物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程分層任務(wù)驅(qū)動學習研究

楊盛泉 黃姝娟 劉萍萍 劉海泉 劉白林

摘要： 針對目前物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程教學過程中采用傳統(tǒng)的教學方法學生被動學習、學習效果差等現(xiàn)象，提出基于層次化教學與任務(wù)驅(qū)動模式對該課程進行教學改革。文中首先對分層教學與任務(wù)驅(qū)動教學進行了概述，進而詳細地論述了對于本課程層次化任務(wù)驅(qū)動教學設(shè)計，其包含動態(tài)分層、任務(wù)設(shè)計、交叉互動以及評價機制等內(nèi)容，最后重點討論了它在本課程中如何實施以及應(yīng)該注意的問題。

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.

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)；分層學習；任務(wù)驅(qū)動；互動交流

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

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）20-0290-02

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)英文全稱為Internet of things，簡稱IOT，它是近年來融合計算機科學、通信工程、微電子學、傳感器技術(shù)等多學科相結(jié)合交叉發(fā)展的全新的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為了培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)的專業(yè)人才，國內(nèi)眾多高校設(shè)立全新的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)是高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程，該門課程具有很強的實踐性與綜合性。因為學生對該門課程的要求掌握前期微電子學、通信工程、測量控制等基礎(chǔ)課程的程度差異較大，學生專業(yè)基礎(chǔ)能力素質(zhì)參差不齊，在這種情況下，教師若以同一個起點、同一個步調(diào)的教學模式已經(jīng)不能滿足不同層次學生的需求。為提高物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程的教學質(zhì)量和教學效果，必須對現(xiàn)有的一刀切的教學方法和模式教學模式進行改革，采用層次化任務(wù)驅(qū)動的新的教學模式。

1 分層任務(wù)驅(qū)動教學模式

1.1 分層教學

分層教學是近年來在網(wǎng)絡(luò)時代中備受關(guān)注的一種教學模式，它根據(jù)學生的基礎(chǔ)水平不一樣，將學生劃分成不同的層次，教師分別有針對地制定不同的教學目標，這樣學生可根據(jù)自己的條件與基礎(chǔ)完成不同的任務(wù)，這種形式教學可使各層次學生在完成各自學習任務(wù)過程內(nèi)各有所獲，逐步達到人人進步、整體提高的目的[2]。

在中國古代孔子就提出教書育人要“深其深，淺其淺，益其益，尊其尊”，這等同于現(xiàn)代“因材施教，因人而宜”的分層分類教學理論。俄羅斯著名的教育家維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”層次教育理論，他認為每個學習個體都存在著兩種發(fā)展水平：“現(xiàn)有水平”與“潛在水平”，這兩個水平之間的區(qū)域稱為“最近發(fā)展”，教學過程中要認識到這兩種水平的個體差異現(xiàn)實，實施不同程度的教學方案，把個體的“最近發(fā)展區(qū)”轉(zhuǎn)化為“現(xiàn)有發(fā)展區(qū)”，最終達到所有個體都學有所得。

1.2 任務(wù)驅(qū)動教學

任務(wù)驅(qū)動教學模式以提高學生解決問題能力為中心，以階段性學習任務(wù)實施完成教學方式，其教學的主要過程是：教師的教學與學生的學習圍繞著一個目標，設(shè)計成具體的幾項任務(wù)，形成強烈的問題驅(qū)動，進行自主探索和互動協(xié)作的有效的學習實踐活動[1]。這適合于培養(yǎng)學生的自主學習能力和團隊完成任務(wù)協(xié)作解決問題能力。

任務(wù)驅(qū)動教學模式是一種以學生個體為完成任務(wù)主動去學習與教師加以驅(qū)動引導相結(jié)合的教學方法，它不但符合探究式的學習模式，同時又符合分層教學模式。任務(wù)驅(qū)動教學法具有以下特點：①任務(wù)驅(qū)動以完成任務(wù)為中心引領(lǐng)學生主動學習相關(guān)知識、提高技能和端正學習態(tài)度。②任務(wù)驅(qū)動使得學生根據(jù)不同任務(wù)難度學生自由層次化分組，它能更好地指導教學過程，可以更好地評價教學效果，同時培養(yǎng)了學生的團隊協(xié)作精神。③任務(wù)驅(qū)動教學改變了傳統(tǒng)課堂中理論與實踐分離的現(xiàn)狀，它提高學生學習的主動參與課程項目解決問題的意識，激發(fā)了學生的學習熱情。

2 層次化任務(wù)驅(qū)動教學設(shè)計

2.1 任務(wù)層次設(shè)計原則

物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程的教學目標是幫助學生用物聯(lián)網(wǎng)工程中常用的控制技術(shù)的搭建常用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，初步掌握物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中關(guān)于感知、識別與控制層次的相關(guān)概念、關(guān)鍵技術(shù)以及基本組成、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法及應(yīng)用實例，理解并掌握物聯(lián)網(wǎng)感知與檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本方法，培養(yǎng)和提高學生設(shè)計低功耗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及智能裝置的能力，啟發(fā)學生將物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)引入到今后工作中項目中去。因此在課程任務(wù)驅(qū)動教學設(shè)計中，根據(jù)課程章節(jié)中有關(guān)技術(shù)、原理、方法、特征等概念的內(nèi)容按“初級、中級、高級、拓展”四個層次化要求設(shè)計，以滿足不同基礎(chǔ)層次學生的要求，學生可以個體或者分組實施完成。

2.2 任務(wù)層次設(shè)計內(nèi)容

課程層次任務(wù)教案內(nèi)容設(shè)計是整個任務(wù)驅(qū)動教學模式的起點和物質(zhì)基礎(chǔ)，一般來說將需要將教師物聯(lián)網(wǎng)控制教學過程中將書本物聯(lián)網(wǎng)控制知識點通過積累的授課技巧加以總結(jié)并巧妙地編制成“初級、中級、高級、拓展”四個層次化任務(wù)案例，同時為不同層次學生設(shè)置不同的任務(wù)目標以及考核具體細節(jié)要求。

設(shè)計內(nèi)容總體上遵循由易到難全覆蓋，對于每一次上課的任務(wù)案例樣本，通過設(shè)計、修改、論證和研討，力爭能夠較全面反映課程相關(guān)內(nèi)容，能啟發(fā)引導學生主動學習，培養(yǎng)學生驅(qū)動自覺完成并最終提高能力。例如在本課程中物聯(lián)網(wǎng)串口通信相關(guān)章節(jié)中，可以設(shè)計的案例為智能家居采集與控制系統(tǒng)，它可以布置成不同層次的任務(wù)：用現(xiàn)成的串口調(diào)試助手完成、使用物聯(lián)網(wǎng)組態(tài)軟件、使用通信控件、使用Win API函數(shù)完成，這些任務(wù)滿足了層次化的要求。

3 層次化任務(wù)驅(qū)動教學實施

遵循層次化教學與任務(wù)驅(qū)動教學相結(jié)合的要求，本課程結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)各種能力具體要求與學生的具體基礎(chǔ)差異的實際情況，制定了滿足任務(wù)驅(qū)動切實可行的應(yīng)用實施方案。具體實施內(nèi)容有如下幾點：

3.1 任務(wù)驅(qū)動前對課程進行科學動態(tài)層次分組

任務(wù)驅(qū)動是針對不同層次的學生分配不同的學習問題，因此一開始要對學生分組，分組可以采用按照學生此前關(guān)聯(lián)學科的學習成績分組，也可以讓學生自由分組，分組可以隨著課程學習的進展，進行動態(tài)調(diào)整，目的是發(fā)揮層次化學習的最大效果，讓所有的學生在對應(yīng)合適的層次里面每次通過完成任務(wù)都得到相應(yīng)的提高[3]。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程任務(wù)驅(qū)動教學網(wǎng)站開發(fā)

學生動態(tài)分組、課前提前預(yù)習任務(wù)、查看課程相關(guān)資源、課后總結(jié)討論提高等都需要一套行之有效的系統(tǒng)進行管理，如有的高校有現(xiàn)成的泛亞網(wǎng)絡(luò)教學平臺，如沒有現(xiàn)成的則需要針對本課程開發(fā)一套任務(wù)驅(qū)動教學網(wǎng)站，本網(wǎng)站可以支持電腦網(wǎng)頁、手機、平板等，方便學生隨時依托校園網(wǎng)進行快速訪問、下載。通過本網(wǎng)站，學生還可以根據(jù)自己所在的層次進行在線測試，與同學、老師互動交流，也可以利用老師提供的網(wǎng)絡(luò)資源，讓學有余力的學生得到更多機會學習。

3.3 任務(wù)驅(qū)動課堂中精心安排課內(nèi)討論活動

任務(wù)驅(qū)動教學課堂中教師應(yīng)該事先安排并精心組織學生參加課內(nèi)討論活動，這樣可以促進完成不同任務(wù)的學生可以相互學習、共同進步，同時可以充分發(fā)揮學生取長補短、積極交叉討論，最終實現(xiàn)對課程知識的全面內(nèi)化。通過課內(nèi)回答問題、展示任務(wù)答案、相互質(zhì)疑等，可以進一步培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、語言溝通、精益求精等良好品質(zhì)。課堂最后，教師可以根據(jù)任務(wù)驅(qū)動的情況評估學生對課程知識的掌握程度，為下一次動態(tài)分組打分，另外對存在的問題，教師進行及時答疑與解惑。

3.4 改革符合任務(wù)驅(qū)動教學模式的評價機制

層次化任務(wù)驅(qū)動教學還需要改革課程現(xiàn)有的評價考核機制，改變以前單一的理論課考試成績?yōu)橐罁?jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習過程、完成任務(wù)情況、課堂參與討論等多種方式相結(jié)合的復(fù)合評價機制。這樣可以徹底改變學生平時不學、考試突擊的不利現(xiàn)象，學生從課程一開始就進入被評價的狀態(tài)，促進了學生主動進入去預(yù)習課程、完成任務(wù)、參加互動討論、接受評價的一整套良性循環(huán)模式。

4 層次化任務(wù)驅(qū)動教學注意的問題

作者運用此層次化任務(wù)驅(qū)動教學方法在本課程中運用一年多來，取得了良好的效果，但是也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。由于基于任務(wù)驅(qū)動，教師的角色是引導，學生是主動學習，因為學生所處的層次不一樣，如果長時間學生都選擇同一層次的任務(wù)去完成，交叉互動討論如果做的較少，這樣可能造成兩級分化比較嚴重或者不能掌握全部知識點[3]。因此運用層次化任務(wù)驅(qū)動教學法不僅要服從一般性的教學原則外，還要注意把握以下幾個原則：

①任務(wù)梯度原則。任務(wù)驅(qū)動教學模式的關(guān)鍵與核心是任務(wù)的選取與下達，所以本課程的任務(wù)一定要緊扣物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程的從感知、網(wǎng)絡(luò)到應(yīng)用的全方位知識點，任務(wù)的難度要有梯度，讓學生完成任務(wù)后要有成就感，想進一步躍躍欲試更高難度的任務(wù)。

②提高能力原則。任務(wù)驅(qū)動教學最終的目的是讓學生學會使用課程知識解決實際專業(yè)問題的能力，不能讓學生完成的任務(wù)僅僅是紙上談兵，應(yīng)該設(shè)計的任務(wù)一定要結(jié)合專業(yè)項目應(yīng)用，讓學生在老師的指導下解決實際問題，這樣才能學以致用。

③合作交流原則。因為采用層次化的任務(wù)驅(qū)動模式，學生個體之間差異較大，必須讓學生學習完任務(wù)后交叉學習討論，提供多個空間：自習、網(wǎng)上、課堂以及實驗室讓多層次的學生討論任務(wù)完成情況，交流各自的心得體會，這樣使得全部同學都能得到提高，避免了兩級分化。

5 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程采用任務(wù)驅(qū)動教學真正實現(xiàn)了“以學生為中心”的教育宗旨，它可以充分調(diào)動學生的主動學習的能動性，激勵學生完成任務(wù)后挑戰(zhàn)更高難度知識點問題的推動性，從而改變了傳統(tǒng)教學模式一刀切被動學習效果不理想的狀況。

但是在課前學生動態(tài)分層、教學任務(wù)設(shè)計、任務(wù)教學網(wǎng)站的設(shè)計與使用、課堂任務(wù)驅(qū)動問題回答與討論、過程核評價等各方面都對本課程教師提出了極高要求，需要教師精心設(shè)計與準備才能達到良好的效果。本文提出的基于層次化任務(wù)驅(qū)動教學方式對其他類似的計算機類課程有很強的輻射與借鑒作用，具有較高的參考學習價值。

參考文獻：

[1]陸思辰.淺析任務(wù)驅(qū)動法在高校計算機公共課中的運用[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016，32（3）：241-242.

[2]章寶歌，陶彩霞，田晶京.“電工與電子技術(shù)”多層次實驗教學研究[J].教育教學論壇，2016，43：266-267.

[3]楊盛泉，黃姝娟，劉萍萍，等.基于團隊模式C程序設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂的研究[J].價值工程，2017，4：161-162.