《物理選礦》教學(xué)改革的探討

黃根　徐宏祥　宋志浩

摘要：《物理選礦》是礦物加工工程學(xué)生必修的專業(yè)核心課程之一，本文簡述了該課程的內(nèi)容，并根據(jù)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，就教學(xué)如何結(jié)合科研創(chuàng)新和實(shí)踐進(jìn)行了探討，最后對啟發(fā)式教學(xué)在《物理選礦》中的運(yùn)用進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：物理選礦；教學(xué)改革；科研創(chuàng)新；啟發(fā)式教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）04-0110-02

隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人才和創(chuàng)新成為了社會核心競爭力的一部分，因而對教育尤其是高等學(xué)校的教育提出了新的要求。教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的主要途徑，對于人才的塑造和成長有著重要的影響[1]。在我們傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，更多的是注重于教師的教和學(xué)生的學(xué)，最終學(xué)生理論知識比較豐富，但實(shí)踐和創(chuàng)新能力比較弱，進(jìn)入社會后，動(dòng)手操作和改革創(chuàng)新能力不強(qiáng)。因此，在現(xiàn)代高等教育的教學(xué)活動(dòng)中，需根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，結(jié)合課程和學(xué)生的特點(diǎn)，利用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和手段，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

一、《物理選礦》課程概述

《物理選礦》是中國礦業(yè)大學(xué)（北京）礦物加工工程學(xué)生必修的專業(yè)核心課程之一。該課程主要講述物理選礦的方法、分選原理、分選工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作要點(diǎn)、應(yīng)用范圍等。具體內(nèi)容包括物理選礦的基本概念和工藝環(huán)節(jié)、礦物的粒度組成和密度組成、顆粒在介質(zhì)中的沉降規(guī)律、粒度選礦、水力分級、跳汰選礦、重介質(zhì)選礦、斜面流選礦、流態(tài)化選礦、干法選礦、磁選、電選和放射性揀選等選礦方法，以及上述方法在選煤和選礦過程中的實(shí)際應(yīng)用[2]。

二、教學(xué)內(nèi)容

此處的教學(xué)內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是教材內(nèi)容，另一個(gè)是授課內(nèi)容。教材是教師教和學(xué)生學(xué)的主要參考依據(jù)，教材的內(nèi)容、難易程度、系統(tǒng)性等都會直接影響學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)和理解程度，因此教材的選擇對于課程的學(xué)習(xí)具有重要的影響。目前同類的教材種類繁多，內(nèi)容重復(fù)、知識陳舊等現(xiàn)象比較嚴(yán)重，《物理選礦》作為一門工程應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，隨著科技的發(fā)展，許多舊的工藝和設(shè)備不斷被更新和淘汰。為了及時(shí)更新教材內(nèi)容，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）礦物加工工程系相關(guān)教師組織編寫了新版《物理選礦》教材，對共性的基礎(chǔ)理論知識、當(dāng)前熱門的物理選礦方法和設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)介紹，而對不常用的方法只加以簡單說明，對過時(shí)和淘汰的方法和設(shè)備予以剔除，同時(shí)強(qiáng)化了內(nèi)容的實(shí)用性[2]。

授課時(shí)教材的選擇是一個(gè)重要的方面，但也不能全部拘泥于教材。作為一個(gè)授課教師，應(yīng)充分查閱最新的文獻(xiàn)，及時(shí)更新和提高自己的專業(yè)知識，將學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)、新的工藝和設(shè)備、學(xué)科的發(fā)展方向等最新的知識引入課堂教學(xué)，完善和豐富教學(xué)內(nèi)容。

三、教學(xué)方法和手段

現(xiàn)在，多媒體作為一種教學(xué)手段已在教學(xué)過程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與黑板上的板書相比，多媒體教學(xué)集文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫及視頻于一體，可營造更加生動(dòng)的環(huán)境，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性和主動(dòng)性[3]。因此，如何充分發(fā)揮和利用多媒體的教學(xué)手段也成為了提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵之一。《物理選礦》教材中介紹的設(shè)備很多，但目前這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理圖大多以二維圖形為主，在教學(xué)的過程中講解起來往往比較抽象，尤其是設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，在平面圖形中難以形象地展示出來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中難以深入掌握和理解。同時(shí)，對于一些設(shè)備的工作過程，教材中往往采樣的是以文字來加以描述，或輔助以少量的圖形來加以說明，不夠直觀和生動(dòng)，因此，教學(xué)過程中，有必要改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)方法。針對本課程，具體可從以下兩個(gè)方面加以優(yōu)化。

1.將平面圖形立體化。與平面圖形相比，三維圖形更加直觀，通過一些專業(yè)的三維繪圖軟件如Solidworks、3Dmax等將二維平面圖繪制成三維圖形，可將教材中的設(shè)備以接近實(shí)體的模型展示于課堂。同時(shí)通過軟件可對模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)和拆分等操作，將設(shè)備的各個(gè)組成部分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整地展示出來，既便于教學(xué)，也便于學(xué)生理解和掌握。

2.將一些復(fù)雜的設(shè)備分選過程或工作原理以動(dòng)畫或視頻的方式演示出來?！段锢磉x礦》中，涉及到的設(shè)備較多，如跳汰機(jī)、旋流器、螺旋分選機(jī)、磁選機(jī)等，這些設(shè)備的分選過程和工作原理如果僅僅是通過文字來描述，往往難以給人留下深刻的印象，若利用一些動(dòng)畫制作軟件，將這些設(shè)備的工作原理和分選過程以動(dòng)畫的形式演示出來，不僅更加通俗易懂，而且更有利于在授課時(shí)吸引學(xué)生的注意力，起到事半功倍的效果。

四、理論教學(xué)與科研創(chuàng)新和實(shí)踐相結(jié)合

理論知識的學(xué)習(xí)，其實(shí)也是為了提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。為了使學(xué)生經(jīng)歷系統(tǒng)而全面的創(chuàng)新訓(xùn)練和培養(yǎng)，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新思維、鍛煉創(chuàng)新能力、提高創(chuàng)新素養(yǎng)的目的，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）推行了大學(xué)生科研創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，該項(xiàng)目以創(chuàng)新性研究為主要教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目形式開展，為期兩年。在教師指導(dǎo)下，通過學(xué)生自主完成創(chuàng)新性研究項(xiàng)目的條件準(zhǔn)備、方案制訂與實(shí)施、成果總結(jié)、報(bào)告撰寫等研究內(nèi)容，使學(xué)生的科研和創(chuàng)新能力得到全面的提高。

該項(xiàng)目為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)優(yōu)秀的平臺?！段锢磉x礦》教學(xué)過程中，涉及到的一些新的思路和想法可作為科研創(chuàng)新立項(xiàng)的依據(jù)，而借助科研創(chuàng)新項(xiàng)目，又可以使學(xué)生在研究的過程中發(fā)現(xiàn)一些新的問題，提出一些新的思路，改進(jìn)現(xiàn)有的礦物加工分選過程、工藝和設(shè)備，同時(shí)也為以后的科研奠定基礎(chǔ)。

理論與實(shí)踐相結(jié)合，有利于強(qiáng)化學(xué)生對理論知識的掌握，同時(shí)提高動(dòng)手操作的能力。該課程教學(xué)過程中，為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力，開展了相應(yīng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，對課堂上重點(diǎn)講述的一些分選原理和分選設(shè)備，通過實(shí)踐的方式如煤和礦物的實(shí)際分選來加深理解。礦物加工工程培養(yǎng)的主要是面向企業(yè)和社會的應(yīng)用型人才，因此除了在學(xué)校開展相關(guān)試驗(yàn)提高實(shí)踐能力外，本專業(yè)還有三次實(shí)習(xí)機(jī)會，分別是認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。這三次實(shí)習(xí)均要深入企業(yè)，去了解和學(xué)習(xí)現(xiàn)場實(shí)際的生產(chǎn)過程和工藝。生產(chǎn)實(shí)習(xí)位于第五學(xué)期期末，此時(shí)《物理選礦》課程剛剛結(jié)束，兩者可很好的銜接起來。

五、運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)

所謂啟發(fā)式教學(xué)，就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，從學(xué)生的年齡、心理特征、知識基礎(chǔ)、認(rèn)識結(jié)構(gòu)等實(shí)際出發(fā)，采用各種生動(dòng)活潑的方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，使他們主動(dòng)地獲取知識、發(fā)展智能的一種積極的雙向的教學(xué)方法[4]。啟發(fā)式教學(xué)已不是一個(gè)新的教學(xué)理念，關(guān)于這方面的內(nèi)容和觀點(diǎn)已有不少相關(guān)的論文。但在教學(xué)過程中，由于所處領(lǐng)域和教學(xué)對象的不同，在具體實(shí)施過程中對啟發(fā)式教學(xué)的認(rèn)知和實(shí)踐也會存在許多差異，但豐富啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)容，使其更好地融入教學(xué)，對提高人才培養(yǎng)的水平和質(zhì)量是一件非常有意義的事。

運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，就要求我們在教學(xué)過程中對學(xué)生要以啟發(fā)為主，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。作為一門工科課程，記憶并掌握書本中的理論和概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，時(shí)間一長往往就容易忘記，最重要的是學(xué)會分析并靈活的加以運(yùn)用。在礦物的實(shí)際分選過程中，分選的依據(jù)是不同礦物物理化學(xué)性質(zhì)的差異，比如一個(gè)簡單的問題，如何將煤和矸石分開？這個(gè)看似簡單的問題確可以引發(fā)很多思考。煤和矸石作為兩種不同的礦物，既存在物理性質(zhì)（密度）方面的差異，也存在物理化學(xué)性質(zhì)（表面疏水性）方面的差異，同時(shí)在顏色、導(dǎo)電性等方面也有不同，在分選時(shí)既可以采用重力選礦的方法，也可以采用浮選，還可以采用電選或其他分選方法，因此在分選方法上不是固定的。那既然有這么多的方法，我們又該如何去選擇呢？這時(shí)候我們要考慮原料的性質(zhì)、產(chǎn)品的要求、設(shè)備分選時(shí)入料的粒度范圍、分選效果的差異，還有不同方法分選時(shí)的生產(chǎn)成本等。通過綜合考慮，我們可以選用一種方法，也可以將多種方法聯(lián)合起來進(jìn)行分選。因此，在《物理選礦》課程中，許多知識不像中學(xué)課本的定理，是固定的，在教學(xué)的過程中，不應(yīng)去灌輸學(xué)生一成不變的知識，形成他們思維的定式，而應(yīng)提出一個(gè)問題，讓他們?nèi)ニ伎?，啟發(fā)他們的思維。同時(shí)，通過這種思考，可以讓他們真正學(xué)會分析問題、解決問題的方法，這對于以后的學(xué)習(xí)和工作都是很有幫助的。

六、結(jié)語

在教學(xué)內(nèi)容上，作為教師，要根據(jù)時(shí)代和科技的發(fā)展，及時(shí)補(bǔ)充和更新教材內(nèi)容，將學(xué)科前沿、最新研究成果和研究動(dòng)態(tài)引入課堂教學(xué)，拓展學(xué)生的知識面和思路；在教學(xué)手段上，要掌握和利用現(xiàn)代教學(xué)儀器和手段，使課本知識生動(dòng)、形象地展示出來，可將平面圖形立體化，復(fù)雜的過程和原理動(dòng)態(tài)化；在創(chuàng)新能力和實(shí)踐方面，充分利用大學(xué)生科研創(chuàng)新和專業(yè)實(shí)習(xí)提供的機(jī)會和平臺，將所學(xué)的理論知識與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，從課本中發(fā)現(xiàn)問題，尋找方向，實(shí)現(xiàn)科研和創(chuàng)新能力的提高；最后，在教學(xué)過程中要善于運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力。教師要通過教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)思考，提高科研和創(chuàng)新的能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李慧勤，李紅君.現(xiàn)代啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)涵與實(shí)施[J].中國高等教育，2008，（10）：21-23.