論認識、動手實踐到理論提升的整個過程，合理的評價標準不僅能如實地反應學生的學習情況，及時對教學中產生的問題進行調整，還可有效調動學生學習積極性，從而保證教學的順利進行，提高教學質量。

采用任務驅動的教學方法能充分調動了學生學習的主動性，使學生真正成為課堂的主體，教師成為學生學習的引導者。學生由被動接受者轉變成主動探究者，讓學生從教師精選出的有限任務中，主動地獲得本質的、規律的、綜合的內容[3]，但在采用這一方法時要深入研究、分析教學內容，確保任務設計的合理性，在任務的實施過程中教師要有效引導，制定合理的考核辦法，這樣才能保證學生在完成任務的過程中各方面的能力得到提升。

參考文獻：

[1]楊洪雪.任務驅動式教學方法的特點及過程設計[J].教學與管理，2006，（30）.

[2]叢培麗.探究任務驅動教學法[J].中國教育技術裝備，2011，（3）.

[3]田海梅，張燕.基于任務驅動的計算機專業課教學模式[J].實驗技術與管理，2011，5（28）.

基金項目：2012年校級教改項目《任務驅動教學法在工業生產自動化系統實踐教學中應用的研究》

作者簡介：王曉紅（1969-），女，高級工程師；哈爾濱工程大學教師。