“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革實(shí)踐與思考

李志紅 劉愛榮 董憲姝 楊潤全

［摘 要］ “選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”是礦物加工工程專業(yè)本科生的必修課之一，具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性。為強(qiáng)化學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)以中國大學(xué)MOOC平臺(tái)“選礦廠設(shè)計(jì)”精品共享課為依托，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)模式，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，通過翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)、分組討論等課堂教學(xué)改革實(shí)踐及網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)資源建設(shè)等，構(gòu)建以學(xué)生“學(xué)”為主的線上線下混合教學(xué)新模式。同時(shí)，對實(shí)踐中存在的問題進(jìn)行了分析，提出持續(xù)改進(jìn)方向。

［關(guān)鍵詞］ 教學(xué)改革；混合教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；案例教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2019年度太原理工大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目“基于新工科背景的選煤（礦）廠設(shè)計(jì)課程混合教學(xué)模式改革與實(shí)踐”（TLJ2019035）

［作者簡介］ 李志紅（1970—），女，山西太原人，博士，太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院副教授，主要從事礦物加工工程專業(yè)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）16-0064-04［收稿日期］ 2022-05-11

引言

選煤、選礦廠設(shè)計(jì)是礦山建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是通過一系列設(shè)計(jì)工作，使生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝流程和設(shè)備配置最為合理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到最佳，對環(huán)境友好，以盡可能少的投資實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”是礦物加工工程本科生的專業(yè)必修課之一，課程內(nèi)容主要包括工程設(shè)計(jì)的基本原則、資料分析、分選方法與流程設(shè)計(jì)、物料平衡和設(shè)備選型計(jì)算、車間及工業(yè)場地總平面工藝布置等，具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求較高，然而由于課程安排在大四第一學(xué)期，學(xué)生的主要精力在考研和找工作上，傳統(tǒng)的以教師“教”為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式很難引起學(xué)生共鳴，教學(xué)效果欠佳。

國家級精品課程“選礦廠設(shè)計(jì)”在愛課程網(wǎng)中國大學(xué)MOOC平臺(tái)上線，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課程教學(xué)改革提供了有利條件。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，線上MOOC的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為每部分內(nèi)容相對獨(dú)立，針對一個(gè)特定的內(nèi)容，時(shí)間在10～15分鐘，且具有暫停、回放等多種功能，便于學(xué)生依據(jù)個(gè)體情況隨時(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，MOOC平臺(tái)也為學(xué)習(xí)者提供了參與互動(dòng)、交流討論的良好機(jī)會(huì)，學(xué)生能夠接觸優(yōu)勢教學(xué)資源，與名校名師面對面。然而，無論是基于學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備還是其學(xué)習(xí)的自覺性，線上學(xué)習(xí)都無法完全替代傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，對以能力培養(yǎng)為核心的高等工科教育來說更是如此，因此，基于網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)資源與課堂教學(xué)深度融合的線上線下混合教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生。在學(xué)校教育教學(xué)改革項(xiàng)目及一流課程建設(shè)的支持下，太原理工大學(xué)“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了教學(xué)模式改革的探索和實(shí)踐。以國家精品課程“選礦廠設(shè)計(jì)”（慕課）為依托，關(guān)注學(xué)科前沿，優(yōu)化課程內(nèi)容，通過翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)等多種教學(xué)方法的融合，激發(fā)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，逐步構(gòu)建以學(xué)生“學(xué)”為主的課堂教學(xué)新模式，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維，努力培養(yǎng)“知而有識(shí)，學(xué)而善用”的工程技術(shù)人才［1］。

一、“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革實(shí)踐

（一）課程思政建設(shè)

課程思政寓價(jià)值塑造于知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)，是落實(shí)立德樹人成效的重要抓手［2］。課程思政建設(shè)，就是要挖掘梳理各門課程的德育元素，充分發(fā)揮各門課程的育人功能?！斑x煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于知識(shí)點(diǎn)積極研討挖掘課程蘊(yùn)含的思政元素，并將其融入課程教學(xué)。例如，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，應(yīng)對氣候變化，維護(hù)能源資源安全，是全球面臨的共同挑戰(zhàn)，2018年《中華人民共和國憲法修正案》首次將生態(tài)文明寫入憲法?！熬G色礦山”不是簡單地給礦山穿一件“綠衣裳”，而是要求體現(xiàn)礦山全生命周期的資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)綜合效益的最優(yōu)化。課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)中立足習(xí)近平總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”綠色發(fā)展理念，將綠色、環(huán)保、生態(tài)、和諧、發(fā)展等時(shí)代理念和社會(huì)主義核心價(jià)值觀有機(jī)融入課程體系，引導(dǎo)學(xué)生思考和理解國家“雙碳”目標(biāo)下煤炭行業(yè)應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任和義務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、法律、環(huán)境、安全等的意識(shí)，在設(shè)計(jì)中自覺關(guān)注整體布局、優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，節(jié)能降耗、提高資源利用效率，并對環(huán)境友好，做到少投入、多產(chǎn)出、少排放。選煤、選礦廠設(shè)計(jì)離不開先進(jìn)設(shè)備。近幾年，國產(chǎn)浮選機(jī)、磁選機(jī)、三產(chǎn)品旋流器等設(shè)備已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，可在教學(xué)中借助這些大型先進(jìn)設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，使學(xué)生理解中國裝備制造業(yè)從無到有，趕超世界先進(jìn)水平背后的艱辛歷程；結(jié)合《中國制造2025》的時(shí)間表和路線圖，展望中國裝備制造業(yè)邁向高端制造的未來前景，引導(dǎo)學(xué)生樹立干一行、愛一行、專一行、精一行，務(wù)實(shí)肯干、堅(jiān)持不懈、精雕細(xì)琢的匠心精神。

（二）線上線下混合教學(xué)

在教育信息化背景下，教學(xué)資源共享為課程改革提供了條件［3-4］。“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程的綜合性較強(qiáng)，其先修課程內(nèi)容包括選煤（礦）工藝學(xué)、礦物加工機(jī)械、試驗(yàn)研究方法、礦物加工管理以及認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，學(xué)生在學(xué)習(xí)“選煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程前已經(jīng)掌握了一定的專業(yè)知識(shí)，為其進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。中國礦業(yè)大學(xué)匡亞莉教授負(fù)責(zé)的“選礦廠設(shè)計(jì)”是國家級精品課程，其教學(xué)大綱與本課程基本一致，“選礦廠設(shè)計(jì)”課程在“愛課程”網(wǎng)中國大學(xué)MOOC平臺(tái)上線，為本專業(yè)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)提供了有力保障。鑒于各高校培養(yǎng)計(jì)劃、課程體系等的差異，本課程在構(gòu)建混合教學(xué)模式時(shí)，選擇部分內(nèi)容讓學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。第一，基于學(xué)生的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)選擇相對簡單和完整的內(nèi)容，如工程建設(shè)程序等，讓學(xué)生線上自學(xué)，節(jié)約課堂學(xué)時(shí)，教師通過課后作業(yè)、測試等形式督促學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。第二，選擇課程重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，如流程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備車間、跳汰車間以及浮選與壓濾車間工藝布置等，要求學(xué)生在課前通過MOOC對相關(guān)知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而保證后續(xù)課堂教學(xué)的效果。實(shí)際操作中，學(xué)生線上學(xué)習(xí)完成效果不太理想，只有少部分學(xué)生可以堅(jiān)持在網(wǎng)上進(jìn)行課程自主學(xué)習(xí)。由于權(quán)限問題，教師無法對學(xué)生的線上學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價(jià)，從而無法及時(shí)督促學(xué)生的線上學(xué)習(xí)。為進(jìn)一步拓展線上教學(xué)，課程團(tuán)隊(duì)在超星學(xué)習(xí)通中建課，進(jìn)行教學(xué)資源建設(shè)，如上傳教學(xué)資料與課件，與外聘企業(yè)教師合作錄制選煤廠設(shè)計(jì)現(xiàn)場教學(xué)視頻等，豐富了線上課程教學(xué)內(nèi)容，教師能夠隨時(shí)關(guān)注和督促學(xué)生的學(xué)習(xí)。

（三）課堂教學(xué)改革

1.翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂是教師不再占用課堂的時(shí)間講授信息，這些信息需要學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)獲得，其核心本質(zhì)在于通過將面對面的課堂時(shí)間用于深入的有意義的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的高階能力和素養(yǎng)［5］。翻轉(zhuǎn)課堂利用豐富的信息化資源，讓學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主角。本課程基于學(xué)生的線上學(xué)習(xí)，在線下課堂開展翻轉(zhuǎn)教學(xué)，即學(xué)生在課前通過學(xué)習(xí)MOOC、學(xué)習(xí)通的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，課上師生角色互換，學(xué)生采用圖片、視頻、PPT等形式分組講解知識(shí)點(diǎn)，每一個(gè)小組講解一部分內(nèi)容。對于學(xué)生講解不到位或需要著重強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，由教師進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)。此教學(xué)模式有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，鍛煉邏輯思維能力、語言表達(dá)能力、PPT課件制作能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。但在具體操作中，由于每個(gè)學(xué)生或?qū)W習(xí)小組負(fù)責(zé)講解的任務(wù)是事先安排的，如果只是將教師講授轉(zhuǎn)換成學(xué)生講授，那么結(jié)果一定是誰講誰受益，負(fù)責(zé)講授的學(xué)生也只是對自己承擔(dān)的部分掌握較好，并不能充分調(diào)動(dòng)所有學(xué)生對課程整體內(nèi)容的學(xué)習(xí)積極性和自覺性。為提高學(xué)生的線上學(xué)習(xí)效果，課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，如發(fā)布課前導(dǎo)學(xué)，即課前發(fā)布學(xué)習(xí)內(nèi)容、任務(wù)及要求，以及需要思考的問題，要求學(xué)生完成線上測試。

2.場景化教學(xué)?！斑x煤（礦）廠設(shè)計(jì)”課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但學(xué)生接觸工業(yè)現(xiàn)場的機(jī)會(huì)很少，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)歷。為了讓學(xué)生深入理解教學(xué)內(nèi)容，部分教學(xué)內(nèi)容采用了場景式教學(xué)模式。我校礦物加工工程專業(yè)擁有一套“現(xiàn)代化選煤廠建設(shè)模型”，涉及原煤準(zhǔn)備、重選、粗煤泥分選、浮選，以及煤泥水處理和產(chǎn)品脫水、運(yùn)輸?shù)裙に嚟h(huán)節(jié)，是縮小版的選煤廠設(shè)計(jì)和建設(shè)項(xiàng)目，利用這一模型進(jìn)行開放的場景式教學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生在觀察、分析、討論中獲取所需專業(yè)知識(shí)，形成工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)的整體構(gòu)架。為配合教學(xué)，課程團(tuán)隊(duì)錄制了選煤廠生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的相關(guān)視頻資料，學(xué)生可以觀看視頻中的工業(yè)現(xiàn)場實(shí)景，聽取現(xiàn)場技術(shù)人員的專業(yè)講解，有較強(qiáng)的代入感。

3.案例教學(xué)。案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，是非常適合工科專業(yè)課的一種教學(xué)模式，學(xué)生角色由聽課者轉(zhuǎn)換為探討問題的研究者［6-7］。學(xué)習(xí)本課程時(shí)，學(xué)生已具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)，在教學(xué)中適當(dāng)引入工程設(shè)計(jì)案例，在授課教師引導(dǎo)下，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，利用專業(yè)知識(shí)對案例進(jìn)行分析、討論，在案例選擇時(shí)，優(yōu)先選擇學(xué)生相對熟悉的選煤（礦）廠，例如，在工藝流程環(huán)節(jié)，選擇學(xué)生相對熟悉的山西焦煤西山煤電（集團(tuán)）有限公司屯蘭選煤廠或太原選煤廠，基于入選原煤性質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其質(zhì)量要求等，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化改造的分析討論，然后在此基礎(chǔ)上引出其他選煤廠的典型工藝流程，引導(dǎo)學(xué)生理解不同工藝的特點(diǎn)及適用條件。在工業(yè)場地總平面布置教學(xué)環(huán)節(jié)，教師團(tuán)隊(duì)以呂臨能化選煤廠為案例開展教學(xué)，學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中去過該廠，對其工藝及廠區(qū)環(huán)境有一定的了解。教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生分組對圖紙進(jìn)行分析，討論主要建筑物與構(gòu)筑物的工藝關(guān)系、廠區(qū)總體布局等的合理性，以及設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和可能的優(yōu)化改進(jìn)方案等，最后教師通過引導(dǎo)、啟發(fā)、設(shè)問等對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和延伸。這種教學(xué)模式有助于學(xué)生將專業(yè)理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決礦物加工復(fù)雜工程問題的能力。

（四）知識(shí)拓展

礦物加工技術(shù)的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)，新工藝、新設(shè)備及新的設(shè)計(jì)理念不斷涌現(xiàn)，受課堂學(xué)時(shí)限制，在課程教學(xué)中補(bǔ)充反映選煤、選礦工藝最新進(jìn)展的內(nèi)容較為困難?；诨旌辖虒W(xué)模式的改革，教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過課程教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化了課堂教學(xué)學(xué)時(shí)分配，及時(shí)將學(xué)科前沿知識(shí)納入課程教學(xué)體系。例如，選煤、選礦廠設(shè)計(jì)規(guī)范在不斷更新，可在教學(xué)中加入對設(shè)計(jì)規(guī)范變化的相關(guān)解讀，幫助學(xué)生樹立設(shè)計(jì)規(guī)范意識(shí)［8］。礦物加工設(shè)備大型化、單機(jī)智能化，塊煤智能排矸、干法選煤、選煤（礦）廠智能化以及快速裝車站等先進(jìn)技術(shù)已被普遍采用，但教科書中卻較少提及，教學(xué)團(tuán)隊(duì)除注意收集選煤廠智能化建設(shè)技術(shù)進(jìn)展和最新建設(shè)成果外，還可聘請行業(yè)資深專家為學(xué)生進(jìn)行專題輔導(dǎo)。

（五）強(qiáng)化學(xué)習(xí)過程考核

課程考核評價(jià)是教育過程中的重要環(huán)節(jié)，其根本目的是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育，主要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和綜合能力培養(yǎng)，因此學(xué)習(xí)效果評價(jià)不能簡單以期末考試成績?yōu)槲ㄒ灰罁?jù)，合理的評價(jià)體系應(yīng)注重對學(xué)習(xí)過程的考核。本課程對原評價(jià)體系進(jìn)行了調(diào)整，將線上學(xué)習(xí)和課堂表現(xiàn)納入考核，并提高學(xué)習(xí)過程和課堂表現(xiàn)在總成績中的占比，即出勤5%+線上學(xué)習(xí)5%+課堂表現(xiàn)10%，以評價(jià)促學(xué)習(xí)。

二、存在問題及持續(xù)改進(jìn)措施

（一）思政元素的凝練

課程思政建設(shè)方面，針對不同知識(shí)點(diǎn)的思政元素的挖掘和凝練還不夠深入，表現(xiàn)方式也比較單一。主講教師和團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)自覺加強(qiáng)政治理論學(xué)習(xí)，提高思想政治素養(yǎng)，注重收集相關(guān)素材，建立課程思政教育資料庫，并以多樣化的形式將其融入課程教學(xué)。例如，可以利用一些新聞報(bào)道的案例，如礦山環(huán)境污染、安全生產(chǎn)等，引導(dǎo)學(xué)生反思和分析，增強(qiáng)學(xué)生在工程設(shè)計(jì)中的責(zé)任意識(shí)。結(jié)合干法分選工藝、浮選機(jī)選型的最新進(jìn)展，通過介紹陳清如、孫傳窯等大師的成長之路完成對學(xué)生的價(jià)值觀塑造，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、職業(yè)道德和工匠精神。

（二）教學(xué)資源及案例庫建設(shè)

在教學(xué)資源方面，應(yīng)積極開發(fā)和利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。虛擬仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)，生成一個(gè)高度仿真且具有視、聽、觸等多種感官體驗(yàn)的虛擬環(huán)境，用戶可以通過先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境中的實(shí)體的信息交流，使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺［9］。我校正在建設(shè)的“煤礦井下采—選—充一體化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，為學(xué)生的場景化學(xué)習(xí)開辟了新的途徑。案例教學(xué)涉及的實(shí)際工程問題往往非常復(fù)雜，項(xiàng)目的背景、方案的設(shè)計(jì)、具體工藝的構(gòu)建以及案例的實(shí)際運(yùn)行等，都需要分析，而且實(shí)際問題往往沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，因此，案例教學(xué)對授課教師的要求較高。教材中的工程案例有限，且提供的信息往往不全面，教師對案例及其工程背景不熟悉，可能導(dǎo)致講解不到位。對此，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)積極建設(shè)案例庫。教師要收集、篩選典型的案例，這要求教師有一定的資料積累；教師要有良好的工程背景，熟悉案例的來龍去脈，了解案例的實(shí)際應(yīng)用效果。

（三）課程評價(jià)體系

課程考核中，應(yīng)提高線上學(xué)習(xí)和課堂表現(xiàn)等過程性考核在總成績中的占比，將評價(jià)融入教學(xué)全過程，充分發(fā)揮評價(jià)的診斷、強(qiáng)化、調(diào)節(jié)和教學(xué)作用，構(gòu)建合理的成績評價(jià)體系。教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過分析，認(rèn)為過程考核在課程結(jié)業(yè)成績構(gòu)成中占40%，即線上學(xué)習(xí)10%+翻轉(zhuǎn)課堂及課堂表現(xiàn)20%+作業(yè)測試10%，比較合理，在新版教學(xué)大綱修訂中，應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化課程評價(jià)體系。

結(jié)語

為加快建設(shè)高水平本科教育，國家實(shí)施了一流課程“雙萬計(jì)劃”，推動(dòng)我國高等教育內(nèi)涵式發(fā)展。打造國家一流課程，需要教師團(tuán)隊(duì)投入更多的時(shí)間和精力，收集具備創(chuàng)新性和開放性的課程素材，不斷優(yōu)化和改進(jìn)教學(xué)模式，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)

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Abstract： “Coal preparation & ore dressing plant design” is one of the required courses for Mineral Processing Engineering Specialty， which is comprehensive and practical. In order to strengthen the comprehensive practical ability of students， based on “Mineral processing plant design” high-quality shared course on the Chinese University MOOC Platform， the teaching team carried on the classroom teaching reform， such as flipped classroom， case teaching， group discussion， and the construction of network courses and teaching resources. A new blended teaching mode relying on students independent learning is constructed， which arouses their interest in learning. At the same time， the existing problems in practice are analyzed and the direction of continuous improvement is put forward.

Key words：teaching reform; blended teaching; flipped classroom; case teaching