基于“雙一流”專業(yè)建設的礦業(yè)工程混合式教學模式研究

王森，王欣萌，魏彥民，郭進平，肖國慶，卜顯忠，白潔

（1.西安建筑科技大學，陜西西安 710055；2.西安老年大學，陜西西安 710055)

隨著信息技術與高等教育的深入融合，以在線開放課程為核心的“雙一流”專業(yè)課程建設已經成為高等教育改革的重點，大學在線開放課程、翻轉課堂等教學模式多元發(fā)展，混合式教學逐漸成為當前教育工作者關注的熱點。如何能將新型教育理念及教學方法落實到礦業(yè)工程專業(yè)建設，培育具備解決復雜工程實際問題的優(yōu)秀本科畢業(yè)生，進而促進“雙一流”專業(yè)建設發(fā)展，這是礦業(yè)工程專業(yè)發(fā)展正在思考的問題。如何卓有成效地進行混合式教學，目前廣大一線教師仍在苦苦探索中。課程培養(yǎng)人才培養(yǎng)的根本標準具體化為“立德樹人”，且具有操作性和明確目標，這是當前中國大學普遍的短板和關鍵所在。要提高人才培養(yǎng)質量，促進學科發(fā)展，就要做好課程建設，推進混合式教學發(fā)展。而現在面臨的主要問題在于如何調動大學生在線學習的積極性，同時充分發(fā)揮教師的引導優(yōu)勢、言傳身教的作用，使學生掌握學習方法，實現立德樹人。

1 高等教育教學理論的發(fā)展

隨著時代進步，教育理論成果的進一步應用，大學課程教學對教師提出了更高的要求。當今新型教學改革，注重以教學資源、教學設計、教學對象為主要要素進行教學重構，提倡角色互換、以數據驅動教學改進，要求抓緊學生注意力，培養(yǎng)學生多重能力，新型教學理念正在深入影響中國的大學教育。

混合式教學理論充分體現了從行為主義向認知主義到建構主義的進一步轉化，這是教育界公認最佳的認知學習理論[1]。行為主義強調客觀的實驗方法；認知主義強調重視人在學習活動中的主體價值，并且充分強調學習者的自覺能動性；而建構主義則肯定知識的多面性，自我建構，以及在具體環(huán)境中的建構過程和結果；這種理念融合的發(fā)展趨勢指引著中國高等教育從提倡在線開放課程到發(fā)展翻轉課堂，再到重視混合式教學，符合客觀認知規(guī)律。

2 礦業(yè)工程專業(yè)教學指導理論的發(fā)展

由蘇聯凱洛夫進行改造傳入我國的傳遞接受教學模式，理論基礎是行為主義心理學，源于赫爾巴特的四段教學法。這種接受性的“注入式”教育形式過分強調知識單向傳授，著眼于充分挖掘人的記憶力、理解力與間接經驗在掌握知識方面的作用，強調控制學習者的行為以達到預定的目標。礦業(yè)工程屬于實踐性學科，采用這種教學方法，造成學習者對接收的信息很難真正地理解。學生直接獲取書本知識，缺乏認知體驗，潛能開發(fā)受限，不利于分析性、探索性、創(chuàng)新性學習的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，不利于學生解決實際問題能力的提高。

礦業(yè)工程專業(yè)的長期教育實踐證明，礦業(yè)工程專業(yè)信息量龐大，大部分都依賴課堂各項能力的調動。它們散落在每一課，包括學習能力、表達能力、溝通能力等的培養(yǎng)和提升。教師只有堅持實踐性、導向性教學，才能使學生不僅收獲專業(yè)知識，更能接受學科教育的精髓。

3 礦業(yè)工程混合式教學模式及策略

要在礦業(yè)工程的專業(yè)教學中貫徹“以學生為核心”的理念，可以采取項目導向型及問題導向型教學，激發(fā)學生學習熱情，將新型教育理念及教學方法落實到專業(yè)建設，督促學生學以致用，這是礦業(yè)工程本科教學一直以來關注的重點。

3.1 礦業(yè)工程專業(yè)教學存在的問題

3.1.1 教學手段單一

礦業(yè)工程專業(yè)課授課，仍是傳統的多媒體教學，學生上課通過觀看課件聽講來學習，單一的教學手段并不能激發(fā)學生主動學習的熱情，某些學生甚至無法達成學習目標。

3.1.2 教學內容刻板

目前使用的教材大量知識陳舊，教學內容并不涉及設計原理與設計思想，具體知識應用空缺，學生的能力不能得到有效地鍛煉，創(chuàng)新意識、競爭意識也沒有得到有效培養(yǎng)。

3.1.3 課堂氛圍僵化

教師講授的知識與實際應用脫節(jié)，課堂教學毫無吸引力，學生學習目標混亂、學習動力不足，課堂氛圍僵化。

3.1.4 創(chuàng)新教育流于形式

當前在礦業(yè)工程專業(yè)的本科教學過程中，創(chuàng)新教學缺少具體實踐舉措，難以體現學生素質培養(yǎng)的目標，更難以實現注重學生實踐能力的考核，導致學生學習的積極性不足，畢業(yè)生競爭力偏弱。

3.2 礦業(yè)工程專業(yè)教學的策略

礦業(yè)工程要實現“雙一流”專業(yè)課程的建設目標，就要解決當前課堂中存在的具體問題。

3.2.1 師生角色互換

實現師生角色互換，要在保證教學質量的前提下，嘗試采用新型教學設計[2]。教師在教學中，要引導學生認識學習目的，進而培養(yǎng)學生主動學習意識。教學設計應以學生為主，鼓勵學生有獨立見解，教學方案以鍛煉學生閱讀能力、思維能力、邏輯能力為目標進行設計。

3.2.2 多元化教學手段

當前獲取信息的渠道便捷，虛擬技術、3D 技術用于知識的演示講解效果良好，要讓學生更有興趣、更高效率地學習，教師迫切需要多元化的教育教學

手段。

混合式教學恰好提供了專業(yè)平臺，用于促進教學改革?；旌鲜浇虒W需要環(huán)境的支持，同時需要采用具體的教學策略來完成。

3.3 混合式教學的環(huán)境支持

在礦業(yè)工程專業(yè)課程的學習中，礦山實景中呈現的實際問題往往包含很多高級復雜的知識內容。教師可以借助相關的信息和案例，指導學生在解決情景性問題過程中獲取知識，提升能力。要實現此目標，就離不開相應教學環(huán)境的支持。

首先，信息資源，主要指學習內容及相關的輔助學習材料，包括教科書、圖片、視頻、教學軟件、相關論文等；其次，學習工具及平臺，新型教學工具及平臺是支持、指引學生進行創(chuàng)新學習的重要設備；再次，學習策略，學生在學習環(huán)境中要進行主動探索、主動發(fā)現，才能達到學習的目標，即必須通過自主學習才能完成；最后，組織與指導，學習環(huán)境中，學習者是學習的主體，但要重視教師的指導作用，無論哪種學習環(huán)境，教師都要肩負組織、管理、幫助和引導學生的職責。

3.4 礦業(yè)工程“雙一流”專業(yè)建設的反思

我國高等教育對國家及國民未來的重要性不言而喻。在高等教育中，我們給學生教什么、怎么教，學生所學的知識如何與實際應用掛鉤，這些問題往往得不到足夠重視。如何能在當前教育資源緊缺的情況下妥善解決教育質量問題，是礦業(yè)工程專業(yè)建設急需解決的問題[3]。

關注教育質量，高等教育的未來，確保大學費用的可承受度，以及提高學生順利完成其教育計劃的幾率，這四方面同等重要。就“質量”而言，并不只是國內對大學聲望和資源的排名，更多在于學生在大學經歷的質量：即大學課堂和宏觀環(huán)境下，培養(yǎng)、塑造學生的知識體系、思維及行為能力、價值觀及樹立人生價值觀的方法。

在礦業(yè)工程的教學過程中，學生往往局限于專業(yè)知識的累積，受限于教育資源而缺乏充分的工程訓練，重理論輕實踐的教學模式導致本科畢業(yè)生缺乏動手能力，缺少實際經驗，在遇到復雜工程問題時束手無策，表現差強人意。

對礦業(yè)工程教育質量關注度的缺失與不注重培養(yǎng)具備相應教學素養(yǎng)的礦業(yè)類教師是一致的。教師所做的準備與其真正做的事情并不協調，這種不協調是其成為一名優(yōu)秀教師的難點。教師一方面要具有扎實的礦業(yè)學科知識，另一方面“在工作中”不斷探索、學習。大量證據表明，對中小學教師來說，高質量的準備工作至關重要，對本科院校教師來說，同樣如此。

礦業(yè)工程應該怎樣培育本科生及該工作的現狀如何？對于這些問題，現有大學排名及對高等教育體系優(yōu)勢弱勢的討論均未做出解釋。學生收獲的是哪類知識和技能？作為社會和專業(yè)的一員，學生如何成長？ 學生如何融入更宏觀的教學環(huán)境中來滿足自己的需求？教師又要如何做準備工作，來提升自己的教學質量，并得到相應反饋？盡管這些問題的結果很難量化和排名，但在礦業(yè)工程教育領域中，已有前沿研究者和實踐家對這些問題給予高度關注[4]。

高校的高“質量”及完善的微型課堂和現代化教學設備，有利于學生的學業(yè)，使其成長為棟梁之材。但高質量教學體驗和深度學習在各種教學場所都可以實現，特別是當今技術高速發(fā)展的背景下，通過虛擬仿真教學平臺開發(fā)和慕課資源共享即可獲得。最佳學習環(huán)境還是取決于學生的特點和條件。如何在課堂教學中把握學生的特點，需要礦業(yè)工程教學過程的深化設計與組織。

3.5 礦業(yè)工程的混合式教學模式

3.5.1 加強課程考核

課程考核的目的在于更全面考察學生的學習效果，向教師提供反饋，以促進教師提升教學質量，改進教學方法，錘煉教學技能。技術進步使觀察課堂實踐，評估學生的成績（包括但不限于考試成績）變得更加容易，也節(jié)省了成本[5]。

《礦物粉碎工程》課程考核計劃教學案例：

《礦物粉碎工程》課程在學習過程中，設計了自選課題：《礦物粉碎設備智能化》《中國主體礦脈調研》《全球前十礦業(yè)巨頭認知》《智慧選礦廠構想》，使教學與實際的研究課題有機結合。課程過程考核計劃安排見表1。

表1 《礦物粉碎工程》過程考核計劃

學生選擇課題，按教學計劃分配課時，期末匯總研究報告，課程考核內容與課程教學進度一致。

課堂上各小組以匯報課題研究成果，進行答辯，教師指導并完善報告。采用課堂答辯評分的方式，提供學生展示自己能力的平臺，同時教師獲取教學效果反饋，考核實現了課程考試答卷成績與課題完成成績相結合。

3.5.2 采取項目導向及問題導向式教學。

如今，追求高等教育的學生人數眾多，需求也在趨于多樣化，要想教育獲得真正的成功，就需要認真關注教育過程和學生體驗。大學教育遠不止是讓學生找到一份工作，在互聯網時代，大學生應該學會積極主動地解決問題，應對非常規(guī)性的工作，以適應快速發(fā)展的經濟[6]。厄爾·劉易斯的《邁向人文學科2.0協議》，以及托馬斯·貝利和克萊夫·貝爾菲爾德合作的《學術學習和職業(yè)技能之間的錯誤二分法》解決了學術或人文學科學習與職業(yè)培訓之間熟悉但錯誤的二分法。我們可以明顯看到，將教育范圍縮小到特定的職業(yè)準備工作只會適得其反。

采用3 個策略可提高學生的自主學習：①在學習過程中充分發(fā)揮學生的主動性，激發(fā)出學生的原創(chuàng)精神；②讓學生有條件在實際場景下應用他們所學到的知識(將知識外化)；③讓學生根據自身行為的反饋信息形成對客觀事物的認識和解決實際問題的能力(實現自我反饋)。

教師在學習環(huán)境中指定學習任務，組織學習活動，提供學習條件和進行引導，指導學生正確使用認知工具。教師是教學過程的組織者、指導者、意義建構的幫助者和促進者。將學生按一定條件進行分組，督促學生課后自主學習，查閱文獻，設計方案，課內匯總，教師檢查評價，發(fā)揮學生主觀能動性，促進學生對于專業(yè)知識的掌握理解及應用。采用項目導向式教學，可以由學生自己發(fā)現問題和解決問題。它以

培養(yǎng)學生獨立思考為目標，以教材及教師設計的項目為內容，使學生通過自由探索來進行學習。先向學生提出有關問題，指導學生進行思考、搜集有關信息，通過積極研究，自我“發(fā)現”概念和原理的形成步驟。

項目導向學習有利于教師指導學生掌握知識體系，有利于教師教授學習方法和啟發(fā)學生掌握學習方法，增強學生自信心，有利于教師培養(yǎng)學生思維定式，培養(yǎng)學生發(fā)現與探究的思維模式，有利于學生知識、技能的鞏固和遷移。

3.5.3 礦廠生產虛擬仿真教學實驗平臺的開發(fā)應用

教室和校園環(huán)境對學生發(fā)展的影響超出了對特定學術學科的影響范圍。在面向礦業(yè)工程狀態(tài)感知虛擬仿真的實驗教學中，借助先進的虛擬仿真平臺，以逼真的實物造型構建虛擬的礦物采選過程，通過對仿真軟件中各項參數的設置、輸出數據的監(jiān)控，使學生身臨其境理解與掌握實際礦物采選過程有關的理論知識，實現對礦物采選過程狀態(tài)及特性的感知與控制。在此基礎上，通過采選過程中礦石關鍵參數的實際控制與反饋，深入理解礦山開采、礦物分選過程與原理。最后通過仿真實驗操作，完成整個模擬過程[7]。

通過對實驗結果數據的統計及整理，將復雜的礦物采選過程具象化，幫助學生更透徹地理解并掌握理論知識與工程實踐。在虛擬仿真平臺上進行模擬仿真實驗還可以解決學生由于條件限制，無法進行真實實驗的困難，減少了實驗設備、實驗場地、實驗條件等多重重要因素的制約，且實驗過程更加安全，指導教師進行監(jiān)督指導的把控力大大提升。實驗損耗低，大大提高了學生進行實際操作模擬的數量累積。

在礦業(yè)工程虛擬仿真實驗教學過程中，體現以學生為中心的教學理念，學生可進入學習模式自由練習，熟練后進入考核模式進行實驗操作與考核，平臺后臺會根據學生操作的正確與否及熟練程度，即完成虛擬仿真實驗的時間給出實操成績。學生完成實操后，通過學習平臺在線完成考核。教師根據學生的操作及結果，考核實驗操作步驟，實驗數據，審閱實驗報告，進而考查學生是否達到實驗目的要求，給出全面評價。

選礦廠生產虛擬仿真教學實驗中心便于學生隨時進行學習和實驗，提升學生對設備選擇設計和變量控制的認識，在各項參數的選取中鍛煉學生對經濟性、環(huán)保性和效率性三者的協調能力。模擬仿真的學習氛圍也提高了學生學習的興趣和動力，促進了學生與教師進行學習交流互動，讓教師更有針對性的教學。

實驗平臺操作簡單，其操作性和準確性得到師生廣泛認可。學生們可以反復模擬操作，強化學生知識的掌握，深入理解在教學中無法展示的實際問題，改善了工程實踐類課程教學的難題，具有廣闊的發(fā)展應用前景。

4 結語

綜上所述，礦業(yè)工程“雙一流”專業(yè)的建設任重道遠。該文在當前教育形勢下思考高等教育的未來，提出混合式教學模式及策略研究，并給出了礦業(yè)工程教學中具有說服性的案例。確保在教育資源緊缺情況下，有切實可行的解決方案，深化課堂教學，個性化培養(yǎng)本科生。高校實現本科教育，僅僅完成現有的學習是不夠的，必須更加深入研究學生是如何學習的，在專業(yè)層面如何發(fā)展并有效支持教學，深刻研究教育模式，培育優(yōu)秀的專業(yè)人才。