煤化學課程教學體系構建與探索

石德志，武立俊，秦冬冬，王金生*，郭建斌

（1.山西工程技術學院 礦業(yè)工程系，山西 陽泉 045000；2.陽煤集團二礦選煤廠，山西 陽泉 045000）

社會經濟的高速發(fā)展促使教育發(fā)生了翻天覆地的變化，歷經了長期的理論積累和實踐檢驗之后，以培養(yǎng)工程技術人才為目標的應用型本科教育已成為高等教育發(fā)展的主流趨勢之一，也成為了衡量國家教育水平及綜合實力的重要組成部分[1]。作為山西省重點發(fā)展的一所應用型本科高校，山西工程技術學院（以下簡稱“我?！保┮詽M足社會時代發(fā)展需求為出發(fā)點，以創(chuàng)建省一流高校為目標，將課程建設設定為我校教育教學建設的基礎工程。通過全面的課程改革，不斷提高我校教育教學水平，培養(yǎng)出一批具有扎實的專業(yè)基礎理論知識、初步工程實踐技能、強烈社會責任感和工程視野的應用型工程技術人才。礦物加工工程是研究礦物分級、分選從而實現綜合利用的一門基礎應用型學科。山西工程技術學院礦物加工工程專業(yè)以煤炭分選為專業(yè)基礎，兼顧其他金屬非金屬分選理論實踐教學。煤化學是必修的專業(yè)核心課程，主要研究煤及圍巖的物質組成及其性質，在此基礎上研究煤的生成、組成、結構、性質、分析、分類、各種轉化過程及其機理[2-4]。通過煤化學課程的講授結合企業(yè)應用實踐，就課程的教學體系和教學模式進行思考分析，總結經驗，探索新思路，與同仁共勉。

一 煤化學課程教學體系建設

礦物加工工程專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠具有扎實的礦物加工專業(yè)基礎理論知識和應用技能的應用型人才。掌握基礎專業(yè)知識是基本要求，而應用實踐才是最終的目的。圖1 為煤化學課程教學體系研究方法初步設想。首先，根據課程性質、定位，剖析該課程在專業(yè)區(qū)域立體化定位。我校礦物加工工程專業(yè)是為了更好地服務于礦業(yè)和區(qū)域經濟的發(fā)展，旨在著重培養(yǎng)具有社會責任感和寬闊視野，掌握扎實的礦物加工專業(yè)基礎理論、基本知識和應用技能，能在礦物（主要以煤炭為特色）分選加工、礦產資源綜合利用相關領域從事生產、技術管理、工藝設計、科學研究等工作的高素質應用型人才，順應我?！澳瘋鞒?、匠心筑夢”的辦學特色。根據人才培養(yǎng)方案，結合辦學特色，提出煤化學課程教學改革方針：課堂教學模式的改革、知識點與實踐應用結合。

圖1 煤化學課程教學體系研究方法

二 課堂教學模式改革

傳統的課堂教學模式往往形成了老師單向灌輸、學生被動接受的局面，不利于新時代應用型本科人才的培養(yǎng)?？刹捎靡詫W生為中心的教學模式，引導和培養(yǎng)學生的自學能力及查閱資料能力[5-6]。在課堂上每個學生根據其課下期間自行查閱的資料以及個人理解，負責講解專業(yè)課本上某一章節(jié)的某一個知識點，最后專任教師進行全面的更正或肯定，指出存在的問題，強調難點，肯定正確的觀點。這樣學生會主動參與并積極思考，不僅可以鍛煉學生自我學習、實踐的能力，以達到我校培養(yǎng)專業(yè)應用型人才的標準，還可以彌補傳統教學模式中學生課上積極性不足、專任教師無法在第一時間了解到學生學習新課程的進度。

三 理論與實踐相結合，突出應用型本科特色

目前我校加大了教學過程中平時課堂成績的比例，旨在注重平時教學過程的重要性，而非唯分數論。相比傳統教學對于學生平時成績以學生出勤率及課后作業(yè)作為判定標準，新的教學模式可以更好地反映學生平時的學習情況，同時更重要的是培養(yǎng)了學生自學能力，使學生能夠像科研工作者那樣思考問題、分析問題，學會用科學的思維方法解決遇到的實際問題，達到學以致用的目的。應用型本科教育不應該是應試教育，更應強調理論與實踐的結合，強化學生動手動腦能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)。掌握專業(yè)知識是前提，但不能忽略應用、實踐的作用。礦物加工工程專業(yè)旨在培養(yǎng)具有扎實的礦物加工專業(yè)基礎理論知識和應用技能的應用型人才。掌握基礎專業(yè)知識是基本要求，而應用實踐才是最終的目的。在課程上，以選煤廠、礦物加工專業(yè)等領域的實際應用案例為主線，剖析煤化學中知識點在實際生成中的應用，加強專業(yè)基礎學科與礦物加工中所遇到的問題的結合，做到學以致用，以實際案例來詮釋課程內的知識點，使學生能夠更加深入理解課本上重要的概念。

（一）實例1：利用煤巖學方法指導煉焦配煤

煉焦原料煤的工藝性質對焦炭產品的質量起著決定性的作用。隨冶金行業(yè)對焦炭需求的不斷增長，優(yōu)質的主焦煤資源已不能滿足煉焦工業(yè)需求，焦爐原料煤更多的是氣煤、1/3 焦煤、肥煤及主焦煤等按一定比例混配后的混煤。在確定組配比例時，灰分（Ad）、揮發(fā)分（Vdaf）、硫分（St，ad）、黏結指數（G）和膠質層厚度（Y）等是主要信息指標，混配后的各指標必須滿足煉焦的最低標準。但大多時候單靠這些指標并不能準確分析煤樣，給出正確的信息，從而可能會導致在實際生產過程中出現產品質量不合格，導致企業(yè)虧損。而采用煤巖學方法，觀察煉焦配煤的鏡質組隨機反射率，可有效判斷配煤的實際情況，從而指導生產、鑒別煉焦煤質量[7]。

例如，若某焦化廠的進廠煉焦煤工業(yè)分析指標見表1，從表中數據可以看出，該煤屬于焦煤，但是從鏡質組反射率分布圖（圖2）來看，該煉焦煤實際上是氣煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤的混煤，鏡質組最大反射率為0.725%，遠低于正常配煤煉焦煤的鏡質組最大反射率，因此，該煤并不適合作為煉焦用煤[8]。而合理的配煤方案則是要求所配煉焦煤鏡質組的反射率分布盡可能均勻，沒有太大的凹口，曲線連續(xù)，最高峰在1.2%～1.3%。

圖2 某煉焦廠的進廠煉焦煤鏡質組反射率分布圖

通過焦化廠實例，使學生對煤巖學的知識有了更深一步的理解，在實際生產中是如何應用的，加強了對基本知識的深化，認識煤巖學的重要性和實用性。

（二）實例2：快速灰分測定，指導跳汰工藝生產

煤的灰分是煤質評價和價格的主要依據之一。在講解煤的工業(yè)分析時，除了將煤灰分的測定原理講解清楚，同時也需要讓學生從企業(yè)生產的角度上理解煤灰分在實際生產中的重要性，為什么重要，換一種思路理解“枯燥的公式”，而不是死記硬背。以跳汰選煤為例，跳汰選煤是一種常見的選煤方法，具有生產效率高、周期短、單位處理量大等優(yōu)點。而原煤的灰分指標會直接影響跳汰分選工藝過程。跳汰分選工藝系統，需要穩(wěn)定的煤質狀況和均衡的入料量，避免原料的質和量出現大的波動，但實際生產過程中也會在一定時期出現原煤灰分的急劇升高，從而造成實際矸石含量的升高。為保證分選效果，需要及時對跳汰工藝參數進行調整。通過調整溢流堰的高度和排矸輪的角度提高排料速度，加大排料量，從而維持分選床層穩(wěn)定，保證精煤質量的同時，減少中煤在矸石中、中煤在精煤中的錯配，實現高效分選。若在原煤入料工藝環(huán)節(jié)增加在線灰分測定儀，實時檢測原料煤灰分指標，便于提前預判，實現事前工藝控制，從而指導跳汰生產，達成穩(wěn)定的產品質量指標。

（三）實例3：煤中元素分析——有害元素

我們常說，煤中的硫、磷、氟等元素是有害元素，煤在使用過程中，要嚴格控制這些有害元素的含量，減少環(huán)境污染。若是在課堂上僅僅這樣去描述，對學生理解這個問題的沖擊力不夠，大部分學生也只是有簡單的印象，這些元素是有害的、污染環(huán)境的。但是如果列舉企業(yè)在實際生產過程中的實例，則會加深影響，得到更深層次的理解。

國家對商品煤質量有明確的指標，要求灰分、硫分、磷、氯、氟指標分別不高于40%、3%、0.15%、0.3%和200 μg/g。某廠商品配煤中氟指標達到了203 μg/g，顯然沒有達到國家標準，因此不能直接出售或用于生產，企業(yè)需在選煤廠配洗外購低氟煤，來降低商品煤氟含量指標滿足國標要求。在我們常規(guī)的認知中，203 μg/g 也僅僅比200 μg/g 略高一點，但在實際生產過程中，需要嚴格按照國家標準。通過典型的實例，不僅要讓學生理解有害元素的危害，而且要有判斷的標準，并非靠自我感知。此案例不僅可以讓學生對國家標準有更深層次的理解，而且還可以作為思政元素，培養(yǎng)學生精益求精、勇于“較真”的工匠精神。

四 課程考核評估改革

課本里的專業(yè)知識是實踐應用的前提，而如何更好地通過課程考核來檢驗學生的實踐與專業(yè)能力是我們所要解決的問題。煤化學的課程考核以“平時成績（40%）與期末考試（60%）”形式進行?！捌綍r成績”包括實驗操作、實驗數據處理與平時習題作業(yè)。煤化學實驗是基礎實驗，包括煤的工業(yè)分析、元素分析、全硫測定、膠質層指數、黏結指數及發(fā)熱量等項目。這些實驗數據都是生產實踐中必不可少的。對于實驗過程中的操作考核，要實時跟進，在觀察實驗操作是否合理、規(guī)范的同時，進行提問：若操作不當，引起的實驗誤差是偏高還是偏低？對最后的結果影響有多大？是否能夠根據已有的數據，進行判斷，反推出是人為操作而引起的實驗誤差還是樣品本身的原因等。這樣不僅對基礎實驗項目進行了實地操作與學習、掌握基本實驗技巧，而且能夠使學生多方位地思考實驗過程中所遇到的問題，從而解決問題。在考核過程中記錄學生回答的情況，根據實際作答情況進行評分、劃分等級，作為實驗考核的部分依據。對于傳統的實驗考核，大多數學生僅僅是根據書本上的實驗步驟，機械地完成內容為目的，很難挖掘出學生獨立思考和分析問題的潛能。而本文提出的考核方式，不僅可以有效完成教學大綱里規(guī)定的實驗內容，而且還能激發(fā)學生思考問題的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、解決問題的能力，加強理論與實踐之間的關系。對于實驗數據的處理，要求學生結合企業(yè)實際生產，發(fā)散思維分析所評價的煤樣適合做什么（例如煉焦、動力煤發(fā)電、材料），原因是什么，從而達到理論知識與實踐相結合的目的。對于平時的習題作業(yè)，一方面通過常規(guī)習題，要求學生掌握最基本的專業(yè)知識；另一方面，在企業(yè)實踐中搜尋出典型的“錯誤”的案例，讓學生通過所學專業(yè)知識，分析原因，解決問題，達到學以致用的目的。平時作業(yè)評價標準見表2，根據該評價標準對學生的平時作業(yè)進行初步的評價、打分。

注重平時教學過程的重要性，摒棄唯分數論，就意味著平時的考核尤為重要。但在平時作業(yè)中，不可避免地會出現學生抄襲作業(yè)、“應付差事”等現象，為了更好地加強過程教學考核與以試卷方式考察的期末考試之間的聯系，在期末考試試題中設定30～40 分值與平時作業(yè)中相關的案例知識，如果學生在平時考核中回答正確，而期末卷面上則回答錯誤，可根據具體情況，使平時成績在原有基礎上再乘0～100%的系數（根據具體重難點設定不同的系數），達到反向考察平時作業(yè)情況。通過與期末考試相結合，相同的知識點，若平時作業(yè)可以答對，但考試卻回答錯誤，就可以根據系數，將平時作業(yè)的“分數”進行“打折”；同理，如果學生在平時的習題作業(yè)中回答得并不理想，甚至是錯誤的，理應該部分的平時成績會很低，甚至是0 分，但在期末考試中相同知識點的題目回答正確，亦可對該生的“平時成績”進行修改，增加適當的“平時成績”分值。通過“期末考試”與“平時考核”的有機結合，從而更好地對學生所學知識進行評價，并且還能夠對“平時成績”的質量進行把關。對注重過程教學的應用型本科教育提供有力的支撐。

五 結束語

煤化學作為礦物加工工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其應用性較強。本文針對我校應用型本科定位，結合礦物加工工程專業(yè)培養(yǎng)要求，提出煤化學課程教學體系改革方法。注重過程教學中與實踐相結合，培養(yǎng)了學生自學能力，使學生用科學的思維方法思考問題、分析問題，解決遇到的實際問題，從而達到應用實踐的目的。通過教師與學生的共同努力，課堂教學質量的提高取得明顯的效果，學生對知識點的理解與應用有了更進一步的提升。今后在教學過程中將繼續(xù)探索，完善改革內容，培養(yǎng)出實踐能力與專業(yè)能力復合的高水平應用型人才。