基于任務(wù)驅(qū)動的混合式教學(xué)探索與實(shí)踐
——以“變頻器技術(shù)及應(yīng)用”課程為例

卓書芳，郭世南，郭崇光，馬孝榮

（福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動化工程學(xué)院，福建 福州 350003）

0 引言

構(gòu)建以工作過程為導(dǎo)向的課程體系是職業(yè)院校開展專業(yè)建設(shè)的基本出發(fā)點(diǎn)，這種課程體系融企業(yè)項(xiàng)目體系和專業(yè)學(xué)習(xí)體系于一體，其中各組課程應(yīng)按照項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動模式開發(fā)課程教學(xué)模塊。課程教學(xué)模塊與企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目融合起來；教學(xué)內(nèi)容由每個具體學(xué)習(xí)任務(wù)組成，學(xué)習(xí)任務(wù)之間具有技術(shù)邏輯的關(guān)聯(lián)性和工作領(lǐng)域內(nèi)在的系統(tǒng)性?！白冾l器技術(shù)及應(yīng)用”課程是高等職業(yè)院校電氣自動化技術(shù)專業(yè)課程體系中的重要實(shí)踐課程模塊。在變頻器實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)是教學(xué)重點(diǎn)，然而當(dāng)前在變頻器教學(xué)中，重理論講解輕實(shí)踐應(yīng)用的現(xiàn)象仍然比較普遍[1]。這種教學(xué)方式不僅不利于學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，還壓抑了學(xué)生自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，“變頻器技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)方法亟需創(chuàng)新。經(jīng)過深入企業(yè)調(diào)研和教學(xué)改革探索，提出了基于任務(wù)驅(qū)動的“變頻器技術(shù)及應(yīng)用”課程線上線下混合式教學(xué)方法，從而重構(gòu)能力本位的課程教學(xué)體系。該教學(xué)法充分發(fā)揮線上和線下兩種教學(xué)的優(yōu)勢，以完成變頻器應(yīng)用上實(shí)際工程任務(wù)為目的，從教師進(jìn)行“單向的知識傳授”到師生開展“共同學(xué)習(xí)與交流”，給予學(xué)生線上線下自主學(xué)習(xí)權(quán)，同時要求教師設(shè)計(jì)開發(fā)并充分利用線上線下教學(xué)資源組織實(shí)施教學(xué)，最終實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的和諧統(tǒng)一[2]。

1 教學(xué)目標(biāo)分析

通過對企業(yè)一線走訪調(diào)研并根據(jù)機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)際情況完成“變頻器技術(shù)及應(yīng)用”教學(xué)目標(biāo)：能力目標(biāo)，知識目標(biāo)及素質(zhì)目標(biāo)[3]，重構(gòu)課程教學(xué)體系。該門課教學(xué)的內(nèi)容主要從企業(yè)項(xiàng)目“拆解轉(zhuǎn)化”，培養(yǎng)學(xué)生變頻器實(shí)踐應(yīng)用能力，使學(xué)生具有崗位責(zé)任意識，能獨(dú)立查閱相關(guān)技術(shù)資料解決現(xiàn)場問題。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐技能，還提升了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)的就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。具體的能力、知識與素質(zhì)目標(biāo)如下。

1.1 能力目標(biāo)

在研發(fā)工程師的指導(dǎo)下，能根據(jù)具體工程項(xiàng)目任務(wù)需求選用合適的變頻器品牌和型號；能按照實(shí)際工程任務(wù)進(jìn)行改裝、調(diào)試、維護(hù)變頻器；并能應(yīng)對多種故障情景，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行排故分析；掌握基本的變頻器維修、維護(hù)方法。

1.2 知識目標(biāo)

理解通用變頻器各類功能及原理，根據(jù)不同工程任務(wù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試變頻器控制系統(tǒng)；能夠?qū)⑾嚓P(guān)電機(jī)控制、PLC技術(shù)等知識綜合應(yīng)用；具有獨(dú)自查閱變頻器相關(guān)技術(shù)文件，解決現(xiàn)場問題的能力。

1.3 素質(zhì)目標(biāo)

讓學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的習(xí)慣；讓學(xué)生學(xué)會綜合運(yùn)用知識解決問題，學(xué)會舉一反三；端正學(xué)生客觀務(wù)實(shí)、靈活嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、提升集體榮譽(yù)感；讓學(xué)生養(yǎng)成安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的習(xí)慣；樹立學(xué)生愛崗敬業(yè)、積極進(jìn)取與有責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)睦砟睢?/p>

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

本門課程摒棄了傳統(tǒng)的“重理論輕實(shí)踐”的授課模式，同時又避免了“不要理論只做實(shí)踐”矯枉過正的做法，而是通過信息化手段和數(shù)字化資源把理論學(xué)習(xí)任務(wù)放在線上讓學(xué)生自主完成，在線下課堂學(xué)生通過自主完成實(shí)踐任務(wù)有效提升自身實(shí)踐技能[4]，實(shí)現(xiàn)線上所學(xué)基礎(chǔ)知識的鞏固應(yīng)用與內(nèi)化提升。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，要立足于企業(yè)調(diào)研和專業(yè)課程體系基礎(chǔ)之上，把相關(guān)聯(lián)的課程內(nèi)容進(jìn)行篩選并重構(gòu)能力本位的課程體系，分組重構(gòu)成具有工作情景的實(shí)踐任務(wù)，見表1[5]。由表可知，重構(gòu)后的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了變頻器技術(shù)安裝調(diào)試、電路設(shè)計(jì)和PLC變頻器綜合應(yīng)用等，使教學(xué)既符合實(shí)際工作情景，又滿足由淺入深、循序漸進(jìn)的理念。

表1 任務(wù)式教學(xué)內(nèi)容

2.2 教學(xué)策略設(shè)計(jì)

教學(xué)策略設(shè)計(jì)主要包括：課前在線自主學(xué)習(xí)、線下課堂任務(wù)實(shí)施、課后知識拓展3個環(huán)節(jié)。

課前在線自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)：課前教師在線上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，并建立包含工作任務(wù)單、內(nèi)容講解視頻、知識點(diǎn)微視頻、虛擬或?qū)嵨锊僮魇痉兑曨l和互動測試題等豐富的數(shù)字化任務(wù)學(xué)習(xí)工程包，要求學(xué)生登錄在線學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，通過信息化教學(xué)手段提供豐富多彩的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和直觀便捷的知識傳授，并按照任務(wù)要求借鑒虛擬操作示范視頻，學(xué)生自主使用宇龍?zhí)摂M仿真系統(tǒng)開展仿真訓(xùn)練[6]。此環(huán)節(jié)能通過線上數(shù)字化資源供給方式保障每個學(xué)生充分的學(xué)習(xí)時間，盡可能讓每位學(xué)生都帶著較好的課前知識儲備開展線下課程任務(wù)實(shí)施，能有效提升教學(xué)中學(xué)生自主參與能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而充分保障線下課堂教學(xué)質(zhì)量。

線下課堂任務(wù)實(shí)施環(huán)節(jié)：線下課堂實(shí)施任務(wù)主要采用“實(shí)踐-小結(jié)-再實(shí)踐”的課堂組織模式，通過線下具體任務(wù)實(shí)施過程為教學(xué)活動載體，實(shí)現(xiàn)學(xué)生線上學(xué)習(xí)知識要點(diǎn)的理解鞏固與靈活應(yīng)用，并完成內(nèi)化提升，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和解決問題分析能力。首先以組為單位把學(xué)生分成十個小組，各組根據(jù)任務(wù)要求分別進(jìn)行組內(nèi)討論并確定工作方案，在工作方案的指導(dǎo)下按步驟進(jìn)行實(shí)踐操作。在實(shí)踐過程中，每組遇到問題時可再次進(jìn)行組內(nèi)討論，并結(jié)合線上虛擬仿真訓(xùn)練學(xué)習(xí)與線下真實(shí)對象裝置實(shí)踐學(xué)習(xí)進(jìn)行比較研究與分析，或請求教師現(xiàn)場指導(dǎo)并作出階段小結(jié)。經(jīng)過反復(fù)線上線下任務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行學(xué)習(xí)比較研究和教師的現(xiàn)場指導(dǎo)后，各組按照要求完成任務(wù)內(nèi)容，最后各組撰寫總結(jié)報(bào)告，派出代表進(jìn)行任務(wù)總結(jié)匯報(bào)。

課后知識拓展環(huán)節(jié)：鼓勵學(xué)生嘗試聯(lián)想更多具體應(yīng)用場景，利用學(xué)生在本任務(wù)中所學(xué)的知識技能做出解決方案，再次借助信息化手段進(jìn)行應(yīng)用場景的虛擬仿真運(yùn)行驗(yàn)證，讓學(xué)生獲得更多成就感，進(jìn)一步鞏固任務(wù)教學(xué)效果。

2.3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

以福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣1812班為教學(xué)實(shí)施對象，以精密機(jī)床主軸多速運(yùn)行應(yīng)用內(nèi)容為例。課前在線自主學(xué)習(xí)、線下課堂任務(wù)實(shí)施、課后知識拓展三部分時間分配比例為1∶3∶1。其中課堂教學(xué)實(shí)施為4課時，共計(jì)180 min，包括課內(nèi)任務(wù)講解（30 min）、分組實(shí)踐（45 min）、課堂小結(jié)（20 min）、分組再實(shí)踐（55 min）以及小組匯報(bào)與教師點(diǎn)評（30 min）共計(jì)5個環(huán)節(jié)（圖1）。

圖1 教學(xué)過程設(shè)計(jì)流程

2.3.1 課前自主學(xué)習(xí)

首先教師下達(dá)“精密機(jī)床主軸多速運(yùn)行應(yīng)用”工作任務(wù)。學(xué)生登錄在線學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)精密機(jī)床主軸多速運(yùn)行應(yīng)用理論知識，借助各種數(shù)字化課程任務(wù)資源理解直接開關(guān)多段速度及開關(guān)組合多段速度基本原理，通過觀看精密機(jī)床主軸多段速度運(yùn)行操作視頻，使用宇龍機(jī)電仿真軟件開展精密機(jī)床主軸多速運(yùn)行應(yīng)用的仿真訓(xùn)練。在學(xué)習(xí)過程中可以通過在線學(xué)習(xí)平臺向教師請教知識盲點(diǎn)；同時基于在線教學(xué)平臺統(tǒng)計(jì)反饋功能，教師可進(jìn)行學(xué)生知識點(diǎn)掌握情況分析，讓線上線下教學(xué)的活動更有針對性，如圖2所示。

圖2 在線自主學(xué)習(xí)及仿真

2.3.2 課堂任務(wù)實(shí)施

對目標(biāo)任務(wù)作進(jìn)一步講解說明，并解決學(xué)生提問的問題，著重強(qiáng)調(diào)安全操作規(guī)范、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等。隨后讓學(xué)生進(jìn)行分組，引導(dǎo)各組制定任務(wù)實(shí)施方案，所用設(shè)備包括西門子變頻器MM420，西門子PLC控制器S7-200，三相異步電機(jī)等。學(xué)生在任務(wù)實(shí)施方案的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)踐操作，包括：變頻器的安裝與調(diào)試，三相異步電機(jī)的安裝與調(diào)試，直接選擇頻率多段速度運(yùn)行電路的裝調(diào)和開關(guān)狀態(tài)組合多段速度運(yùn)行電路的裝調(diào)等。

在實(shí)踐過程中若發(fā)現(xiàn)多段速度設(shè)定運(yùn)行無法成功，組內(nèi)學(xué)生可通過討論或查閱線上的相關(guān)問題尋找解決辦法，若不能解決，老師可加入小組一起分析解決。老師對各小組收集到的問題，進(jìn)行分析點(diǎn)評并在課堂上小結(jié)。教師針對遇到的問題引導(dǎo)學(xué)生再次結(jié)合前期線上學(xué)習(xí)階段關(guān)鍵知識點(diǎn)，認(rèn)真梳理線下實(shí)訓(xùn)過程的每個環(huán)節(jié)查找問題根源，學(xué)生根據(jù)具體問題特點(diǎn)查找分析失誤或未完全理解之處，進(jìn)一步完善任務(wù)實(shí)施方案，解決現(xiàn)場實(shí)際問題，完成工作任務(wù)。

最后各組根據(jù)自己完成情況撰寫任務(wù)總結(jié)報(bào)告，包括技術(shù)方案、遇到的問題和解決方法以及收獲體會等，教師對各組任務(wù)完成質(zhì)量進(jìn)行評分，步驟見圖3。

圖3 分組實(shí)施任務(wù)

2.3.3 課后素質(zhì)拓展

通過完成精密機(jī)床主軸多速運(yùn)行應(yīng)用任務(wù)，讓學(xué)生掌握多段速度控制原理和電路安裝與調(diào)試實(shí)踐技能，同時進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想思考同類問題。這樣達(dá)到舉一反三的效果。如思考：還有哪些應(yīng)用場景需要使用到變頻器的多段速運(yùn)行；鼓勵學(xué)生運(yùn)用變頻器多段速操作實(shí)現(xiàn)其他工程案例，每個小組提交一份工程案例并在各小組分享。又如，水泥電桿廠的電桿成型離心機(jī)低速、中速和高速的設(shè)定等。

2.4 考核與評價

在教學(xué)任務(wù)實(shí)施的過程，線上線下環(huán)節(jié)都要及時進(jìn)行學(xué)習(xí)效果測試和反饋等過程性評價。這些過程性考核與評價可以幫助老師根據(jù)實(shí)際需要掌握教學(xué)節(jié)奏。同時了解學(xué)生的知識技能水平，找出教學(xué)過程中存在的不足并改進(jìn)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法采用過程考核評價，學(xué)生的綜合成績由課前學(xué)習(xí)、課堂任務(wù)實(shí)施及總結(jié)匯報(bào)三部分組成，具體各項(xiàng)權(quán)重為：綜合成績=課前學(xué)習(xí)×30%+課堂任務(wù)實(shí)施×50%+總結(jié)報(bào)告×20%[5]。

其中課前學(xué)習(xí)部分包括觀看變頻器理論和技術(shù)演示視頻，在宇龍仿真軟件平臺展開變頻器虛擬仿真訓(xùn)練；課堂實(shí)施部分包括工作方案質(zhì)量、任務(wù)完成度和團(tuán)隊(duì)合作水平；總結(jié)報(bào)告部分為實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量。具體見表2。

表2 任務(wù)考核標(biāo)準(zhǔn)示范表

3 結(jié)束語

借助信息化教學(xué)平臺系統(tǒng)，以實(shí)際工作任務(wù)為驅(qū)動，用情節(jié)真實(shí)的實(shí)例呈現(xiàn)問題，創(chuàng)造解決問題的環(huán)境，基于任務(wù)驅(qū)動的線上線下混合式教學(xué)調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，進(jìn)一步提升了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和獨(dú)立思考解決問題的能力，促進(jìn)高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有借鑒意義和實(shí)際應(yīng)用價值。