《礦物材料》課程大數據信息化改革研究

葛 鵬，王 麗，韓海生，侯紅帥，鄒國強，紀效波*

（1.中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；2.中南大學 化學化工學院，湖南 長沙 410083）

進入21世紀以來，我國的信息化水平突飛猛進，有效地推動自動化行業的快速發展，快速提升了國民經濟。同時，信息化的快速發展對于人才培養行業也產生的重要的沖擊，對于學生各方面的綜合實力方面的要求也有明顯的增強。因此，緊抓對于學生的更高要求的培養，提升課堂的教育教學效果，為我國現代化建設提供更加強力的人才，勢在必行。傳統的課程教育較多的集中于課堂之上，教學模式單一且枯燥，不利于學生對于課堂學習，造成課程設計的效果難以達到理想的水平。此外，《礦物材料》作為一門新型的礦物加工專業課程，是通過礦物加工工程、材料化學、信息化學等多門學科相互交叉形成的綜合性課程，課程內容較為豐富。此外，現代化企業人才需求較多地集中到綜合性的人才，而綜合性課程《礦物材料》的有效教育教學對于學生的培養具有重要的意義，對于學生未來的發展也具有很重要的意義。若能將現代先進的信息技術與傳統課程教育相互連接在一起，形成線上線下的綜合性教育教學，將會顯著提升課堂的教育教學效果。

線上線下的綜合性課程，顧名思義傳統的純線上教學以及課堂授課有機的結合起來，形成混合式教育教學模式，最終形成1+1>2的效果。通過線上信息化教育快速彌補學生相關材料學的基礎不足問題；通過線下教育加深教育教學結合信息化輸入增強學生課堂教學教學效果，提升學生對于問題的理解深度；通過線下輻射性教育教學，增強學生對于延續性學習的效果，提升學生關于《礦物材料》的整體性課程理解與學習。同時，設計相關的解決問題模型，促進學生思考問題、解決問題的能力，幫助學生鍛煉真正的能力。

《礦物材料》課程信息化改革主要圍繞以下四個具體方面進行開展。習，對于材料學科的相關知識連接較少，同時在課程之外，學生所能接觸的，耳濡目染的材料學知識也較少，如何才能在短期內提升學生對于材料學知識的了解，建立相應地材料學思維，便是該門課程是否能夠有效提升學生綜合素質的關鍵進出問題。

在課程時間有限地情況下，學生不可能在短時間內獲得全部的材料學相關知識，基于開展與礦物材料重點屬性的歸屬顯得尤為重要。在此，我們通過院院聯合手段，將與礦物材料最為緊密的重點知識進行提取，給予學生以基礎性知識灌輸。同時，結合礦物材料的特點，列舉不同礦物的材料學特性。此外，結合目前已經得到實用的礦物材料反向激發學生課后自我學習。同時，在此處要重點進行線上課程的建設，因為現代屬于信息爆炸時代，學生具有較多的電子設備伴隨，便于學生隨時隨地開展學習。而受限于課程課時的限制，若是僅僅在課堂上進行相關知識的普及，并不能有效地夯實學生的基礎，為學生做出前瞻性預習，設計明確的預習主線。此外，結合材料學科中相關的晶體學等方面的知識，為學生制備相應地PPT視頻等線上觀看資源，并結合網絡現有的視頻進行綜合性材料學教育。此外，在學生線上的預習課程的設計過程中，要注意基礎性問題的提前設立，幫助學生鍛煉思考問題、解決問題的能力。同時，設立問題信箱，提前將學生的問題進行收集，根據學生的問題，進一步進行課堂教育的反哺，形成良好的線上線下循環系統。

圖1 材料基礎薄弱解決思路圖

1 學生的材料學基礎薄弱的問題-線上快速增強學生材料學等相關課程重點知識儲備

礦物加工專業的學生本科階段較多地進行工程類學科的學

2 礦物加工技術如何融入礦物材料的問題-礦物加工技術與材料加工技術融合

礦物加工外延性課程-《礦物材料》授課時間安排到第6學期，學生已經提前儲備了有關礦物加工技術方面的知識，但學生并不明晰礦物加工技術與材料的性質之間的關聯，如何梳理礦物加工技術及材料加工技術的不同，建立專業技術與材料特色之間的內在關聯便是問題所在。

前期學生對于礦物加工技術已經開展了部分學習，包括浮選，磁選，重選等礦物加工工藝。然而該類技術卻與材料加工技術具有明顯地不同，主要是其所針對的對象不同，所研究的方法也有所不同。首先，要進行不同技術之間的對比，來讓學生明白材料加工技術的關鍵所在，同時根據所獲得礦物材料的基礎性能對于礦物材料進行定點定向的擇選。

在線下的教育教學過程中，要注意學習明晰礦物材料課程和學生之前學習的礦物加工課程的中的技術特點的不同，為學生自主的查重存異，找出共性關鍵點進行知識點之間的貫通，為學生前期知識點回顧做好回顧，同時進一步查找出該加工技術點的不同，結合加工過程信息化自動控制，以及相關的大數據，為學生找出該部分的不同，進一步深化該部分的研究。線下的課程教育要結合課程PPT信息化的建立。與此同時，積極利用現代化通訊技術，邀請校外名師為學生進行課堂部分知識點的降解，而授課老師則在課堂上，為學生提供相應的問題的補充，從而達到最后的共贏的效果。

圖2 技術溝通教育教學思路

3 課本學習單調以及教學模式單調問題-豐富課堂教學特色，增強課外教育

傳統的礦物材料課程教學內容，較多的局限于課本內的知識，課堂氣氛難以得到有效地活躍，學生學習激情不足，不利于學生課堂知識地汲取，而單純地多媒體教育過程中，學生不能夠有效地對于PPT內容產生聯動效應。此外，相比于純理論性學科，該專業的礦物材料的課程需要和實際具有較多的聯系，因此，如何解決單一的課堂教育以及課本教育便成為該課程改革的課堂問題所在。

增強課堂的豐富性教學一直以來都是現代教學的重點，結合湖南省礦物之鄉的發展特色，開展課堂之外的教學尤為重要。在課堂上為學生建立相應的礦物材料概念，在課后為學生不知相關的礦物材料思索。同時組建課程小團隊，將班級內部同學分為若干同學，引導學生進行湖南省地質博物館參觀，并進行PPT制作，隨后在課堂講解各自的發現以及對于相關材料的創新性思考。

線下實踐教育是礦物材料課程建設的重要一環，有利于學生在對于相關材料認識度的加深，同時快速增強學生有關方面的信息化收集，夯實學生的課堂所學知識，與實踐教育形成機密的連接。在此處，老師應該從學生的角度出發，選擇具有信息化豐度的場地，能夠在短時間形成教學信息的匯總。同時，幫助學生理解其中的科技問題，將線下教育的深度及全面性進一步加深。此外，在實踐教育之后，要為學生創立相應的科學問題讓學生進一步深入思考，學會利用所學知識進一步解決問題。

圖3 線下信息化教育思路

4 可持續性教育不足問題-增強可持續性教育效果

礦物材料作為一門交叉性學科，雖然會引起部分學生的課堂注意。但是，學生對于課后的學習，以及課程結束后的主動學習動力不足。目前的教育難以起到“授人以漁”的教學目的。因此增強學生的課后學習動力，提高學生對于課程的興趣點，是踐行可持續性性學習的目標。因此，可持續性教育不足的問題是該課程所教授的知識未來是否能夠得到有效運用的保障所在。

可持續教育教學一直以來是困擾現代教師的教育困境。重中之重，便是要在課程教育的過程讓學生明白現代的課程與自己未來的發展具有哪些內在關聯，向學生灌輸該課程以后的輻射范圍。同時，結合學生未來的就業意向，明晰該課程的重要性。此外，在該課程中要重點培養學生發現問題，解決問題的能力。以后在相關的工作中可以有進一步的發展。此外，進行相關網課的制備，促使學生持久性的溫故學習。

溫故而知新，如何使學生所學的知識在其腦海中固定下來，促使學生經常回想起所學的知識，才能最終促使學生所學的知識得到升華。目前，采用線上輻射性教育教學的方法，方能促使學生的知識更穩牢固。利用線上信息資源，幫助學生設立不同溫故復習策略，同時幫助學生將所學的知識融會貫通到日常生活的領域之中。例如，為學生設立通關答題挑戰緩解，通關成功者給予一定的獎勵，幫助提升學生的自主學習能力。同時，按時進行循環式思考復習方法，增強學生腦海中的基礎知識的穩定性。

圖4 持續性教育教學思維

總的來說，開展《礦物材料》課程的信息化研究，有力于快速增強學生的基礎知識，微課堂的授課提供更加良好的基礎。利用信息資源對于基礎知識的快速集成，形成具有一定信息豐度的線上預習型課程，進一步將課堂教育與信息化教育相結合形成空中云課堂，幫助學生理解所學知識，同時利用所學知識進行具體的問題解析以及分析。最后，采用線上輻射性教育教學模式，督促學生進行溫故而知新。最終，將礦物材料課程進行有效地信息化教育教學改革，提升課堂教育教學效果。