礦物加工工程專業研究方法課程改革與實踐

楊聰仁 覃文慶 魏茜 顧幗華

摘? 要：“研究方法”是礦物加工工程專業本科生的必修核心專業課，課程具有綜合性和實踐性強的特點，其目的是培養學生綜合運用所學基礎理論、專業知識分析和解決實際科學問題的能力，為從事礦物加工及相關行業的研究開發工作奠定基礎。但在新工科背景下，礦物加工的研究領域不限于傳統的礦產資源，而是擴展到非傳統礦產資源、固廢資源、二次資源等的選冶聯合處理；同時研究方法、測試手段等也取得長足的進步；現有的研究方法教學內容設置與新時代卓越工程師培養要求存在較大差距。為適應礦物加工人才培養的新要求，構筑資源加工研究方法學科交叉知識新體系，并對教學方法和評價體系進行改革。

關鍵詞：礦物加工工程；研究方法；新工科，工程教育認證；課程改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）05-0136-04

Abstract： Research Methods is a compulsory core professional course for undergraduates majoring in mineral processing engineering. The course is comprehensive and practical，its purpose is to cultivate students' ability to comprehensively apply the basic theories and professional knowledge to analyze and solve practical scientific problems， and to lay the foundation for the research and development work in mineral processing and related industries. However， under the background of new engineering， the research field of mineral processing is no longer limited to traditional mineral resources， but has expanded to the non-traditional mineral resources， solid waste resources， secondary resources， etc. At the same time， research methods and testing methods have also made great progress. There is a big gap between the existing teaching content of "Research Methods" and the training requirements of excellent engineers in the new era. In order to meet the new requirements of mineral processing personnel training， a new interdisciplinary knowledge system of resource processing research methods was constructed， and the teaching method and evaluation system were reformed.

Keyword： mineral processing engineering; Research Methods; emerging engineering education; engineering education accreditation; curriculum reform

全國開設礦物加工工程專業的高校共有41所，不同的高校由于側重點的不同，研究方法這門課程采用的教材也不相同，但使用較多的是《礦石可選性研究》?！兜V石可選性研究》第一版于1979出版，書中主要論述了有關礦石可選性研究的基本知識、基本理論和基本測試技術，適當地反映了當時國內外的先進經驗和技術。隨著科學技術的迅速發展和學生知識水平的提高，編者于1987年對該書作了一次較大的修改和充實，引入了新的研究成果和測試新技術，并精簡了一般性的操作描述，使其更符合教學需要[1]。為適應學科發展和教學改革的需要，并根據國家教委關于高等教育應面向21世紀培養專業面寬、知識面廣、綜合素質高和實踐能力強的現代化建設人才的精神，顧幗華等[2]于2019年出版了《礦物加工研究方法》以滿足礦物加工工程專業本科生的教學要求?！兜V物加工研究方法》是《礦石可選性研究》的升級與迭代，書中實例豐富，注重工程實際應用，強調理論聯系實際、學以致用。礦物加工工程專業團礦方向2002年開始使用莊劍鳴主編、中南大學教材科出版的《燒結球團研究方法》。目前使用的是黃柱成主編、中南大學出版社于2015年11月出版的《鐵礦造塊研究方法》，該書力求使讀者了解鐵礦造塊領域中的試驗研究的一般程序和內容，掌握鐵礦造塊研究的方法和技能[3]。同時，礦物加工工程專業的教育工作者圍繞研究方法的教學改革也進行了探索[4-10]。

近年來，礦物加工的研究領域已不限于傳統的礦產資源，而是已擴展到非傳統礦產資源、固廢資源、二次資源等的選冶聯合處理；同時研究方法、測試手段等方面也取得了長足的進步，但這些內容在目前的課堂教學中涉及的內容非常有限。因此，無論是《礦物加工研究方法》還是《鐵礦造塊研究方法》的教學內容設置都與新時代卓越工程師培養要求存在較大差距，開展兩個方向研究方法教學內容的交叉融合與整體優化勢在必行。

一? 課程改革的必要性分析

（一）? 新工科背景下對礦物加工工程專業人才培養提出了新要求

我們國家正在實施一系列重大國家戰略，產業轉型升級正在加快步伐，以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟蓬勃發展，經濟全球化的趨勢在加速前行，形勢的發展對工程人才培養提出了新的更高的要求，我國高等工程教育必須面向產業、面向世界、面向未來，加快進行新工科建設，以培養面向未來、適應新經濟建設的高級工程技術人才。

中南大學礦物加工工程是首批國家重點專業和特色專業，經過70年的建設與發展，形成了“資源-冶金-材料-環境”多學科交叉融合的專業特色[11]。構建了大學科課程體系和培養方案，如專業基礎課程修訂為化工原理和冶金原理，為“資源-冶金-環境-材料”交叉融合專業知識的學習奠定基礎；專業核心課程資源加工學融合粉碎工程、物理分選、礦物浮選和燒結球團學等傳統課程，切實打通選冶壁壘；選修專業課程模塊化，主要包括資源、冶金、環境領域的通用模塊，濕法選冶資源清潔利用模塊；火法選冶資源清潔利用模塊，為學生提供更多個性化選擇，培養學生解決復雜工程問題的能力。

“研究方法”是礦物加工工程專業本科生的必修核心專業課，課程具有綜合性、實踐性強的特點。課程設置的目的是使礦物加工工程專業學生通過學習了解進行科學試驗研究一般程序和內容；掌握進行資源加工領域科學研究的試驗方法和技能；培養學生綜合運用所學基礎理論、專業知識分析和解決實際科學問題的能力。為從事資源加工及相關行業的研究開發工作奠定基礎。為了適應礦物加工人才培養的新要求，構筑資源加工研究方法學科交叉知識新體系，修訂教學大綱勢在必行。

（二）? 課程教學改革是完成礦物加工工程專業認證的重要內容

中南大學礦物加工工程專業包括選礦和團礦兩個方向，選礦方向其前身為成立于1952年的中南礦冶學院選礦工程專業，團礦方向起源于1956年成立的國內第一個專門從事鐵礦造塊的團礦專業。礦物加工工程專業經過70余年的發展，始終堅持面向國家重大戰略需求和社會發展需要的發展方向和依托學校優勢學科交叉融合的發展方向，在礦物加工科學研究處于國際領先水平。但長期以來，中南大學礦物加工工程專業一直以選礦和團礦兩個方向平行運行，其核心課程體系中的方法學也是兩門獨立的課程。

在知識結構上，研究方法被認為是礦物加工課程體系中的“上層建筑”，也是被認為是集綜合性及應用性最強的課程。因此研究方法課程是礦物加工工程專業人才知識結構和人才培養體系中重要的課程；然而，選礦和團礦兩個方向教學大綱的平行運行有違《工程教育認證標準》要求。另一方面，選礦方向礦物加工研究方法課程主要講授采樣、試樣制備、工藝礦物學研究、選礦試驗研究等內容，而團礦方向鋼鐵冶金研究方法課程的研究對象是選礦產品，選礦方向和團礦方向的融合能夠讓學生掌握資源行業全產業鏈的研究方法，更符合新工科背景下對礦物加工專業人才培養的新要求。此外，傳統的礦物加工是一個高能耗、高排放、高污染且是一個消耗自然資源的不可持續過程，在今后的授課過程中應該引入一些新的理念、新的技術，引導學生在學習、工作中開發節能降耗的工藝，研發和使用環保藥劑，提高資源綜合利用率、減少環境污染；要讓同學們充分認識加快推進生態文明建設的極端重要性和緊迫性，堅持綠水青山就是金山銀山，牢固樹立人與自然和諧發展的理念。

因此，開展研究方法教學內容的交叉融合與整體優化是完成礦物加工工程專業認證的要求，適應新時代卓越工程師培養的要求，也能發揮兩個方向的優勢，更好地服務于“雙一流”建設。

二? 課程內容改革

對接資源加工行業新一輪的科技和產業革命，加強專業內涵建設，按照“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新”的人才要求，構筑貫通“資源-冶金-材料-環境”主線的學科交叉知識體系[11]，對照《工程教育認證標準》畢業要求指標點[12]，制訂了資源加工研究方法教學大綱，形成了與新時代卓越工程師培養相適應的優質教學資源。

資源加工研究方法課程目標是在掌握礦物加工和鋼鐵冶金相關理論知識的基礎上，通過本課程的學習能開展相關的科學研究，包括選取研究課題、制定研究方案、確定研究方法、開展試驗研究、試驗數據有效處理和編寫研究報告等，培養學生綜合運用所學基礎理論、專業知識分析和解決實際科學問題的能力，為從事資源加工及相關行業的研究開發工作奠定基礎。課程目標具體可分解為七點，分別支撐《工程教育認證標準》畢業要求中的工程知識、問題分析、研究和使用現代工具四個指標點（表1）。

資源加工研究方法教學內容的設置包括研究試樣的采取和制備、工藝礦物學研究、工藝性質測定、選礦（重選、磁選、浮選、化學選礦）和選礦產品深加工（粉料造塊、高溫加工）等資源加工全鏈條的試驗方案設計及規范開展試驗研究。具體課程內容設置見表2，第1章介紹礦物加工和鋼鐵冶金學科的發展及研究方法創新、礦物加工和鋼鐵冶金研究工作的程序和階段；第2章介紹試驗設計、誤差分析、數據處理與評價及研究報告編寫；第3章介紹基礎研究和應用研究試樣的采取和制備；第4章介紹試樣的工藝礦物學研究以及工藝性質測定，根據資源加工物料的性質提出并設計實驗方案；第5章介紹浮選、化學分選、固液分離的試驗內容、設備和操作技術，工藝因素的考察和基本工藝參數的測定，以及中間試驗和工業試驗的內容和程序；第6章介紹重選、磁選和電選的試驗內容、設備和操作技術，以及物理分選工藝因素的考察；第7章介紹燒結球團原料、試驗設備、試驗操作，試驗結果評價與分析；第8章介紹高爐爐料結構、原料性能與高爐冶煉過程的關系。

三? 教學方法和評價體系的改革與創新

以科研大項目為依托，結合本科生的畢業論文要求，要求本科生早進課題、早進實驗室、早進團隊參與科研活動，促進科研與教學互動。把科研成果轉化為教學內容，建設資源加工研究案例；以典型生產實踐為基礎建設工程設計案例，通過案例教學把資源加工研究方法課堂教學與實踐操作（科研活動或畢業論文）和綜合應用（畢業設計）有機結合起來，促進對學生知識獲取和應用、工程能力與社會能力的培養和提高以及綜合素質的培養和提升。針對兩個專業方向深度融合過程中課時壓縮問題，通過與優質慕課資源相結合，建設線上線下混合式教學模式。

課程考核遵循“重視基礎，挖掘深度，激發智慧”的原則，關注過程、嚴格要求，提高課程考核的難度。課程考核由期末考試、研討課表現、作業和出勤率等綜合評定；在試卷設計方面按照課程教學目標對畢業要求的支撐情況，主要考察學生靈活運用基本概念和基本理論的能力，分析和解決問題的綜合能力以及創新思維能力；通過畢業論文和畢業設計質量反饋課堂教學效果。

四? 結束語

“研究方法”是礦物加工工程專業課程體系中的“上層建筑”，是綜合性及應用性最強的課程。為了對接資源加工行業新一輪的科技和產業革命，按照“厚基礎、寬口徑、強實踐、重創新”的人才培養要求，形成了“資源-冶金-材料-環境”多學科交叉融合的專業特色，構筑資源加工研究方法學科交叉知識新體系，能夠讓學生掌握資源行業全產業鏈的研究方法，更符合新工科背景下對礦物加工專業人才培養的新要求。此外，通過案例教學把資源加工研究方法課堂教學與實踐操作（科研活動或畢業論文）和綜合應用（畢業設計）有機結合起來，并通過畢業論文和畢業設計質量反饋課堂教學效果。

參考文獻：

[1] 許時.礦石可選性研究[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[2] 顧幗華，龔文琪.礦物加工研究方法[M].長沙：中南大學出版社，2019.

[3] 黃柱成.鐵礦造塊研究方法[M].長沙：中南大學出版社，2015.

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[5] 黃小芬，李先海，卯松，等.基于專題實驗的礦物加工研究方法教學實踐[J].集成電路應用，2022，39（7）：277-279.

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[11] 韓海生，孫偉，甘敏，等.基于OBE理念的礦物加工卓越拔尖人才培養模式探索[J].教育教學論壇，2020（33）：338-340.

[12] 中國工程教育專業認證協會.工程教育認證標準[EB/OL].中國工程教育專業認證協會.[2023-7-11].https：//www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/rzcxjbz/gcjyrzbz/tybz/630662/index.html.