摘要：为了提升“冶金电化学”课程教学效率，文章首先分析了“冶金电化学”课程教学现状，然后阐述了5G技术在“冶金电化学”课程教学中应用的可行性和必要性，最后提出了5G技术在“冶金电化学”课程教学中应用的有效路径。

　　关键词：5G技术；“冶金电化学”课程教学；冶金工程专业

　　《教育信息化2.0行动计划》要求教师在将信息化技术与教学融合在一起时突显自己的角色[1]。《中国教育现代化2035》提出，要利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合[2]。信息化教育的快速发展给高校带来了转型与发展的契机，而工科专业教师在这种教育新模式下只有重新全面定位自己的角色，不断提高自己的专业素养，才能在新工科背景下培养出具备知识能力、技术能力、学术能力、社会能力和个人效能的专门人才[3-4]。

　　5G技术具有更快的网络传输速度、网络响应时间和巨大的容量等优点，能够依托虚拟现实设备，实现实时分享教学场景内的学习氛围及真实操作情境，给互联网和教育相结合的模式提供了更广阔的发展空间，同时可为学生提供更加丰富的多元学习环境和资源，为教师提供更加丰富的教学素材，最终提升教学时间利用效率，增加课堂容量[5-6]。概言之，5G技术为信息化教育提供了便利的平台和先进的技术保障[7]。

　　目前，5G技术在MOOC、SPOC、微课、翻转课堂和雨课堂等混合式教学模式中发挥着重要作用，得到了广大师生的认可[8-9]。同时，“5G+直播互动课堂、5G+VR/AR课堂、5G智能终端教学应用、5G+AI智能机器人巡逻、5G+VR迎新”等互动型、沉浸式、现场级的跨区域多点远程教学模式正在被高校推广[10]。由此可知，5G技术极大地促进了高等教育的现代化发展[11]。此种形势下，高校教师在教学和科研方面会面临新的挑战，如信息技术更新太快，知识和能力需要与时俱进，且教与学的角色、观念、方法、模式等也都将发生变化[12]。因此，高校教师一方面需要快速迎接信息时代带来的挑战，掌握基于5G技术的新教辅工具的使用方法，转变自身角色，更新教学的模式、理念、方式、方法和知识储备等，另一方面还应该充分利用5G技术为高校信息化教育提供的便利舞台，打造“金课”，提高教学质量，培养复合型人才。

　　郑州大学(以下简称“我校”)冶金工程专业于2019年入选河南省一流专业，该专业旨在面向冶金、化工和材料工业生产与发展需要，培养具有扎实的工科基础和专业基础知识，良好的科学素养和人文社会科学知识，德智体美劳全面发展，系统掌握有色金属冶金、钢铁冶金、冶金物理化学及材料冶金等方面的知识和技能，既有创新能力又有务实精神和社会责任感，能在冶金及相关领域从事工程技术研究与开发、产品开发与技术设计、生产经营及管理等方面工作的复合型高级专门人才[13]。“冶金电化学”课程是冶金工程专业的专业基础课，该课程既有深厚的基础理论，又有丰富的工程实践，对学生分析问题、研究问题和解决问题(设计/开发解决方案)等能力的培养具有重要作用，对创新型工程人才培养也至关重要[14-15]。但目前“冶金电化学”课程教学过程中存在教学内容多、教学案例陈旧、任务重等问题，且教师仍以传统“流水账式”的教学模式传递教学内容，从而导致学生被动接受且难以及时消化理解理论知识和课堂案例，学习主动性较低，教学效果也较差。因此，传统的“教师讲授、学生聆听”教学模式已经不能适应当前环境下培养应用复合型人才的教学要求，进行教学创新迫在眉睫。下面，本文拟我校冶金工程专业为例，对5G技术在“冶金电化学”课程教学中的应用加以探究，以供同行参考。

　　一、“冶金电化学”课程教学现状

　　“冶金电化学”课程是我校冶金工程专业的一门专业基础课程，在冶金工程专业的教学中具有重要作用。“冶金电化学”课程授课对象是大三学生，每周2节课，目前“冶金电化学”课程教学现状如下。

　　(一)课程内容丰富且公式繁多，学习难度较大

　　“冶金电化学”课程选用的教材为普通高等教育“十二五”规划教材《冶金电化学原理》(唐长斌、薛娟琴编著)，该教材共11章，涉及电解质水溶液物理化学性质、熔盐结构及其基本性质表征、电化学热力学、双电层及其结构模型、电极反应动力学、氢和氧析出的电极过程、金属的电解结晶、金属阳极电极过程、水溶液中金属的电解制备过程和冶金溶液电化学过程等，内容非常丰富，公式繁多，且很多公式需要推导[16]。虽然学生在高中学习过氧化还原反应，且有部分内容与“物理化学”课程中的电化学部分重复，但是其中抽象的理论和复杂的公式难度较大，容易使学生对这门课程失去学习兴趣。

　　(二)教学方式传统陈旧

　　“冶金电化学”课程目前的教学模式仍然以“灌输式”教学方式为主，即“教师讲授、学生聆听”，并结合了学生课前预习和课后作业复习。在这种教学方式下，除了课前预习，学生在整个教学过程中都处于一个被动接受知识的状态，对课堂讲解内容参与感较低，久而久之，会感觉“冶金电化学”课程内容枯燥乏味，学习兴趣和积极性下降，且由于学习主动性不够，缺乏自主学习和独立思考的能力，最后可能会产生厌学和畏惧情绪，这不利于其学习质量的提升。概言之，传统教学方式陈旧，影响了教学效率。

　　(三)学生接受知识的方式和思维发生改变

　　随着社会发展和时代进步，学生花在手机、电脑等上面的时间逐渐增多，网络渠道拓宽了学生的学习通道，也彻底改变了学生接受知识的方式，最明显的改变在于网络为其提供了新的学习渠道、学习思路和方法，故学习方式也在不断创新。对此，学生更乐意接受多媒体上面传播的知识，也对其印象深刻。笔者在以往的“冶金电化学”课程教学中发现，偶尔播放一些有关原理的动画和现场生产的视频，会使课堂抬头率大幅度增加，且学生对相关知识点的掌握程度也显著提高。相应地，由于接受知识的方式和思维发生了改变，同时对传统课堂教学方式逐渐感觉无趣和产生厌烦，故学生对传统课堂学习的兴趣和积极性严重降低。概言之，学生接受知识的方式和思维发生了改变，而学习方式的发展与创新对课堂教学提出了新的挑战。

　　二、5G技术在“冶金电化学”课程教学中应用的可行性和必要性

　　(一)可行性

　　5G技术目前已在“护理基础技术”“应用数理统计”“无机化学”“大学英语读写译”等课程教学中进行了应用，并在优化教学模式、方法和内容等方面取得了显著效果[17-18]。针对我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教学中存在的问题，教师可利用5G技术高传输速率和大容量特点，为学生提供海量的学习资源、优秀的网络教学资源和先进的电化学冶金教学案例，激发学生学习积极性和主动性。通过应用线上预习、“5G+直播”互动课堂、线上线下混合式教学模式等改变学生学习场所和学习模式，使学生成为教学主体，教师成为教学组织的管理者和激发学生求知欲和创造力的引导者，进而建立以学生为中心的课堂教学秩序，改变师生在课堂教学中扮演的角色，这对于提高我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教学效果具有重要意义。需要强调的是，5G技术在课程教学过程中师生角色转变、教学模式改变和教学内容更新等方面已有成功应用的案例。因此，5G技术在“冶金电化学”课程教学中应用具有一定的可行性。

　　(二)必要性

　　由于我校冶金工程专业“冶金电化学”课程存在课程内容丰富且公式繁多、教学模式陈旧和学生接受知识的方式和思维发生改变等实际情况，学生在教学中积极性和参与度低，这严重影响了教学效果的提高。而5G技术能在教师“教”与学生“学”的过程中，激发学生的内在潜能、调动学生的积极性与主动性，促使教师对学生多引导、多示范、多鼓励，让学生自己“想”去学，主动学起来，还能持续地学下去，有效提高学生的主动性和个性化学习能力。同时，5G技术可提供更便捷的线上线下教学资源收集和直播互动课堂服务，选择优秀且满足学生培养目标和毕业要求的基础资源和紧跟国家发展前沿的先进冶金电化学技术为案列，对教学改革和教学质量提升具有关键作用。另外，通过采取与企业生产一线技术人员进行互动的课堂直播模式，可强化学生对基础知识的理解，增强其对实践生产的了解，且对教学内容的更新与优化也具有重要作用。因此，通过应用5G技术，紧跟先进的电化学冶金技术发展前沿，丰富和更新课程教学内容，让学生变“被动接受学习”为“主动学习”，深入了解一线生产现状，对提高“冶金电化学”课程教学效果，进而培养符合工程实际应用的复合型人才是非常有必要的。

　　三、5G技术在“冶金电化学”课程教学中应用的有效路径

　　(一)转变教学方式

　　材料的发展，已成为我国实现工业现代化、实现中华民族伟大复兴中国梦的迫切要求。如此，一方面可让学生有学习的使命感，另一方面也可防止出现所学知识与当前生产所需脱钩的现象第一，我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教师要通过系统规划，将《冶金电化学原理》教材的内容划分为基础理论知识和生产实践教学两部分。基础理论知识教学部分通过采用5G技术，收集丰富的多元化线上线下教学素材，如电解原理、精炼铜和电镀铜、电冶金等网络微课、教学短视频和相关公众号文章等，消化吸收后传递给学生，让学生通过观看短视频和文章进行线上预习，了解当堂课程所要讲解的内容；开课前让学生将获得的知识和体会在课堂上与大家分享，并进行讨论交流，培养学生的自主学习意识和主体意识，激发学生自主学习兴趣，锻炼学生自主学习和个性化学习的能力。从学生反映的效果来看，网络微课和教学视频中的原理动画和理论讲解更具有吸引力，学生更容易接受视频中讲解的内容，进而在课堂交流过程中更加积极主动、从容自如，可见这种教学方式显著提高了学生对当堂课程内容的掌握程度，提高了教学效果。

　　第二，我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教师要借助5G技术，推荐国内外优秀公开课，让学生选择自己感兴趣的教学资源，提高学生自主学习意识。这样一方面有助于学生进行课前预习，提前熟知课堂内容，便于在课堂上交流讨论；另一方面也为学生课后复习提供了资源，即对于在课堂上没有抓住的重点内容，学生可以通过观看公开课进行巩固复习，从而提高对课堂内容的理解和掌握效果。另外，针对“冶金电化学”课程生产实践教学部分，首次采用“5G+直播”形式进行授课，主要通过联系国内冶金行业龙头企业，如河南豫光金铅集团有限责任公司、河南中原黄金冶炼厂有限责任公司和金川集团股份有限公司等内部的一线生产经验丰富的技术人员，邀请他们通过“5G+直播”互动课堂模式，在课堂上为学生直播讲解一线生产工艺，这样课堂抬头率显著提高，既增加了学生对电解提取、电解精炼、熔盐电解等生产工艺和流程的了解，强化了学生对基础理论知识的理解，又能让学生知道了目前主流工艺技术及生产中存在的问题，使其可以在以后带着问题进行学习，激发其思考和创新能力。从学生上课表现可以看出，学生比较接受这种授课形式，对现场情况非常感兴趣，课堂抬头率大幅度提高。例如，在电解精炼部分，技术人员进入车间，通过微信视频直播形式展示阳极铸造、转运、阴阳极排列、电极吊装放入电解槽、电解过程及极板取出、清洗、阴极剥片、熔铸等过程，向学生详细讲解铜电解精炼，以及目前采用的最新自动控制、机器人剥片等技术。在这种模式下，学生都非常感兴趣，也乐于与技术人员交流互动。此外，针对电解过程杂质离子恶化影响部分内容，技术人员在详细讲解杂质离子对电解精炼过程的影响后，也向学生提出请求，希望学生在学习过程中能仔细思考这个问题，看能否通过基础知识和学科交叉解决这个问题。从冶金科技创新实验课程来看，学生的确认真思考了这个问题，并在实验课程中尝试了一些解决办法。“5G+直播”互动课堂这种模式不仅增强了学生对“冶金电化学”课程实践教学部分内容的掌握和理解能力，也激发了学生对当前电化学冶金存在问题的思考兴趣，显著提升了课堂教学效果。

　　此外，2020年春季学期以来，全国各地高校不同程度地都开展了线上网络教学[19]，我校自然也不例外，而5G技术为冶金工程专业“冶金电化学”课程线上教学、线上评教及线上考试等提供了重要支撑[20-21]。

　　(二)优化教学内容

　　《冶金电化学原理》教材的内容丰富，案例为冶金行业经典案例。然而随着电化学学科的发展，很多先进的电化学技术被引入冶金工程领域并被广泛使用，但这一部分内容并未在教材中更新，致使教材案例与当前一线生产脱节。因此，我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教师亟须选取目前先进的电化学冶金案例对教材案例进行更新，增加学生所学知识和一线生产工艺的结合度，这有利于学生就业后能较快上手，对卓越工程师培养至关重要。

　　我校冶金工程专业依托中原关键金属实验室，面向国家关键金属原料安全保障与高端材料自主供应的重大战略需求，聚焦关键金属基础与交叉科学、关键金属资源与材料战略、关键金属提取与纯化、关键金属材料与靶材、特色关键金属产品、金属循环与材料再生6个研究方向，着力解决关键金属领域重大关键共性技术问题，以期为我国关键金属与材料的安全供应提供有力支撑。“冶金电化学”课程教师应围绕中原关键金属实验室研究方向，及时更新教学内容，教学案例也要紧跟冶金电化学技术进步，即采用5G技术收集电化学冶金国内外发展前沿技术，引入国家高度关注的战略金属电化学冶金高纯提取和高端合金材料电化学制备技术等内容作为教学案例，使课堂内容紧跟国际前沿和国家重大战略需求，并通过课程思政的引导，进一步激发学生对课堂内容的兴趣，增强其学习的使命感和积极性。例如，教师在熔盐电解章节可增加钛熔盐电解、电化学脱嵌法盐湖提锂和稀土熔盐电解等案例，让学生在了解先进冶金电化学技术的同时，关注国家在本行业的战略需求。另外，教师可进一步向学生讲解我国关键金属仍然未能摆脱初级产品出口、高端产品进口的窘境，尤其是国防军工、信息通讯产业所需的关键金属高纯材料(如高纯钛、钽、铌、铍、锂、钼、铟、硒及贵金属等)依赖进口、受制于人，威胁了国家安全，严重制约了我国新兴行业和现代尖端科技的发展，成为“卡脖子”问题[22]。同时，教师要向学生强调通过电化学冶金方法制备高纯金属和金属材料，支持我国关键金属及，为学生成为有时代使命感的卓越工程师奠定坚实的基础。

　　四、结语

　　5G技术应用于我校冶金工程专业“冶金电化学”课程教学，不仅为学生提供了丰富的教学资源、先进的教学方式和前沿的教学案例，而且可以激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂参与度和学习积极性，进而能够显著提高教学效果，对培养自学能力强、综合素质高和专业基础知识扎实的应用型专业人才具有重要作用。另外，我校冶金工程专业“冶金电化学”课程围绕中原关键金属实验室研究方向布局，面向国家关键金属原料安全保障与高端材料自主供应的重大战略需求，立足培养具有时代使命感的应用型复合专业人才，有助于促进我国关键金属与材料产业的高质量发展。

　　参考文献：

　　[1]教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].(2018-04-18)[2022-04-16].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

　　[2]中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》[EB/OL].(2019-02-23)[2022-04-19].http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t20190223_370857.html.

　　[3]王小辉,李天龙.高校教师信息化教学能力:发展逻辑、多元影响与提升路径[J].黑龙江高教研究,2022,40(10):107-112.

　　[4]线联平.教育信息化推动教育现代化加速发展[J].中国现代教育装备,2022(18):1-2.

　　[5]王菊.5G时代背景下《护理基础技术》在线课程的建设与研究[J].全科护理,2020,18(18):2278-2280.

　　[6]李永霞.“5G”时代建筑装饰专业项目式教学模式改革创新研究[J].教育实践与研究(C),2021(6):18-20.

　　[7]谭琳,熊斌,高春艳.5G时代高校教师信息化教研能力现状调查与分析[J].成都师范学院学报,2022,38(4):73-82.

　　[8]杨晓忱,李君玲.基于5G+多媒体医教联合方式探讨方剂学实践教学改革[J].中国中医药图书情报杂志,2021,45(6):62-65.

　　[9]陈芹,郑月龙.“互联网+”背景下新商科创新复合型人才培养模式的构建[J].西部素质教育,2022,8(16):117-120.

　　[10]刘燕.5G时代背景下本科教学模式研究:以应用统计专业为例[J].辽宁经济,2020(4):86-87.

　　[11]韩广勋,李瑞琨,薛刚.5G时代地方医学院校毕业生就业竞争力的提升策略[J].西部素质教育,2022,8(2):71-73.

　　[12]谭琳,熊斌,高春艳.5G时代高校教师信息化教研能力提升路径探析[J].广西广播电视大学学报,2022,33(2):18-26.

　　[13]贺东风.冶金工程专业课程教学优化策略探究[J].西部素质教育,2018,4(2):142.

　　[14]蒙延双,朱福良,卜旭东.基于OBE模式的《冶金电化学》教学改革研究[J].时代教育,2015(17):204,208.

　　[15]陈功,黄义鹏,杨少华.基于OBE理念的电化学冶金课程教学改革[J].中国冶金教育,2020(6):33-35,38.

　　[16]孙立根,李运刚,邢宏伟,等.华北理工大学冶金工程专业学位研究生培养模式存在的问题及改革策略[J].西部素质教育,2016,2(21):100.

　　[17]于霞,梁琦兰.5G时代地方高校无机化学理实共建混合式教学模式探究与实践:以BH大学应用化学专业为例[J].吉林农业科技学院学报,2020,29(4):117-121.

　　[18]刘岚.5G时代游戏化课堂教学模式的构建与实证研究:以《大学英语读写译》课程为例[J].现代英语,2020(5):13-15.

　　[19]杨冬艳,黄海妮,周敏.后疫情时代线上线下混合式教学结合PBL教学在妇产科学课程教学中的应用研究[J].西部素质教育,2022,8(17):162-165.

　　[20]申梓刚.疫情期间线上教学对我国未来教学模式的启示[J].中国教育信息化,2022,28(8):47-53.

　　[21]李欣欣.教育信息化2.0时代下大学生创新创业课程改革探讨[J].西部素质教育,2022,8(15):69-72.

　　[22]曾现来.中国关键金属矿产清单建立及启示[C]//中国地球物理学会.首届全国矿产勘查大会论文集.合肥:中国地球物理学会,2021:862.