《物理選礦》教學改革的探討

黃根　徐宏祥　宋志浩

摘要：《物理選礦》是礦物加工工程學生必修的專業核心課程之一，本文簡述了該課程的內容，并根據課程的特點，在教學過程中進行了教學內容和教學方法的改革，就教學如何結合科研創新和實踐進行了探討，最后對啟發式教學在《物理選礦》中的運用進行了總結。

關鍵詞：物理選礦；教學改革；科研創新；啟發式教學

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

隨著我國社會和經濟的不斷發展，人才和創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校的教育提出了新的要求。教學是培養創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]。在我們傳統的教學活動中，更多的是注重于教師的教和學生的學，最終學生理論知識比較豐富，但實踐和創新能力比較弱，進入社會后，動手操作和改革創新能力不強。因此，在現代高等教育的教學活動中，需根據時代的發展，進行相應的教學改革，結合課程和學生的特點，利用現代化的教學方法和手段，培養全面發展的人才。

一、《物理選礦》課程概述

《物理選礦》是中國礦業大學（北京）礦物加工工程學生必修的專業核心課程之一。該課程主要講述物理選礦的方法、分選原理、分選工藝、設備結構與操作要點、應用范圍等。具體內容包括物理選礦的基本概念和工藝環節、礦物的粒度組成和密度組成、顆粒在介質中的沉降規律、粒度選礦、水力分級、跳汰選礦、重介質選礦、斜面流選礦、流態化選礦、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際應用[2]。

二、教學內容

此處的教學內容主要包括兩個方面：一個是教材內容，另一個是授課內容。教材是教師教和學生學的主要參考依據，教材的內容、難易程度、系統性等都會直接影響學生對這門課程的學習和理解程度，因此教材的選擇對于課程的學習具有重要的影響。目前同類的教材種類繁多，內容重復、知識陳舊等現象比較嚴重，《物理選礦》作為一門工程應用性較強的學科，隨著科技的發展，許多舊的工藝和設備不斷被更新和淘汰。為了及時更新教材內容，中國礦業大學（北京）礦物加工工程系相關教師組織編寫了新版《物理選礦》教材，對共性的基礎理論知識、當前熱門的物理選礦方法和設備進行詳細介紹，而對不常用的方法只加以簡單說明，對過時和淘汰的方法和設備予以剔除，同時強化了內容的實用性[2]。

授課時教材的選擇是一個重要的方面，但也不能全部拘泥于教材。作為一個授課教師，應充分查閱最新的文獻，及時更新和提高自己的專業知識，將學科前沿動態、新的工藝和設備、學科的發展方向等最新的知識引入課堂教學，完善和豐富教學內容。

三、教學方法和手段

現在，多媒體作為一種教學手段已在教學過程中得到了越來越廣泛的應用。與黑板上的板書相比，多媒體教學集文字、圖形、圖像、聲音、動畫及視頻于一體，可營造更加生動的環境，調動學習者的積極性和主動性[3]。因此，如何充分發揮和利用多媒體的教學手段也成為了提高教學質量的關鍵之一。《物理選礦》教材中介紹的設備很多，但目前這些設備的結構和原理圖大多以二維圖形為主，在教學的過程中講解起來往往比較抽象，尤其是設備的內部構造，在平面圖形中難以形象地展示出來，使學生在學習的過程中難以深入掌握和理解。同時，對于一些設備的工作過程，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，因此，教學過程中，有必要改進現有的教學方法。針對本課程，具體可從以下兩個方面加以優化。

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，可將教材中的設備以接近實體的模型展示于課堂。同時通過軟件可對模型進行旋轉、移動和拆分等操作，將設備的各個組成部分、內部結構完整地展示出來，既便于教學，也便于學生理解和掌握。

2.將一些復雜的設備分選過程或工作原理以動畫或視頻的方式演示出來。《物理選礦》中，涉及到的設備較多，如跳汰機、旋流器、螺旋分選機、磁選機等，這些設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，若利用一些動畫制作軟件，將這些設備的工作原理和分選過程以動畫的形式演示出來，不僅更加通俗易懂，而且更有利于在授課時吸引學生的注意力，起到事半功倍的效果。

四、理論教學與科研創新和實踐相結合

理論知識的學習，其實也是為了提高學生的實踐和創新能力。為了使學生經歷系統而全面的創新訓練和培養，達到培養創新思維、鍛煉創新能力、提高創新素養的目的，中國礦業大學（北京）推行了大學生科研創新訓練項目，該項目以創新性研究為主要教學內容，以項目形式開展，為期兩年。在教師指導下，通過學生自主完成創新性研究項目的條件準備、方案制訂與實施、成果總結、報告撰寫等研究內容，使學生的科研和創新能力得到全面的提高。

該項目為學生創新能力的培養提供了一個優秀的平臺。《物理選礦》教學過程中，涉及到的一些新的思路和想法可作為科研創新立項的依據，而借助科研創新項目，又可以使學生在研究的過程中發現一些新的問題，提出一些新的思路，改進現有的礦物加工分選過程、工藝和設備，同時也為以后的科研奠定基礎。

理論與實踐相結合，有利于強化學生對理論知識的掌握，同時提高動手操作的能力。該課程教學過程中，為了提高學生的實踐能力，開展了相應的專業實驗課，對課堂上重點講述的一些分選原理和分選設備，通過實踐的方式如煤和礦物的實際分選來加深理解。礦物加工工程培養的主要是面向企業和社會的應用型人才，因此除了在學校開展相關試驗提高實踐能力外，本專業還有三次實習機會，分別是認識實習、生產實習和畢業實習。這三次實習均要深入企業，去了解和學習現場實際的生產過程和工藝。生產實習位于第五學期期末，此時《物理選礦》課程剛剛結束，兩者可很好的銜接起來。

五、運用啟發式教學

所謂啟發式教學，就是教師根據教學目標和內容，從學生的年齡、心理特征、知識基礎、認識結構等實際出發，采用各種生動活潑的方法，引導學生積極思維，使他們主動地獲取知識、發展智能的一種積極的雙向的教學方法[4]。啟發式教學已不是一個新的教學理念，關于這方面的內容和觀點已有不少相關的論文。但在教學過程中，由于所處領域和教學對象的不同，在具體實施過程中對啟發式教學的認知和實踐也會存在許多差異，但豐富啟發式教學的內容，使其更好地融入教學，對提高人才培養的水平和質量是一件非常有意義的事。

運用啟發式教學，就要求我們在教學過程中對學生要以啟發為主，要引導學生學習，激發學生學習的興趣。作為一門工科課程，記憶并掌握書本中的理論和概念是遠遠不夠的，時間一長往往就容易忘記，最重要的是學會分析并靈活的加以運用。在礦物的實際分選過程中，分選的依據是不同礦物物理化學性質的差異，比如一個簡單的問題，如何將煤和矸石分開？這個看似簡單的問題確可以引發很多思考。煤和矸石作為兩種不同的礦物，既存在物理性質（密度）方面的差異，也存在物理化學性質（表面疏水性）方面的差異，同時在顏色、導電性等方面也有不同，在分選時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？這時候我們要考慮原料的性質、產品的要求、設備分選時入料的粒度范圍、分選效果的差異，還有不同方法分選時的生產成本等。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合起來進行分選。因此，在《物理選礦》課程中，許多知識不像中學課本的定理，是固定的，在教學的過程中，不應去灌輸學生一成不變的知識，形成他們思維的定式，而應提出一個問題，讓他們去思考，啟發他們的思維。同時，通過這種思考，可以讓他們真正學會分析問題、解決問題的方法，這對于以后的學習和工作都是很有幫助的。

六、結語

在教學內容上，作為教師，要根據時代和科技的發展，及時補充和更新教材內容，將學科前沿、最新研究成果和研究動態引入課堂教學，拓展學生的知識面和思路；在教學手段上，要掌握和利用現代教學儀器和手段，使課本知識生動、形象地展示出來，可將平面圖形立體化，復雜的過程和原理動態化；在創新能力和實踐方面，充分利用大學生科研創新和專業實習提供的機會和平臺，將所學的理論知識與生產實踐相結合，從課本中發現問題，尋找方向，實現科研和創新能力的提高；最后，在教學過程中要善于運用啟發式教學，引導學生發現問題，培養他們分析問題和解決問題的能力。教師要通過教學改革，激發學生學習的興趣，使學生從被動學習變為主動思考，提高科研和創新的能力，達到學以致用的目的。

參考文獻：

[1]胡建華.大學教學改革與創新型人才培養[J].中國高等教育，2009，（9）：43-44.

[2]楊小平.物理選礦[M].北京：冶金工業出版社，2014.

[3]王艷秋.基于多媒體教學的雙面思考[J].教育教學論壇，2014，（53）：227-228.

[4]李慧勤，李紅君.現代啟發式教學的內涵與實施[J].中國高等教育，2008，（10）：21-23.