煤化學(xué)課程教學(xué)體系構(gòu)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(shù)學(xué)院 礦業(yè)工程系，山西 陽泉 045000；2.陽煤集團(tuán)二礦選煤廠，山西 陽泉 045000）

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促使教育發(fā)生了翻天覆地的變化，歷經(jīng)了長期的理論積累和實(shí)踐檢驗(yàn)之后，以培養(yǎng)工程技術(shù)人才為目標(biāo)的應(yīng)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(shí)力的重要組成部分[1]。作為山西省重點(diǎn)發(fā)展的一所應(yīng)用型本科高校，山西工程技術(shù)學(xué)院（以下簡稱“我校”）以滿足社會(huì)時(shí)代發(fā)展需求為出發(fā)點(diǎn)，以創(chuàng)建省一流高校為目標(biāo)，將課程建設(shè)設(shè)定為我校教育教學(xué)建設(shè)的基礎(chǔ)工程。通過全面的課程改革，不斷提高我校教育教學(xué)水平，培養(yǎng)出一批具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)、初步工程實(shí)踐技能、強(qiáng)烈社會(huì)責(zé)任感和工程視野的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。礦物加工工程是研究礦物分級(jí)、分選從而實(shí)現(xiàn)綜合利用的一門基礎(chǔ)應(yīng)用型學(xué)科。山西工程技術(shù)學(xué)院礦物加工工程專業(yè)以煤炭分選為專業(yè)基礎(chǔ)，兼顧其他金屬非金屬分選理論實(shí)踐教學(xué)。煤化學(xué)是必修的專業(yè)核心課程，主要研究煤及圍巖的物質(zhì)組成及其性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上研究煤的生成、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、分析、分類、各種轉(zhuǎn)化過程及其機(jī)理[2-4]。通過煤化學(xué)課程的講授結(jié)合企業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，就課程的教學(xué)體系和教學(xué)模式進(jìn)行思考分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探索新思路，與同仁共勉。

一 煤化學(xué)課程教學(xué)體系建設(shè)

礦物加工工程專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠具有扎實(shí)的礦物加工專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)用技能的應(yīng)用型人才。掌握基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)是基本要求，而應(yīng)用實(shí)踐才是最終的目的。圖1 為煤化學(xué)課程教學(xué)體系研究方法初步設(shè)想。首先，根據(jù)課程性質(zhì)、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(wù)于礦業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，旨在著重培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感和寬闊視野，掌握扎實(shí)的礦物加工專業(yè)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和應(yīng)用技能，能在礦物（主要以煤炭為特色）分選加工、礦產(chǎn)資源綜合利用相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)、技術(shù)管理、工藝設(shè)計(jì)、科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，順應(yīng)我校“涅石傳承、匠心筑夢”的辦學(xué)特色。根據(jù)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合辦學(xué)特色，提出煤化學(xué)課程教學(xué)改革方針：課堂教學(xué)模式的改革、知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合。

圖1 煤化學(xué)課程教學(xué)體系研究方法

二 課堂教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式往往形成了老師單向灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的局面，不利于新時(shí)代應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)。可采用以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力及查閱資料能力[5-6]。在課堂上每個(gè)學(xué)生根據(jù)其課下期間自行查閱的資料以及個(gè)人理解，負(fù)責(zé)講解專業(yè)課本上某一章節(jié)的某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，最后專任教師進(jìn)行全面的更正或肯定，指出存在的問題，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，肯定正確的觀點(diǎn)。這樣學(xué)生會(huì)主動(dòng)參與并積極思考，不僅可以鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)、實(shí)踐的能力，以達(dá)到我校培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用型人才的標(biāo)準(zhǔn)，還可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生課上積極性不足、專任教師無法在第一時(shí)間了解到學(xué)生學(xué)習(xí)新課程的進(jìn)度。

三 理論與實(shí)踐相結(jié)合，突出應(yīng)用型本科特色

目前我校加大了教學(xué)過程中平時(shí)課堂成績的比例，旨在注重平時(shí)教學(xué)過程的重要性，而非唯分?jǐn)?shù)論。相比傳統(tǒng)教學(xué)對于學(xué)生平時(shí)成績以學(xué)生出勤率及課后作業(yè)作為判定標(biāo)準(zhǔn)，新的教學(xué)模式可以更好地反映學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況，同時(shí)更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力，使學(xué)生能夠像科研工作者那樣思考問題、分析問題，學(xué)會(huì)用科學(xué)的思維方法解決遇到的實(shí)際問題，達(dá)到學(xué)以致用的目的。應(yīng)用型本科教育不應(yīng)該是應(yīng)試教育，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)。掌握專業(yè)知識(shí)是前提，但不能忽略應(yīng)用、實(shí)踐的作用。礦物加工工程專業(yè)旨在培養(yǎng)具有扎實(shí)的礦物加工專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)用技能的應(yīng)用型人才。掌握基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)是基本要求，而應(yīng)用實(shí)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(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例為主線，剖析煤化學(xué)中知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際生成中的應(yīng)用，加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科與礦物加工中所遇到的問題的結(jié)合，做到學(xué)以致用，以實(shí)際案例來詮釋課程內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生能夠更加深入理解課本上重要的概念。

（一）實(shí)例1：利用煤巖學(xué)方法指導(dǎo)煉焦配煤

煉焦原料煤的工藝性質(zhì)對焦炭產(chǎn)品的質(zhì)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(zhì)的主焦煤資源已不能滿足煉焦工業(yè)需求，焦?fàn)t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(shí)，灰分（Ad）、揮發(fā)分（Vdaf）、硫分（St，ad）、黏結(jié)指數(shù)（G）和膠質(zhì)層厚度（Y）等是主要信息指標(biāo)，混配后的各指標(biāo)必須滿足煉焦的最低標(biāo)準(zhǔn)。但大多時(shí)候單靠這些指標(biāo)并不能準(zhǔn)確分析煤樣，給出正確的信息，從而可能會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不合格，導(dǎo)致企業(yè)虧損。而采用煤巖學(xué)方法，觀察煉焦配煤的鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率，可有效判斷配煤的實(shí)際情況，從而指導(dǎo)生產(chǎn)、鑒別煉焦煤質(zhì)量[7]。

例如，若某焦化廠的進(jìn)廠煉焦煤工業(yè)分析指標(biāo)見表1，從表中數(shù)據(jù)可以看出，該煤屬于焦煤，但是從鏡質(zhì)組反射率分布圖（圖2）來看，該煉焦煤實(shí)際上是氣煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤的混煤，鏡質(zhì)組最大反射率為0.725%，遠(yuǎn)低于正常配煤煉焦煤的鏡質(zhì)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(zhì)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(jìn)廠煉焦煤鏡質(zhì)組反射率分布圖

通過焦化廠實(shí)例，使學(xué)生對煤巖學(xué)的知識(shí)有了更深一步的理解，在實(shí)際生產(chǎn)中是如何應(yīng)用的，加強(qiáng)了對基本知識(shí)的深化，認(rèn)識(shí)煤巖學(xué)的重要性和實(shí)用性。

（二）實(shí)例2：快速灰分測定，指導(dǎo)跳汰工藝生產(chǎn)

煤的灰分是煤質(zhì)評價(jià)和價(jià)格的主要依據(jù)之一。在講解煤的工業(yè)分析時(shí)，除了將煤灰分的測定原理講解清楚，同時(shí)也需要讓學(xué)生從企業(yè)生產(chǎn)的角度上理解煤灰分在實(shí)際生產(chǎn)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(chǎn)效率高、周期短、單位處理量大等優(yōu)點(diǎn)。而原煤的灰分指標(biāo)會(huì)直接影響跳汰分選工藝過程。跳汰分選工藝系統(tǒng)，需要穩(wěn)定的煤質(zhì)狀況和均衡的入料量，避免原料的質(zhì)和量出現(xiàn)大的波動(dòng)，但實(shí)際生產(chǎn)過程中也會(huì)在一定時(shí)期出現(xiàn)原煤灰分的急劇升高，從而造成實(shí)際矸石含量的升高。為保證分選效果，需要及時(shí)對跳汰工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。通過調(diào)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(zhì)量的同時(shí)，減少中煤在矸石中、中煤在精煤中的錯(cuò)配，實(shí)現(xiàn)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(shí)時(shí)檢測原料煤灰分指標(biāo)，便于提前預(yù)判，實(shí)現(xiàn)事前工藝控制，從而指導(dǎo)跳汰生產(chǎn)，達(dá)成穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。

（三）實(shí)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(yán)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(xué)生理解這個(gè)問題的沖擊力不夠，大部分學(xué)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(shí)際生產(chǎn)過程中的實(shí)例，則會(huì)加深影響，得到更深層次的理解。

國家對商品煤質(zhì)量有明確的指標(biāo)，要求灰分、硫分、磷、氯、氟指標(biāo)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(biāo)達(dá)到了203 μg/g，顯然沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，因此不能直接出售或用于生產(chǎn)，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(biāo)滿足國標(biāo)要求。在我們常規(guī)的認(rèn)知中，203 μg/g 也僅僅比200 μg/g 略高一點(diǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)。通過典型的實(shí)例，不僅要讓學(xué)生理解有害元素的危害，而且要有判斷的標(biāo)準(zhǔn)，并非靠自我感知。此案例不僅可以讓學(xué)生對國家標(biāo)準(zhǔn)有更深層次的理解，而且還可以作為思政元素，培養(yǎng)學(xué)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(shí)是實(shí)踐應(yīng)用的前提，而如何更好地通過課程考核來檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)踐與專業(yè)能力是我們所要解決的問題。煤化學(xué)的課程考核以“平時(shí)成績（40%）與期末考試（60%）”形式進(jìn)行。“平時(shí)成績”包括實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與平時(shí)習(xí)題作業(yè)。煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括煤的工業(yè)分析、元素分析、全硫測定、膠質(zhì)層指數(shù)、黏結(jié)指數(shù)及發(fā)熱量等項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是生產(chǎn)實(shí)踐中必不可少的。對于實(shí)驗(yàn)過程中的操作考核，要實(shí)時(shí)跟進(jìn)，在觀察實(shí)驗(yàn)操作是否合理、規(guī)范的同時(shí)，進(jìn)行提問：若操作不當(dāng)，引起的實(shí)驗(yàn)誤差是偏高還是偏低？對最后的結(jié)果影響有多大？是否能夠根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，進(jìn)行判斷，反推出是人為操作而引起的實(shí)驗(yàn)誤差還是樣品本身的原因等。這樣不僅對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)地操作與學(xué)習(xí)、掌握基本實(shí)驗(yàn)技巧，而且能夠使學(xué)生多方位地思考實(shí)驗(yàn)過程中所遇到的問題，從而解決問題。在考核過程中記錄學(xué)生回答的情況，根據(jù)實(shí)際作答情況進(jìn)行評分、劃分等級(jí)，作為實(shí)驗(yàn)考核的部分依據(jù)。對于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核，大多數(shù)學(xué)生僅僅是根據(jù)書本上的實(shí)驗(yàn)步驟，機(jī)械地完成內(nèi)容為目的，很難挖掘出學(xué)生獨(dú)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(xué)大綱里規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且還能激發(fā)學(xué)生思考問題的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力，加強(qiáng)理論與實(shí)踐之間的關(guān)系。對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，要求學(xué)生結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，發(fā)散思維分析所評價(jià)的煤樣適合做什么（例如煉焦、動(dòng)力煤發(fā)電、材料），原因是什么，從而達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的目的。對于平時(shí)的習(xí)題作業(yè)，一方面通過常規(guī)習(xí)題，要求學(xué)生掌握最基本的專業(yè)知識(shí)；另一方面，在企業(yè)實(shí)踐中搜尋出典型的“錯(cuò)誤”的案例，讓學(xué)生通過所學(xué)專業(yè)知識(shí)，分析原因，解決問題，達(dá)到學(xué)以致用的目的。平時(shí)作業(yè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2，根據(jù)該評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的平時(shí)作業(yè)進(jìn)行初步的評價(jià)、打分。

注重平時(shí)教學(xué)過程的重要性，摒棄唯分?jǐn)?shù)論，就意味著平時(shí)的考核尤為重要。但在平時(shí)作業(yè)中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)學(xué)生抄襲作業(yè)、“應(yīng)付差事”等現(xiàn)象，為了更好地加強(qiáng)過程教學(xué)考核與以試卷方式考察的期末考試之間的聯(lián)系，在期末考試試題中設(shè)定30～40 分值與平時(shí)作業(yè)中相關(guān)的案例知識(shí)，如果學(xué)生在平時(shí)考核中回答正確，而期末卷面上則回答錯(cuò)誤，可根據(jù)具體情況，使平時(shí)成績在原有基礎(chǔ)上再乘0～100%的系數(shù)（根據(jù)具體重難點(diǎn)設(shè)定不同的系數(shù)），達(dá)到反向考察平時(shí)作業(yè)情況。通過與期末考試相結(jié)合，相同的知識(shí)點(diǎn)，若平時(shí)作業(yè)可以答對，但考試卻回答錯(cuò)誤，就可以根據(jù)系數(shù)，將平時(shí)作業(yè)的“分?jǐn)?shù)”進(jìn)行“打折”；同理，如果學(xué)生在平時(shí)的習(xí)題作業(yè)中回答得并不理想，甚至是錯(cuò)誤的，理應(yīng)該部分的平時(shí)成績會(huì)很低，甚至是0 分，但在期末考試中相同知識(shí)點(diǎn)的題目回答正確，亦可對該生的“平時(shí)成績”進(jìn)行修改，增加適當(dāng)?shù)摹捌綍r(shí)成績”分值。通過“期末考試”與“平時(shí)考核”的有機(jī)結(jié)合，從而更好地對學(xué)生所學(xué)知識(shí)進(jìn)行評價(jià)，并且還能夠?qū)Α捌綍r(shí)成績”的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。對注重過程教學(xué)的應(yīng)用型本科教育提供有力的支撐。

五 結(jié)束語

煤化學(xué)作為礦物加工工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其應(yīng)用性較強(qiáng)。本文針對我校應(yīng)用型本科定位，結(jié)合礦物加工工程專業(yè)培養(yǎng)要求，提出煤化學(xué)課程教學(xué)體系改革方法。注重過程教學(xué)中與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力，使學(xué)生用科學(xué)的思維方法思考問題、分析問題，解決遇到的實(shí)際問題，從而達(dá)到應(yīng)用實(shí)踐的目的。通過教師與學(xué)生的共同努力，課堂教學(xué)質(zhì)量的提高取得明顯的效果，學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用有了更進(jìn)一步的提升。今后在教學(xué)過程中將繼續(xù)探索，完善改革內(nèi)容，培養(yǎng)出實(shí)踐能力與專業(yè)能力復(fù)合的高水平應(yīng)用型人才。