基于虛擬教研室的校企共建式礦井熱害防治課程建設(shè)

易欣 王興 李煜晗

摘?要：近年來(lái)礦井開(kāi)采向深層擴(kuò)展，高溫地?zé)釂?wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，這對(duì)井下工人有嚴(yán)重的危害，高校安全工程專業(yè)如何高效培養(yǎng)礦井熱害防治專業(yè)人才是現(xiàn)階段亟須考慮的一個(gè)問(wèn)題?！半p培計(jì)劃”項(xiàng)目打破了傳統(tǒng)教育固定地點(diǎn)、時(shí)間、人物的局限性，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于坐在課堂學(xué)習(xí)知識(shí)，既有利于學(xué)生拓寬專業(yè)視野，也有利于各學(xué)校之間的優(yōu)秀資源共享。推動(dòng)虛擬教研室的建設(shè)，建立符合礦井熱害防治課程需求的校企共建式特色課程，最終提高教學(xué)質(zhì)量是現(xiàn)階段的重點(diǎn)研究對(duì)象。

關(guān)鍵詞：礦井熱害防治；虛擬教研室；校企共建；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)快速提高，開(kāi)采也隨之向更深井煤礦發(fā)展。隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，機(jī)械散熱和高溫地?zé)岬葻岷?wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)［1］。深層礦井高溫高濕環(huán)境極易引發(fā)相應(yīng)的職業(yè)病，降低作業(yè)人員的工作效率［2］，因此如何培養(yǎng)熱害防治方面的專業(yè)技術(shù)人才是現(xiàn)階段安全工程教學(xué)亟須考慮的問(wèn)題之一。而我國(guó)傳統(tǒng)教育有非常大的局限性，在一個(gè)特定的地區(qū)特定的老師開(kāi)展固定的教育活動(dòng)，這阻礙了學(xué)生多方面了解該課程的路徑，難以讓學(xué)生多層次、多角度、多方面地學(xué)習(xí)，對(duì)于教師而言，難免會(huì)出現(xiàn)教育方式固定化、單一化的現(xiàn)象［3］。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了教研活動(dòng)由線下轉(zhuǎn)為線上發(fā)展的可能，教學(xué)多改為線上，因此虛擬教研室的建立應(yīng)運(yùn)而生。這種教研模式不局限于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，而是充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源的開(kāi)放性、高效性，將學(xué)習(xí)資源上傳至互聯(lián)網(wǎng)上，令網(wǎng)絡(luò)成為打破地域、學(xué)校界限實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享與交流的一把“利劍”。

2015年北京啟動(dòng)“雙培計(jì)劃”，依托各中央高校百余個(gè)優(yōu)勢(shì)專業(yè)按“3+1”“1+2+1”等方式培養(yǎng)學(xué)生［4］。自該通知發(fā)布后，北京信息科技大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等積極參與，進(jìn)行校間訪問(wèn)、建立虛擬教研室、推動(dòng)課程建設(shè)［5］。2022年教育部辦公廳分別于2月和5月公布兩批共計(jì)657個(gè)虛擬教研室建設(shè)試點(diǎn)，令虛擬教研室的建設(shè)進(jìn)程有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)在高等教育處于全面深化改革的重要時(shí)期［6］，虛擬教研室是信息化時(shí)代新型基層教學(xué)組織建設(shè)的重要探索。因此，本文以礦井熱害防治課程舉例，探討建立一種適合本課程的虛擬教研室模式，從理論條件和實(shí)際基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)與實(shí)踐，為后續(xù)建成更完善的課程提供可行的思路。

1?礦井熱害防治課程現(xiàn)狀

礦井熱害防治是安全工程專業(yè)的一門綜合性課程，它涉及采礦、通風(fēng)、環(huán)境、安全等專業(yè)性領(lǐng)域，旨在讓學(xué)生了解并掌握礦井熱害的形成機(jī)理、風(fēng)流的熱濕計(jì)算、礦井熱環(huán)境評(píng)估、礦井熱害防治措施、降溫系統(tǒng)及效果等礦井熱害相關(guān)知識(shí)。礦井熱害防治在國(guó)外已經(jīng)有了悠久的研究歷史，已經(jīng)有一套完善的科學(xué)研究及教學(xué)體系。我國(guó)對(duì)礦井熱害防治的研究起步較晚，最初始于20世紀(jì)50年代，之后長(zhǎng)期依附礦井通風(fēng)專業(yè)，到1998年后成為安全工程的一個(gè)方向［7］。目前各學(xué)校側(cè)重方向不同，課程的教授方式和教學(xué)材料也有所出入，這在很大程度上對(duì)形成一套完整完善的課程教學(xué)體系產(chǎn)生了阻礙。因此，利用虛擬教研室來(lái)構(gòu)建一個(gè)合理完善的礦井熱害防治課程教學(xué)體系就非常重要。

2?基于虛擬教研室的課程建設(shè)

西安科技大學(xué)礦井熱害防治課程是安全科學(xué)與工程學(xué)院為安全工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)課，共32學(xué)時(shí)。該課程涉及基礎(chǔ)理論知識(shí)多、實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生又因無(wú)法深入現(xiàn)場(chǎng)直觀感受課程相關(guān)內(nèi)容，易產(chǎn)生理論與實(shí)際脫節(jié)、學(xué)習(xí)熱度下降等問(wèn)題，無(wú)法達(dá)到課程目的。根據(jù)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》中2035年總體實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的目標(biāo)，加快信息化時(shí)代教育變革，針對(duì)現(xiàn)在課程所存在的缺點(diǎn)，提出一種基于虛擬教研室的課程模式。

除正常的線下教學(xué)外，與有相似課程的名校名師建立聯(lián)系，定期開(kāi)設(shè)外校名師課堂，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)面。依托本校安全與礦業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)，與優(yōu)秀企業(yè)相互交流，邀請(qǐng)企業(yè)礦井熱害防治方面專家開(kāi)展講座，帶領(lǐng)學(xué)生前往一線參觀，從實(shí)際出發(fā)讓學(xué)生了解專業(yè)現(xiàn)狀與知識(shí)。此外，由于井下環(huán)境危險(xiǎn)系數(shù)高，無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)感受實(shí)際情況，因此學(xué)校與企業(yè)還可以共同開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓學(xué)生可以將課堂學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工作。在學(xué)期中，通過(guò)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)實(shí)踐，不斷將課堂理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，進(jìn)行中期大作業(yè)的考核。在考試結(jié)束后進(jìn)行教學(xué)互評(píng)［8］，作用于備課環(huán)節(jié)，形成一個(gè)不斷改進(jìn)的良性循環(huán)（如圖1）。該模式具有一條主線、兩面結(jié)合、三方共建、多平臺(tái)一站式服務(wù)等特點(diǎn)，努力將礦井熱害防治課程建設(shè)為具有專業(yè)特色的一流本科課程。以下是對(duì)這幾個(gè)特點(diǎn)的介紹。

2.1?一條主線

一條主線是指以礦井熱害防治課程培養(yǎng)該方面專業(yè)人才為目的主線。虛擬教研室的建設(shè)本質(zhì)上就是輔助教學(xué)提高教師教書(shū)育人能力，為培養(yǎng)高質(zhì)量專業(yè)人才打好基礎(chǔ)。目前本課程已有完整的線下課程培養(yǎng)模式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、平時(shí)、考試三方面綜合考查學(xué)生，其中實(shí)驗(yàn)占10%、平時(shí)占30%、考試占60%。根據(jù)往年評(píng)估來(lái)看能較好完成課程培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)完成主線目標(biāo)筑牢一定基礎(chǔ)。

2.2?兩面結(jié)合

兩面結(jié)合是指將虛擬教研室的“虛”與培養(yǎng)專業(yè)人才的“實(shí)”結(jié)合起來(lái)。在整個(gè)教學(xué)模式中需確定虛擬教研室如何建、建什么、為誰(shuí)建的問(wèn)題。虛擬教研室建設(shè)最重要的一點(diǎn)在于利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將優(yōu)質(zhì)資源集中，讓學(xué)習(xí)不限制于課堂。網(wǎng)絡(luò)作為一種學(xué)習(xí)平臺(tái)，其內(nèi)容儲(chǔ)存量巨大，需針對(duì)性地挑出與所學(xué)知識(shí)相關(guān)且易吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，形成一站式資源導(dǎo)航平臺(tái)。最后結(jié)合已有的線下教學(xué)模式，在保證學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，提供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的資源，讓學(xué)生可以個(gè)性化提升自己的知識(shí)水平，以達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.3?三方共建

目前大部分學(xué)校建立的虛擬教研室都是校與校之間的，通過(guò)名校名師名課堂的網(wǎng)絡(luò)授課方式進(jìn)行，雖然學(xué)生完成了課程任務(wù)，但卻無(wú)法將自己的知識(shí)消化，用于實(shí)際環(huán)境。以礦井熱害防治課程舉例，在虛擬教研室的建設(shè)過(guò)程中，本校提供對(duì)資源的整理以及對(duì)整體的牽頭作用，外校提供優(yōu)秀教學(xué)資源，企業(yè)提供系統(tǒng)維護(hù)及課程內(nèi)容相關(guān)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐機(jī)會(huì)。通過(guò)?！！蠊餐⒌奶摂M教研室，在理論知識(shí)層面上加入實(shí)踐知識(shí)，將虛擬教研室的作用不限制于教學(xué)，為從針對(duì)性培養(yǎng)社會(huì)所需人才到科研轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)做出一定貢獻(xiàn)。

2.4?多平臺(tái)一站式服務(wù)

多平臺(tái)一站式服務(wù)指將不同類型的資源整合分類，打造一站式便捷搜索服務(wù)。目前網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)數(shù)量多且非常復(fù)雜，多數(shù)情況下學(xué)生或者老師都無(wú)法迅速找到目標(biāo)資源。在虛擬教研室的建設(shè)中，以為學(xué)生提供最優(yōu)質(zhì)服務(wù)為宗旨，將所有資源整理分類，方便學(xué)生搜索，打造一站式服務(wù)。在該平臺(tái)上，主要體現(xiàn)內(nèi)容齊全、質(zhì)量?jī)?yōu)秀、搜索便捷、形式新穎等特點(diǎn)。從管理角度來(lái)看，一站式平臺(tái)方便管理、降低成本、提高工作效率，解決了從建設(shè)到運(yùn)行的一系列難題。

3?虛擬教研室結(jié)構(gòu)

虛擬教研室的搭建需要充分利用網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的便利性。例如，南開(kāi)大學(xué)所建設(shè)的結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家精品課程將結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)等課程的課堂視頻、電子課件、課后練習(xí)等內(nèi)容上傳至網(wǎng)站，方便了對(duì)線下課程內(nèi)容掌握不完善的學(xué)生再次溫習(xí)課程，完善了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。此外，虛擬教研平臺(tái)的搭建可以利用制作手機(jī)APP的方式，允許合作的學(xué)校老師分享尋找資料，也可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地對(duì)不理解的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。企業(yè)也可以從中培訓(xùn)員工，了解最新行業(yè)政策。但這樣搭建的一站式資源共享平臺(tái)相對(duì)復(fù)雜，需要投入更多的人力、物力、財(cái)力，因此接下來(lái)將對(duì)虛擬教研室進(jìn)行以下方面的簡(jiǎn)化（如圖2）。

3.1?線上培訓(xùn)平臺(tái)

線上培訓(xùn)平臺(tái)作為主要的虛擬教研方式，其形式可分為錄播課、直播課、線上問(wèn)答、討論論壇等多種多樣。在開(kāi)課前期籌備工作中，會(huì)根據(jù)課程內(nèi)容的難易程度和對(duì)應(yīng)特點(diǎn)，確定線上或線下授課，確定不同的授課形式，并在官方平臺(tái)公布課程表。期間可邀請(qǐng)名校老師為所有學(xué)生共同教授公開(kāi)課，也可以邀請(qǐng)企業(yè)專業(yè)人士為學(xué)生對(duì)詳細(xì)的專業(yè)內(nèi)容開(kāi)設(shè)講座講解。上課的方式也不局限于騰訊會(huì)議、騰訊課堂、慕課平臺(tái)等，短視頻網(wǎng)站也可進(jìn)行上課直播或錄課上傳至網(wǎng)站。對(duì)于較難把握的知識(shí)點(diǎn)，老師抽空進(jìn)行線上問(wèn)答，對(duì)于沒(méi)有涉及的問(wèn)題，學(xué)生可以在平臺(tái)提出問(wèn)題，師生共同進(jìn)行討論。

3.2?資源共享平臺(tái)

對(duì)學(xué)生而言，獲取自己需要的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容是比較困難的，尤其是專業(yè)性較強(qiáng)的知識(shí)。因此在虛擬教研室搭建時(shí)可建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將教材、視頻、PPT、實(shí)驗(yàn)視頻、案例等內(nèi)容上傳至平臺(tái)，方便學(xué)生快速尋找并學(xué)習(xí)。同時(shí)對(duì)于一些外部資源，可優(yōu)選整合在一起提供鏈接，免去了資源尋找的麻煩，也同時(shí)降低了平臺(tái)搭建的難度，以建立一種跨班級(jí)、跨學(xué)校、跨區(qū)域的一站式資源共享平臺(tái)［9］。

3.3?仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)學(xué)校合作共同建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生有再次溫習(xí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和不斷試錯(cuò)的機(jī)會(huì)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只要建設(shè)完成，除了可以用于教學(xué)方面外，也可以輔助各高校的科研工作。也可與企業(yè)共同合作建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，利用學(xué)校科研能力及企業(yè)經(jīng)濟(jì)能力建設(shè)，將仿真實(shí)訓(xùn)不僅僅用于教學(xué)工作，在企業(yè)安全培訓(xùn)方面也能起到一定作用。

4?虛擬教研室的優(yōu)勢(shì)

本門課程所建設(shè)的虛擬教研室具有以下四個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1）形式創(chuàng)新。積極運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等現(xiàn)代技術(shù)，突破時(shí)空限制，通過(guò)“線上+線下”相結(jié)合的教研模式，形成基層教學(xué)組織建設(shè)管理的新思路、新方法。打破傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，讓教研工作更加動(dòng)態(tài)、開(kāi)放，不受時(shí)間、空間和地域限制，實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體多元化、教學(xué)手段多樣化、教學(xué)方式的現(xiàn)代化。

（2）交互教學(xué)。不同于以往老師灌輸知識(shí)，學(xué)生填鴨式學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)，在虛擬教研室中課堂互動(dòng)的教學(xué)模式可以讓學(xué)生在愉快的環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過(guò)師生的參與，對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行探討，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)會(huì)合作與交流。同時(shí)也能推動(dòng)教師對(duì)專業(yè)建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段等方向的改革探索研究，提升教學(xué)研究意識(shí)。

（3）資源豐富。傳統(tǒng)教育模式最大的缺點(diǎn)是模式固化、資源不能共享。而虛擬教研室的建立旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)使資源共享，廣泛開(kāi)展教育教學(xué)研究交流活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化，從而增強(qiáng)教學(xué)工作者將現(xiàn)代信息化技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的能力。在不顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式的情況下，將不同學(xué)校、不同數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源、優(yōu)秀教學(xué)案例、仿真訓(xùn)練系統(tǒng)共享，實(shí)現(xiàn)各大高校間的互聯(lián)互通、共建共享。

（4）虛擬實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)是必不可少的一部分，然而實(shí)際上由于經(jīng)費(fèi)不足、配套設(shè)備不完善、實(shí)驗(yàn)條件要求過(guò)高等實(shí)際性問(wèn)題，很多實(shí)驗(yàn)無(wú)法到達(dá)預(yù)期效果甚至難以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法將理論與實(shí)際聯(lián)系在一起。通過(guò)構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，以便在面對(duì)實(shí)際情況時(shí)能夠利用所學(xué)內(nèi)容解決問(wèn)題，其安全可靠性是實(shí)際實(shí)驗(yàn)所不能擁有的，哪怕在培訓(xùn)過(guò)程中出現(xiàn)失誤，也不會(huì)帶來(lái)人身傷害和環(huán)境傷害。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)可多人多次進(jìn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)用更短的時(shí)間和更少的成本培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

結(jié)語(yǔ)

虛擬教研的重點(diǎn)不在于虛，而在于教。借助虛擬教研室來(lái)增強(qiáng)教師授課能力，集中優(yōu)秀的師資力量和優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)資源輔助正常課程，以提高教學(xué)質(zhì)量。礦井熱害防治課程本就是聯(lián)系實(shí)際較多，通過(guò)?！！筮@種模式建立的虛擬教研室，學(xué)校與企業(yè)共同參與建設(shè)，既有利于企業(yè)提高員工素質(zhì)、吸收專業(yè)人才，也有利于學(xué)校授課聯(lián)系實(shí)際、減輕課程建設(shè)壓力，使教育在立足于實(shí)際需求的基礎(chǔ)上向更高層次發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：陜西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“煤矸石山自燃火區(qū)熱—?dú)膺w移規(guī)律及移熱關(guān)鍵參數(shù)研究”（2018?JM5071）

作者簡(jiǎn)介：易欣（1978—?），女，漢族，湖北人，博士，副教授，研究方向：煤自燃、礦井熱害防治。