磁電分選技術發展史思政教學的情境設計

史長亮，謝玉娟，趙繼芬，程敢，聶彥合，鄧小偉

（河南理工大學化學化工學院，河南焦作 454003）

教育教學全過程需實現“全程育人、全方位育人”的理念已在全國高校范圍推廣，其實施載點是以立德樹人的思政教育為中心環節。思政教育在工學、文學、理學等大類學科課程體系中的融入貫穿已由教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》等文件明確提出，實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一，深入推進課程思政建設，著力提升育人質量；由此對所依托課程傳授的知識體系的凝練、對思想政治資源的充分挖掘，尤其對及全方位育人環境的構建顯得尤為重要[1]。

情境設計的關注源于德國科學家對15g 鹽攝入手段的更新，最終將其放入一碗美味可口的湯中可以被大家接受下咽。情境之于知識，猶如湯之于鹽，情境設計作為新型教學手段，可以對授課內容形象化、生動化，引起學生的興趣激發、情感共鳴，最大程度降低學生的厭學、吸收效果差的現象，從而可以更好地落實教學培養目標。

目前各高校正積極地分類推進課程思政建設，磁電分選技術作為工科類礦物加工工程專業的核心課程在國內建設正起步。本文將探索更多適于磁電分選技術課程的情景教育模式，巧妙依托情境式案例設計教學體系，最終有力推動思政與專業教學形成育人合力，讓礦物加工專業學生更加堅定理想信念，達到適應于礦物加工卓越工程師高水平人才的培養目標。

一、課程介紹

磁電分選技術課程為礦物加工工程學科的專業必修課，授課內容以磁電物理基礎-磁電分選設備-磁電分選工藝為核心，為礦物加工學生培養磁電選礦實踐所需的基礎知識，具備服務鐵礦、錳礦、有色礦山等現場能力。如何在授課開始做到“激發學生學習該課程的興趣、調動學生學習該課程的主動性”、“凸顯核心知識點及難點”、“引導學生對技術的思考”三位一體遞進式的學習效果顯得尤為重要。該課程的緒論內容重點講述了磁電分選技術發展史過程中涌現的技術關鍵點、技術應用領域的多元化、代表人物的貢獻度、典型企業創新貢獻度，以此內容為主線，深入挖掘、巧妙設計多種情境，讓學生切實體會學有所用、學以致用的意義[2]。

二、課程思政教學情境設計

（一）情境設計內容

磁電分選技術課程教學過程的情境設計需重點權衡學生的專業背景以及學生學習的主動性和積極性能否激發。本文前期調研總結了2017 級學生學習該課程的問題現狀，如下所述：

1.學生缺乏系統的創新意識、問題導向及創新點的挖掘欠缺；

2.學生學習知識的興趣不高，尤其是對于冰冷設備的理解不到位，只是僵硬地對于結構、分選原理的認知；

3.學生因考研及工作需求，對于某些行業大咖的現狀及發展前景比較感興趣；

4.學生對于非煤礦產資源的了解度不夠；

5.“雙碳”戰略下課程知識體系與低碳技術的關聯度認識不夠。

基于此，本文圍繞磁電分選技術發展史，以學生的思政教育為核心目標，設計了多種教學情境，包括創新驅動技術、中國品牌技術、業內行家故事、技術的多元化應用、助力“雙碳”戰略，配合課程內容的穿插進行思政烘托。文中設計的情境設計內容及擬達到的效果對應關系見表1。

表1 情境設計內容及預期效果

（二）“創新驅動技術”情境設計

磁電分選技術發展從17 世紀利用手提永久性磁鐵從錫石和其他稀有金屬精礦中除鐵開始，經歷了輥式/帶式磁選機、筒式磁選機，直至20 世紀初，市場上的磁選機存在：分選空間小、處理能力低、適用于大塊強磁性礦物的技術特點，以致國內鋼鐵快速發展時期，對于占比較大的弱磁性赤鐵礦分選，其粉狀資源堆積無法處理，造成資源浪費。設計第一個創新驅動技術-瓊斯磁選機的研發（20 世紀60 年代），講述該磁選機的發明者瓊斯在無意間感受到了齒板在磁場空間可以產生足夠高的磁場梯度，且形成的磁場力足以分選弱磁性粉體，同時，多層齒板的布置可以有效增大處理量，從而推動磁選技術的發展；而瓊斯發現的齒板現在稱為聚磁介質且一直在做結構、布置方式、充填率等創新，也正是出現了聚磁介質，弱磁性粉體才得以處理。然而，隨著聚磁介質的現場使用，細粒物料的堵塞問題對選礦工作者產生了極大干擾，分選效率降低。設計第二個創新驅動技術-SLON 磁選機的研發（20世紀80 年代），講述熊大和博士如何在實驗室將脈動水流引入分選過程，從而解決細粒堵塞以及如何依靠該創新點創業成功的案例[3]。

輥式磁選機經歷了第一代磁滑輪（CT 型）、第二代永磁筒式磁選機（CTG 型），根據工業實際生產情況，現有輥式磁選機出現磁鏈夾雜工程問題。引導學生從結構設計和磁系布置方式上進行思考，將磁輥設計成多輥類型，將拋出方式修改為逆重力吸出方式，將環形磁系設計為多塊拼接磁系類型，依據具體工況選擇合適的布置方式等，從而選擇性價比較好的最優方案?；诖?，順勢引出北科大李教授做的新型輥式機、河南理工大學自主研發的輥式磁選機以及山東華特推出的平板式磁選機等新型結構類型，讓學生學有所悟、知其然、創新思維解決問題，同時引導學生從機電、信控專業方向進行通盤考慮、合作，在不同的領域盡自己最大的努力優化磁選設備，在保證效率的同時也保證裝置可實現的最大可能性[4]。

通過創新驅動技術的情境設計，讓學生感受到在技術發展到一定瓶頸期，如果能夠積極思考，尊重技術規律，保持創新發展理念及技術傳承意識，可以解決技術問題，從而為國家作出積極貢獻。

（三）“中國品牌技術”情境設計

國內鋼鐵工業快速發展過程中，對鐵礦資源的需求量與日俱增。我國鐵礦資源的整體特點呈現了“貧、細、雜”的特點，可利用原生鐵礦量少，難以滿足鋼鐵需求。一段時間內，國內只能從國外進口鐵礦資源，然而國外的鐵礦資源主要集中在澳大利亞等企業，形成資源壟斷。設計中國品牌技術-鐵礦高效磁選技術，優化鐵礦選礦工藝，提高入爐品位，消除技術壁壘，使我國的鐵礦選礦技術引領世界，如近幾年韓躍新提出的流態化閃速磁化焙燒工藝，將極大提高赤鐵礦、褐鐵礦等資源利用率，現在已經推廣國外，該情境的烘托足以引領學生樹立家國情懷、民族意識、責任擔當。同時，對于鐵礦資源的補給，含鐵固廢也是很好的資源，如鋼渣、鋅窯渣等。設計中國品牌技術-固廢資源化高效磁選技術，通過基礎知識的運用，設計出可供優選的分選工藝，在固廢處理及鐵礦資源補給兩者兼顧，做綠水青山的踐行者。

（四）“業內行家故事”情境設計

在介紹磁電選技術發展歷程中，以磁電基礎理論解析、聚磁介質設計、磁鏈問題剖析、磁化焙燒技術、磁電選實踐等熱點技術為大背景，重點搜集了各行中做出突出貢獻的行家學者、企事業單位。情境設計1：國內某高校教師如何將研發產品服務現場實踐，經歷的艱難困苦對于我們的啟發；情境設計2：國外麻省理工物理學博士如何將磁電技術創新應用于坑口電廠燃煤凈化，行業的轉變他如何腳踏實地一步一步干起來；情境設計3：某磁電公司從創業初期到行內領軍，如何正確認識及對待磁選行業的問題及機遇，企業不斷交叉創新，研發永磁彈射技術、電磁驅動人工造浪技術、醫用核磁儀用于服務社會發展，為人民謀幸福。通過介紹學者們一些鮮為人知的原始想法、做法和獨特的人格魅力，讓學生了解、分析、思考，引領學生樹立干一行愛一行、腳踏實地、為人民服務的思政理念。

（五）“技術多元化應用”情境設計

磁電利用在日常生活中隨處可見，在工業生產中更是必不可少的存在。我國礦產資源情況三大特點：貧、細、雜，決定了在選礦中選別和回收是必要的，如金屬礦石的選別、重介質選礦中介質的回收、非金屬礦物原料中除去含鐵雜質、排除鐵物保護破碎機和其他設備、和冶煉生產的鋼渣中回收廢鋼等，都是磁電選礦技術的應用。磁電選別技術是有共通性的，即在需要區分的兩種或兩種以上的混合物中，至少有一種是帶有磁性的，或者通過感應檢測進行區分。一種技術不應該只能用在一個領域，在此基礎上進行思考，發現至少在食品檢測中，磁電選別技術也能有一席之地。如粉體達標檢測，就能夠利用磁電選別技術去除有害雜質；水果蔬菜果體檢測，可根據果肉中特定的元素含量來確定果體的品質，又或者通過感應確定重量是否達標等。作為工科類專業的學生，應當明白所學的知識、所掌握的技能都是要解決實際問題的，不能只拘泥于單一的思維模式，要學會開拓思路，才能為社會作出更多的貢獻[5]。

（六）助力“雙碳戰略”情境設計

面對經濟發展過程中二氧化碳超標排放造成的環境及生態壓力，以習近平總書記為核心的黨中央提出中國將實施“雙碳”戰略，即：2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和。在2021 年的政府工作報告中，“做好碳達峰、碳中和工作”被列為重點任務之一，加快推動綠色低碳發展也被列入“十四五”發展規劃之中?！半p碳”戰略是造福人類、經濟與環境協調發展的客觀需要。近年來，在“雙碳”戰略的大背景下，結合國家發展戰略和社會對工程技術人才的要求，該課程不斷完善培養目標，設置的課程體系進一步凸顯地礦學科特色，主動適應行業發展和中原經濟區建設的新要求，引領學生社會責任擔當、強化實踐能力。

同時，在磁電技術實踐中，凸顯現有礦產資源的固廢排放與污染、占用大量土地資源揚塵污染、土壤荒漠化、鹽堿化，將重點提升至環境問題導致的區域和諧危機日益突出。面對大面積裸露廢棄地，水、土、氣、地質等環境問題接踵而至，讓學生意識到：“磁電技術體系？干什么？怎么干？”，如何更好地助力加快建設《中國制造2025》明確要求的大幅提升工業綠色化、生態化、低碳化水平的“綠色經濟”步伐。

（七）情境設計效果考量

該課程重點將通過“可操作性”層面，建立與達到效果相對應的考核內容和評分標準，用于證明課程思政目標的達成，量化評價表見表2。

表2 量化評價表

三、結束語

本文以磁電分選技術發展過程中展現的技術轉折點、技術服務時效性、行業典型的人和事等脈絡為基點，通過深入挖掘、巧妙設計，形成了多種教學情境，在授課過程中，有機地將知識點與情境內容結合，讓學生迸發創新思維火花的過程，培養他們批判思考、實事求是、勇于創新的科學態度，同時也讓他們懂得現在國內磁電選技術的引領是無數科學家的研究成果和高尚人格的集中體現，最重要的無形中為學生樹立干一行愛一行、腳踏實地、為人民服務的思政理念，熏陶了他們樹立家國情懷、民族意識、責任擔當。最終通過打造思政教學情境，配合教學知識點，使學生真正喜歡本課程，達到現有工科專業立德樹人的基本培養目標體系。同時利用磁電技術積極主動采取有效措施，綜合利用資源優勢的同時，堅持生態優先、選礦與環境協同發展的原則，建設環境友好、生態和諧、經濟可行的綠色礦山，真正實現礦業行業的可持續發展。