基于OBE理念的《轻金属冶金学》微课化案例教学探索

周雪娇 陈永利 尹建国 夏文堂 安 娟 杨文强 袁晓丽

（重庆科技学院冶金与材料工程学院 重庆 401331）

《轻金属冶金学》是我校冶金工程专业有色金属冶金方向的一门骨干专业课程，是一门工程实践性很强的课程。本课程重点介绍轻金属冶金的基本概念、原理、主要生产工艺以及应用基础理论分析和解决实际问题的基本方法。学生除了需要具备良好的基础理论外，还需具备较好的分析问题、解决问题的能力。

案例教学是一种在教师的指导下，带学生进入“现场”，通过案例讨论与分析以提高学习效果的教学方法。它把实际生产、科研中的问题展示给学生，使他们在课堂上即可接触到生产及科研中的实际问题，从而有效弥补实践的不足。而微课则可以根据《轻金属冶金学》的具体知识点精心设计，强化目标输出。如果基于OBE理念，将案例教学与微课教学融合，形成微课化案例教学，这必将有利于调动学生积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力，提升课程教学的质量，最终强化学生的学习产出。因此，本课题即是基于OBE理念，将微课化案例教学融入到《轻金属冶金学》课程的教学中，以提高教学效果，强化学生学习产出。

我校人才培养定位为应用型，2018年我校冶金工程专业通过了专业教育认证，对课程目标及毕业要求达成度提出了明确的要求。基于OBE理念，发现由于教材内容陈旧、实践环节缺失和教学方法落后等问题，学生对轻金属提取过程理解不深、兴趣不浓、掌握不全，影响学生毕业后从事轻金属生产和科研工作的适应性与发展潜力。将微课化案例教学引入《轻金属冶金学》课程的教学设计和实施过程中，对培养应用型冶金工程专业人才具有重大现实意义，可有效改善这些情况，但目前尚存在一些问题需要解决。

1 存在问题

1.1 案例资源缺乏

目前，本课程使用的教材和大部分国内外专著中，主要论述的是轻金属冶金的基本原理、工艺以及设备等，介绍的工艺技术参数相对陈旧，缺乏现代轻金属冶金先进技术、工艺和设备的案例。中南大学在案例教学上进行了探索，讨论了选择案例应遵循的基本原则，介绍了课堂教学组织的实施方案等，但具体案例报道很少。相应案例的缺乏使《轻金属冶金学》案例教学成为无源之水，制约了案例教学的有效开展。

1.2 微课资源匮乏

前期工作中，课题组收集了许多老牌冶金强校的一些教学资源，包括课件PPT、教学大纲、试题资料等，但能用于《轻金属冶金学》课程的微课资源却较少见到，而将生产现场视频及图片与教材中设备、原理和工艺对应讲解的微课资源更加稀缺。微课资源的匮乏使微课化案例教学举步维艰。

1.3 《轻金属冶金学》课程微课化案例教学体系尚未建立

从世界范围来看，案例教学最早兴起于经济、管理等领域，并于近年发展到其它专业的教学活动中，而由于工科技术的复杂性，案例教学在冶金工程专业课程教学中还较少应用。而“微课”概念自2011年在国内首次提出后，作为一种新型的教育信息资源形式就以其短小精悍的特点被大家广泛认可并实践。将案例教学融入到微课教学实例极少，而综合应用于《轻金属冶金学》课程，并形成相应的教学体系，更是未见报道。开展《轻金属冶金学》课程微课化案例教学可有效提升学生学习兴趣，强化课程教学效果及学生学习产出。

2 微课化案例教学探索

针对当前《轻金属冶金学》微课化案例教学中存在的的问题，本课程采用了以下建设方法：

2.1 教学案例库建设

本着理论和实践相结合的原则，案例的内容必须包括所讲授的基本理论、工艺与设备等。案例的选取应与时俱进，不应以落后的甚至是淘汰的技术或手段处理生产中的问题作为应用案例。在平时生产实习、科学研究、仿真实训和媒体、期刊、网络等报道中，课题组非常注重典型案例收集、分析与汇总，教学案例库素材即来源于此。

2.1.1 企业实际案例

例如，在某电解铝企业实习时，发现阳极上有的上部穿孔，有的底部开沟，看起来与众不同。引导学生观察后，学生都觉得很新奇，就问教师阳极为什么要穿孔、开沟。教师先让同学思考后，再通过讨论让学生谈谈自己的看法，在讨论过程中启发学生从极距构成及其对电压降的影响等方面思考，分析其基本原理及设计思路等。通过讨论学生了解到穿孔或开沟阳极有利于气体产物二氧化碳、一氧化碳等排出。当然，在与一线工人交流的时候，也发现了一些需要改进的地方，比如说采用穿孔阳极后，操作更加复杂、阳极效应系数增加、阳极使用寿命缩短等。而这就需要研究人员进一步完善该技术，才能更好地推广应用。创新，可以说是一个企业生存、发展之道，而不断的完善则可以让其走得更远。

后来，据此建立了铝电解节能案例库，如：异型阳极、异型阴极以及阴-阳极集成节能技术等这些企业实际应用的创新技术。课堂教学过程中，引入这些技术创新的案例，让同学们思考其设计思路、节能降耗的基本原理、以及优缺点，大家都非常感兴趣，学习产出效果良好。在企业实习时，课题组还会收集相关轻金属如铝、镁的生产现场视频及图片，丰富教学资源库。此外，课题组也会针对权威报道引入企业实际案例，以便提供学生真实感受，引导其思考，积极讨论并参与课堂。

2.1.2 科研课题案例

课题组非常注重科研反哺教学，在教学中积极引入科研成果，包括课题组的研究成果，作为典型案例与学生讨论、分析课题的来源、思路以及研究手段等。比如介绍完氧化铝的生产方法时，引入案例教学，给出原料成分，让学生据此探讨高硫铝土矿生成氧化铝的可行方法。在案例分析讨论过程中，结合重庆某氧化铝生产企业实例，可以使案例更加具体而生动。在此案例中，将地区资源综合利用与科研有效结合，强化了同学们服务社会的意识，激发了大家对科研的兴趣，也突出了课本知识的应用，有效提高了学生分析问题、解决问题的能力，强化了学习产出。

在科研案例中，除了课题组的研究成果，课堂上也非常注重其他高校和研究所的成果引入，积极指导学生及时了解冶金前沿动态，如焙烧脱硫技术、湿法脱硫技术等，建立了脱硫技术案例库。在选取具体的案例时都保持客观、公正地引导与介绍，以拓展学生思维，强化学习产出效果。

2.1.3 仿真实训案例

学院拥有国家级虚拟仿真实验教学中心，其中有色金属冶金流程仿真实验室即拥有轻金属铝电解仿真实训系统，可实现认知学习、仿真操作、考核评价、实践创新、设计教学、资源库建立等功能。

电解铝生产虚拟仿真实训系统主要由现场监控、参数管理、行车控制以及现场辅助等构成，可实现加料、开罩、行车移动、提升母线、新极定位、打壳、测量等的实时动态展示；电解铝3D虚拟仿真场景可与控制系统形成实时互动，逼真反映企业真实生产工艺。通过本系统，可实现电解铝的正常工艺操作，包括换阳极、抬母线、出铝等常规作业。此外，还可以通过本系统建立铝电解异常工况处理案例，如冷槽、热槽、滚铝等异常工况，可结合3D实际现场界面给予生动的反馈，并能够对操作结果给出相应的评价。这样，学生在学习到相关理论知识时，即可以通过实训操作强化知识的应用，并且操作趣味性很高、结果的直观性也非常好，学生都乐于接受、易于理解，可明显强化学习产出效果。因此，在《轻金属冶金学》授课过程中，可以采用本系统建立铝电解常规操作案例库和异常工况处理案例库，形象生动、实时操作、实时评价，有助于强化学习产出效果。

3 网络提炼案例

媒体、期刊、网络等资源更新迅速，能及时反应行业变化、技术革新等，课题组也非常关注。如前面介绍的脱硫技术就有一部分来源于此。丰富的网络资源可使案例库更加丰富、饱满而全面，可有效拓展学生思维，了解行业前沿动态。

这样，根据教学计划和内容，课题组通过企业、科研、仿真以及网络等，收集了大量的相关案例，建设了《轻金属冶金学》教学案例库。

3.1 案例资源微课化

资源收集、汇总、分析后，通过描述和讲解将收集的资料、拍摄的照片和视频，虚拟仿真软件和教学内容进行对比和联系，如拍摄的现场照片、视频和教材中的设备和工艺联系、收集的先进工艺设备和教材中的工艺设备比较等，突出和深化教学知识要点，并通过相关软件制作成微课。须注意得是，案例教学必须强化学生的参与度。因此，在微课播放过程中，需注意控制节奏，让学生在掌握基本理论的基础上，以“问题”引导学生开放思路，使学生在讨论、分析的过程中获得知识，然后给出案例解决方案，让学生把自己的解决方法与微课中的案例解决方法进行对比分析，最终达到知识迁移、学以致用的效果。例如，在讲授穿孔阳极时，首先用微课向学生介绍槽电压组成，导出产物气体对槽电压的影响，提出阳极改造问题，继而让学生讨论，形成小组意见，然后随机或指定同学（如小组长）在课堂上阐述，讨论时教师需注意控制节奏并及时给出评价。若能对知识进行拓展与迁移，效果更佳，如可从穿孔或开沟阳极拓展到不同异型阳极，最后再与微课化案例进行对比并汇总，强化学生学习产出。

3.2 微课化案例教学体系建设

梳理现有《轻金属冶金学》教学大纲与教学授课计划，针对目前教学过程中教材内容陈旧、实践环节缺失和教学方法落后的现状，将来源于企业实际、科研课题、虚拟实训、网络资源的微课化案例融入到日常教学活动中，补充先进的工艺技术、理论联系实践、虚拟照进现实，多层次、全方位激发学生学习兴趣，提高授课质量，强化学生学习产出效果。授课前，应对整个课程采用的所有案例进行综合考虑，注意案例的提炼与编辑组合，使案例贯穿于一条主线，具有一定的系统性、连贯性。如可以根据氧化铝生产的溶出、稀释、晶种分解等生产环节设计案例。

3.3 微课化案例教学模式的完善

在微课化案例建设的过程中，逐步优化教学大纲和教学体系，并逐渐在《轻金属冶金学》课程中使用微课化案例教学。在教学实践中，通过当堂作业、第二课堂、阶段小测试和考试等了解学生对所讲授知识点的掌握情况、反馈教学效果，并逐渐优化案例、修改微课、完善教学体系，最终形成独特的基于OBE理念的微课化案例教学模式。

通过课程问卷调查发现，基于OBE理念的微课化案例教学实施后，学生对本课程的认可度有一定提高，并且本课程综合成绩平均分也由前面的74.86分提高到了82.87分，学习产出效果提高显著。

4 结语

案例教学可有效调动学生参与课堂，微课化后可强化内容的形散而神不散，而OBE理念则能让课程目标更为具体而突出，使微课化案例教学具有正确的、可靠的“技术蓝图”，可有效增强学习的灵活性及目标性，并可延伸现行教学内容的前沿性与先进性，开阔学生视野，提高学生学习兴趣，提升教学质量，强化学生学习产出效果。