冶金工程綜合實(shí)驗(yàn)中混合教學(xué)模式的應(yīng)用

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摘要：基于冶金工程專業(yè)實(shí)踐課程的內(nèi)容與特點(diǎn)，應(yīng)用目標(biāo)特征導(dǎo)向式、線上線下結(jié)合式、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析式等教學(xué)模式，對(duì)該專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)展開(kāi)研究。研究結(jié)果表明，上述教學(xué)模式在課程中的應(yīng)用程度各不相同，多樣化的教學(xué)模式能夠豐富工程實(shí)踐類課程的教學(xué)思路，有助于學(xué)生提升學(xué)習(xí)成效，教師深化教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞：混合教學(xué)模式；冶金工程；綜合實(shí)驗(yàn)；工程實(shí)踐

1引言

作為傳統(tǒng)工科的冶金工程專業(yè)承載著冶金領(lǐng)域工程技術(shù)人才的培養(yǎng)重任，其目標(biāo)為培養(yǎng)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和解決復(fù)雜冶金工程問(wèn)題能力，具備自主學(xué)習(xí)意識(shí)和在實(shí)踐中自我提高的能力，適應(yīng)國(guó)內(nèi)、國(guó)際人才市場(chǎng)需求的高級(jí)工程技術(shù)人才。其中，對(duì)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)尤為重要，并且在高等教育界普遍認(rèn)同以教育成果為導(dǎo)向?qū)嵤┤瞬排囵B(yǎng)的教育體系[1]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[2]：部分發(fā)達(dá)國(guó)家如韓、美、日等國(guó)的高校，至少有八成的課程應(yīng)用了混合教學(xué)模式，我國(guó)超六成以上的高校也已經(jīng)將線上課程管理系統(tǒng)作為混合教學(xué)模式的技術(shù)支持。基于此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式將發(fā)生變化，如冶金專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)、冶金工程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等一系列實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)都將受到波及，應(yīng)注重工程實(shí)踐教育的成效，以適應(yīng)新形勢(shì)下的教育理念。冶金工程專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱（2017版）中規(guī)定：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為兩周，開(kāi)課學(xué)期為第六學(xué)期末，主要教學(xué)內(nèi)容分為稀土模塊、有色金屬模塊、黑色金屬模塊三部分。目前，綜合實(shí)驗(yàn)中所采用的教學(xué)模式有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究分析兩種：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)模式偏重于對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和流程的設(shè)計(jì)，能夠使工程中的設(shè)計(jì)思路貫穿實(shí)驗(yàn)全過(guò)程；研究分析則偏重于對(duì)既定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)解析。這兩種教學(xué)模式也是目前國(guó)內(nèi)多數(shù)工科高校中實(shí)驗(yàn)類課程所普遍采取的模式，體系成熟可靠，模式具備較強(qiáng)的實(shí)用性，但是形式上依舊存在單調(diào)、創(chuàng)新性不足等缺點(diǎn)[3]。因此，在提倡創(chuàng)新性和多樣化的今天，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革已成定局，打破常規(guī)面授方式，將部分教學(xué)內(nèi)容移植給學(xué)生自學(xué)完成，教師嚴(yán)格監(jiān)管把控，形成多樣化的混合教學(xué)模式，則成為眾多高校所采納的新形式，也是教學(xué)模式創(chuàng)新的必經(jīng)之路。本文將探索混合教學(xué)模式在實(shí)踐類課程中的應(yīng)用價(jià)值，以期可以豐富綜合實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)模式的相關(guān)理論。

2冶金綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式現(xiàn)狀

教學(xué)過(guò)程趨于傳統(tǒng)，應(yīng)用化程度偏低傳統(tǒng)的冶金綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程為：首先，冶金專業(yè)系部根據(jù)教學(xué)大綱指派綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)；接著，由專業(yè)教師將課程教學(xué)大綱中的實(shí)驗(yàn)題目下發(fā)給學(xué)生；最后，學(xué)生接受題目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，學(xué)生參與感很低，沒(méi)有自主選擇實(shí)驗(yàn)題目的空間，易造成受教育的盲從；若依據(jù)工程教育模式，“設(shè)計(jì)”思路在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有體現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)造成教學(xué)過(guò)程的固化。此外，實(shí)驗(yàn)的題目擬定環(huán)節(jié)存在較多問(wèn)題。教學(xué)任務(wù)提出的要求是先由專業(yè)指導(dǎo)教師集體討論并擬定實(shí)驗(yàn)題目，再由專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行題目審核，審核通過(guò)后才可下發(fā)。但在現(xiàn)實(shí)中，很多實(shí)驗(yàn)題目的制定并沒(méi)有嚴(yán)格遵守教學(xué)規(guī)范，甚至流于形式，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)題目會(huì)出現(xiàn)陳舊、僵化、不切實(shí)際等情況。上述情況直接影響到學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—研究—分析的流程存在瑕疵現(xiàn)階段的綜合實(shí)驗(yàn)流程為：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段—研究環(huán)節(jié)—分析階段，每一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)時(shí)間比例基本為1:2:1，即總共10天的教學(xué)周期中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析階段各占2.5天，研究環(huán)節(jié)占五天。這一時(shí)間分配方法在近三年的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題。通常學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前需要查閱一些文獻(xiàn)資料，整理歸納后提出具體實(shí)驗(yàn)方案，交由指導(dǎo)教師審閱同意后方可進(jìn)行下一步驟。這個(gè)階段的時(shí)間則會(huì)隨學(xué)生文獻(xiàn)檢索及應(yīng)用能力的不同產(chǎn)生差異，對(duì)個(gè)別綜合能力欠缺的小組，無(wú)法保證實(shí)驗(yàn)方案一次通過(guò)，將造成第一階段的時(shí)間延長(zhǎng)，影響后續(xù)其他環(huán)節(jié)的推進(jìn)。在研究環(huán)節(jié)和分析階段，對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐和團(tuán)體協(xié)作能力同樣提出較高要求，這兩個(gè)階段的時(shí)間也存在差異。在研究階段和分析階段，研究?jī)?nèi)容和分析形式較為單調(diào)。如稀土模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是對(duì)鑄鋼或者鑄鋁進(jìn)行稀土合金化處理，而對(duì)于冶金工程專業(yè)來(lái)講，稀土模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該不局限于稀土的火法處理過(guò)程，還應(yīng)該擴(kuò)展到濕法冶金處理的領(lǐng)域，因此在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面有所欠缺。研究形式是教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，學(xué)生實(shí)施完成，采集實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。綜合分析需要很強(qiáng)的邏輯推理與信息處理能力，學(xué)生作為研究分析的主體，需要上述能力作為支撐。這些能力在學(xué)生前面的學(xué)習(xí)過(guò)程中雖然已經(jīng)得到鍛煉，但是鍛煉程度和效果依然不明顯，導(dǎo)致學(xué)生在分析階段有時(shí)會(huì)力不從心。分析階段完成后，理論上應(yīng)該存在后續(xù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)，但是上述綜合實(shí)驗(yàn)的流程中恰恰缺乏應(yīng)用的實(shí)踐。這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)的缺失，顯著地影響課程體系的完整性，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)也極為不利，達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)目的和培養(yǎng)效果。教學(xué)模式的陳舊觀念有待更新我國(guó)高等工科院校對(duì)于專業(yè)實(shí)踐類課程的重視程度普遍較高，這些高校所設(shè)置的綜合實(shí)驗(yàn)類教學(xué)體系基本遵循從理論到實(shí)踐的原則。如果從近年來(lái)熱門(mén)的工程教育認(rèn)證的角度去看，學(xué)生的畢業(yè)要求中明確提出對(duì)設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案的具體指標(biāo)，這一指標(biāo)的達(dá)成必須要重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新、環(huán)境保護(hù)、文化等因素[4]。而上述因素則被很多高校所忽視，也鮮有教師從教學(xué)模式的角度出發(fā)去思索和解決，體現(xiàn)在教學(xué)現(xiàn)實(shí)中，就呈現(xiàn)了教學(xué)模式落后、守舊的特征。有部分教師在對(duì)待創(chuàng)新性的教學(xué)模式時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生消極甚至抵觸的想法，認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)模式足以完成教學(xué)目的，不需要用新方法和新模式來(lái)打破原有的習(xí)慣，產(chǎn)生思維定式。教學(xué)現(xiàn)狀對(duì)學(xué)生和教師的提升進(jìn)步有著負(fù)面作用，在信息化和智能化的今天，合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)與信息新技術(shù)，科學(xué)掌握新的教學(xué)理念和方法已成為教師進(jìn)步的臺(tái)階，需要教師去勇敢邁進(jìn)。

3混合教學(xué)模式在冶金綜合實(shí)驗(yàn)課程中的具體應(yīng)用

混合教學(xué)模式本質(zhì)上是將多渠道化教育同傳統(tǒng)面授式教育有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式，重點(diǎn)突出學(xué)生作為教育對(duì)象的主觀作用，運(yùn)用新的教育技術(shù)和裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育目的，更充分地體現(xiàn)教學(xué)效果。國(guó)內(nèi)外眾多高校常用的混合教學(xué)模式種類較多，其中常見(jiàn)的有目標(biāo)特征導(dǎo)向、分組討論、線上線下結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂、案例研究、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析等。對(duì)于冶金綜合實(shí)驗(yàn)課程，目標(biāo)特征導(dǎo)向、線上線下結(jié)合、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析等方式則更為適合。目標(biāo)特征導(dǎo)向式的應(yīng)用冶金綜合實(shí)驗(yàn)課程是冶金工程專業(yè)本科生進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)階段的重要環(huán)節(jié)，起到承前啟后的關(guān)鍵作用。該課程可作為部分專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程如“冶金傳輸原理”“冶金反應(yīng)工程學(xué)”“鋼鐵冶金工藝學(xué)”“有色金屬冶金學(xué)”等的承接環(huán)節(jié)，側(cè)重于基礎(chǔ)理論和工藝的相關(guān)知識(shí)；又作為冶金工藝課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等專業(yè)實(shí)踐類教學(xué)環(huán)節(jié)的后續(xù)階段，這一階段則側(cè)重于對(duì)專業(yè)知識(shí)的實(shí)踐和設(shè)計(jì)應(yīng)用。以理論基礎(chǔ)和工藝檢驗(yàn)為學(xué)習(xí)目標(biāo)，將設(shè)計(jì)應(yīng)用的實(shí)踐作為學(xué)習(xí)特征，進(jìn)行合理的導(dǎo)向性教學(xué)，必然能夠顯著提高專業(yè)教學(xué)的成效。解析該課程的教學(xué)內(nèi)容可知，黑色金屬模塊學(xué)習(xí)目標(biāo)是了解黑色金屬的熔鑄過(guò)程及原理，掌握特定鋼種的軋制工藝對(duì)鋼樣性能和組織的影響；有色金屬模塊是掌握鋁合金、鎂合金等有色合金試樣的熔煉、軋制工藝，學(xué)會(huì)分析有色合金組織與性能間的關(guān)系；稀土模塊是學(xué)習(xí)稀土精礦的分解原理及過(guò)程，掌握稀土合金化處理黑色及有色金屬合金的工藝。由以上內(nèi)容可知：三部分教學(xué)內(nèi)容皆涉及理論知識(shí)和加工或者處理工藝，學(xué)習(xí)目標(biāo)都提出應(yīng)該掌握的原理，形成原理+應(yīng)用的復(fù)合模式。這種前置目標(biāo)、后置應(yīng)用的教學(xué)模式突出了目標(biāo)導(dǎo)向的重要性，也顯示了實(shí)驗(yàn)類課程的教學(xué)特征，因此，合理使用目標(biāo)特征導(dǎo)向式教學(xué)方法，能夠在具體教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)出設(shè)計(jì)、應(yīng)用等思路。線上線下結(jié)合式的應(yīng)用大學(xué)生正處于信息化和網(wǎng)絡(luò)化高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，將優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源引入實(shí)踐類課程是一種具備創(chuàng)新性的嘗試[5]。綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)周期短、內(nèi)容較多的問(wèn)題能夠在線上進(jìn)行處理，應(yīng)用性較強(qiáng)的問(wèn)題可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解決。因此，冶金工程專業(yè)應(yīng)利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)完善實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)教學(xué)資源，如課程特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)原理及方法、影像及文字資料等，并豐富線上平臺(tái)的功能，設(shè)置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄、互動(dòng)交流、考核評(píng)價(jià)等功能模塊。學(xué)生需要在綜合實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)始前一周登錄平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)周期中也需要利用平臺(tái)完成問(wèn)題解析、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄等線上任務(wù)；再結(jié)合線下實(shí)驗(yàn)，完善綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程。此外，還可以增加虛擬煉鋼平臺(tái)[6]，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)煉鋼操作的訓(xùn)練，完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析式的應(yīng)用基于工程教育認(rèn)證模式的綜合實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)設(shè)計(jì)與分析的理解應(yīng)該對(duì)照認(rèn)證要求去進(jìn)行教學(xué)。冶金綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)對(duì)“問(wèn)題分析”和“設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案”這兩個(gè)指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行支撐和服務(wù)：“問(wèn)題分析”指標(biāo)點(diǎn)中要求學(xué)生能夠分析和表達(dá)冶金領(lǐng)域中的工程問(wèn)題，并獲得有效結(jié)論；“設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案”指標(biāo)點(diǎn)中則要求學(xué)生能夠具備提出、設(shè)計(jì)和解決較復(fù)雜冶金工程問(wèn)題的能力。因此，冶金工程專業(yè)應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中要求教學(xué)方式和內(nèi)容更貼近工程認(rèn)證的思路，尤其是利用設(shè)計(jì)+分析的混合式教學(xué)，使學(xué)生能夠?qū)⒐こ陶J(rèn)證的概念深化并加以實(shí)踐。如果條件具備，可以適當(dāng)引入“冶金能源與環(huán)境”“綠色冶金與清潔生產(chǎn)”等環(huán)保類課程的內(nèi)容，以豐富綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系，使綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)工程教育認(rèn)證的支撐更加立體化。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混合式教學(xué)之于綜合實(shí)驗(yàn)形式和內(nèi)容的實(shí)施提供了豐富的理論基礎(chǔ)，為高等工程實(shí)踐教育的發(fā)展提供了一種新思路。同時(shí)，隨著混合教學(xué)形式上的逐漸豐富，實(shí)驗(yàn)類的教學(xué)環(huán)節(jié)在執(zhí)行時(shí)又多了一種可借鑒的模型，再輔以新型的教學(xué)手段，進(jìn)行整體規(guī)劃與實(shí)施，最終達(dá)到提升學(xué)習(xí)成效、深化教學(xué)理念的目的。

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作者：路焱 陳偉東 李艷芬 李杰 李建超 單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院