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任务驱动教学法在ＰＬＣ课程中的应用
作者：游 建
关键词：任务驱动；建构主义；PLC教学
PLC是一门理论性和实践性兼具的课程，是机电专业学生必修的一门专业基础课。在传统的PLC教学中，教学模式主要是以教师讲授为中心，对教学信息进行加工和处理后，通过语言、教具或者多媒体仪器等工具呈现给学生，学生则通过感官接受教师传达的教学信息。在这种教学过程中，教师作为知识的传授者，处于绝对的主动地位；学生在被动的环境中学习，主动性、创造性受到极大的压制，不利于培养学生的自学能力和创新精神。
传统教学模式之所以带来问题与困惑，根本原因在于把教育过程的双主体共同活动变成了教师单向地传授知识、学生被动地吸取知识的过程。要改变这种状况，需要教师不断地探索和研究。笔者经过教学实践，认为改革教学模式的切入点应当是以人为本，发挥教师“主导”与学生“主体”作用，调动学生的积极性。而任务驱动教学法作为机电类课程最直观的教学方法，通过积极的探索，可取得较好的教学效果。
任务驱动教学法是指在教学全过程中，以若干个具体任务为中心，通过讲解或操作实践使学生完成“任务”，从而达到培养学生提出问题、分析问题、解决问题的综合能力的目的。下面以工作台自动往返控制的教学为例，阐述PLC教学实验的开发、设计和实施过程。
根据教学目标，选择教学内容工作台的自动往返控制电路是电力拖动中一个基本的控制电路，要求学生熟练掌握。本次教学的主要目的是在学生已学知识的基础上，能再进一步利用控制器件PLC进行编程，而达到控制要求。教学内容包括：（1）基础知识：电机正/反转控制电路设计基础，电气元件的正确选择、使用和安装，电气电路的安装规范，基本逻辑指令的应用，PLC的输入、输出接口电路的设计，PLC程序的编写和调试。（2）延伸知识：手动/自动控制电路的设计原理，计数器的使用，主控指令的使用，硬线控制逻辑与软控制逻辑的联系与区别。（3）关键知识：电机正/反转控制，行程开关的正确使用。
了解学生的学习情况，把握好设计任务的尺度自动往返控制电路的设计是学生在学习了常用低压电气元件、PLC的基本指令和常用低压电气控制电路的基础上，进一步学习用PLC来进行控制。在设计教学任务时，首先，不要让学生认为是以前知识的重复，要让学生觉得这两者之间有所不同，具有一定的挑战性。虽然电气元件相同，但设计方法却发生了较大的变化，要让学生去体会和掌握这种变化。其次，要把握好设计任务的尺度，其要点是教师必须站在学生的立场上进行相应的教学，引导他们获得新知识。学生的观点是教学的出发点，若不考虑学生的观点，就不可能进行有效的教学，也不知道从何开始教学。再次，要了解职业学校学生的学习心态，他们的理论知识不太扎实，对于知识的连贯性缺乏认识，感性认识多于理性认识，抽象思维能力比较弱，所以，要尽量从直观的角度去引导学生。在设计教学任务时，有必要考虑学生对这门课的学习兴趣和学习态度。如果学生对教学内容缺乏学习兴趣，那就要考虑设计一些贴近学生实际生活的或有趣的任务，以提高学生的学习热情和学习积极性。
设计教学中所涉及的任务在上面的两个步骤做好充分准备之后，对工作台的自动往返控制电路的教学可设计如下表所示的三个任务。三个任务的关系是层层递进的，新任务中包含有前面的任务，而前面任务又是新任务的基础。通过每个任务的完成，首先，学生能逐步掌握一种有效的PLC程序编写方法——经验设计法，并能总结出该方法的设计规律：先根据控制要求设计基本程序，然后逐步补充完善程序，使其能完全满足控制要求。其次，学生能掌握PLC程序调试方法，能了解程序的编写只是程序设计的一个阶段，程序编写正确与否，需要通过运行和调试才能进行验证。这是一个非常重要的阶段。而且，在此阶段还能发现许多程序设计中存在的缺陷，从而促使学生找出解决问题的方法，这又是一种更大的进步。再次，还能加深学生对过去所学知识的理解和对现有PLC控制特点的了解。例如，学生学过继电器电路的安装，通过本次任务的完成学生能进一步理解低压电器的使用性能。另外，学生在电路的安装过程中也能了解到现在的PLC控制逻辑与传统的继电器控制逻辑的区别和联系。加强了PLC课程与其他课程之间的联系，让知识通过这几个任务串联起来，使学生对专业知识的掌握不再孤立、零散，构成一个系统的知识面。
拟定引导问题，预测教学过程中可能出现的问题若要保证设计的任务能顺利过渡、教学过程能顺利开展，教师就应该设计一些引导问题。例如，在“任务1”完成后，教师可以适时提出：若工作台发生超程故障或者工作台需要调整位置时，应该如何处理呢？这个问题就是一个典型的承上启下的引导问题，让学生通过思考，自然过渡到下一个任务中去。在教学实施过程中，有些学生不可避免会遇到这样或那样的问题，对于这种情况，教师最好能有所准备，要有一种预见性。虽然教师不可能想到所有的问题，而且也不一定对所有问题都有一个正确的答案，但有准备总是好的，而且就算没有正确答案，起码也有一个解决问题的方向，可以留待与学生一同讨论，这也是一种共同学习，探索知识的途径。
教学任务的实施教学任务明确后，就可以在课堂上进行实施。首先，教师可以将全班学生分成几个小组，方便学生进行讨论和学习。这样可以充分调动学生学习的积极性，因为任务的完成通常要依靠群体智慧，是大家共同努力的结果。接下来教师下达教学“任务1”，教师要根据“任务1”的内容提前准备好一些引导问题和可能用到的电气元件和辅材。特别要注意引导学生如何实现“自动”往返控制，以及为了实现这个控制要求会用到哪些关键电气元件，这是该项任务的重点。在这个过程中，教师要意识到自己的地位和作用是引导，学生才是主体。所以，任务下达后，教师并不是等着学生将答案交上来，而是要及时跟踪和检查，了解和掌握学生对于该项任务实施的进展情况。同时，教师还要注意调动学生的学习主动性，应鼓励学生主动查找课外书籍和参考资料，鼓励学生从实验结果中归纳出基本规律。对于教学过程中出现的这样或那样的问题，教师最好不要直接回答，可以适时参与学生的讨论，加以疏通、引导学生自己获得答案。学生自己能讨论解决的问题尽可能让学生自己解决。学生在完成“任务1”后，教师应该组织评讲。评讲可以先由学生自评，然后教师进行总结。总结时要突出任务的要点，“任务1”的要点就是电机正、反转控制与行程开关的正确使用。要点明确后学生再结合PLC的控制特点，就比较容易进行程序设计了。然后，教师按顺序一个一个地下达教学任务，在教学任务的实施过程中，仍然遵循着“任务1”同样的原则。在完成所有的工作任务后，学生就可以比较好地掌握相关知识点了。当然，这其中要考虑到若在有限的上课时间内，学生只完成了部分任务或者未能完成任务的情形。对于这种情况，教师可以把任务留待学生课后再完成，不要仅仅局限于课堂上。
任务驱动教学法不仅仅要“授之以鱼”，更强调“授之以渔”，强调创新能力的培养与全面素质的提高，是对传统教学的发展，比较适合机电类课程的教学。在教学过程中，一方面，教师要通过引导，把握整个教学过程的内容、进度和方向，给学生以思考的机会和时间，让学生有尽可能多的时间进行自主学习；另一方面，教师要采取多种方式激活学生思维，传授思维方法，提高思维能力，鼓励互相合作，进一步促成学生的知识建构，形成新的认知结构。总之，在任务驱动教学法的实施过程中，提出明确具体的任务是前提，分析任务以形成一个个解决方案是关键，在自主学习与协作学习中完成任务是重点，最后进行的学习效果评价、形成反馈信息是总结与提高。每一个教学环节都必须统筹安排，合理兼顾。当然，任务驱动的教学思想是将新知识分解到一些任务中，难免会忽略知识的系统性和完整性。为此，首先，要把握好任务的提出，注意从整体上统筹设计，使任务与任务之间、新旧知识之间产生联系。其次，在一个单元或一个章节的学习之后，教师有必要引导学生对所学知识进行及时的总结归纳，以形成知识的系统性。这样，在任务的实现过程中，学生才能不断加深对旧知识的巩固和理解，完成真正意义上的知识建构，达到培养创新精神和创新能力的目的。
参考文献：
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M]．北京：教育科学出版社，2007.
[2]陈永芳.职业技术教育专业教学论[M].北京：清华大学出版社，2007.
作者简介：
游建（1973—），男，广州市冶金高级技工学校机电工程系教师，长期从事电气自动化专业、机电一体化专业教学。