基于“双一流”专业建设的矿业工程混合式教学模式研究

王森，王欣萌，魏彦民，郭进平，肖国庆，卜显忠，白洁

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

随着信息技术与高等教育的深入融合，以在线开放课程为核心的“双一流”专业课程建设已经成为高等教育改革的重点，大学在线开放课程、翻转课堂等教学模式多元发展，混合式教学逐渐成为当前教育工作者关注的热点。如何能将新型教育理念及教学方法落实到矿业工程专业建设，培育具备解决复杂工程实际问题的优秀本科毕业生，进而促进“双一流”专业建设发展，这是矿业工程专业发展正在思考的问题。如何卓有成效地进行混合式教学，目前广大一线教师仍在苦苦探索中。课程培养人才培养的根本标准具体化为“立德树人”，且具有操作性和明确目标，这是当前中国大学普遍的短板和关键所在。要提高人才培养质量，促进学科发展，就要做好课程建设，推进混合式教学发展。而现在面临的主要问题在于如何调动大学生在线学习的积极性，同时充分发挥教师的引导优势、言传身教的作用，使学生掌握学习方法，实现立德树人。

1 高等教育教学理论的发展

随着时代进步，教育理论成果的进一步应用，大学课程教学对教师提出了更高的要求。当今新型教学改革，注重以教学资源、教学设计、教学对象为主要要素进行教学重构，提倡角色互换、以数据驱动教学改进，要求抓紧学生注意力，培养学生多重能力，新型教学理念正在深入影响中国的大学教育。

混合式教学理论充分体现了从行为主义向认知主义到建构主义的进一步转化，这是教育界公认最佳的认知学习理论[1]。行为主义强调客观的实验方法；认知主义强调重视人在学习活动中的主体价值，并且充分强调学习者的自觉能动性；而建构主义则肯定知识的多面性，自我建构，以及在具体环境中的建构过程和结果；这种理念融合的发展趋势指引着中国高等教育从提倡在线开放课程到发展翻转课堂，再到重视混合式教学，符合客观认知规律。

2 矿业工程专业教学指导理论的发展

由苏联凯洛夫进行改造传入我国的传递接受教学模式，理论基础是行为主义心理学，源于赫尔巴特的四段教学法。这种接受性的“注入式”教育形式过分强调知识单向传授，着眼于充分挖掘人的记忆力、理解力与间接经验在掌握知识方面的作用，强调控制学习者的行为以达到预定的目标。矿业工程属于实践性学科，采用这种教学方法，造成学习者对接收的信息很难真正地理解。学生直接获取书本知识，缺乏认知体验，潜能开发受限，不利于分析性、探索性、创新性学习的发展，不利于培养学生的创新思维，不利于学生解决实际问题能力的提高。

矿业工程专业的长期教育实践证明，矿业工程专业信息量庞大，大部分都依赖课堂各项能力的调动。它们散落在每一课，包括学习能力、表达能力、沟通能力等的培养和提升。教师只有坚持实践性、导向性教学，才能使学生不仅收获专业知识，更能接受学科教育的精髓。

3 矿业工程混合式教学模式及策略

要在矿业工程的专业教学中贯彻“以学生为核心”的理念，可以采取项目导向型及问题导向型教学，激发学生学习热情，将新型教育理念及教学方法落实到专业建设，督促学生学以致用，这是矿业工程本科教学一直以来关注的重点。

3.1 矿业工程专业教学存在的问题

3.1.1 教学手段单一

矿业工程专业课授课，仍是传统的多媒体教学，学生上课通过观看课件听讲来学习，单一的教学手段并不能激发学生主动学习的热情，某些学生甚至无法达成学习目标。

3.1.2 教学内容刻板

目前使用的教材大量知识陈旧，教学内容并不涉及设计原理与设计思想，具体知识应用空缺，学生的能力不能得到有效地锻炼，创新意识、竞争意识也没有得到有效培养。

3.1.3 课堂氛围僵化

教师讲授的知识与实际应用脱节，课堂教学毫无吸引力，学生学习目标混乱、学习动力不足，课堂氛围僵化。

3.1.4 创新教育流于形式

当前在矿业工程专业的本科教学过程中，创新教学缺少具体实践举措，难以体现学生素质培养的目标，更难以实现注重学生实践能力的考核，导致学生学习的积极性不足，毕业生竞争力偏弱。

3.2 矿业工程专业教学的策略

矿业工程要实现“双一流”专业课程的建设目标，就要解决当前课堂中存在的具体问题。

3.2.1 师生角色互换

实现师生角色互换，要在保证教学质量的前提下，尝试采用新型教学设计[2]。教师在教学中，要引导学生认识学习目的，进而培养学生主动学习意识。教学设计应以学生为主，鼓励学生有独立见解，教学方案以锻炼学生阅读能力、思维能力、逻辑能力为目标进行设计。

3.2.2 多元化教学手段

当前获取信息的渠道便捷，虚拟技术、3D 技术用于知识的演示讲解效果良好，要让学生更有兴趣、更高效率地学习，教师迫切需要多元化的教育教学

手段。

混合式教学恰好提供了专业平台，用于促进教学改革。混合式教学需要环境的支持，同时需要采用具体的教学策略来完成。

3.3 混合式教学的环境支持

在矿业工程专业课程的学习中，矿山实景中呈现的实际问题往往包含很多高级复杂的知识内容。教师可以借助相关的信息和案例，指导学生在解决情景性问题过程中获取知识，提升能力。要实现此目标，就离不开相应教学环境的支持。

首先，信息资源，主要指学习内容及相关的辅助学习材料，包括教科书、图片、视频、教学软件、相关论文等；其次，学习工具及平台，新型教学工具及平台是支持、指引学生进行创新学习的重要设备；再次，学习策略，学生在学习环境中要进行主动探索、主动发现，才能达到学习的目标，即必须通过自主学习才能完成；最后，组织与指导，学习环境中，学习者是学习的主体，但要重视教师的指导作用，无论哪种学习环境，教师都要肩负组织、管理、帮助和引导学生的职责。

3.4 矿业工程“双一流”专业建设的反思

我国高等教育对国家及国民未来的重要性不言而喻。在高等教育中，我们给学生教什么、怎么教，学生所学的知识如何与实际应用挂钩，这些问题往往得不到足够重视。如何能在当前教育资源紧缺的情况下妥善解决教育质量问题，是矿业工程专业建设急需解决的问题[3]。

关注教育质量，高等教育的未来，确保大学费用的可承受度，以及提高学生顺利完成其教育计划的几率，这四方面同等重要。就“质量”而言，并不只是国内对大学声望和资源的排名，更多在于学生在大学经历的质量：即大学课堂和宏观环境下，培养、塑造学生的知识体系、思维及行为能力、价值观及树立人生价值观的方法。

在矿业工程的教学过程中，学生往往局限于专业知识的累积，受限于教育资源而缺乏充分的工程训练，重理论轻实践的教学模式导致本科毕业生缺乏动手能力，缺少实际经验，在遇到复杂工程问题时束手无策，表现差强人意。

对矿业工程教育质量关注度的缺失与不注重培养具备相应教学素养的矿业类教师是一致的。教师所做的准备与其真正做的事情并不协调，这种不协调是其成为一名优秀教师的难点。教师一方面要具有扎实的矿业学科知识，另一方面“在工作中”不断探索、学习。大量证据表明，对中小学教师来说，高质量的准备工作至关重要，对本科院校教师来说，同样如此。

矿业工程应该怎样培育本科生及该工作的现状如何？对于这些问题，现有大学排名及对高等教育体系优势弱势的讨论均未做出解释。学生收获的是哪类知识和技能？作为社会和专业的一员，学生如何成长？ 学生如何融入更宏观的教学环境中来满足自己的需求？教师又要如何做准备工作，来提升自己的教学质量，并得到相应反馈？尽管这些问题的结果很难量化和排名，但在矿业工程教育领域中，已有前沿研究者和实践家对这些问题给予高度关注[4]。

高校的高“质量”及完善的微型课堂和现代化教学设备，有利于学生的学业，使其成长为栋梁之材。但高质量教学体验和深度学习在各种教学场所都可以实现，特别是当今技术高速发展的背景下，通过虚拟仿真教学平台开发和慕课资源共享即可获得。最佳学习环境还是取决于学生的特点和条件。如何在课堂教学中把握学生的特点，需要矿业工程教学过程的深化设计与组织。

3.5 矿业工程的混合式教学模式

3.5.1 加强课程考核

课程考核的目的在于更全面考察学生的学习效果，向教师提供反馈，以促进教师提升教学质量，改进教学方法，锤炼教学技能。技术进步使观察课堂实践，评估学生的成绩（包括但不限于考试成绩）变得更加容易，也节省了成本[5]。

《矿物粉碎工程》课程考核计划教学案例：

《矿物粉碎工程》课程在学习过程中，设计了自选课题：《矿物粉碎设备智能化》《中国主体矿脉调研》《全球前十矿业巨头认知》《智慧选矿厂构想》，使教学与实际的研究课题有机结合。课程过程考核计划安排见表1。

表1 《矿物粉碎工程》过程考核计划

学生选择课题，按教学计划分配课时，期末汇总研究报告，课程考核内容与课程教学进度一致。

课堂上各小组以汇报课题研究成果，进行答辩，教师指导并完善报告。采用课堂答辩评分的方式，提供学生展示自己能力的平台，同时教师获取教学效果反馈，考核实现了课程考试答卷成绩与课题完成成绩相结合。

3.5.2 采取项目导向及问题导向式教学。

如今，追求高等教育的学生人数众多，需求也在趋于多样化，要想教育获得真正的成功，就需要认真关注教育过程和学生体验。大学教育远不止是让学生找到一份工作，在互联网时代，大学生应该学会积极主动地解决问题，应对非常规性的工作，以适应快速发展的经济[6]。厄尔·刘易斯的《迈向人文学科2.0协议》，以及托马斯·贝利和克莱夫·贝尔菲尔德合作的《学术学习和职业技能之间的错误二分法》解决了学术或人文学科学习与职业培训之间熟悉但错误的二分法。我们可以明显看到，将教育范围缩小到特定的职业准备工作只会适得其反。

采用3 个策略可提高学生的自主学习：①在学习过程中充分发挥学生的主动性，激发出学生的原创精神；②让学生有条件在实际场景下应用他们所学到的知识(将知识外化)；③让学生根据自身行为的反馈信息形成对客观事物的认识和解决实际问题的能力(实现自我反馈)。

教师在学习环境中指定学习任务，组织学习活动，提供学习条件和进行引导，指导学生正确使用认知工具。教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者和促进者。将学生按一定条件进行分组，督促学生课后自主学习，查阅文献，设计方案，课内汇总，教师检查评价，发挥学生主观能动性，促进学生对于专业知识的掌握理解及应用。采用项目导向式教学，可以由学生自己发现问题和解决问题。它以

培养学生独立思考为目标，以教材及教师设计的项目为内容，使学生通过自由探索来进行学习。先向学生提出有关问题，指导学生进行思考、搜集有关信息，通过积极研究，自我“发现”概念和原理的形成步骤。

项目导向学习有利于教师指导学生掌握知识体系，有利于教师教授学习方法和启发学生掌握学习方法，增强学生自信心，有利于教师培养学生思维定式，培养学生发现与探究的思维模式，有利于学生知识、技能的巩固和迁移。

3.5.3 矿厂生产虚拟仿真教学实验平台的开发应用

教室和校园环境对学生发展的影响超出了对特定学术学科的影响范围。在面向矿业工程状态感知虚拟仿真的实验教学中，借助先进的虚拟仿真平台，以逼真的实物造型构建虚拟的矿物采选过程，通过对仿真软件中各项参数的设置、输出数据的监控，使学生身临其境理解与掌握实际矿物采选过程有关的理论知识，实现对矿物采选过程状态及特性的感知与控制。在此基础上，通过采选过程中矿石关键参数的实际控制与反馈，深入理解矿山开采、矿物分选过程与原理。最后通过仿真实验操作，完成整个模拟过程[7]。

通过对实验结果数据的统计及整理，将复杂的矿物采选过程具象化，帮助学生更透彻地理解并掌握理论知识与工程实践。在虚拟仿真平台上进行模拟仿真实验还可以解决学生由于条件限制，无法进行真实实验的困难，减少了实验设备、实验场地、实验条件等多重重要因素的制约，且实验过程更加安全，指导教师进行监督指导的把控力大大提升。实验损耗低，大大提高了学生进行实际操作模拟的数量累积。

在矿业工程虚拟仿真实验教学过程中，体现以学生为中心的教学理念，学生可进入学习模式自由练习，熟练后进入考核模式进行实验操作与考核，平台后台会根据学生操作的正确与否及熟练程度，即完成虚拟仿真实验的时间给出实操成绩。学生完成实操后，通过学习平台在线完成考核。教师根据学生的操作及结果，考核实验操作步骤，实验数据，审阅实验报告，进而考查学生是否达到实验目的要求，给出全面评价。

选矿厂生产虚拟仿真教学实验中心便于学生随时进行学习和实验，提升学生对设备选择设计和变量控制的认识，在各项参数的选取中锻炼学生对经济性、环保性和效率性三者的协调能力。模拟仿真的学习氛围也提高了学生学习的兴趣和动力，促进了学生与教师进行学习交流互动，让教师更有针对性的教学。

实验平台操作简单，其操作性和准确性得到师生广泛认可。学生们可以反复模拟操作，强化学生知识的掌握，深入理解在教学中无法展示的实际问题，改善了工程实践类课程教学的难题，具有广阔的发展应用前景。

4 结语

综上所述，矿业工程“双一流”专业的建设任重道远。该文在当前教育形势下思考高等教育的未来，提出混合式教学模式及策略研究，并给出了矿业工程教学中具有说服性的案例。确保在教育资源紧缺情况下，有切实可行的解决方案，深化课堂教学，个性化培养本科生。高校实现本科教育，仅仅完成现有的学习是不够的，必须更加深入研究学生是如何学习的，在专业层面如何发展并有效支持教学，深刻研究教育模式，培育优秀的专业人才。