“自適應”任務驅動實驗教學模式研究與實施

李秀坤， 婁 久， 張 巖

(哈爾濱工業大學 計算機科學與技術學院， 黑龍江 哈爾濱 150001)

“自適應”任務驅動實驗教學模式研究與實施

李秀坤， 婁 久， 張 巖

(哈爾濱工業大學 計算機科學與技術學院， 黑龍江 哈爾濱 150001)

“任務驅動”已經成為目前實驗教學的重要教學模式之一。針對任務驅動教學中忽視動機因素而導致的教學效果不佳問題，提出一種以持續強化學生學習動機為核心的“自適應”任務驅動教學模式。該模式基于動態自適應的思想進行教學設計，即教學內容和教學手段并非一成不變，而是依據學生理論基礎、興趣和學生實時狀態進行動態調整，以達到向最優教學逼近的目的。以計算機網絡實踐與應用實踐課為例，證明該模式能夠取得較好的教學效果。

實驗教學； 教學模式； 任務驅動； “自適應”教學模式

在實驗教學中，采用任務驅動教學模式提升學生科研創新能力、實踐能力和團隊合作能力，已經得到教學研究者的普遍認同[1-2]。目前基于任務驅動的教學模式研究主要圍繞課程中心展開，包括對教學內容模板的設計[3]、實踐結合的教學方式[4]、多元化教學模式的應用等[5]，實現了從教學內容設置到教學目標、教學組織和教學評價的整體改革,在培養學生主動性和自我創新的能力方面取得了很好的成果[6-7]。

然而，上述研究忽略了任務驅動的負面影響，即當學生不能較好地完成任務時,可能會給學生帶來負面影響和心理壓力,長時間勢必會影響學生自尊心發展，這樣不僅會使任務驅動教學的整體效果大打折扣，更會影響到學生身心的健康，有悖于教育初衷。為減少任務驅動教學的負面影響，進一步提升教學質量和教學效果，本文提出一種以提高學生學習動機為核心的基于任務驅動的“自適應”教學模式，并以“計算機網絡實踐與應用”實踐課為例，給出具體的教學設計與實踐過程，對教學效果做出分析。

1 基于任務驅動的“自適應”教學模式

1.1 任務驅動教學中的動機因素

教學設計的目的是為了實現有效教學，然而僅對教和學的過程進行優化,忽略對學習動機因素的考慮,是不會真正實現“有效教學”的[8]。在D.R.Spitzer的研究中，已經證明有效學習的發生取決于以往的學習體驗及現有學習情境提供的誘因[9]。R.J.Wloldkowski進一步對影響整個教學過程的動機因素進行分類，并提出TC(The Continue Model)動機設計模型，如圖1所示。

圖1 教學過程的TC動機設計模型

從圖1中可以看出，學生動機的培養應貫穿整個教學活動過程, 即在教學的開始、展開和結束階段，都分別有相應的動機因素，且動機的因素會受到以往經驗的影響，形成良性或惡性循環。

在任務驅動教學中，學生的學習興趣和動機是通過探索問題來引導和維持的[10-11]。這種單一的動機培養策略在學生對問題或任務失去興趣時具有較大風險，例如任務設計難度過大近乎無法完成，就會導致學生難以從任務中持續獲得成就感而出現厭學情緒。同時楊頡等人對我國大學生動機水平進行的研究調查，表明害怕失敗、壓力過大是影響動機的重要因素，成就感和動機水平呈正相關[12]。因此，在任務驅動教學過程中，動態跟蹤學生學習狀態，并根據學習者和學習階段的特點，進行“自適應”的教學設計，從而提高任務驅動教學的有效性。

1.2 “自適應”的任務驅動教學設計

“自適應”任務驅動教學設計是以學生動機強化為核心，在教學過程中根據學生的實時反饋信息動態調整教學內容和教學手段，具體如圖2所示。

圖2 “自適應”任務驅動教學設計框架

從圖2中可見，“自適應”任務驅動教學的設計將任務教學分為3個階段：任務呈現階段、任務實踐階段和任務評價階段。課堂教學主要集中在任務實踐階段和任務評價階段，在不同的任務教學階段采用不同的動機激發策略，教師在教學過程中主要發揮監督和引導的作用，學生則主動建構自己的知識經驗，通過新經驗和原有知識、經驗的相互作用，充實和豐富自身的知識、能力。

1.3 “自適應”任務驅動教學特色

“自適應”任務驅動教學與以往的任務驅動教學相比，具有自身的特色和優勢，主要體現在以下3個方面。

1.3.1 “自適應”的任務設計

“自適應”設計方法：首先教師通過直接或間接的方式獲得學生的興趣方向、已有的學習經驗等先驗知識；其次根據先驗知識設定任務方向和難度,并選擇教學手段；最后組織知識點,并安排教學活動?？梢钥闯鲞@種任務設計的優勢特點體現在兩方面：一方面體現在圍繞學生的動機行為的任務方向確定，有助于激發學生的求知欲望；另一方面體現在基于先驗知識的任務難度設計和教學手段選擇，有助于學生循環獲得成就感，實現心智活動的良性循環，從而培養出獨立探索、勇于開拓進取的自學能力。

1.3.2 泛化的課堂邊界

在任務設計階段，學生通過在課外直接或間接參與任務設計產生對未知學習內容的期待。在任務呈現階段，教師采用態度策略激發學生求知欲望，然后根據需求提前布置預習任務，學生通過課下預習和探討等方式了解任務知識點和難點，通過網絡等輔助手段在課外展開學習。在任務實踐階段，學生通過在課堂上實踐和提問的方式獲得任務解決方案，教師對學生的問題進行集中梳理，通過刺激、情感和反饋策略強化學生學習動機。

這種課外課內結合的教學方式泛化了課堂邊界，極大地提高課堂教學的效率，有助于學生自我建構知識經驗系統，充實和豐富自身的知識、能力。

1.3.3 “一次最優”轉變為“動態逼近最優”

在任務評價階段教師從學生交流和反思評價中可以獲得非常有益的教學經驗，這些教學經驗被用于下一次的任務設計。即“自適應”任務驅動教學并不是追求在教學過程的一次最優，而是通過教師在教學互動中不斷改進、動態調整教學行為實現向最優教學逼近，這符合現代 “自組織觀”教學理論。

2 “自適應”任務驅動教學實踐案例

本文以計算機網絡實踐與應用實踐課為教學案例，闡述“自適應”任務驅動教學過程并進行教學效果分析。

2.1 案例課程特點分析

計算機網絡實踐與應用實踐課是哈爾濱工業大學“創新能力提升計劃”中首批開設的實踐類課程。第一個開課學期采用任務為驅動的教學模式，通過實際教學發現教學效果并不理想，部分學生期初“興沖沖而來”，期末“灰溜溜地走”，經過分析主要原因如下：

(1) 該課是實踐類課程，對知識點和網絡技術講授時間有限，部分學生難以接受并懷疑自己的學習能力，逐漸失去學習興趣；

(2) 由于是面向不同年級，學生網絡基礎知識參差不齊，不同學生解決相同問題時表現出的能力差異較大，導致部分學生自信心受挫；

為解決這些問題，對任務驅動教學模式進行了改進，采用以提高學生學習動機為核心的基于任務驅動的“自適應”教學模式。

2.2 教學流程設計

2.2.1 以學生理論基礎和興趣為導向的任務設計

在實踐課開課之前，首先通過筆試的方式了解學生對先期網絡知識的掌握程度，考試結果僅用于學生理論基礎分析，與最終課程評價無關；其次圍繞學生學習動機設計調查問卷，問卷包括學生學習課程的預期目標、感興趣的教學方式、理論知識點、任務類型以及可利用的課外時間等；最后以二者結合為導向，圍繞課程知識體系循序漸進設計任務。

依據試卷分析和問卷調查結果，結合實踐教學大綱，設置了2種類型的任務：基礎型任務和創新型任務。其中基礎型任務以基本網絡理論實踐為主，包含的多個子任務之間是遵照網絡參考模型層層遞進并有緊密聯系；創新型任務細分為網絡編程技術與網絡通信原理相結合任務、網絡技術與設備工作原理相結合任務和綜合任務，各學生小組自由選擇任務。

2.2.2 教學過程中教學手段和任務細節的動態“自適應”調整

實踐課程在任務設計時借鑒了知名網絡公司的實際任務，所以實踐性強、知識點雜而多，任務解決方案不唯一。不同任務解決方案涉及的知識重點不同，在實踐過程中學生進行方案選擇的自由度很高，容易偏離教學目標的要求。

因此，在任務呈現階段，教師首先通過教學網絡平臺發布任務，并根據任務難度提前布置預習內容。在任務實踐階段，教師在課堂上只對任務中涉及到的關鍵知識點給予相應提示，對部分學生預習中出現的疑問，在實踐環節，教師與學生直接面對面地互動講解和動手演示，同時教師需要實時監控學生的狀態，并“自適應”調整教學手段強化學生動機。在任務評價階段，教師根據學生的任務完成情況和能力動態調整下一次任務細節，引導學生在課程知識體系內獲得任務解決方案。

1360 Establishment of streptozotocin-induced diabetic retinopathy model in mice

需要注意的是，這種動態調整的目的是為了保障學生獲得知識的完整性，而不是單純降低任務難度。如初始設定的任務“內網間網絡遠程傳輸協助系統”，包含Socket網絡編程、圖形壓縮算法優化和UDP傳輸協議3個知識點，在與學生交流時發現，學生對網絡“穿透”即內網與外網間的遠程通信更感興趣，然而內外網“穿透”涉及的網絡安全技術不在教學目標內，且實現過程較為復雜，以學生的能力難以保證完成。但為滿足學生興趣需要，在教學過程中適時對任務細節進行調整。任務修改為模擬德國團隊Team-Viewer共享軟件，并利用實驗室設備為學生模擬內外網通信環境，為外網中的索引服務器設置對外型開放的服務端口，屏蔽了網絡安全技術問題。學生在該環境中進行“穿透”實驗，這既保證任務包含知識點的完整性，又兼顧了學生的興趣和能力，從而提高學生的學習積極性。

2.2.3 多維度的累加考核方式

對學生的學習成果進行公正、公平的評價能夠強化學生學習動機。單一的考核方式不適用任務驅動教學，基于任務驅動的課程評價應將過程考核和結果考核結合起來?；谶@一思想，實踐課采用多維度的累加考核方法，即教師與學生共同從多個維度對任務打分：任務難易程度打分、任務完成度打分、同組成員打分和答辯評分，將過程考核與結果考核成績累加作為學生最終的考核成績。這種考核方式可提高學生課堂參與和團隊協作的興趣，兼顧了公平公正的原則，培養了學生的自信心，形成良性循環。

2.3 教學效果分析

計算機網絡實踐與應用課已經開設4個學期，從第2學期實行“自適應”任務驅動教學。通過3個學期的教學互動，已有13個專業的學生參與，每學期選課人數的變化曲線如圖3所示。從圖3中可以看出，學生參與數逐年增加(由于實驗條件所限每學期最多只能有60人參加實踐課)，從側面反映學生的學習積極性得到較大提升，教學效果得到學生的認可。

圖3 選課人數變化示意圖

圖4是根據我校教務處學生評價調查結果整理的學生對課程滿意度分析。從圖4中可以看出，第一學期50%以上學生認為本課程能夠滿足對課程的期望，在采用“自適應”任務驅動模式后，超出課程期望預期的學生數目占到總人數的60%以上，并逐年增加，而不滿意度在逐年下降，間接說明“自適應”教學模式能夠通過動態調整的方式不斷向最優教學效果逼近。

圖4 學生滿意度變化示意圖

3 結束語

“自適應”任務驅動教學充分調動學生的學習積極性，開拓了教師的理論視野，并已經在計算機網絡實踐與應用實踐課中應用，取得了一定的教學效果。但在教學內容安排和具體的實踐組織方面還有很多不足有待改進，如任務實踐課和理論講授的時間分配以及課程資料的完善等。今后將參照國外翻轉課堂的教學模式，利用現代網絡技術“信息傳遞”的便捷性來提高課堂效率，提高教學質量。

References)

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[12] 楊頡,姜燕媛. 大學生成就動機極其影響因素分析[J].北京大學教育評論，2010，8(1)：63-69.

Research and implementation of “adaptive” task-drivenexperimental teaching mode

Li Xiukun，Lou Jiu，Zhang Yan

(School of Computer Science and Technology，Harbin Institute of Technology， Harbin 150001, China)

The “Task-driven” has become one of the important teaching modes in current experimental teaching. An “adaptive” task-driven experimental teaching mode to strengthen the student learning motivation continually is proposed to resolve the teaching decline problem for ignoring the motivating factors. This mode is designed by the dynamic adaptive instructional idea, which means the teaching content and teaching methods are not static, but is based on the interest and theoretical basis of the students and can be adjusted dynamically in order to achieve the optimal approach of teaching purposes. The Computer Network Practice and Application course as a practical example has proved that this mode can achieve better teaching results.

experimental teaching； teaching mode； task-driven； “adaptive” teaching mode

2014- 11- 12 修改日期：2014- 11- 28

哈爾濱工業大學“985工程”創新實驗教學建設項目

李秀坤(1965—)，女，遼寧蓋州，碩士，教授，哈爾濱工業大學計算機國家級實驗教學示范中心副主任，主要從事數據結構與算法、網絡基礎理論等方向的研究.

E-mail：lixiukun@hit.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)5- 0024- 04