智慧树混合式教学在井巷设计与施工课堂中的应用★

林井祥 刘慧莹 张继忠

(黑龙江科技大学矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

我国政府相关部门出台了一系列“互联网+教育”的文件，如《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020)》中明确指出，要强化将信息技术应用于教学的观念，教师要努力提高信息技术的应用水平，进一步改进教学方法从而提高教学效果，还要鼓励学生充分利用信息技术手段自觉主动的进行学习[1]；如教育部《2015年教育信息化工作要点》中指出：“坚持促进信息技术与教育教学深度融合的核心理念”等；如教育部《教育现代化2.0行动计划》中明确指出，努力构建“互联网+教育”条件下的人才培养模式等[2]。混合式教学正是一种典型的“互联网+教育”的一种新模式，它就是综合传统课堂线下教学和数字化或网络化线上教学的优势，体现教师为主导、学生为中心的教学理念，极大地提高学生学习的自主性和积极性，进而获得最优化教学效果的教学策略[3]。

黑龙江科技大学是黑龙江、吉林乃至内蒙地区唯一一所以矿业为特色的高校，为区域经济和我国煤炭工业的发展做出了突出的贡献，被誉为“煤炭工业的脊梁”。矿业工程概论课程正是学校立足“大矿业”发展战略的代表性课程，同时也是我校选课学生最多、开课历史最悠久的非采矿专业学生的专业选修课程。近年来矿业工程概论课程课题教学中遇到了许多问题，如书本知识空洞、互动性不足、教学手段单一、学习兴趣低等问题，因此有必要对矿业工程概论课程教学模式进行改革。本研究选择课程主要知识单元井巷设计与施工，结合“互联网+教育”的教育理念，就线下教学模式遇到的问题进行深入分析，依托智慧树网络平台，构建线上线下混合式教学模式。

1 课程及主要知识单元教学现状

矿业工程概论课程是矿业类高校面向非采矿工程专业本科生开设的专业方向选修课，主要面向测绘工程、安全工程、资源勘查工程、地质工程、矿物加工工程等专业开设，本课程既具有理论性，又具有较强的实践性，是培养学生创新思维和实践能力的重要课程。课程教学内容涵盖采矿工程专业学生学习的煤矿开采学、矿山地质学、井巷设计与施工、矿山压力及其控制、矿井通风与安全等多门核心课程教学内容。矿业工程概论课程学时仅为32学时，课堂讲授30学时，模型实验2学时。其中主要知识单元井巷设计与施工学时为6学时，主要知识点为岩石性质与工程分级、巷道断面设计、巷道掘进、立井开凿与延深。在传统的课堂讲授过程中，该知识单元教学主要存在以下问题：一是书本知识空洞、互动性不足；由于课时少，且需讲授内容多，在讲课过程中，课程授课老师只能遵循教材和教学大纲，“就重避轻”讲解重要的核心知识点，对于非采矿专业学生来说，这种“填鸭式”授课模式，学习难度大大增加，学生反映书本知识空洞，课堂氛围不活跃，导致教学中师生的互动性不足。二是教学手段单一、学习兴趣低；当下大多数教师采用“板书+多媒体”手段授课，板书教学中，往往教师讲的很投入，而学生却做与学习无关的事情，多媒体教学中，教师多侧重课件的动画效果和绚丽性，忽略了课件内容的联系性和逻辑性，教学手段单一，学生难以抓住关键点，师生之间缺乏活动性，造成学习兴趣低[4-6]。

2 混合式教学模式及智慧树平台

2.1 混合式教学模式

混合式教学最早出现在美国的企业培训中，后来被借鉴引进到教育领域，2003年引入到国内。它是指将传统的面对面教学与网络教学有机地融合起来，实现学习目标最优化的一种教学模式。混合式教学体现了“以教师为主导，学生为主体”的教育理念。即教师在其中体现的是引导、启发、监控教学过程的主导作用。学生则体现的是学习的主动性、积极性与创造性。现在常见的混合式教学模式有三种：分别是技能驱动模式——是学生自己制定计划进行自主学习和教师提供的在线指导相结合；态度驱动模式——是传统的课堂学习和线上的合作学习的混合；Barnum和Paarmann模式——是将学习资料上传到网上，学生根据自身的需求及时地到网上自学相关内容，遇到问题可以及时联系相关教学者解答疑惑，尽管网络学习起到了非常积极的作用，但是人与人之间彼此的交流也很重要，有助于自身获得知识，构建自己的体系并在网上与他人分享[7,8]。Barnum和Paarmann模式恰好与本文研究的模式比较契合。基于智慧树的混合式教学就是Barnum和Paarmann模式，课前教师将学习资源上传到智慧树平台供学生自主学习，课堂上学生分组讨论，进行任务探究，课后教师推送任务单，学生完成课后作业。师生课上、课下都可以在智慧树上进行问题的讨论交流。

2.2 智慧树网平台

智慧树网平台(以下简称智慧树)隶属于上海卓越睿新数码科技有限公司，是全球大型的学分课程运营服务平台，拥有优质的课程、稳定的平台、直播/互动的网络、丰富的经验、专业的服务。自2013年首次在全国开展共享课程运行以来，已成功为3 000多所高校近6 000万人次的学生提供了学分课程跨校修读服务。截至目前，平台已审核发布共3 223门优质共享课程，其中专业课程1 973门。老师可以选择合适本专业类共享课程，在线直接组织学生按时开学上线学习，通过平台实时了解学习进度，进行在线督促和答疑指导，以及在线布置作业、组织学生在问答区在线互动讨论等。或者选择直播教学功能搭载于智慧树在线大学平台中的翻转教学空间模块，翻转教学空间是专为校内教学设计，旨在辅助老师完成各类校内教学活动。该模块功能涵盖“教、学、管、评、考”的教学全流程，支持混合式课程、翻转课堂、小组教学、项目式教学、任务式教学等多种教学场景，同时支持各类课堂工具用于线下课堂场景，线上教学和线下教学过程全记录，真正将线上课堂和线下课堂融为一体[9]。

3 基于智慧树的混合式教学在井巷设计与施工知识单元中的实践

为解决该知识单元书本知识空洞、互动性不足、教学手段单一、学习兴趣低等问题，提高教学质量及效果，因此依托智慧树平台，采用线上线下混合式教学模式可解决上述问题。下面分别从线上教学环节和线下教学环节来阐述在教学实施过程中如何使用智慧树平台延伸传统的课堂教学，实现线上、线下教学的深度融合。

3.1 线上教学环节

井巷设计与施工知识单元线上教学环节借助智慧树平台，采用“选用课程+直播+过程管理”的授课方法。选用课程：采用太原理工大学弓培林教授等13位教师建立的矿业工程概论课程，该课程学时为28学时，以煤炭资源开发利用为主，较为系统地讲授地质、矿图、开拓布置、采矿工艺、通风与安全、新型采矿方法、选矿技术等基本知识。其中井巷设计与施工教学内容基本覆盖了我校该课程该知识单元教学大纲的主要知识点。直播：选择智慧树的翻转课堂见面课进行直播，直播过程中主要进行互动答疑与重点知识点的讲解，并通过提问、作业、研讨检验学生选用课程学习效果。过程管理：课前、课中、课后的过程管理，课前发布学习任务，上传相关学习资料，布置相关的选用课程视频学习、资料学习、测试等内容，直播课堂中采用签到、回答问题、头脑风暴、互动交流等方式考查学生学习状态，课后通过检查学生学习进度、批阅阶段测试和作业，及时在微信班级群中通报学习效果。

3.2 线下教学环节

矿业工程概论课程线下教学环节包括课前、课中、课后三个实施环节。课前实施环节主要是进行课堂教学设计，设计内容主要为学生线上学习反馈难理解的内容和井巷设计与施工教学内容的整合与拓展，通过大数据统计分析，统计学生线上学习的一些难理解的内容，反馈途径是课程微信群或者翻转课中的问答讨论模块，井巷设计与施工教学内容的整合与拓展的设计主要是教学方法的设计，丰富学习资源和授课内容，拓展课本知识和实践环节。课中实施环节主要是课堂教学和实践教学，根据课前教学设计，引出每次课教学重点、难点，采用案例式为主，讨论式、提问式、模型演示、现场录像和现场专家授课等综合性教学方法。课堂教学主要以案例式教学为主，案例式教学主要选择重要知识点的典型性案例，如巷道支护形式的选择，可以选择现场典型的矿井，针对它们不同地质条件、巷道用途、井巷施工工艺，逐一去启发学生该巷道选择哪种支护形式，并讨论这种形式的优缺点及适用条件，调动学生课堂积极性，激发学生学习兴趣，加深重点内容的理解和掌握。实践教学主要是模型教学和矿业馆参观，增加实践教学课时，通过利用各种模型演示，使学生建立空间立体感，如现代化矿井模型演示，通过声光电等科技手段，模拟现代化矿井井上、井下各生产环节，将矿井各个生产系统和各种采掘工艺过程运行演示，有利于加深线上学习知识的理解，培养学生创新意识，进而增强知识学习的积极性。课后实施环节主要是内容教学总结和发布调查问卷，通过学生课堂和模型实验学习情况和效果进行过程性总结，并总结内容及时反馈给学生，同时总结教学设计和教学方法的合理性，为后续教学提供参考。调查问卷主要是了解学生对于线上线下混合式教学方式的满意度和认可度，了解学生自主学习和整体学习效果，以便在后续教学中采取相应的教学措施。

3.3 教学效果

为了确定基于智慧树的混合式教学在井巷设计与施工知识单元教学中应用效果，通过在我校2018级资源勘查工程专业2个班级开展这种教学方式，学生的学习自主性和学习效果要优于往年该课程的学生，主要体现在课堂上回答问题的积极性、与教师交流互动的主动性和期末测试成绩平均分提高5分以上。结课后在班级中开展了线下调查问卷，问卷主要涉及教学模式的满意度、线上学习资源条件、学习过程影响因素和线下学习硬件条件等多个问题。问卷发放给2个班级53位同学，回收率和有效率为100%。其中有51位同学认为线上线下混合式教学模式优于传统课堂教学，占总人数的96.2%；有46位同学认为智慧树平台中的学习资源对他们学习本单元有较大的帮助，占总人数的86.8%；有41位同学认为自己能很好的适应本单元的教学模式，占总人数的77.4%。从调查问卷结果中可看出，学生在主观评价上都对混合式教学模式给予了正面的评价，认为该教学模式能提高他们的学习积极性和主动性。

4 结语

实践证明，通过该教学模式的实施，改变了该知识单元的教学现状，拓展了学生的学习时间和空间，改善了学生的学习效果，提高了学生的积极性、主动性和创造性，促进现代信息技术支持下的课堂教学改革和创新，有利于学生自主学习能力和创新能力等综合素质培养，切实提高井巷设计与施工的教学质量，可为矿业类高校其他专业课程的混合式教学提供一定的参考。