葉璀玲，謝廣元，彭耀麗*

（1.煤炭潔凈加工與高效轉(zhuǎn)化國家級實驗教學示范中心，江蘇 徐州； 2.中國礦業(yè)大學 化工學院，江蘇 徐州）

一 引言

信息網(wǎng)絡技術的發(fā)展，豐富了大學教學的方式、方法和手段，促進了大學教學模式的變革?；ヂ?lián)網(wǎng)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，大量課程可采用網(wǎng)絡線上教學。在應對危機時的教育改革實踐的基礎上，如何合理應用線上和線下的混合式教學資源，發(fā)揮混合教學的優(yōu)勢，提高本科教學質(zhì)量，是高校教師思考的問題[1-3]。

中國礦業(yè)大學礦物加工工程專業(yè)是國家特色專業(yè)、國家級一流本科專業(yè)建設點，所在礦業(yè)工程學科為國家重點及“雙一流”建設學科?！兜V物加工學工程訓練》是礦物加工主干課程《礦物加工學》獨立開設的實驗課程。該課程旨在培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生在選煤（礦）廠生產(chǎn)經(jīng)營實踐中，發(fā)現(xiàn)、分析和解決相關技術問題的能力。本專業(yè)實驗課程教學團隊結(jié)合《礦物加工學工程訓練》課程特點，將線上教學和線下面授教學有機融合，在實驗課中進行“半翻轉(zhuǎn)課堂”教學實踐，充分調(diào)動學生自我調(diào)節(jié)學習潛能，激發(fā)學生的學習興趣，吸引學生更多關注課程，提高學生的參與感、主動性，保證高質(zhì)量的人才培養(yǎng)水平，實現(xiàn)實驗教學的“知行合一”[1,4]。本文以《礦物加工學工程訓練》中的“煤泥可浮性研究”實驗為例介紹“半翻轉(zhuǎn)課堂”的教學實踐及教學效果。

二 傳統(tǒng)教學模式在實驗教學中存在的問題

“煤泥可浮性研究”主要研究細粒（-0.5mm）煤泥的分離問題，依據(jù)煤顆粒與脈石顆粒表面疏水性的差異，通過調(diào)整煤/礦物顆粒表面性質(zhì)，利用浮選原理實現(xiàn)煤與脈石的有效分離。

實驗教學內(nèi)容包括小浮選實驗和分步釋放浮選試驗兩部分，實驗學時為4 學時。受實驗學時所限，傳統(tǒng)教學中教師在實驗指導過程中以講解實驗原理、方法和演示實驗操作為主。學生根據(jù)實驗教材中的介紹，僅熟悉浮選設備，驗證給定煤樣的可浮性，實驗重點為浮選機操作與煤質(zhì)化驗。傳統(tǒng)的教學模式對學生預習要求較低，學生被動參與實驗課程學習，自主性差，缺少獨立思考，教學效果不理想。具體問題有：

（1）教學方式單一，教師對實驗偏重理論講解，學生按部就班進行操作，限制了理論知識的外延拓展，束縛了學生探究知識的主動性和自主思考能力。

（2）實驗設計缺乏系統(tǒng)性、完整性，以驗證性、演示性實驗為主，缺少綜合性、設計性實驗。學生實驗操作過多依賴現(xiàn)有實驗方法，自主參與和設計的空間小，導致其學習的積極性和創(chuàng)新性下降甚至喪失。

（3）評價、考核方式不能科學地綜合反映學生對知識掌握的差異性，無法引導學生進行科學探究和主動思考。

按照高等教育中“除了教師、學生、教學內(nèi)容三個基本課堂要素外，教學方法、教學手段、教學技術等也是需要不斷改進的方面”的要求，迫切需要改變傳統(tǒng)實驗教學模式基礎。

三 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的優(yōu)缺點

美國賽達維爾大學的Baker[5]在2000 年首次提出了“翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）”教學理念?！胺D(zhuǎn)課堂”是對基于印刷術的傳統(tǒng)課堂教學結(jié)構與教學流程的徹底顛覆，引發(fā)了教師角色、課程模式、管理模式等一系列變革[6]。翻轉(zhuǎn)課堂有效地消除了教學的地理邊界，“以學生為中心”，強調(diào)學生的參與性，教師為學生提供課外指導，引導學生合理使用“線上+ 線下”教學資源，實現(xiàn)自主學習。隨著社會發(fā)展，“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在工科的實驗教學中推廣應用，但其弊端與不足日益顯現(xiàn)。

（1）“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式對于實驗課教師的素質(zhì)和能力有更高要求，實驗指導教師必須有充分的知識儲備及課堂把控能力，具有很強的專業(yè)綜合素養(yǎng)，能夠?qū)W生開展“差異化備課”和“個性化指導”，即針對每位學生或?qū)嶒炐〗M的實驗方案進行精準指導[7-8]。

（2）“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式要求有足夠的學時作為支撐，但工科實驗課程往往學時比較少，學生由于學習慣性，將學習重心放在理論課中，在實驗課內(nèi)專業(yè)知識無法實現(xiàn)有效的鞏固與提高。

（3）學生在自我激勵、約束和學習能力等方面存在較大的個體差異[9]。

（4）學校在配套資源與措施方面，如實驗教學資源、實驗經(jīng)費等支持力度有限，無法保證“翻轉(zhuǎn)課堂”的實施效果。

四 “半翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的構建

依據(jù)“新工科及一流人才培養(yǎng)”的目標，本專業(yè)不斷加大實驗教學改革力度，結(jié)合《礦物加工學工程訓練》實驗課程特點，將傳統(tǒng)教學模式中“教師對學生精準指導，學生夯實知識，實驗過程成員間良好互動”等優(yōu)勢與“翻轉(zhuǎn)課堂”靈活高效的特點有機融合，實施了“半翻轉(zhuǎn)課堂”實驗教學改革與實踐?！鞍敕D(zhuǎn)課堂”平衡了“教師的教”與“學生的學”，堅持“以學生為本”，在發(fā)揮教師主導作用的同時，突出了學生的主體地位。學生在“靶向目標”的指引下進行學習活動，其個人學習活動的價值認同感得到增強。學生會積極主動地學習，并選擇合適的學習策略，自我監(jiān)控學習過程，不斷進行自我調(diào)節(jié)?！鞍敕D(zhuǎn)課堂”實驗教學模式在教學形式上將線上、線下教學資源整合，強化線上教學力度，引入微課、微視頻等教學手段，優(yōu)化教學過程，大大提高了教學的適應性[10-11]。

五 “煤泥可浮性研究”實驗的教學實踐

如圖1 所示，“煤泥可浮性研究”的“半翻轉(zhuǎn)課堂”實驗教學過程分為三個階段：

圖1 煤泥可浮性研究“半翻轉(zhuǎn)課堂”模式實驗教學流程

（1）課前線上實驗預習，充分發(fā)揮線上教學平臺在時間和空間上的靈活性，基于課程質(zhì)量標準，指導教師明確教學要求，篩選出實驗原理的重點和難點，設置“靶向”教學目標，不要求學生在課前掌握所有的知識點，只要求學生完成指導教師布置的任務單，鼓勵學生提出個人的見解和實驗方案。學生在指導教師引導下，完成“靶向”教學目標。

（2）線下實驗教學，以線上實驗預習任務單為導向，教師通過“面對面”實驗指導，將課前的任務單內(nèi)容引入實驗過程中，對學生實驗操作中遇到的問題進行精準輔導。學生在實驗室開展實驗操作，收集數(shù)據(jù)，記錄實驗現(xiàn)象，鼓勵學生提出個人的思考。

（3）課后線上教學總結(jié)與反饋，把好實驗教學收尾關口。教學主體回歸線上教學平臺，指導教師組織學生開展實驗討論，引導學生思考實驗過程中出現(xiàn)的各種問題。

整個教學過程中，線上教學資源以實驗操作演示、實驗安全與防控、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗方法工藝布置等內(nèi)容為主，指導教師抓住學生實驗過程中遇到的難點，制作“小而精”的微課、微視頻等教學資源，發(fā)布在前期創(chuàng)建的線上教學平臺上，供學生學習。閉環(huán)的教學過程，有助于鞏固和提升學生對實驗教學內(nèi)容的理解與掌握，增強學生對理論知識的應用能力。

（一） 課前預習

指導教師創(chuàng)建線上實驗課程教學平臺。該教學平臺通過QQ、微信、超星課堂、騰訊課堂或釘釘建立反饋平臺，依托本專業(yè)自主建設的“礦物加工專業(yè)實踐教學云平臺”進行課程輔導。指導教師作為線上教學平臺負責人，負責課程的構建、教學資源及信息發(fā)布等。建立打卡追蹤機制，指導教師督促學生在實驗課前完成如表1 所示的預習教學任務單。

表1 課前實驗預習任務單

根據(jù)“煤泥可浮性研究”的實驗內(nèi)容和實驗教學計劃，指導教師制定實驗預習教學任務單，引導學生在相應專業(yè)框架內(nèi)自主預習實驗，避免學生走偏路，提高自主學習效率。首先，指導教師將實驗過程中涉及的儀器設備、浮選操作及注意事項、實驗原理、煤質(zhì)化驗及煤泥浮選工藝制作成微課、課件及PPT 等學習資源上傳至教學平臺，加強學生基礎知識及基本技能的學習；同時，指導教師利用線上教學平臺，將基本實驗操作與煤炭浮選工藝流程結(jié)合，制作儀器設備工藝介紹、藥劑制度及煤泥可浮性研究安全評估等教學內(nèi)容的微課、微視頻，增強學生理論功底，提升學生運用理論指導實踐的能力；最后，課前預期設計“你問我答”思考環(huán)節(jié)，根據(jù)學生線上微課學習及思考題完成情況給定“課前線上實驗預習”成績，該成績作為平時成績的一部分。

該階段學生根據(jù)學習任務單靈活選擇學習時間開展線上自主學習活動，完成零散知識的認知學習。這種學習體驗可強化學生對實驗理論知識的理解，并激發(fā)學生對實驗過程提出“設想”，在意識層面搭建理論知識與解決問題的橋梁。如對浮選設備的微課學習，學生將課本中“浮選機及輔助設備”章節(jié)中的內(nèi)容與微課中實驗室單槽浮選機結(jié)合起來，進一步理解浮選機機械結(jié)構特點以及操作過程對浮選的影響。線上實驗預習是實現(xiàn)“半翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的關鍵，為線下實驗課取得良好教學效果了奠定基礎。

指導教師根據(jù)學生微課學習及“你問我答”環(huán)節(jié)的完成情況，組織學生開展討論。這種討論可以采取集中討論，也可以通過留言板進行討論，其主要目的是為學生營造個性化學習環(huán)境，促進實驗過程中團隊的交互活動，激發(fā)學生學習的原動力，避免知識的填鴨式機械輸入。

（二） 線下實驗

學生自主學習的教學效果，存在個體差異性及不確定性。在課前線上實驗預習的基礎上，指導教師選拔部分學生參與實驗課程的準備。“煤泥可浮性研究”實驗的準備主要包括煤樣制備、藥劑制備及儀器設備調(diào)試等。實驗教學過程中鼓勵學生參與實驗準備，很好地彌補了傳統(tǒng)教學模式中學生對于準備實驗環(huán)節(jié)“零參與”的短板。參與實驗準備的同學，可以擔任實驗小組負責人的角色，在整個實驗課程組織過程中發(fā)揮核心作用。

學生在課前線上預習完成了浮游分選的理論依據(jù)、儀器設備調(diào)節(jié)、實驗操作步驟（如物料調(diào)漿、藥劑量計算及加藥方式、刮泡及補水、浮選時間控制等）的線上學習任務，可進入實驗室開展“煤泥可浮性研究”實驗。

指導教師根據(jù)學生自主學習反饋情況安排實驗課講解，突出重點與難點，在課堂實驗演示中注重儀器操作的安全教育，認真開展實驗過程的風險評估及排查。根據(jù)學生實驗過程中的現(xiàn)象和結(jié)果，指導教師提出引導性問題，鼓勵學生積極思考。如引導學生要學會觀察礦漿的顏色初步判斷浮選精煤與浮選尾煤的分離效果。這種以問題為導向的教學引導可進一步調(diào)動學生探究知識的原動力。

（三） 課后線上交流與反饋

實驗結(jié)束后的總結(jié)與反饋階段，師生回歸線上教學平臺，學生上傳實驗報告。實驗報告包括實驗過程的闡述、實驗中遇到的難點及注意事項的分析等。學生要客觀進行實驗現(xiàn)象分析，準確處理實驗數(shù)據(jù)，繪制煤泥可浮性曲線，結(jié)合行業(yè)標準對該煤樣進行可浮性評價，完成實驗課后思考題。

對于實驗報告中突出的問題，如實驗誤操作、實驗現(xiàn)象異常、實驗數(shù)據(jù)處理不完善、實驗結(jié)論與工業(yè)生產(chǎn)有偏差等，師生通過線上學習平臺開展互動反饋。指導教師對于學生共性問題可制作小視頻或微課，發(fā)布到線上學習平臺集中答疑。實驗小組負責人組織團隊成員參與研討活動，進一步強化知識的理解和應用。這些教學互動活動，不受場地和時間限制，充分發(fā)揮了線上教學方法的靈活高效優(yōu)勢。

指導教師根據(jù)學生的實驗報告，按照礦物加工工程專業(yè)認證要求，進行課程目標達成度評價及教學效果評價。教學效果評價主要觀測點為 “半翻轉(zhuǎn)課堂”實驗教學模式的應用效果，包括線上課前學習資料的內(nèi)容、形式、數(shù)量及自主學習效果，線下實驗課的教學形式、教學過程控制、實驗操作等。課程目標達成度評價主要是結(jié)合教學大綱的課程目標，分項對平時成績、實驗成績及期末考試成績進行量化評估，并對突出問題進行分析，提出持續(xù)改進的措施。

六 “半翻轉(zhuǎn)課堂”模式的教學效果

教學團隊選取參與“半翻轉(zhuǎn)課堂”實驗教學的礦物加工工程專業(yè)2018 級34 位學生對新的教學模式進行教學效果問卷調(diào)查，發(fā)放問卷34 份，收回有效問卷34 份。調(diào)查結(jié)果顯示：①學生對于“兩上一下”的實驗教學模式適應性很好，97.83%的同學按照老師要求完成了“靶向目標”；②對于線上提供的教學資源，83.2% 的學生從教師提供的線上學習資源得到專業(yè)視野的拓展；③線下實驗操作環(huán)節(jié)，94.49%的學生認為線上預習及實驗后的線上討論+ 線下針對性專業(yè)指導效果顯著；④90.57%的學生認為“半翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式可以發(fā)揮個人自我調(diào)節(jié)學習潛能，訓練同學之間的團隊協(xié)作能力；⑤“半翻轉(zhuǎn)課堂”將實驗課的起點向前延伸到實驗準備，75.3% 的學生從“零”入手參與實驗的全過程訓練，更加全面地提升了實驗研究的組織能力。

七 結(jié)語

在《礦物加工學工程訓練》實驗課中推行“半翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式改革，凸顯了學生的主體地位，進一步發(fā)揮了教師的主導作用，提高了教學效果，提升了學生的實驗能力，為礦物加工工程專業(yè)“一流人才”工程實踐能力培養(yǎng)奠定了基礎。同時，該教學模式的實踐成果也為其他實驗課程尤其是工程類實驗課程提供了借鑒，開辟了教學研究的新領域。