任务驱动的小组教学法在实践教学中应用

曲 凌

(上海交通大学 工程训练中心，上海 200240)

0 引 言

目前我国“以教师为中心”的应试教育备受人们的批评，“以学生为中心”的教育思想则随着主体教育的深入和素质教育的推行得到了教育界的高度重视[1-2]。在新的教育理念下，更加强调学生对知识的主动探索、主动发现及应用能力的培养，让学生对自己的学习更负责[3]。“机器人设计与制作”是实验室面向零基础的低年级本科生开设的一门校通选课，以实践教学为主，重在培养学生的操作能力和解决实际问题能力[4]，课程选取慧鱼创意组合模型为设计平台[5]，采用任务驱动的教学方法，通过精心设置的实际任务促使学生主动学习新的知识，具备设计和完整制作慧鱼机器人的技能。

任务驱动教学法源自于构建主义教学理论，将传授知识为主的传统教学转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学[6]，任务驱动小组教学在实践教学活动中设计了一系列学习任务，让学生自由组队共同完成，在任务的驱动下变被动灌输为主动探索，从而达到更好的教学效果。

1 实践教学活动设计

教学活动前由2至3名学生自愿组成一个学习团队，组队时鼓励学科交叉，不同专业背景的学生通过从不同的角度观察思考，实现优势互补[7]。活动中侧重于学生动手实践和理论联系实际的能力培养，任务由易到难，分为认知、模仿、改进和创新4个阶段，学生可通过自主学习、小组讨论和师生互动的方式完成。

(1) 认知，理解机器人的概念。让学生从简单、熟悉的机电设备入手，学习机器人在软硬件方面的基本组成，通过完成交通灯实验，理解输入输出的概念和控制原理。能通过外形辨识常用的电气元件，直观地了解机器人的构成要素。

(2) 模仿，掌握结构设计和控制的技巧。从10余种经典实验机器人中选择2或3个主题，模仿搭建机电模型并编程实现控制要求，在制作中学习各种传动形式，了解多种传感器和执行器的用法。该阶段为模仿的主题专门整理了结构搭建手册和实践教程，提供给学生参考，避免因找不到学习资源而完不成任务。每组的主题是学生自由选定的，更能激发学习的兴趣。此外，选题各异也避免了抄袭舞弊行为。

(3) 改进，增强动手能力。结合传感器制作移动机器人，能至少实现一种特定功能，如躲避障碍、探测边沿、寻光避光、巡线自主移动等，鼓励学生加入更多的功能。继续沿用模仿阶段的模式，提供搭建手册，设计能力较差的学生可以先参照进行组装，再根据实际情况合理改进以满足不同功能的需要。

(4) 创新，设计新颖实用的机器人。经过前三个阶段的培养训练，学生进行一次机器人创意制作，全过程包括调查背景、选定主题、设计方案、估算器件、选择材料、制作机构、编写程序、综合调试和答辩演示，主题需先进行可行性论证，通过后即可采用各种方法制作，要求学生不仅是记住概念和原理还要能够灵活的运用。慧鱼零件如无法满足机器人功能上的需求，可以联合其他标准件使用，并鼓励学生试制特殊件，提供创意施展的空间为学生创新能力培养奠定基础。

2 任务驱动小组教学法的优势

在传统教育中，教师是主体，学生是知识的被动接受者[8]，但往往是教师讲了很多，学生忘得也很快。此外学生在学习兴趣、能力、思维方式和目标志向等方面均存在差异，传统的教学形式忽略了学生的个性，抑制了学生的创造性和创新精神[9]。而这种任务驱动的实践教学活动，设定多种类型的学习任务，即使是同一学习阶段，也有不同内容的组合可供选择，学生将围绕自己选定的主题以各种途径去寻找答案，发挥自觉性去学习，通过个性化的方案构建自己的知识体系。这种教学形式的中心不是教师的“教”，而是学生的“学”。学生是教学主体，教师是引导者和任务的设计者，从“教师教什么就学什么”向“学生用什么就教什么”转变，学习的目的是能将学到的知识运用出来，真正掌握所教内容。

同样的任务，学生单独完成需要花费更多的时间，学习时容易因遇到挫折而丧失兴趣，为此在完成任务时采用小组合作的方式，互教互助，提高学习效率。小组学习鼓励学生间进行讨论和争论，在沟通交流中更容易激活小组成员的思维，提高他们分析问题和解决问题的能力[10]。尤其是当意见有分歧时，学生必须要抓住每个细节、对课程内容作更深入的加工，才能更深层次的向同伴解释，直到说服对方，在这个过程中需要不断思考新知识与已有知识之间的联系，更进一步巩固了所学的知识。此外，相比与教师讨教答案，从学习伙伴处接受知识心理压力更小些。

3 实践教学中的器材管理

机器人制作时主要使用慧鱼模型，其质量可靠、尺寸精准、种类丰富、拆装灵活、可重复使用，适用于多种实验和创意设计[11]，然而小组任务涉及的每个机器人都由数十种、近百个零件拼装而成，大量的样式各异的零件给实验室的维护与管理带来许多问题[12]，同一时间参与动手制作的学生越多，发生精密件损坏和细小件遗失等状况的概率也越大，若每次使用后逐一整理将需要花费很多时间和精力。此外，实验室配置的慧鱼教具是按照系列划分的主题套装，是搭配好零件种类和数量的组合包，然而在教学的最后一个阶段创意作品设计时，由于每组选题不同，零件利用效率也不同：一边是某种常用零件稀缺，另一边是大量零件闲置。制作后作品保留和零件重复使用之间也有矛盾，学生都希望自己小组独特的作品可以有更多机会在课内外教学活动中展示，然而教具总量毕竟有限，作品实物保存过多，占用的大量零件资源将影响下一期学生学习和使用。

实验室针对不同的教学内容，采用多种措施，消减这些不利因素造成的影响。首先，引入学生参与管理制度，每位组员至少负责一项小组事务，如看管小组所有的零件、保管各种参考手册、督促规范使用电脑和实验器材等，这种以小组为单位“定责到人”的管理方法能增强学生的责任心，在一定程度上避免了器材的丢失和损坏。其次，在零件管理方面，对于数量较多的、不易损坏的和课程中不经常使用的基础件，根据其外形分类存放在公共展示区，学生可随用随取；对于贵重和精密易损的零件，前三个阶段根据清单统一配给，个性化设计时按需登记领用，任务结束时核对该小组账上零件的归还情况，有效缩短清点零件的时间。最后，为了提升零件的利用率，每个创意作品制作后立即建立电子档案，包括保存控制程序源文件、填写作品简介表和连线表、拍摄多个角度的照片和功能展示的视频等，实物则保留一个学期后拆除，释放占用的零件。

4 促进学习的策略

教学过程中，学生的个体差异很明显，经常出现缺乏学习动力、不会有效学习、抓不住学习重点、投机取巧等情形。为了达到促进学习的效果，针对在小组实践教学中普遍存在的问题总结一些应对经验。

4.1 教师要成为合格的引导者和辅助者

教学是教与学的配合，是双方互动的过程，不能扔给学生所有资料后就全靠自己学。在以学生为中心的教育理念下，虽然教师不再是教学的主体，但增加了在讲授知识之外的工作[13]，教师要关注学生的每一项活动，不只是狭义的任务布置和验收，还要在学习过程中进行多方面的指导，学生在完成任务时遇到问题可随时向教师提问，教师及时为学生答疑，对共性问题全体评讲，对个别问题单独辅导。突出每个任务的学习目标，指明学习的重点和难点，示范如何寻找学习资源、控制学习过程和合理地分配学习时间，教会学生有效地进行自主学习、合作学习和以教师为支持的探究学习，让学生真正学会学习[14]。教师兼顾了课堂的引导者、任务的设计者、教材的提供者和学习的辅助者等多种角色，要达到理想的教学效果，对教师责任心的要求也更高。

4.2 给学生机会展示学习成果

通过学生的反馈，了解学生对教学内容的掌握程度，及时调整教学方法和进度[15]。例如，在自学任务布置后，请几名学生站上讲台依照自己的理解讲数分钟的课，激发学生在学习过程中的主动参与潜能，同时结合教学目标有针对性的查缺补漏。每个阶段的任务验收后提交实验报告，评估学生阶段性的学习效果。课程结束时组织专场答辩，让学生简要介绍自己小组的作品，并对其他组的作品评判，同时学生将随机抽取一道题目结合其作品进行回答，评测学生的综合学习情况，回顾、梳理和强调课程中重要的概念。展示成果一方面让介绍者更自信更有成就感，另一方面让倾听者开拓视野，从作品中受到启示，引发更深入的思考。

4.3 明确考核内容和评价标准

在布置每个阶段的任务时，公布基于预定条件的评分准则，指出应该通过学习而达到的目标，给学生充裕的时间准备，能随时根据自己的完成情况评估，从而帮助学生及时发现问题，考虑如何更好的学习。任务考核时不限制验收的次数，在规定的时间内允许为前面的不足做补救，让学生有通过学习不断提高的动力。

给每个学生在任务中再细分为不同的工作，考察其实际完成的情况，避免利用小组其他队员的成果蒙混过关，对于不易分工的任务，引入贡献度，学生互评其投入程度，让成绩尽量真实的反映每位学生的学习情况，分数按照以下公式评定：

最终成绩=个人得分+小组任务得分×贡献度

个人得分包括出勤、课堂表现、课后作业、书面报告、职责履行等情况，约占总成绩的50%。

5 结 语

通过匿名问卷调查学生对课程真实感受，大部分学生反映主题任务的设置是比较合适的，帮助理解课程的知识点，所有学生都认同在实践活动中采用小组合作学习方式，超过九成的学生认为相比个体学习，提高了学习的效率让其掌握更多的知识，九成的学生明确表示很喜欢这种上课的形式，达到选课的预期目标，很多还特别提到了团队协作对他们的帮助。

教学中小组活动成了一种无形的约束，为了不让同伴失望，学生很少无故旷课，因为缺课会拖延整个团队的进度，而且小组的其他人也会受到影响，在课上很难发挥出活跃的状态。当然这种约束跟小组的配合度成正相关，如果组内关系不融洽，存在埋怨的情绪，则通常某些组员缺课的情况会比较多。相反如果小组成员团结一致志同道合，课堂讨论时充满欢笑，学生通常是全勤，甚至课外有时间也会一起来实验室做任务。

结合近2年在课程中的实际应用效果，相比传统的方法，任务驱动更能激发学生的自主学习兴趣，小组教学模式增强团队意识，提升沟通交流能力，动手实践加深知识点的理解，对于促进教学工作、提高实践教学质量有着重要参考价值，研究成果体现实践教学以学生为主体、师生互动的教学理念，侧重教学理论的实际运用，有利于在类似的教学过程中普及推广。

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