线上线下混合式教学模式探究——以“矿物加工学：物理选矿”课程为例

黄 根

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院 北京 100083）

我国的煤炭资源比较丰富，但油气资源短缺，长期以来，煤炭一直是我国的主要能源。近年来，随着“碳达峰”和“碳中和”的提出以及对环境保护的日益重视，新能源技术得到迅速发展，在能源结构中的占比也逐渐提高，但短期内包括风能、水能和太阳能等在内的新能源还难以取代煤炭，煤炭仍将是我国的主体能源。煤炭的深加工和洁净利用是减少燃煤污染的重要途径，是实现“碳达峰”和“碳中和”的重要保障，近年来，煤炭的深加工和洁净利用受到了广泛的关注。

中国矿业大学（北京）矿物加工工程专业以煤炭分选和提纯为主要特色，同时兼顾其它矿物资源，如金属矿、非金属矿、固体废弃物资源和二次资源的分选，在专业方面着重培养学生运用矿物加工基本方法、技术和设备解决各种复杂物质分离、提纯和利用的能力。矿物加工工程专业“矿物加工学：物理选矿”课程以重力分选为核心，通过系统介绍物理选矿的基础理论、选矿方法、选矿工艺流程以及物理选矿设备，在教学中着重培养学生应用物理选矿的理论知识，分析并解决煤炭及其它物质分选过程中遇到的各种问题的能力。

经济和社会的快速发展，也对矿物加工工程专业人才提出了新的要求。当前的矿物加工处理对象已不再局限于传统的煤炭、金属矿和非金属矿物的分选，矿山和城市固体废弃物、废旧锂离子电池、电子废弃物、废水和废气等逐渐成为了矿物加工的重点处理对象。由于矿物加工对象日益复杂，涉及的专业较多，因此，在专业的教学和人才培养过程中，专业知识的交叉和融合显得愈发重要，矿物加工工程传统人才培养模式亟需进行升级。

在传统专业教学与培养过程中，存在教学时空受限制、教学形式较单一、质量评价不全面等问题。尤其是近年来受到新冠肺炎疫情的影响，时空限制对教学的影响更加突出。在“互联网+”的推动下，学校依托现代信息技术，将传统的教学模式和人才培养过程与现代信息技术相结合，打破传统线下授课的时空限制，拓展育人时空场所，对提高学生的自主学习能力，培养学生的创新意识具有重要意义。

1 线下和线上教学模式的优缺点

线下教学目前主要采用传统的课堂教学。课堂上教师可以随时与学生进行面对面交流，设置提问、讨论、学生汇报展示等教学互动环节，提高学生在课堂教学过程中的参与程度。通过观察互动环节学生的表现，可及时掌握学生对知识的把握程度，教师的注视也能使学生更专注地投入学习。线下教学时，教学过程比较紧凑，有利于教师更好地按照教学计划完成教学目标。但传统线下教学过程中更多的是教师的讲授，学生主动思考和参与程度偏少。接受式、被动式的学习方式，不利于培养学生的自主学习能力。更为重要的是，目前的大学课堂教学由于受到学时数的限制，教师在教学过程中难以和学生深入互动，同时缺乏在线自主学习资源，因此，在线课程的建设成为解决上述问题的关键。

在网络时代的大背景下，在线课程是大学课程教学的一种发展趋势。相比于传统的课堂学习，在线学习具有其独特的优点。在线学习时间没有限制性，学生可以随时随地学习，通过在线学习，可以提高学生的自主性和主观能动性。老师利用有限的课堂时间对学生的学习效果进行检验，同时可以转变课堂教学模式，增加课堂交流和讨论的时间。但线上教学也存在一定的缺点。线上教学时，教师难以全面掌握学生的学习状态，对学生的学习过程难以实时督促和管理。学生的学习靠发挥其自主性，往往具有不可持续性。教师和学生缺少面对面的交流，通过网络交流效率偏低。

2 “矿物加工学：物理选矿”课程现状分析

“矿物加工学：物理选矿”课程是中国矿业大学（北京）矿物加工工程专业本科学生必修的专业核心课程之一。课程内容主要包括物理选矿的基本名词和概念、矿物的基本性质如粒度组成和密度组成分析、煤炭可选性的评价方法、颗粒在空气介质、水介质和重介质中的分选原理和主要设备、分选指标的评定以及煤炭分选基本工艺等。课程的教学目标是通过介绍物理选矿基本理论、分选方法和分选设备和工艺流程，使学生掌握物理选矿基本理论知识，着重培养学生的知识运用能力和解决复杂工程问题的能力。

课程目前设置的学时数为48 学时，采用线下教学的方式进行，教学过程中，发现存在以下问题。①该课程虽然学时数为48 学时，但课程内容和设置的教学环节较多，教学时，为了转变学生的学习方式，将学生由被动接受式学习转变为主动讨论式学习，设置了较多的讨论和师生互动环节，但设置的讨论环节会占用一定的教学时间，导致教师讲课时间比较紧张，需在两者之间进行平衡。同样，还需要平衡课堂上设置的随堂测试或者提问环节的时间；②学生课前预先和课后复习时间不足。具体表现为上课时学生的准备不够充分，部分学生对于老师的提问回答不上来；③课程的考核对于过程的评价不足。目前的课程考核主要包括两个方面，期末考核占70%，平时成绩占30%，平时成绩主要包括上课时学生的出勤、课堂上的表现、回答问题和参与讨论的情况、平时作业和阶段测试成绩等。尽管在平时成绩的评定上设置了很多环节，但对于学生学习过程的考核和监督仍显不足，如学生的学习时长和学习效果，是主动式学习还是被动接受式学习；④缺乏在线学习资料库。学生的学习主要是以教材为主，以课本为主的教材在学习时比较晦涩，部分相对复杂的内容学生可能难以理解，亟需建立课程的在线学习资料库和教学平台。

3 线上线下混合式教学的实施

为融合线下教学和线上教学两种模式的优点，笔者将现代信息网络和计算机技术与传统课堂教学相结合，实施线上线下混合式教学改革。为实现线上线下混合式教学，笔者将部分线下教案制作成网络版的在线教案，并录制成微课视频，通过将课程教学课件、特色教材和讲义、教学视频、现场设备图片、课程考核习题等教学资料在线数字化，依托中国矿业大学（北京）网络教学平台打造了“矿物加工学：物理选矿”课程自主学习平台（图1，p120），学生登陆相关网页后即可浏览课件PPT和视频，方便学生利用碎片时间自主学习。

图1 “矿物加工学：物理选矿”课程线上课程学习平台

课程的理论性和实践性较强，课程内容较丰富，涉及面广，信息量大，但课时较紧，一些设备的结构和工作原理相对比较复杂，仅通过单一课堂讲授，学生难以深入理解。针对这一问题，笔者利用学校课程建设、教材建设和教学改革项目的支持，将部分设备的结构和工作原理制作成动画演示系统（图2，p120），学生观看时更加直观，有利于加深学生对于设备内部结构、工作原理和应用场景的理解。

图2 “矿物加工学：物理选矿”课程部分设备结构和工作原理三维动画图

在线学习时，可要求学生提前在网上进行预习。老师提前安排学生网上自学，在课堂上再对学生自学内容进行考核、答疑和讨论，任课老师根据线下教学情况以及学生线上学习情况，检验学生学习的效果，管控学习过程。线上线下教学方式相结合，可有效打破学习时间和空间的限制，扩展学生学习资源，提升学生的主动学习能力和知识获取能力。

“矿物加工学：物理选矿”课程大部分作业要求学生在线上教学平台完成。学生通过输入个人账号和密码登陆平台后，在平台完成课程作业，可有效杜绝作业抄袭的现象，同时将作业保留在系统中，便于后续查询。通过在线课程的学习，提高了学生的自主学习能力，改善了课堂教学效果，保证了课程作业质量。

4 教学方式的改革

采用线上线下混合式教学后，原本课堂教学过程中讲授的相对分散的知识点，通过录课的方式发放到线上学习平台，让学生在线上进行学习。课堂教学主要以培养学生思考问题、分析问题和综合运用所学知识解决问题的能力为出发点，将教学、生产和科研相结合，对知识点进行融会贯通，提高学生对专业知识掌握的灵活性，强化学生运用知识的能力。

进一步强化学生的主体地位，调动学生学习的积极性和主动性。由于线上教学为线下教学留出了更充裕的时间，同时学生通过先期的网上预习，具备了一定的知识基础，因此课堂教学时可采用启发式、互动式、案例式等教学方法，进一步提高教与学的互动。通过课堂与课外有机结合的专业课程学习模式，提高了学生课堂学习的效率，实现了学生的自主学习和探究式学习，培养了学生独立学习和思考的习惯。

在课程考核方面，传统的线下教学考核主要包括课堂出勤、课堂提问/讨论、课后作业、阶段测试和期末考试等部分。考核更多的是偏向于结果，采用线上线下混合式教学后，除原有的结果考核外，还引入了更多过程考核的指标，比如学生在线学习的时长、参与的在线讨论和提问等，同时在线学习平台还可有效避免学生作业相互抄袭的现象，使课程考核从结果评价转变成为过程评价，评价更加全面和客观，也更有助于提高学生学习的主动性和积极性。

5 结论

“矿物加工学：物理选矿”课程通过线上线下混合式教学改革，教学内容更加合理，教学过程更系统，解决了教学过程受时空限制的弊端，学生的自主学习能力、创新能力和实践能力均得到一定程度的提高。