新工科多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式探索
——以中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)為例

廖寅飛，賀瓊瓊，馬子龍

（中國礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

近年來，新工科成為我國高等工程教育探索的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)議題［1］。新工科要求把新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新方法和新質(zhì)量等元素融入工科建設(shè)，旨在大力培養(yǎng)工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新及應(yīng)用型的人才［2］。中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)為我國煤炭行業(yè)培養(yǎng)了大批應(yīng)用型科技人才。實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)是礦物加工工程專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。為培養(yǎng)煤炭行業(yè)發(fā)展急需的高水平應(yīng)用型人才，我校礦物加工工程專業(yè)采取了一系列措施［3］，提高實(shí)習(xí)教學(xué)效果。

目前，新工科主要包括兩種形式：一種是推動(dòng)前沿科學(xué)發(fā)展的新型工科專業(yè)，如人工智能、大數(shù)據(jù)等智能制造專業(yè)；另一種是推動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)升級轉(zhuǎn)型的工科專業(yè)［4］。長期以來，礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)采用線下教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代先進(jìn)教學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及，同時(shí)線下實(shí)習(xí)易受現(xiàn)場安全等問題的影響，因此國內(nèi)不少礦物加工工程專業(yè)采用騰訊會(huì)議等云平臺(tái)開展了線上實(shí)習(xí)［5-6］。線下實(shí)習(xí)教學(xué)和線上實(shí)習(xí)教學(xué)都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而“線下+線上”混合實(shí)習(xí)教學(xué)能夠揚(yáng)長避短、優(yōu)勢互補(bǔ)［7］，但目前線下與線上之間的有機(jī)融合、內(nèi)容板塊和考核體系都有待優(yōu)化。

因此，礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)改革必須精準(zhǔn)把握新工科教育的要求，設(shè)計(jì)多層次、多階段和多維度深度融合的實(shí)習(xí)教學(xué)模式。本文針對礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，結(jié)合新工科的要求提出了多元融合的實(shí)習(xí)教學(xué)模式改革思路，總結(jié)了圍繞該改革思路開展的教學(xué)探索和實(shí)踐。

一、傳統(tǒng)實(shí)習(xí)教學(xué)存在的問題

（一）實(shí)習(xí)無法有效開展

傳統(tǒng)線下實(shí)習(xí)存在的問題包括：（1）傳統(tǒng)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)陳舊。大多數(shù)高校在課程設(shè)置上遵循一定的模式，內(nèi)容僅局限于常規(guī)教材，知識內(nèi)容陳舊，導(dǎo)致本科專業(yè)的學(xué)習(xí)與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展脫節(jié)。（2）企業(yè)接納實(shí)習(xí)的積極性降低。企業(yè)考慮安全和生產(chǎn)進(jìn)度等因素，對學(xué)生實(shí)習(xí)的接納積極性顯著降低，高校聯(lián)系實(shí)習(xí)企業(yè)的難度增大。（3）學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性較低。實(shí)習(xí)初期學(xué)生出于好奇心能夠保持較好的積極性，而后期由于環(huán)境和知識理解等因素產(chǎn)生疲勞感，實(shí)習(xí)積極性大打折扣。（4）企業(yè)選擇影響實(shí)習(xí)質(zhì)量。企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、設(shè)備設(shè)施和人文環(huán)境等直接影響了學(xué)生將理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的效果。（5）實(shí)習(xí)管理存在限制和困難。實(shí)習(xí)過程要求學(xué)生服從企業(yè)管理，限制了學(xué)生個(gè)性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，而且車間噪聲、震動(dòng)較大，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

（二）單一線上實(shí)習(xí)教學(xué)效果較差

線上實(shí)習(xí)打破了時(shí)空的界限，避免了線下實(shí)習(xí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，使得新工科下的實(shí)習(xí)教學(xué)能夠有序開展。但單一線上實(shí)習(xí)教學(xué)模式也暴露出了許多問題：（1）原有教學(xué)計(jì)劃不能正常實(shí)施。原有教學(xué)計(jì)劃是根據(jù)線下實(shí)習(xí)任務(wù)安排的，切換到線上實(shí)習(xí)后很多原定的教學(xué)環(huán)節(jié)無法正常實(shí)施。（2）生產(chǎn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)條件不穩(wěn)定。現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信存在不穩(wěn)定等問題，容易遇到卡頓延遲和掉線等現(xiàn)象，影響教學(xué)的流暢性。（3）線上實(shí)習(xí)教學(xué)資源不夠豐富。當(dāng)前可利用的線上實(shí)習(xí)教學(xué)資源有限，有些環(huán)境只能理論講授，不利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力。（4）實(shí)習(xí)過程無法進(jìn)行有效監(jiān)督管理。線上實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生和教師無法面對面交流和互動(dòng)，不能對出勤進(jìn)行有效考查，存在“掛課”等現(xiàn)象。（5）缺乏對生產(chǎn)現(xiàn)場的直觀感受和體驗(yàn)。學(xué)生無法親眼觀察車間的環(huán)境、設(shè)備和工藝流程，不利于理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐。

（三）“線上+線下”混合實(shí)習(xí)亟待優(yōu)化

基于線上實(shí)習(xí)和線下實(shí)習(xí)的優(yōu)缺點(diǎn)，部分學(xué)者提出了“線上+線下”混合實(shí)習(xí)教學(xué)模式，但現(xiàn)有的“線上+線下”混合實(shí)習(xí)教學(xué)模式多數(shù)是兩者的簡單組合或兩者的適時(shí)切換。例如，有些“線上+線下”混合實(shí)習(xí)是根據(jù)認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的特點(diǎn)分別采用線下或線上教學(xué)，實(shí)踐能力要求較低的采用線上教學(xué)，實(shí)踐能力要求較高的采用線下教學(xué)；另一些“線上+線下”混合實(shí)習(xí)則是根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場的安全形勢的嚴(yán)峻程度分別進(jìn)行線下或線上教學(xué)，即企業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)安全形勢嚴(yán)峻時(shí)采用線上教學(xué)，安全形勢寬松時(shí)采用線下教學(xué)。很顯然，現(xiàn)有的混合模式中線上和線下融合度不夠，沒有根據(jù)實(shí)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)和知識點(diǎn)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，缺乏對模塊內(nèi)容、實(shí)施順序和組合關(guān)系的系統(tǒng)構(gòu)建。

二、新工科多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式的構(gòu)建

（一）課程思政

在構(gòu)建物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)模式時(shí)充分融入課程思政理念。在實(shí)習(xí)開始階段，將勞動(dòng)教育作為課程思政的重要著眼點(diǎn)，突出學(xué)以致用、崇尚勞動(dòng)、熱愛創(chuàng)造的實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)涵，選擇礦物加工行業(yè)生產(chǎn)一線、工程設(shè)計(jì)和技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域的勞動(dòng)模范事跡作為案例，重點(diǎn)講解工匠精神、社會(huì)責(zé)任感、人文素養(yǎng)和科學(xué)家精神，堅(jiān)定學(xué)生努力成為德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的偉大理想。在實(shí)習(xí)教學(xué)過程中，結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)致力于煤炭清潔高效利用的專業(yè)特色，面向國家“雙碳”目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，針對選煤廠存在的技術(shù)難題提出解決方案，同時(shí)在分析選煤廠尋求最高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)時(shí)，強(qiáng)調(diào)節(jié)約資源與保護(hù)生態(tài)環(huán)境，牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”理念。

（二）安全教育

“安全責(zé)任重于泰山”，安全教育的意義不言而喻。我們將安全教育及安全考查貫穿實(shí)習(xí)教學(xué)全過程，提高學(xué)生的安全意識與素養(yǎng)。將安全教育作為實(shí)習(xí)教學(xué)的第一堂課，通過線上或線下方式介紹實(shí)習(xí)安全的重要性，以及往返途中和實(shí)習(xí)期間的安全注意事項(xiàng)，然后通過虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行選煤廠安全教育和測試，測試合格者才能進(jìn)入后續(xù)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。在學(xué)生進(jìn)入選煤廠實(shí)習(xí)前，邀請選煤廠安全教育專員進(jìn)行入廠安全教育，結(jié)合選煤廠具體設(shè)備、工藝和環(huán)境的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)講解進(jìn)入選煤廠的安全知識和注意事項(xiàng)，然后進(jìn)行安全教育考核，考試合格者才能進(jìn)入選煤廠實(shí)習(xí)。在頂崗實(shí)習(xí)之前，針對特定崗位的安全知識與操作規(guī)程進(jìn)行學(xué)習(xí)與測評，考核通過者才能進(jìn)入頂崗實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。

（三）線上教學(xué)

（1）整合實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)三大實(shí)習(xí)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)習(xí)內(nèi)容劃分模塊并整合優(yōu)化，保證線上教學(xué)內(nèi)容板塊有力支撐課程目標(biāo)的達(dá)成。（2）建設(shè)實(shí)習(xí)教學(xué)資源。打破空間對企業(yè)選擇的限制，擴(kuò)寬企業(yè)的地域范圍和技術(shù)領(lǐng)域范圍，新增陜西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)的礦企作為線上實(shí)習(xí)基地；根據(jù)企業(yè)規(guī)模和工藝代表性進(jìn)行分級分類，分別對應(yīng)三大實(shí)習(xí)和不同教學(xué)班級（普通班、卓越班和國際班）；根據(jù)企業(yè)技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)營管理水平，深度挖掘企業(yè)優(yōu)勢技術(shù)領(lǐng)域和特色生產(chǎn)環(huán)節(jié)，建設(shè)特色線上教學(xué)資源。（3）豐富實(shí)習(xí)教學(xué)形式。運(yùn)用在線實(shí)習(xí)課堂、生產(chǎn)現(xiàn)場直播、企業(yè)技術(shù)人員講座和師生交流互動(dòng)等多種教學(xué)形式保障實(shí)習(xí)質(zhì)量。

（四）線下實(shí)訓(xùn)

（1）與線上教學(xué)緊密銜接，組成“預(yù)習(xí)—實(shí)訓(xùn)—復(fù)習(xí)”的實(shí)習(xí)閉環(huán)回路。在線上預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，深入代表性企業(yè)實(shí)訓(xùn)，再通過線上測試和特色教學(xué)資源復(fù)習(xí)鞏固。（2）實(shí)施雙導(dǎo)師制，發(fā)揮校企聯(lián)合育人優(yōu)勢。采用雙導(dǎo)師制，讓校內(nèi)指導(dǎo)教師和現(xiàn)場指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)工作。（3）實(shí)訓(xùn)過程分段式管理，分階段布置實(shí)習(xí)作業(yè)。將實(shí)習(xí)分為若干個(gè)階段并設(shè)置作業(yè)，讓學(xué)生帶著問題實(shí)習(xí)，既不會(huì)太枯燥也有一定的壓力，教師及時(shí)點(diǎn)評和答疑，提高實(shí)習(xí)效率。（4）加強(qiáng)校企互動(dòng)和技術(shù)交流，促進(jìn)校企合作。在實(shí)訓(xùn)前半段和實(shí)習(xí)結(jié)束前各設(shè)置一次學(xué)生與現(xiàn)場技術(shù)人員的互動(dòng)和技術(shù)交流，既解答學(xué)生遇到的困惑，又為現(xiàn)場提出一些可行的建議，在檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)訓(xùn)效果的同時(shí)促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，增進(jìn)校企友誼。

（五）虛擬仿真

基于實(shí)習(xí)課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和理論課授課情況，開發(fā)了一套選煤廠虛擬仿真實(shí)習(xí)平臺(tái)，包括選煤廠概況、安全注意事項(xiàng)和操作規(guī)程、原煤系統(tǒng)、主洗系統(tǒng)及選煤廠工藝設(shè)計(jì)等。通過虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生可以隨時(shí)走進(jìn)“選煤廠”，隨時(shí)隨地對設(shè)備和流程進(jìn)行操作、回顧和復(fù)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性，且虛擬仿真平臺(tái)對設(shè)備原理、車間布置和工藝流程的介紹更加全面具體，給學(xué)生更清楚直觀的認(rèn)識。另外，虛擬仿真平臺(tái)可以與安全教育、線上教學(xué)、線下實(shí)訓(xùn)有機(jī)融合，一方面可以采用線下教學(xué)，即教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行仿真練習(xí)熟悉系統(tǒng)使用方法；另一方面，虛擬仿真實(shí)習(xí)平臺(tái)作為安全教育的載體、線上預(yù)習(xí)的平臺(tái)及測驗(yàn)復(fù)習(xí)的工具，可有力配合線上教學(xué)和線下實(shí)訓(xùn)。

三、新工科多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式的實(shí)施與應(yīng)用

如圖1所示，多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式是基于新工科的特點(diǎn)，緊密結(jié)合新工科教育和工程專業(yè)認(rèn)證要求而進(jìn)行構(gòu)建和實(shí)施的。通過優(yōu)化實(shí)習(xí)教學(xué)目標(biāo)和指標(biāo)點(diǎn)，形成了線上教學(xué)、線下實(shí)訓(xùn)、課程思政、安全教育和虛擬仿真五大模塊，線上教學(xué)注重實(shí)習(xí)“寬度”而線下實(shí)訓(xùn)強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)“深度”，線上教學(xué)和線下實(shí)訓(xùn)組合的形式與比例根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場安全生產(chǎn)環(huán)境的變化進(jìn)行靈活調(diào)整，課程思政、安全教育和虛擬仿真穿插于線上教學(xué)和線下實(shí)訓(xùn)過程，促進(jìn)五大模塊之間的有機(jī)融合，建立“五位一體”的多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式。2021年和2022年暑期實(shí)習(xí)應(yīng)用實(shí)踐表明，多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式豐富的線上資源和靈活的教學(xué)方式，可以有效激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，有效提升學(xué)生的精神面貌、認(rèn)真程度和綜合能力，達(dá)到了實(shí)習(xí)教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量“不打折”提供了堅(jiān)實(shí)保障。

圖1 多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式的實(shí)施流程

結(jié)語

為保障新工科背景下的礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，中國礦業(yè)大學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)總結(jié)了實(shí)習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀和存在問題，探索構(gòu)建了課程思政、安全教育、線上教學(xué)、線下實(shí)訓(xùn)和虛擬仿真“五位一體”的多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式。與傳統(tǒng)模式相比，多元融合實(shí)習(xí)教學(xué)模式能夠有效激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的精神面貌、認(rèn)真程度和綜合能力，促進(jìn)產(chǎn)教融合和校企合作協(xié)同育人，對新工科教育和工程專業(yè)認(rèn)證背景下的教學(xué)改革具有借鑒意義。