論“互聯網+”時代的教學改革

呂波 鄧小偉 房朝軍 胡娟 張會菊

摘 ?要：“互聯網+”教育是互聯網與教育行業全面融合的新發展形態，對于現代教育改革的發展提供新的動力，也對選礦機械課程教學改革提出新的要求。從課程理論與實踐結合、教學角色轉變及經典案例講解三個方面探討選礦機械課程目前的教學改革方式，通過結合“互聯網+”教育的時代特點提出以虛擬仿真試驗教學平臺為依托實現線上和線下教學相結合的教學改革模式，為選礦機械課程在“互聯網+”時代下的教學改革提出新的思路。

關鍵詞：互聯網+;選礦機械;教學改革;虛擬仿真;線上教學

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）18-0154-04

Abstract： "Internet +" education is a new development form that fully integrates the Internet and the education industry. The new form provides a new impetus for the development of modern education reform， and also puts forward new requirements for the teaching reform of the "Mineral Processing Machinery" course. The current teaching reform method of the "Mineral Processing Machinery" course is explored from three aspects： the combination of course theory and practice， the transformation of teaching roles and the explanation of classic cases. According to the era characteristics of "Internet +" education， the combination of online and offline teaching based on the virtual simulation experiment teaching platform is also proposed， which provides new ideas for the teaching reform of the "Mineral Processing Machinery" course in the "Internet +" era.

Keywords： Internet +; Mineral Processing Machinery; teaching reform; virtual simulation; online teaching

一、“互聯網+”時代背景

2015年《政府工作報告》中，李克強總理首次提出制定“互聯網+”行動計劃，旨在推動“互聯網+”與經濟社會發展各領域的融合創新，為產業智能化提供支撐，使其逐漸成為提升社會生產力的新動力[1]。“互聯網+”概念的提出標志著一個以互聯網為基礎設備和創新要素的經濟社會發展新形態的誕生，“互聯網+”用以互聯網為代表的信息通信技術及互聯網平臺來改造各行各業，實現傳統產業、傳統應用和服務的重組及優化配置，是實施創新驅動發展戰略，增強我國核心競爭力的必備途徑[2]。目前，“互聯網+”在各個行業中都有所發展，涌現出了眾多典型、高效、有著更好的經濟效益和社會效益的應用實踐，如“互聯網+”創業創新、“互聯網+”協同制造、“互聯網+”農業、“互聯網+”電商、“互聯網+”能源、“互聯網+”金融、“互聯網+”服務業、“互聯網+”通信以及“互聯網+”物流等，推動了整個產業的轉型升級，并不斷創造出新產品、新業務及新模式[3]。可見，“互聯網+”作為一種新的發展形態正在全面融合社會的方方面面，“互聯網+”時代已經向我們走來。

二、“互聯網+”時代對教育改革的要求

在“互聯網+”時代的背景下，教育領域也正在發生著一系列的變化。在過去工業時代，由于高度專業化的技術要求和對批量生產的迫切需求，使得教育變成了標準化的生產線，在這里知識作為原材料，學生作為處理對象，按照專業需求分門別類地進行強行灌注，最終學生作為教育生產線的產品被大量且快速的產出，其質量也因人而異。在工業化大生產發展的需求下，教育逐漸向層次化、模塊化、階級化方向發展，成為工業時代發展的犧牲品。同時由于教材知識的延后性，大部分學生在初入社會的時候難以有效地將所學知識應用到實踐中，長久以來造成學生及社會對現代教育的質疑聲越來越大。隨著“互聯網+”時代的到來，“互聯網+”對傳統教育提出了新的挑戰，同時人民對于自身塑造特別是人文素質日益重視，對于知識的渴望已達到了一個新的高度，而目前僵硬化的現代教育難以滿足人民的需求，成為阻礙社會精神文明發展的一大阻力。在這個時代背景下，“互聯網+”教育應運而生，“互聯網+”教育是“互聯網+”和教育行業高度融合后的新產物[4]，其本質在于利用以互聯網為代表的現代信息技術手段，促使單一的課堂教育與網絡資源相結合，實現教育理念及方式的深度變革，具體體現為線下實體教育逐漸與線上虛擬教育相結合，以老師為核心的傳統教育逐漸向師生互動，甚至以學生為主題的革新教育轉變，其目的在于擴寬教育的對象，打破原先封閉的校園教育環境，實現全民性的開放式教育。

三、“互聯網+”時代下選礦機械的課程改革探討

選礦機械課程作為礦物加工專業學生的選修課程，對于學生專業素養的提高及未來職業的發展具有重要的意義。一直以來選礦機械課程秉承著育人為先的教學理論，擔負著教授礦物加工專業學生熟悉選礦廠常見機械設備的運行原理及構造，了解機械設備間工作銜接的重擔。但隨著經濟社會的發展，特別是“互聯網+”時代的到來，選礦機械課程在教學過程也面臨著一系列的問題，有待解決。

（一）選礦機械的課程介紹及教學現狀

選礦機械課程是礦物加工專業的專業課程，主要介紹選礦過程中所涉及的篩分、破碎、磨礦、分選、脫水和運輸等方面的機械以及常見的輔助機械如泵、管道等的工作原理、結構特點、使用范圍、關鍵工作參數計算、設備的安裝調試和使用維護等，旨在讓學生掌握選礦設備的基本理論知識和工作原理，同時為從事礦物加工行業的人員提供技術參考[5]。

目前選礦機械課程為本校礦物加工專業學生的選修課程，共24個學時，總學分為1.5分。在選礦機械講授過程中主要采用PPT的方式進行理論教學，針對機械設備的相關結構，通過詳細介紹各組成部件的剖面圖，從分到總逐步將整個設備的結構特點展現在學生的面前。但選礦機械結構多具有復雜性、多樣性的特點，如振動篩一般由振動器、篩箱、減振裝置以及傳動裝置四部分構成，而其中振動器又包括軸偏心式、篩幫式塊偏心式、筒式以及箱式四個樣式，其他部件也具有多種類型。老師在進行振動篩結構介紹時，需逐一將相關部件結構進行講解，所需課時較長，且需多節課銜接。而學生則需在整個講授過程中集中精力，任意環節的疏漏將無法對整個振動篩結構吃透。因此在利用傳統PPT進行授課時，往往會造成老師備課量大而學生難以消化的“雙輸”局面。

同時本課程所采用的教材多為中國礦大出版社出版的《選礦機械》，輔以中國礦大出版社出版的《選煤機械》，兩本教材在選題及章節布局上多有相似之處，所著內容大多與現場實際應用相符合，但由于近幾年選礦廠設備更新頻率明顯加快，而教材更新速度卻有所放緩，最近更新版本為2014版，導致部分已在現場得到很好應用的新設備未能在教材中體現，如目前在脫水環節中應用較為廣泛且效果較好的快開式高壓隔膜壓濾機，雖與教材中廂式壓濾機在結構上大同小異，但工作原理卻明顯不同，類似的這種新設備在教材中卻未得以體現。同時隨著機械自動化技術的發展，一些傳統的選礦設備已開始了自動化甚至智能化的改造，相關的工作原理及結構特點也隨之變化，而相關的技術改造成果卻難以及時反饋在教材上，最終導致學生無法及時掌握行業發展新動態，在傳統課堂上獲取的知識體系難以與實際現場相吻合，畢業后無法在短時間內投入到新的工作環境中。

由于選礦機械課程屬于工科范疇偏重于應用技術與實踐工藝研究，傳統的理論教學模式難以達到學生學以致用的理想效果，對于選礦機械課程的教學改革已達到刻不容緩的地步。

（二）選礦機械課程教學改革的思考

傳統的選礦機械課程多側重于理論教學模式，弊端頗多。如何實現選礦機械課程教學的優化改革，使教學效果滿足學生及社會時代發展的需要是目前急需解決的問題之一。

1. 選礦機械課程教學過程中的理論與實踐結合

鑒于選礦機械課程涉及內容與實際現場聯系緊密，在前期進行課程大綱設計時，除相關理論學時外還需增加部分試驗、實踐學時。即除計劃對學生進行傳統理論教學外，在條件允許的前提下可安排學生在課余參觀實驗室設備甚至在周末到周邊友好的選礦廠參觀現場生產設備。如本學校礦物加工實驗室相關選礦實驗設備齊全，如浮選機、球磨機、搖床、磁選機以及TBS干擾床等選礦設備可滿足學生對于設備運行原理的大致了解，而周邊趙固二礦、一礦等礦區為我校的實習基地，可為學生對機械設備生產運行情況的短暫見習提供條件，相信上述資源若能充分利用將使學生從理論到實踐對設備的結構特點及工作方式有著深刻的認識和了解。

2. 選礦機械課程教學過程中的角色轉換

傳統的課堂教學主要以老師講授為主，學生作為被動受教的角色，難以發揮主觀能動性，缺乏學習激情。在實際授課過程中可適當采取學生講授、老師評價總結的教學方式。例如當講授分選設備-重介質分選機時，可安排學生提前通過查閱資料及網上資源編制重介質分選機的相關PPT，并在課堂上鼓勵學生在講臺上結合PPT對重介質分選機的結構特點及工作原理進行講解，最終由老師對學生的講解內容進行評價，查漏補缺。這種教學方式在歐美等國相對較為流行，其核心點在于將原先以老師為主導的教學方式轉化為以學生為主導，這樣老師可對學生掌握知識的情況有著大致的了解，及時對學生知識結構的薄弱環節進行補充，真正做到有的放矢，對癥下藥;而這種課堂上主導權的轉變更能激發學生的學習激情，學生可通過前期的PPT制作及課程講授對所學的知識有著更深層次的掌握。

3. 選礦機械課程教學過程中的案例講解

選礦機械課程多以介紹設備為主，對于設備的了解程度學生不如老師，而老師則不如現場操作技術人員。在課程教學過程中，可聘請實習基地、校友企業等相關部門的技術人員作為兼職教師，定期為學生進行授課。這些兼職老師擁有幾年甚至幾十年的設備操作經驗，對于設備的工作性能甚至是相關優缺點都了如指掌。在實際授課過程中，兼職老師可根據現場機械設備運行的實際情況，有所側重地介紹相關設備的應用情況。如脫水設備特別是立式離心脫水機和臥式離心脫水機，兩者在選礦廠應用都比較普遍，但兩者的應用效果（即脫水效率），相關優越點等細節方面只有現場技術人員了解得清楚。這些細節的講解既能滿足學生對設備應用好壞的好奇心，又能提高學生對礦物加工專業現場工作環境的熟悉度和認同感。同時通過兼職老師的講解可使學生了解到目前現場所應用的關鍵選礦技術及設備，從而有側重點地對書中的內容進行篩選，從而在有限的時間內獲取關鍵的專業技術知識，做到精益求精。

（三）“互聯網+”與選礦機械課程教學的有機結合

在“互聯網+”對整個教育行業實施變革的大背景下，特別是“互聯網+”教育觀念的提出對于選礦機械課程教學變革也帶來了新的變化。選礦機械課程教學需與“互聯網+”有機結合以適應時代發展需求。“互聯網+”教育方式如圖1所示。

1. 選礦機械課程的線上教學

線上教學是“互聯網+”教育的具體體現，進入21世紀以來隨著大型開放式網絡課程（Massive Open Online Course）平臺建設，線上教學方式依托中國大學MOOC（慕課）、小規模限制性在線課程（SPOC）、翻轉課堂、微課、微視頻、Sakai（賽課）網絡教學平臺以及藍墨云班課等平臺逐漸進入人們的視野[6]。由于網絡的開放性和共享性，選礦機械線上教學可依托相關的教學平臺，將老師課程教學錄制（或實時）視頻和網絡中豐富的優化資源相結合，一方面向訪問對象（包括學生及其他受教育者）提供老師關于機械設備的理論講解，另一方面可推送網絡上該設備相關的現場運行甚至是3D模擬動畫，兩者相結合可增強訪問對象對機械設備的熟悉程度，這種線上教學既減輕了線下課堂教學老師們的備/授課壓力，也可以全天候無定期地滿足學生的自主學習需求。同時由于網絡環境的虛擬性，學生和老師作為網絡環境的一份子，相對地位較為平等，學生沒有了日常教學課程上的拘泥感，更有利于學生與老師之間的無障礙溝通。在此背景下，學生針對選礦機械課程中相關設備結構的不明之處可及時向老師反饋，老師也可以根據反饋意見及時調整授課內容和教學方式。此外，選礦機械線上教學也允許學生直接跳到其他章節選擇比較感興趣的內容，大大提高了學生的學習自主性，也滿足了學生對該課程學習的個性化需求。但線上教學方式也具有局限性，由于缺乏傳統線下教學的“面提耳授”，老師難以掌握每個學生的上課狀態，對于不認真聽課的學生無法起到及時提醒的作用;而學生缺乏了老師監督的約束，在線上學習時需具有足夠的自控率，不然難以達到理想的上課效果。因此，在進行選礦機械課程教學時需線上與線下教學相結合：在課堂上，老師可以根據自己的經驗和學生特點將互聯網上相關資源與課本知識相結合;在課下，學生可以根據自己對課堂內容的理解程度，選擇線上教學方式來彌補自己相關知識的不足，同時可以利用線上平臺及時和老師及同學溝通學習遇到的難題，以完善自己的知識結構。

2. 選礦機械課程的虛擬仿真實驗教學

虛擬仿真實驗教學是選礦機械課程線上教學的具體措施，主要是針對本課程相關特點通過互聯網技術構建虛擬仿真實驗教學平臺，具體體現在兩個方面：一方面從視聽角度上講，虛擬仿真實驗教學通過數學建模將教材中實際設備結構轉變為具體的三維數據（如圖2所示），最終以三維立體模型的形式展現在學生的面前，學生通過平面或VR全景展示能直觀地了解機械設備的結構特性，此外虛擬仿真實驗教學還可展示模擬機械的運行過程，學生可直觀地明晰設備的工作原理和性能，這樣既可以節約實物試驗設備的購置費用，為試驗室資源的合理利用提供條件，同時規避了現場參觀過程中學生可能面臨的安全問題，也為老師現場授課提供一個好的條件，不再受到實際現場嘈雜環境的影響;另一方面從動手實踐角度上講，虛擬仿真實驗教學將線上的機械設備三維立體模型與線下的操作按鈕（或手柄）相結合，允許學生通過線下的操作按鈕（或手柄）對線上機械的三維模型進行指令操作，學生可以在線上進行機械設備的部件拆卸和組裝，這樣既鍛煉了學生的動手能力，也避免了學生在實際操作過程中可能遇到的安全問題，同時通過對模擬設備的拆卸和組裝可使學生對機械設備的結構有著整體的認識。由此虛擬仿真實驗教學從視覺和動手實踐兩個角度充分結合礦山機械課程的相關特點，使得該課程的教學效果得以明顯提升。

3. 以賽促課的個性化教育

“互聯網+”時代的到來也促使了大學生創新創業大賽的改革，將傳統的線下比賽方式轉變為“線上+線下”的混合比賽方式，比賽方式的轉變消除了時間及場地的限制，也為礦山機械課程“以賽促課”的方式提供了基礎。為提高學生的學習興趣，老師在課余時間可帶領對機械設計感興趣的同學根據自己所學知識及感悟對現有礦山機械進行改進，并設計制作相關模型及設備，通過線上或線下的方式參與各種創新創業大賽，若采用線上參賽的方式根據比賽時間在不影響正常教學的同時組織學生進行集體旁觀;若采用線下參賽的方式可在課堂上通過線上直播的方式對比賽全程進行跟蹤講解，這種“以賽促課”的個性化培養方式既促使參與者增強對礦山機械的深度認識，有利于參與者的后續深度培養，也可以激發更多同學的參與積極性，形成良性循環。

四、結束語

傳統的理論教學模式已難以滿足現代社會對教育的需求，而“互聯網+”時代的到來為礦山機械課程的教學改革提供了新的動力。通過課程教學過程中的理論聯系實際、老師與學生的角色轉變，現場案例的講解使得傳統的選礦機械課程教學出現了新的變革，而“互聯網+”教育則對該課程的教學深度改革提出了新的要求，采用線上教育特別是虛擬仿真試驗教學方式，可提高學生的自主學習和動手能力，彌補線下教學的不足。這既是提高選礦機械課堂教學質量的有效手段，也是現代教育發展的新趨勢。

參考文獻：

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[6]鄔大光.教育技術演進的回顧與思考-基于新冠肺炎疫情背景下高校在線教學的視角[J].中國高教研究，2020（4）：5-10+15.