任务驱动教学法在“变电站自动化”课程中的应用
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）29-0037-02
变电站自动化课程现在已经被国内许多高校的电气工程及自动化专业列为专业必修课程，该课程是随着现代计算机技术和网络通讯技术的发展而发展起来的一门专业性很强的课程。这门新兴专业课程的教学目标是培养学生的电气专业技术素养、提高电气实践操作技能。而该课程的教学还一直沿用传统的教学方法，进行简单、机械的授课和实验，使该课程教学目标的实现受到了极大的限制。为了有效的提高课程的有趣性，将课程的难点和重点变得通俗易懂，让学生将理论知识的掌握和实践技能的形成二者有机的统一起来。探究出一种适合这门课程的新的教学模式，来激发学生进行有内在兴趣的主动探究性的学习，在掌握理论知识的同时进行具有知识建构性的实践操作，从而拓展学生的专业实践技术能力，促进学生综合能力的提高，更好的实现变电站自动化课程的教学目标。本文就任务驱动教学法在该课程中的应用进行了分析与探讨，以期起到抛砖引玉的作用。
一、任务驱动教学的基本特点
所谓任务驱动教学就是把与教学内容紧密结合的任务作为教师向学生传授知识的载体，将隐含课程相关理论知识的一个或几个任务布置给学生，教师对每一个环节提出基本要求，学生在教师的指导下对所提出的任务进行分析、讨论，继而明确完成任务所需的理论知识，然后学生自主进行信息收集和查阅参考文献，并根据基本要求独立自主的进行方案设计、方案实施、成果评定。任务驱动教学法的基本特点是以任务为主线，以教师为主导，以学生为主体。以任务为主线就是把将要学习的新知识隐含在一个或几个任务之中，在完成任务的过程中充分调动起学生解决问题的思维，激发起学生的求知欲和探索欲，提升他们的想象力，提高学生的技术素养和创造潜能，培养学生的实践能力。以教师为主导则是教师不再简单的充当讲授者的角色，而是根据教学目标的要求，将教学内容进行归纳整理，根据新学习的知识点来设计和安排任务，并对完成任务的各个环节提出具体要求，及时了解学生在完成任务过程中遇到的问题，并引导学生分析问题和解决问题，保证任务实施的顺畅性，教师成为学生学习过程中的引导者和监督者。在完成任务的过程中，学生是主体，学生利用自己的创造性思维提出解决问题的方法，从方案的设计到方案的实施，再到最终结果的评价都由学生自主完成。
二、基于任务驱动教学法的变电站自动化课程教学实践
任务驱动教学法是通过任务设计和任务实施两个阶段来完成的，其核心是任务设计，任务设计的好坏直接决定着教学效果。由于变电站自动化技术课程内容涉及到计算机硬件、软件、通信、网络、信号处理、控制和继电保护等多方面的理论知识，既要求任务紧密的与这些理论知识联系起来，又要使任务切实可行，所以在任务驱动教学中进行了一些尝试。
1.任务的设计
在任务驱动教学法中任务的设计是关键。教师在进行任务设计时应着重考虑以下几点：其一，任务设计要有层次，由于每位学生的能力存在差异，所以任务的设计采用循序渐进的原则，从部分到整体，再由整体到难度较高的部分，任务的组成要难易结合。其二，任务的设计要能给学生留有足够的想象空间，任务的目标是明确的，但完成任务的方法和手段是多种多样的，设计任务时不应让任务的条件制约解决问题的方法，能够使学生通过独立的思考去开拓自我探索空间，培养学生探究问题和解决问题的能力，在学生的学习阶段，往往探究问题的能力比解决问题的能力更为重要。其三，任务的设计要与生产实践紧密的结合起来，变电站自动化课程的实践性很强，所以在任务设计时紧紧围绕变电站生产第一线的具体工作展开，可以将电气工作的监盘抄表，事故处理，设备监测，参数越线处理，倒闸操作，事故分析，保护的投退，定值修改等现场工作设计为各个任务，使抽象的理论通过具体操作体现出来，增强任务对学生的吸引力，引起学生的兴趣，促使学生积极主动的去完成任务。其四，任务设计要有综合性，使任务既要承载新知识，新理论，又要有意识的将旧知识包含进来，使学生温故而知新。其五，任务要有一定的创新性，鼓励学生提出解决问题的非常规方法，打破学生的思维定式，开阔思路，使学生根据逻辑推理进行大胆的猜想，尽管有些方法不尽合理，但最后通过学生对完成任务结果所做的自我分析，使学生更能深刻的领悟正确方法的理论依据所在。
2.任务的实施
（1）分析任务。教师提出任务后，先不要急于讲解，第一步，先让学生对任务的内容进行分析。分析任务原始资料里给出的条件和参数，初步确定原始的条件和参数与完成任务之间的相关性；第二步，教师向学生讲解搜集那类资料及查阅资料的方法和技巧。学生往往在这个阶段很少会独立自主的查阅资料，如果教师不及时正确的引导，大批的学生会在这个阶段变得盲目，失去方向性。实践证明，在这个教学阶段，70%以上的同学不能有效的找到相关的资料，所以这时教师的引导是十分必要的。
（2）讨论任务。在前期所查阅资料的帮助下，每个同学对任务的性质会有新的定位和理解，然后学生提出自己的任务解决方案，在教师的参与下共同进行讨论，分析其合理性与可行性，在相互交流过程中不断对各自的方案进行改进和完善。
（3）完成任务。任务的完成者可以是个人，也可以由小组完成，根据变电站自动化课程的特点，这门课的任务是由2-3名同学采取协作的方式来共同完成的，完成过程中有操作人和监护人，同时监护人兼做记录人，负责记录任务的进展情况，实施方案的过程中遇到问题和困难时，小组成员共同协商解决，必要时教师给予指导。 3.成果评价
准确及时地对任务完成的效果进行评价不仅可以激发学生学习的积极性，而且还可以避免认知缺陷的积累。成果评价应以学生自评、互评为主，评价的内容包括操作的实践技能、学习方式、学习方法和思维方式等。评价应客观、具体，让学生及时掌握自己的学习情况。同时使学生掌握一些自评和互评的方法和技巧，树立正确的价值观与情感态度。最后由教师进行开放的、多解的、多元的综合评价，切忌简单机械的宣读答案。
4.教学示例
以下是以变电站自动化课程中的一个任务为例来阐述任务驱动教学法的具体实施过程：
（1）设计任务：某10kV馈电线路发生A相接地短路（现象），（任务）要求判断出变电站的监控主机上哪些电气参数要发生变化，如果你作为一名现场的电气值班人员，提出你的现场处理措施。
（2）分析任务：学生拿到任务之后，首先对任务进行分析，任务要求熟悉综合自动化变电站监控主机的监控界面，还要对以前专业课中学习的旧专业知识进行回顾。如10KV线路通常采用的是中性点不接地的运行方式，发生单相接地短路后，输电线路的线电压保持不变，线电压要升高。比如有的同学虽然知道输电线路的电压会升高，但升高到什么值？是什么情况下能升高为线电压？学生对一些模糊不清的概念就需要查阅资料。发生了单相接地短路后断路器是不是要立即跳闸？带着这些疑问去查阅已经学过的专业课本和相关文献。
（3）讨论任务：大家查文献的结果都知道了发生单相接地短路后，断路器不会立即跳闸，因为大家查到了相关的电气运行规程，规程中规定中性点不接地的系统发生单相接地短路后系统可以继续运行两个小时，这样又有一个疑问摆到大家面前，既然不跳闸，那么遇到这样的情况，现场的电气运行人员该如何处置呢？经过老师的引导，综合自动化变电站中的一个自动装置“小接地电流选线装置”进入了同学们的视野，同学们又开始查找这个装置的相关文献，去研究和探讨它的工作原理。
（4）任务实施：学生带着任务的分析结果来到变电站综合自动化实验室，在操作屏上模拟出单相接地的故障，在监控主机的操作界面里调出相关的参数，观察参数的变化情况，并通过小电流接地选线装置确定出短路点的位置，验证大家的分析是否正确。
（5）效果评价：同学们首先进行自评和互评，对各组为完成本任务所参考的文献情况，对监控主机所监视参数的熟悉程度，及任务结果正确性进行评判，最后老师对各组进行了综合评判，老师在评判的过程中所遵循的一个原则是不以结果的唯一正确性作为标准，注重任务完成的过程性和发展性。
三、结论
任务驱动教学法是一种开放的、动态的教学方法，在对完成一个任务寻找多个解决方法的过程中，培养了学生的创造性思维，提高了学生解决实际问题的能力，加强了理论知识的掌握。将所学的理论知识应用到了生产的实际问题中，提高了学生的学习兴趣。由于每位同学都有具体要完成的任务，所以学生在思想上就有了一种需要完成任务的紧迫感，在教学过程中，学生不再是被动地接受，而是主动地查找资料和互相交流，寻找解决问题的方法，从而大大提高了学习的主动性，使教学取得了良好的效果。另外在变电站自动化课程的任务教学中采用的是小组合作的形式，在完成任务的过程中需要发挥团队精神，这样促进了学生之间的沟通与合作，培养了学生互相尊重、互相理解、聆听他人意见的能力，为学生的全面发展奠定了基础。
