冶金工程綜合實驗中混合教學(xué)模式的應(yīng)用

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摘要：基于冶金工程專業(yè)實踐課程的內(nèi)容與特點，應(yīng)用目標特征導(dǎo)向式、線上線下結(jié)合式、實驗設(shè)計與分析式等教學(xué)模式，對該專業(yè)的綜合實驗展開研究。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；綜合實驗；工程實踐

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，其目標為培養(yǎng)具有較強的工程實踐能力和解決復(fù)雜冶金工程問題能力，具備自主學(xué)習(xí)意識和在實踐中自我提高的能力，適應(yīng)國內(nèi)、國際人才市場需求的高級工程技術(shù)人才。其中，對工程實踐能力的培養(yǎng)尤為重要，并且在高等教育界普遍認同以教育成果為導(dǎo)向?qū)嵤┤瞬排囵B(yǎng)的教育體系[1]。據(jù)文獻報道[2]：部分發(fā)達國家如韓、美、日等國的高校，至少有八成的課程應(yīng)用了混合教學(xué)模式，我國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?；诖耍瑐鹘y(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)綜合實驗、冶金工程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等一系列實踐教學(xué)環(huán)節(jié)都將受到波及，應(yīng)注重工程實踐教育的成效，以適應(yīng)新形勢下的教育理念。冶金工程專業(yè)的綜合實驗課程教學(xué)大綱（2017版）中規(guī)定：實驗學(xué)時數(shù)為兩周，開課學(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，綜合實驗中所采用的教學(xué)模式有實驗設(shè)計和研究分析兩種：實驗設(shè)計教學(xué)模式偏重于對實驗方案和流程的設(shè)計，能夠使工程中的設(shè)計思路貫穿實驗全過程；研究分析則偏重于對既定的實驗內(nèi)容進行詳細解析。這兩種教學(xué)模式也是目前國內(nèi)多數(shù)工科高校中實驗類課程所普遍采取的模式，體系成熟可靠，模式具備較強的實用性，但是形式上依舊存在單調(diào)、創(chuàng)新性不足等缺點[3]。因此，在提倡創(chuàng)新性和多樣化的今天，針對傳統(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)模式在實踐類課程中的應(yīng)用價值，以期可以豐富綜合實驗混合教學(xué)模式的相關(guān)理論。

2冶金綜合實驗課程教學(xué)模式現(xiàn)狀

教學(xué)過程趨于傳統(tǒng)，應(yīng)用化程度偏低傳統(tǒng)的冶金綜合實驗教學(xué)過程為：首先，冶金專業(yè)系部根據(jù)教學(xué)大綱指派綜合實驗的教學(xué)任務(wù)；接著，由專業(yè)教師將課程教學(xué)大綱中的實驗題目下發(fā)給學(xué)生；最后，學(xué)生接受題目進行實驗。在此過程中，學(xué)生參與感很低，沒有自主選擇實驗題目的空間，易造成受教育的盲從；若依據(jù)工程教育模式，“設(shè)計”思路在實驗過程中沒有體現(xiàn)，勢必會造成教學(xué)過程的固化。此外，實驗的題目擬定環(huán)節(jié)存在較多問題。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驗題目，再由專業(yè)負責(zé)人進行題目審核，審核通過后才可下發(fā)。但在現(xiàn)實中，很多實驗題目的制定并沒有嚴格遵守教學(xué)規(guī)范，甚至流于形式，導(dǎo)致實驗題目會出現(xiàn)陳舊、僵化、不切實際等情況。上述情況直接影響到學(xué)生進行綜合實驗的興趣和熱情。實驗設(shè)計—研究—分析的流程存在瑕疵現(xiàn)階段的綜合實驗流程為：實驗設(shè)計階段—研究環(huán)節(jié)—分析階段，每一個環(huán)節(jié)的教學(xué)時間比例基本為1:2:1，即總共10天的教學(xué)周期中，實驗設(shè)計和分析階段各占2.5天，研究環(huán)節(jié)占五天。這一時間分配方法在近三年的實驗過程中被發(fā)現(xiàn)存在問題。通常學(xué)生在進行實驗設(shè)計前需要查閱一些文獻資料，整理歸納后提出具體實驗方案，交由指導(dǎo)教師審閱同意后方可進行下一步驟。這個階段的時間則會隨學(xué)生文獻檢索及應(yīng)用能力的不同產(chǎn)生差異，對個別綜合能力欠缺的小組，無法保證實驗方案一次通過，將造成第一階段的時間延長，影響后續(xù)其他環(huán)節(jié)的推進。在研究環(huán)節(jié)和分析階段，對學(xué)生的工程實踐和團體協(xié)作能力同樣提出較高要求，這兩個階段的時間也存在差異。在研究階段和分析階段，研究內(nèi)容和分析形式較為單調(diào)。如稀土模塊實驗內(nèi)容是對鑄鋼或者鑄鋁進行稀土合金化處理，而對于冶金工程專業(yè)來講，稀土模塊實驗內(nèi)容應(yīng)該不局限于稀土的火法處理過程，還應(yīng)該擴展到濕法冶金處理的領(lǐng)域，因此在實驗內(nèi)容方面有所欠缺。研究形式是教師現(xiàn)場指導(dǎo)，學(xué)生實施完成，采集實驗結(jié)果及相關(guān)研究數(shù)據(jù)進行分析。綜合分析需要很強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)生在分析階段有時會力不從心。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)，但是上述綜合實驗的流程中恰恰缺乏應(yīng)用的實踐。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，對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)也極為不利，達不到預(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高等工科院校對于專業(yè)實踐類課程的重視程度普遍較高，這些高校所設(shè)置的綜合實驗類教學(xué)體系基本遵循從理論到實踐的原則。如果從近年來熱門的工程教育認證的角度去看，學(xué)生的畢業(yè)要求中明確提出對設(shè)計/開發(fā)解決方案的具體指標，這一指標的達成必須要重視實踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新、環(huán)境保護、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。有部分教師在對待創(chuàng)新性的教學(xué)模式時，通常會產(chǎn)生消極甚至抵觸的想法，認為傳統(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打破原有的習(xí)慣，產(chǎn)生思維定式。教學(xué)現(xiàn)狀對學(xué)生和教師的提升進步有著負面作用，在信息化和智能化的今天，合理運用網(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步的臺階，需要教師去勇敢邁進。

3混合教學(xué)模式在冶金綜合實驗課程中的具體應(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)面授式教育有機結(jié)合的教學(xué)方式，重點突出學(xué)生作為教育對象的主觀作用，運用新的教育技術(shù)和裝備來實現(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，其中常見的有目標特征導(dǎo)向、分組討論、線上線下結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動、翻轉(zhuǎn)課堂、案例研究、實驗設(shè)計與分析等。對于冶金綜合實驗課程，目標特征導(dǎo)向、線上線下結(jié)合、實驗設(shè)計與分析等方式則更為適合。目標特征導(dǎo)向式的應(yīng)用冶金綜合實驗課程是冶金工程專業(yè)本科生進入專業(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；又作為冶金工藝課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計（論文）等專業(yè)實踐類教學(xué)環(huán)節(jié)的后續(xù)階段，這一階段則側(cè)重于對專業(yè)知識的實踐和設(shè)計應(yīng)用。以理論基礎(chǔ)和工藝檢驗為學(xué)習(xí)目標，將設(shè)計應(yīng)用的實踐作為學(xué)習(xí)特征，進行合理的導(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)目標是了解黑色金屬的熔鑄過程及原理，掌握特定鋼種的軋制工藝對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)容皆涉及理論知識和加工或者處理工藝，學(xué)習(xí)目標都提出應(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、后置應(yīng)用的教學(xué)模式突出了目標導(dǎo)向的重要性，也顯示了實驗類課程的教學(xué)特征，因此，合理使用目標特征導(dǎo)向式教學(xué)方法，能夠在具體教學(xué)過程中體現(xiàn)出設(shè)計、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)達的時代，將優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源引入實踐類課程是一種具備創(chuàng)新性的嘗試[5]。綜合實驗學(xué)習(xí)周期短、內(nèi)容較多的問題能夠在線上進行處理，應(yīng)用性較強的問題可以在現(xiàn)場進行解決。因此，冶金工程專業(yè)應(yīng)利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺完善實驗課程的相關(guān)教學(xué)資源，如課程特點、教學(xué)目標、實驗原理及方法、影像及文字資料等，并豐富線上平臺的功能，設(shè)置實驗現(xiàn)象記錄、互動交流、考核評價等功能模塊。學(xué)生需要在綜合實驗課程開始前一周登錄平臺進行預(yù)習(xí)，實驗周期中也需要利用平臺完成問題解析、實驗現(xiàn)象記錄等線上任務(wù)；再結(jié)合線下實驗，完善綜合實驗的教學(xué)流程。此外，還可以增加虛擬煉鋼平臺[6]，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)煉鋼操作的訓(xùn)練，完善實驗內(nèi)容，增加學(xué)生的實驗時間與經(jīng)驗。實驗設(shè)計與分析式的應(yīng)用基于工程教育認證模式的綜合實驗課程，對設(shè)計與分析的理解應(yīng)該對照認證要求去進行教學(xué)。冶金綜合實驗教學(xué)過程中應(yīng)對“問題分析”和“設(shè)計/開發(fā)解決方案”這兩個指標點進行支撐和服務(wù)：“問題分析”指標點中要求學(xué)生能夠分析和表達冶金領(lǐng)域中的工程問題，并獲得有效結(jié)論；“設(shè)計/開發(fā)解決方案”指標點中則要求學(xué)生能夠具備提出、設(shè)計和解決較復(fù)雜冶金工程問題的能力。因此，冶金工程專業(yè)應(yīng)在教學(xué)過程中要求教學(xué)方式和內(nèi)容更貼近工程認證的思路，尤其是利用設(shè)計+分析的混合式教學(xué)，使學(xué)生能夠?qū)⒐こ陶J證的概念深化并加以實踐。如果條件具備，可以適當引入“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，以豐富綜合實驗的教學(xué)體系，使綜合實驗對工程教育認證的支撐更加立體化。

4結(jié)語

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

參考文獻

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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