任務(wù)驅(qū)動(dòng)的小組教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用

曲 凌

(上海交通大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，上海 200240)

0 引 言

目前我國“以教師為中心”的應(yīng)試教育備受人們的批評，“以學(xué)生為中心”的教育思想則隨著主體教育的深入和素質(zhì)教育的推行得到了教育界的高度重視[1-2]。在新的教育理念下，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)更負(fù)責(zé)[3]。“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”是實(shí)驗(yàn)室面向零基礎(chǔ)的低年級本科生開設(shè)的一門校通選課，以實(shí)踐教學(xué)為主，重在培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和解決實(shí)際問題能力[4]，課程選取慧魚創(chuàng)意組合模型為設(shè)計(jì)平臺[5]，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，通過精心設(shè)置的實(shí)際任務(wù)促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)新的知識，具備設(shè)計(jì)和完整制作慧魚機(jī)器人的技能。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法源自于構(gòu)建主義教學(xué)理論，將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動(dòng)式的教學(xué)[6]，任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組教學(xué)在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中設(shè)計(jì)了一系列學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自由組隊(duì)共同完成，在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下變被動(dòng)灌輸為主動(dòng)探索，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

1 實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

教學(xué)活動(dòng)前由2至3名學(xué)生自愿組成一個(gè)學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，組隊(duì)時(shí)鼓勵(lì)學(xué)科交叉，不同專業(yè)背景的學(xué)生通過從不同的角度觀察思考，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)[7]。活動(dòng)中側(cè)重于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和理論聯(lián)系實(shí)際的能力培養(yǎng)，任務(wù)由易到難，分為認(rèn)知、模仿、改進(jìn)和創(chuàng)新4個(gè)階段，學(xué)生可通過自主學(xué)習(xí)、小組討論和師生互動(dòng)的方式完成。

(1) 認(rèn)知，理解機(jī)器人的概念。讓學(xué)生從簡單、熟悉的機(jī)電設(shè)備入手，學(xué)習(xí)機(jī)器人在軟硬件方面的基本組成，通過完成交通燈實(shí)驗(yàn)，理解輸入輸出的概念和控制原理。能通過外形辨識常用的電氣元件，直觀地了解機(jī)器人的構(gòu)成要素。

(2) 模仿，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制的技巧。從10余種經(jīng)典實(shí)驗(yàn)機(jī)器人中選擇2或3個(gè)主題，模仿搭建機(jī)電模型并編程實(shí)現(xiàn)控制要求，在制作中學(xué)習(xí)各種傳動(dòng)形式，了解多種傳感器和執(zhí)行器的用法。該階段為模仿的主題專門整理了結(jié)構(gòu)搭建手冊和實(shí)踐教程，提供給學(xué)生參考，避免因找不到學(xué)習(xí)資源而完不成任務(wù)。每組的主題是學(xué)生自由選定的，更能激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。此外，選題各異也避免了抄襲舞弊行為。

(3) 改進(jìn)，增強(qiáng)動(dòng)手能力。結(jié)合傳感器制作移動(dòng)機(jī)器人，能至少實(shí)現(xiàn)一種特定功能，如躲避障礙、探測邊沿、尋光避光、巡線自主移動(dòng)等，鼓勵(lì)學(xué)生加入更多的功能。繼續(xù)沿用模仿階段的模式，提供搭建手冊，設(shè)計(jì)能力較差的學(xué)生可以先參照進(jìn)行組裝，再根據(jù)實(shí)際情況合理改進(jìn)以滿足不同功能的需要。

(4) 創(chuàng)新，設(shè)計(jì)新穎實(shí)用的機(jī)器人。經(jīng)過前三個(gè)階段的培養(yǎng)訓(xùn)練，學(xué)生進(jìn)行一次機(jī)器人創(chuàng)意制作，全過程包括調(diào)查背景、選定主題、設(shè)計(jì)方案、估算器件、選擇材料、制作機(jī)構(gòu)、編寫程序、綜合調(diào)試和答辯演示，主題需先進(jìn)行可行性論證，通過后即可采用各種方法制作，要求學(xué)生不僅是記住概念和原理還要能夠靈活的運(yùn)用?；埕~零件如無法滿足機(jī)器人功能上的需求，可以聯(lián)合其他標(biāo)準(zhǔn)件使用，并鼓勵(lì)學(xué)生試制特殊件，提供創(chuàng)意施展的空間為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組教學(xué)法的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)教育中，教師是主體，學(xué)生是知識的被動(dòng)接受者[8]，但往往是教師講了很多，學(xué)生忘得也很快。此外學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、能力、思維方式和目標(biāo)志向等方面均存在差異，傳統(tǒng)的教學(xué)形式忽略了學(xué)生的個(gè)性，抑制了學(xué)生的創(chuàng)造性和創(chuàng)新精神[9]。而這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，設(shè)定多種類型的學(xué)習(xí)任務(wù)，即使是同一學(xué)習(xí)階段，也有不同內(nèi)容的組合可供選擇，學(xué)生將圍繞自己選定的主題以各種途徑去尋找答案，發(fā)揮自覺性去學(xué)習(xí)，通過個(gè)性化的方案構(gòu)建自己的知識體系。這種教學(xué)形式的中心不是教師的“教”，而是學(xué)生的“學(xué)”。學(xué)生是教學(xué)主體，教師是引導(dǎo)者和任務(wù)的設(shè)計(jì)者，從“教師教什么就學(xué)什么”向“學(xué)生用什么就教什么”轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)的目的是能將學(xué)到的知識運(yùn)用出來，真正掌握所教內(nèi)容。

同樣的任務(wù)，學(xué)生單獨(dú)完成需要花費(fèi)更多的時(shí)間，學(xué)習(xí)時(shí)容易因遇到挫折而喪失興趣，為此在完成任務(wù)時(shí)采用小組合作的方式，互教互助，提高學(xué)習(xí)效率。小組學(xué)習(xí)鼓勵(lì)學(xué)生間進(jìn)行討論和爭論，在溝通交流中更容易激活小組成員的思維，提高他們分析問題和解決問題的能力[10]。尤其是當(dāng)意見有分歧時(shí)，學(xué)生必須要抓住每個(gè)細(xì)節(jié)、對課程內(nèi)容作更深入的加工，才能更深層次的向同伴解釋，直到說服對方，在這個(gè)過程中需要不斷思考新知識與已有知識之間的聯(lián)系，更進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的知識。此外，相比與教師討教答案，從學(xué)習(xí)伙伴處接受知識心理壓力更小些。

3 實(shí)踐教學(xué)中的器材管理

機(jī)器人制作時(shí)主要使用慧魚模型，其質(zhì)量可靠、尺寸精準(zhǔn)、種類豐富、拆裝靈活、可重復(fù)使用，適用于多種實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)[11]，然而小組任務(wù)涉及的每個(gè)機(jī)器人都由數(shù)十種、近百個(gè)零件拼裝而成，大量的樣式各異的零件給實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)與管理帶來許多問題[12]，同一時(shí)間參與動(dòng)手制作的學(xué)生越多，發(fā)生精密件損壞和細(xì)小件遺失等狀況的概率也越大，若每次使用后逐一整理將需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力。此外，實(shí)驗(yàn)室配置的慧魚教具是按照系列劃分的主題套裝，是搭配好零件種類和數(shù)量的組合包，然而在教學(xué)的最后一個(gè)階段創(chuàng)意作品設(shè)計(jì)時(shí)，由于每組選題不同，零件利用效率也不同：一邊是某種常用零件稀缺，另一邊是大量零件閑置。制作后作品保留和零件重復(fù)使用之間也有矛盾，學(xué)生都希望自己小組獨(dú)特的作品可以有更多機(jī)會(huì)在課內(nèi)外教學(xué)活動(dòng)中展示，然而教具總量畢竟有限，作品實(shí)物保存過多，占用的大量零件資源將影響下一期學(xué)生學(xué)習(xí)和使用。

實(shí)驗(yàn)室針對不同的教學(xué)內(nèi)容，采用多種措施，消減這些不利因素造成的影響。首先，引入學(xué)生參與管理制度，每位組員至少負(fù)責(zé)一項(xiàng)小組事務(wù)，如看管小組所有的零件、保管各種參考手冊、督促規(guī)范使用電腦和實(shí)驗(yàn)器材等，這種以小組為單位“定責(zé)到人”的管理方法能增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任心，在一定程度上避免了器材的丟失和損壞。其次，在零件管理方面，對于數(shù)量較多的、不易損壞的和課程中不經(jīng)常使用的基礎(chǔ)件，根據(jù)其外形分類存放在公共展示區(qū)，學(xué)生可隨用隨??；對于貴重和精密易損的零件，前三個(gè)階段根據(jù)清單統(tǒng)一配給，個(gè)性化設(shè)計(jì)時(shí)按需登記領(lǐng)用，任務(wù)結(jié)束時(shí)核對該小組賬上零件的歸還情況，有效縮短清點(diǎn)零件的時(shí)間。最后，為了提升零件的利用率，每個(gè)創(chuàng)意作品制作后立即建立電子檔案，包括保存控制程序源文件、填寫作品簡介表和連線表、拍攝多個(gè)角度的照片和功能展示的視頻等，實(shí)物則保留一個(gè)學(xué)期后拆除，釋放占用的零件。

4 促進(jìn)學(xué)習(xí)的策略

教學(xué)過程中，學(xué)生的個(gè)體差異很明顯，經(jīng)常出現(xiàn)缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力、不會(huì)有效學(xué)習(xí)、抓不住學(xué)習(xí)重點(diǎn)、投機(jī)取巧等情形。為了達(dá)到促進(jìn)學(xué)習(xí)的效果，針對在小組實(shí)踐教學(xué)中普遍存在的問題總結(jié)一些應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)。

4.1 教師要成為合格的引導(dǎo)者和輔助者

教學(xué)是教與學(xué)的配合，是雙方互動(dòng)的過程，不能扔給學(xué)生所有資料后就全靠自己學(xué)。在以學(xué)生為中心的教育理念下，雖然教師不再是教學(xué)的主體，但增加了在講授知識之外的工作[13]，教師要關(guān)注學(xué)生的每一項(xiàng)活動(dòng)，不只是狹義的任務(wù)布置和驗(yàn)收，還要在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行多方面的指導(dǎo)，學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)遇到問題可隨時(shí)向教師提問，教師及時(shí)為學(xué)生答疑，對共性問題全體評講，對個(gè)別問題單獨(dú)輔導(dǎo)。突出每個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，指明學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，示范如何尋找學(xué)習(xí)資源、控制學(xué)習(xí)過程和合理地分配學(xué)習(xí)時(shí)間，教會(huì)學(xué)生有效地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和以教師為支持的探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)[14]。教師兼顧了課堂的引導(dǎo)者、任務(wù)的設(shè)計(jì)者、教材的提供者和學(xué)習(xí)的輔助者等多種角色，要達(dá)到理想的教學(xué)效果，對教師責(zé)任心的要求也更高。

4.2 給學(xué)生機(jī)會(huì)展示學(xué)習(xí)成果

通過學(xué)生的反饋，了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和進(jìn)度[15]。例如，在自學(xué)任務(wù)布置后，請幾名學(xué)生站上講臺依照自己的理解講數(shù)分鐘的課，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)參與潛能，同時(shí)結(jié)合教學(xué)目標(biāo)有針對性的查缺補(bǔ)漏。每個(gè)階段的任務(wù)驗(yàn)收后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，評估學(xué)生階段性的學(xué)習(xí)效果。課程結(jié)束時(shí)組織專場答辯，讓學(xué)生簡要介紹自己小組的作品，并對其他組的作品評判，同時(shí)學(xué)生將隨機(jī)抽取一道題目結(jié)合其作品進(jìn)行回答，評測學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)情況，回顧、梳理和強(qiáng)調(diào)課程中重要的概念。展示成果一方面讓介紹者更自信更有成就感，另一方面讓傾聽者開拓視野，從作品中受到啟示，引發(fā)更深入的思考。

4.3 明確考核內(nèi)容和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在布置每個(gè)階段的任務(wù)時(shí)，公布基于預(yù)定條件的評分準(zhǔn)則，指出應(yīng)該通過學(xué)習(xí)而達(dá)到的目標(biāo)，給學(xué)生充裕的時(shí)間準(zhǔn)備，能隨時(shí)根據(jù)自己的完成情況評估，從而幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，考慮如何更好的學(xué)習(xí)。任務(wù)考核時(shí)不限制驗(yàn)收的次數(shù)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)允許為前面的不足做補(bǔ)救，讓學(xué)生有通過學(xué)習(xí)不斷提高的動(dòng)力。

給每個(gè)學(xué)生在任務(wù)中再細(xì)分為不同的工作，考察其實(shí)際完成的情況，避免利用小組其他隊(duì)員的成果蒙混過關(guān)，對于不易分工的任務(wù)，引入貢獻(xiàn)度，學(xué)生互評其投入程度，讓成績盡量真實(shí)的反映每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，分?jǐn)?shù)按照以下公式評定：

最終成績=個(gè)人得分+小組任務(wù)得分×貢獻(xiàn)度

個(gè)人得分包括出勤、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、書面報(bào)告、職責(zé)履行等情況，約占總成績的50%。

5 結(jié) 語

通過匿名問卷調(diào)查學(xué)生對課程真實(shí)感受，大部分學(xué)生反映主題任務(wù)的設(shè)置是比較合適的，幫助理解課程的知識點(diǎn)，所有學(xué)生都認(rèn)同在實(shí)踐活動(dòng)中采用小組合作學(xué)習(xí)方式，超過九成的學(xué)生認(rèn)為相比個(gè)體學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)的效率讓其掌握更多的知識，九成的學(xué)生明確表示很喜歡這種上課的形式，達(dá)到選課的預(yù)期目標(biāo)，很多還特別提到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作對他們的幫助。

教學(xué)中小組活動(dòng)成了一種無形的約束，為了不讓同伴失望，學(xué)生很少無故曠課，因?yàn)槿闭n會(huì)拖延整個(gè)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)度，而且小組的其他人也會(huì)受到影響，在課上很難發(fā)揮出活躍的狀態(tài)。當(dāng)然這種約束跟小組的配合度成正相關(guān)，如果組內(nèi)關(guān)系不融洽，存在埋怨的情緒，則通常某些組員缺課的情況會(huì)比較多。相反如果小組成員團(tuán)結(jié)一致志同道合，課堂討論時(shí)充滿歡笑，學(xué)生通常是全勤，甚至課外有時(shí)間也會(huì)一起來實(shí)驗(yàn)室做任務(wù)。

結(jié)合近2年在課程中的實(shí)際應(yīng)用效果，相比傳統(tǒng)的方法，任務(wù)驅(qū)動(dòng)更能激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，小組教學(xué)模式增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識，提升溝通交流能力，動(dòng)手實(shí)踐加深知識點(diǎn)的理解，對于促進(jìn)教學(xué)工作、提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量有著重要參考價(jià)值，研究成果體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)以學(xué)生為主體、師生互動(dòng)的教學(xué)理念，側(cè)重教學(xué)理論的實(shí)際運(yùn)用，有利于在類似的教學(xué)過程中普及推廣。

[1] 張富強(qiáng).美國“以學(xué)生為中心”教育理念的啟示——兼論從“以教師為中心”到“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007(2)：68-72.

Zhang F Q. The inspiration of “student-centered” educational idea in USA--concurrently talk about the transition from “teacher-centered” to “student-centered” [J].Journal of South China University of Technology(Social Science Edition), 2007(2):68-72.

[2] 李瑞貴.高校“以學(xué)生為中心”教育理念的理論意義及實(shí)施策略[J].黑龍江高教研究,2009(8)：132-134.

Li R G. The theoretical significance and implementation strategy of the “student-centered” educational idea in colleges and universities [J].Heilongjiang Researches on Higher Education, 2009(8):132-134.

[3] 吳亞林.以學(xué)生為中心的教育理念解讀[J].教育評論,2005(4)：21-23.

Wu Y L. The interpretation of “student-centered” educational idea [J].Educational Review, 2005(4):21-23.

[4] 孫文彬.開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006(2)：148-151.

Sun W B. Reform and practice of opening innovative experimental teaching [J].Research and Exploration in Laboratory, 2006(2):148-151.

[5] 辛 穎,薛 偉,楊鐵濱,等.慧魚創(chuàng)意組合模型在機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與應(yīng)用[J].森林工程,2012(1)：81-83.

Xin Y, Xue W, Yang T B,etal. Practice and application of Fischer original combined model on practice teaching of robot technology [J].Forest Engineering, 2012(1):81-83.

[6] 楊洪雪.任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的特點(diǎn)及過程設(shè)計(jì)[J].教學(xué)與管理,2006(30)：129-130.

Yang H X. The characteristics and process design of task-driven teaching method [J].Journal of Teaching and Management, 2006(30):129-130.

[7] 王維平.論小組學(xué)習(xí)[J].教育理論與實(shí)踐,1994(4)：40-42.

Wang W P. Research on group learning [J].Theory and Practice of Education, 1994(4):40-42.

[8] 崔貫勛,王 勇,潘 瑜,等.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐課程教學(xué)改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010(6)：164-166.

Cui G X, Wang Y, Pan Y.etal. Innovation and exploration of practice course based on driving with task [J].Experimental Technology and Management, 2010(6):164-166.

[9] 趙海濤,劉繼和.“基于問題的學(xué)習(xí)”與傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較研究[J].外國教育研究,2007(12)：53-57.

Zhao H T, Liu J H. A comparative study between “problem-based learning” and traditional teaching model [J].Studies In Foreign Education, 2007(12):53-57.

[10] 吳佑波,管開全.打造高效課堂的法寶——小組學(xué)習(xí)及管理[J].課程教育研究,2012(27)：18-19.

Wu Y B, Guan K Q.A good way to create efficient classroom——group learning and management [J].Course Education Research, 2012(27):18-19.

[11] 蔡 理,郭魯家.“慧魚”模型在本科教學(xué)中的多層次應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004(7)：81-83.

Cai L, Guo L J. Applying a Fischer model to undergraduate teaching [J].Research and Exploration in Laboratory, 2004(7):81-83.

[12] 張 穎,張繼平,宋 巖.基于慧魚創(chuàng)新活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室管理探索與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2012(7)：46-48.

Zhang Y, Zhang J P, Song Y. Exploration and practice of laboratory management for Fischer innovative action [J].China Modern Educational Equipment, 2012(7):46-48.

[13] 李嘉曾.“以學(xué)生為中心”教育理念的理論意義與實(shí)踐啟示[J].中國大學(xué)教學(xué),2008(4)：54-56.

Li J Z. Theoretical and practical enlightenment of “student centered” educational idea [J].China University Teaching, 2008(4):54-56.

[14] 晁惠芳.“雙主”教學(xué)模式中教師的適應(yīng)性研究[J].北京教育,2007(2)：1-2.

Chao H F. The adaptability of teachers in “double principal” teaching mode [J].Beijing Education, 2007(2):1-2.

[15] 鄭淑暉.淺析小組任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)模式中的優(yōu)化控制[J].教育理論與實(shí)踐,2007(8)：54-55.

Zheng S H. Analysis of optimized control of group- task- driven study mode [J].Theory and Practice of Education, 2007(8):54-55.