“選煤（礦）廠設計”課程教學改革實踐與思考

李志紅 劉愛榮 董憲姝 楊潤全

［摘 要］ “選煤（礦）廠設計”是礦物加工工程專業本科生的必修課之一，具有較強的綜合性和實踐性。為強化學生綜合實踐能力的培養，教學團隊以中國大學MOOC平臺“選礦廠設計”精品共享課為依托，不斷優化教學內容、改進教學模式，精心設計和組織教學過程，提高學生的學習興趣，激發學生的內驅力，通過翻轉課堂、案例教學、分組討論等課堂教學改革實踐及網絡課程和教學資源建設等，構建以學生“學”為主的線上線下混合教學新模式。同時，對實踐中存在的問題進行了分析，提出持續改進方向。

［關鍵詞］ 教學改革；混合教學；翻轉課堂；案例教學

［基金項目］ 2019年度太原理工大學教學改革項目“基于新工科背景的選煤（礦）廠設計課程混合教學模式改革與實踐”（TLJ2019035）

［作者簡介］ 李志紅（1970—），女，山西太原人，博士，太原理工大學礦業工程學院副教授，主要從事礦物加工工程專業研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0064-04［收稿日期］ 2022-05-11

引言

選煤、選礦廠設計是礦山建設的關鍵環節，其目的是通過一系列設計工作，使生產現場的工藝流程和設備配置最為合理，技術經濟指標達到最佳，對環境友好，以盡可能少的投資實現建設目標。“選煤（礦）廠設計”是礦物加工工程本科生的專業必修課之一，課程內容主要包括工程設計的基本原則、資料分析、分選方法與流程設計、物料平衡和設備選型計算、車間及工業場地總平面工藝布置等，具有很強的綜合性和實踐性，對學生自主學習的要求較高，然而由于課程安排在大四第一學期，學生的主要精力在考研和找工作上，傳統的以教師“教”為主導的課堂教學模式很難引起學生共鳴，教學效果欠佳。

國家級精品課程“選礦廠設計”在愛課程網中國大學MOOC平臺上線，為學生自主學習和課程教學改革提供了有利條件。與傳統教學模式相比，線上MOOC的優勢主要表現為每部分內容相對獨立，針對一個特定的內容，時間在10～15分鐘，且具有暫停、回放等多種功能，便于學生依據個體情況隨時進行自主學習。同時，MOOC平臺也為學習者提供了參與互動、交流討論的良好機會，學生能夠接觸優勢教學資源，與名校名師面對面。然而，無論是基于學生的知識儲備還是其學習的自覺性，線上學習都無法完全替代傳統的課堂教學，對以能力培養為核心的高等工科教育來說更是如此，因此，基于網絡信息化教學資源與課堂教學深度融合的線上線下混合教學模式應運而生。在學校教育教學改革項目及一流課程建設的支持下，太原理工大學“選煤（礦）廠設計”課程教學團隊進行了教學模式改革的探索和實踐。以國家精品課程“選礦廠設計”（慕課）為依托，關注學科前沿，優化課程內容，通過翻轉課堂、案例教學等多種教學方法的融合，激發學生參與課堂教學的積極性和主動性，逐步構建以學生“學”為主的課堂教學新模式，注重培養學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維，努力培養“知而有識，學而善用”的工程技術人才［1］。

一、“選煤（礦）廠設計”課程教學改革實踐

（一）課程思政建設

課程思政寓價值塑造于知識傳授與能力培養，是落實立德樹人成效的重要抓手［2］。課程思政建設，就是要挖掘梳理各門課程的德育元素，充分發揮各門課程的育人功能。“選煤（礦）廠設計”課程教學團隊基于知識點積極研討挖掘課程蘊含的思政元素，并將其融入課程教學。例如，保護生態環境，應對氣候變化，維護能源資源安全，是全球面臨的共同挑戰，2018年《中華人民共和國憲法修正案》首次將生態文明寫入憲法。“綠色礦山”不是簡單地給礦山穿一件“綠衣裳”，而是要求體現礦山全生命周期的資源、環境、經濟、社會綜合效益的最優化。課程團隊在教學中立足習近平總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”綠色發展理念，將綠色、環保、生態、和諧、發展等時代理念和社會主義核心價值觀有機融入課程體系，引導學生思考和理解國家“雙碳”目標下煤炭行業應承擔的責任和義務，培養學生關注社會、法律、環境、安全等的意識，在設計中自覺關注整體布局、優化工藝設計，節能降耗、提高資源利用效率，并對環境友好，做到少投入、多產出、少排放。選煤、選礦廠設計離不開先進設備。近幾年，國產浮選機、磁選機、三產品旋流器等設備已達到國際領先水平，可在教學中借助這些大型先進設備的發展與應用，使學生理解中國裝備制造業從無到有，趕超世界先進水平背后的艱辛歷程；結合《中國制造2025》的時間表和路線圖，展望中國裝備制造業邁向高端制造的未來前景，引導學生樹立干一行、愛一行、專一行、精一行，務實肯干、堅持不懈、精雕細琢的匠心精神。

（二）線上線下混合教學

在教育信息化背景下，教學資源共享為課程改革提供了條件［3-4］。“選煤（礦）廠設計”課程的綜合性較強，其先修課程內容包括選煤（礦）工藝學、礦物加工機械、試驗研究方法、礦物加工管理以及認識實習、生產實習等，學生在學習“選煤（礦）廠設計”課程前已經掌握了一定的專業知識，為其進行線上自主學習奠定了基礎。中國礦業大學匡亞莉教授負責的“選礦廠設計”是國家級精品課程，其教學大綱與本課程基本一致，“選礦廠設計”課程在“愛課程”網中國大學MOOC平臺上線，為本專業學生的線上學習提供了有力保障。鑒于各高校培養計劃、課程體系等的差異，本課程在構建混合教學模式時，選擇部分內容讓學生進行線上學習。第一，基于學生的專業知識基礎選擇相對簡單和完整的內容，如工程建設程序等，讓學生線上自學，節約課堂學時，教師通過課后作業、測試等形式督促學生實現學習目標。第二，選擇課程重點和難點內容，如流程結構設計、準備車間、跳汰車間以及浮選與壓濾車間工藝布置等，要求學生在課前通過MOOC對相關知識進行預習，從而保證后續課堂教學的效果。實際操作中，學生線上學習完成效果不太理想，只有少部分學生可以堅持在網上進行課程自主學習。由于權限問題，教師無法對學生的線上學習效果進行評價，從而無法及時督促學生的線上學習。為進一步拓展線上教學，課程團隊在超星學習通中建課，進行教學資源建設，如上傳教學資料與課件，與外聘企業教師合作錄制選煤廠設計現場教學視頻等，豐富了線上課程教學內容，教師能夠隨時關注和督促學生的學習。

（三）課堂教學改革

1.翻轉課堂。翻轉課堂是教師不再占用課堂的時間講授信息，這些信息需要學生在課前通過自主學習獲得，其核心本質在于通過將面對面的課堂時間用于深入的有意義的學習，培養學生的高階能力和素養［5］。翻轉課堂利用豐富的信息化資源，讓學生逐漸成為學習的主角。本課程基于學生的線上學習，在線下課堂開展翻轉教學，即學生在課前通過學習MOOC、學習通的相關教學內容，課上師生角色互換，學生采用圖片、視頻、PPT等形式分組講解知識點，每一個小組講解一部分內容。對于學生講解不到位或需要著重強調的內容，由教師進行補充和總結。此教學模式有助于學生在學習專業知識的同時，鍛煉邏輯思維能力、語言表達能力、PPT課件制作能力以及團隊協作能力。但在具體操作中，由于每個學生或學習小組負責講解的任務是事先安排的，如果只是將教師講授轉換成學生講授，那么結果一定是誰講誰受益，負責講授的學生也只是對自己承擔的部分掌握較好，并不能充分調動所有學生對課程整體內容的學習積極性和自覺性。為提高學生的線上學習效果，課程團隊進行課堂教學設計，如發布課前導學，即課前發布學習內容、任務及要求，以及需要思考的問題，要求學生完成線上測試。

2.場景化教學。“選煤（礦）廠設計”課程具有很強的實踐性，但學生接觸工業現場的機會很少，缺乏工程實踐經歷。為了讓學生深入理解教學內容，部分教學內容采用了場景式教學模式。我校礦物加工工程專業擁有一套“現代化選煤廠建設模型”，涉及原煤準備、重選、粗煤泥分選、浮選，以及煤泥水處理和產品脫水、運輸等工藝環節，是縮小版的選煤廠設計和建設項目，利用這一模型進行開放的場景式教學，教師引導學生在觀察、分析、討論中獲取所需專業知識，形成工程項目設計和建設的整體構架。為配合教學，課程團隊錄制了選煤廠生產與設計的相關視頻資料，學生可以觀看視頻中的工業現場實景，聽取現場技術人員的專業講解，有較強的代入感。

3.案例教學。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法，是非常適合工科專業課的一種教學模式，學生角色由聽課者轉換為探討問題的研究者［6-7］。學習本課程時，學生已具備一定的專業基礎，在教學中適當引入工程設計案例，在授課教師引導下，學生組成團隊，利用專業知識對案例進行分析、討論，在案例選擇時，優先選擇學生相對熟悉的選煤（礦）廠，例如，在工藝流程環節，選擇學生相對熟悉的山西焦煤西山煤電（集團）有限公司屯蘭選煤廠或太原選煤廠，基于入選原煤性質、產品結構及其質量要求等，進行工藝設計與優化改造的分析討論，然后在此基礎上引出其他選煤廠的典型工藝流程，引導學生理解不同工藝的特點及適用條件。在工業場地總平面布置教學環節，教師團隊以呂臨能化選煤廠為案例開展教學，學生在生產實習中去過該廠，對其工藝及廠區環境有一定的了解。教學環節中，學生分組對圖紙進行分析，討論主要建筑物與構筑物的工藝關系、廠區總體布局等的合理性，以及設計的特點和可能的優化改進方案等，最后教師通過引導、啟發、設問等對教學內容進行總結和延伸。這種教學模式有助于學生將專業理論知識與工程實踐相結合，培養學生發現問題、分析問題以及運用已學知識解決礦物加工復雜工程問題的能力。

（四）知識拓展

礦物加工技術的發展與時俱進，新工藝、新設備及新的設計理念不斷涌現，受課堂學時限制，在課程教學中補充反映選煤、選礦工藝最新進展的內容較為困難。基于混合教學模式的改革，教學團隊通過課程教學設計優化了課堂教學學時分配，及時將學科前沿知識納入課程教學體系。例如，選煤、選礦廠設計規范在不斷更新，可在教學中加入對設計規范變化的相關解讀，幫助學生樹立設計規范意識［8］。礦物加工設備大型化、單機智能化，塊煤智能排矸、干法選煤、選煤（礦）廠智能化以及快速裝車站等先進技術已被普遍采用，但教科書中卻較少提及，教學團隊除注意收集選煤廠智能化建設技術進展和最新建設成果外，還可聘請行業資深專家為學生進行專題輔導。

（五）強化學習過程考核

課程考核評價是教育過程中的重要環節，其根本目的是促進學生的發展。以產出為導向的教育，主要關注學生的學習過程和綜合能力培養，因此學習效果評價不能簡單以期末考試成績為唯一依據，合理的評價體系應注重對學習過程的考核。本課程對原評價體系進行了調整，將線上學習和課堂表現納入考核，并提高學習過程和課堂表現在總成績中的占比，即出勤5%+線上學習5%+課堂表現10%，以評價促學習。

二、存在問題及持續改進措施

（一）思政元素的凝練

課程思政建設方面，針對不同知識點的思政元素的挖掘和凝練還不夠深入，表現方式也比較單一。主講教師和團隊成員應自覺加強政治理論學習，提高思想政治素養，注重收集相關素材，建立課程思政教育資料庫，并以多樣化的形式將其融入課程教學。例如，可以利用一些新聞報道的案例，如礦山環境污染、安全生產等，引導學生反思和分析，增強學生在工程設計中的責任意識。結合干法分選工藝、浮選機選型的最新進展，通過介紹陳清如、孫傳窯等大師的成長之路完成對學生的價值觀塑造，培養學生的家國情懷、職業道德和工匠精神。

（二）教學資源及案例庫建設

在教學資源方面，應積極開發和利用虛擬仿真實驗教學平臺。虛擬仿真技術是利用計算機技術、人工智能技術、多媒體技術、傳感器技術等多種技術，生成一個高度仿真且具有視、聽、觸等多種感官體驗的虛擬環境，用戶可以通過先進的數字化人機接口技術，實現與虛擬環境中的實體的信息交流，使用戶產生身臨其境的感覺［9］。我校正在建設的“煤礦井下采—選—充一體化虛擬仿真實驗系統”，為學生的場景化學習開辟了新的途徑。案例教學涉及的實際工程問題往往非常復雜，項目的背景、方案的設計、具體工藝的構建以及案例的實際運行等，都需要分析，而且實際問題往往沒有標準答案，因此，案例教學對授課教師的要求較高。教材中的工程案例有限，且提供的信息往往不全面，教師對案例及其工程背景不熟悉，可能導致講解不到位。對此，課程教學團隊應積極建設案例庫。教師要收集、篩選典型的案例，這要求教師有一定的資料積累；教師要有良好的工程背景，熟悉案例的來龍去脈，了解案例的實際應用效果。

（三）課程評價體系

課程考核中，應提高線上學習和課堂表現等過程性考核在總成績中的占比，將評價融入教學全過程，充分發揮評價的診斷、強化、調節和教學作用，構建合理的成績評價體系。教學團隊經過分析，認為過程考核在課程結業成績構成中占40%，即線上學習10%+翻轉課堂及課堂表現20%+作業測試10%，比較合理，在新版教學大綱修訂中，應繼續優化課程評價體系。

結語

為加快建設高水平本科教育，國家實施了一流課程“雙萬計劃”，推動我國高等教育內涵式發展。打造國家一流課程，需要教師團隊投入更多的時間和精力，收集具備創新性和開放性的課程素材，不斷優化和改進教學模式，精心設計和組織教學過程，提高學生的學習興趣。

參考文獻

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［3］劉全忠，李彪，鄭智穎.基于MOOC+SPOC的混合教學模式改革與實踐［J］.教育教學論壇，2019（47）：93-94.

［4］王淑紅，孫永峰.粉體工程混合式課堂教學方法探索與實踐［J］.教育現代化，2019，6（75）：62-63+81.

［5］郭建鵬.翻轉課堂教學模式：變式—統一—再變式［J］.中國大學教學，2021（6）：77-86.

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［7］康華，張鴻波，徐德永，等.案例教學法在《煤質檢查與管理》課程中的應用［J］.化工時刊，2018，32（2）：55-57.

［8］石晴.礦物加工工程設計教學改革思考［J］.教育教學論壇，2017（13）：87-88.

［9］劉長欣，郭改文.利用虛擬仿真技術提升實踐教學的時效性［J］.河南教育學院學報（自然科學版），2019，28（4）：64-67.

Abstract： “Coal preparation & ore dressing plant design” is one of the required courses for Mineral Processing Engineering Specialty， which is comprehensive and practical. In order to strengthen the comprehensive practical ability of students， based on “Mineral processing plant design” high-quality shared course on the Chinese University MOOC Platform， the teaching team carried on the classroom teaching reform， such as flipped classroom， case teaching， group discussion， and the construction of network courses and teaching resources. A new blended teaching mode relying on students independent learning is constructed， which arouses their interest in learning. At the same time， the existing problems in practice are analyzed and the direction of continuous improvement is put forward.

Key words：teaching reform; blended teaching; flipped classroom; case teaching