創新教學方式提升礦產資源概論課程的實踐探索

關鍵詞：教學改革；礦產資源概論；課程建設；知識圖譜；資源循環科學與工程

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）18-0123-04

Abstract： The teaching reform of the course of Introduction to Mineral Resources was introduced in these study. The course has a wide range of teaching content， teaching bachelor cut， teaching methods dull and other deficiencies， We proposed the use of mineral specimens， modern multimedia technology， research support software into the classroom， citing global classic cases， the establishment of knowledge mapping， teacher-student role exchange and research for teaching and other teaching innovations to improve the effectiveness of classroom teaching. Through exploration and practice in the 2019-2024 academic year， it has been shown that the new teaching method has achieved significant results， with more vivid and vivid teaching content， more active classroom atmosphere， and effective cultivation and improvement of students' scientific research awareness， engineering practice， and innovation ability. The new teaching method not only improves the teaching quality of the course， but also stimulates students' interest and enthusiasm for the major， laying a solid theoretical foundation for future research and work.

Keywords： teaching reform; Introduction to Mineral Resources; construction of curriculum; knowledge graph; resource recycling science and engineering

作為資源循環科學與工程專業的核心課程，礦產資源概論課程全面闡述了礦物在不同礦床中的分布、特征、組成、組構、結構、性質、表征和分析等，以實現對礦產資源的全面深入理解，為資源開發、加工、循環與綜合利用奠定了基礎。課程以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學和化工原理等基礎課程為基礎，要求學生能夠系統掌握礦物學基礎理論知識、礦物分析鑒定方法以及礦石工藝礦物學特性的研究方法，同時了解現代礦物加工技術的前沿發展，最終實現對礦物資源的合理利用，為進一步從事資源加工的研究和工作打下理論基礎。

礦產資源概論在課程體系中承前啟后，對激發學生的專業興趣具有重要意義。同時，它不僅能夠引導學生逐步深入了解礦物資源的多方面內容，還可以啟發他們對于資源開發和利用的思考。建議將《礦產資源概論》（科學出版社）教材推薦[1]，同時可參考《工藝礦物學》（中南大學出版社）[2]、《工藝礦物學》（冶金工業出版社）[3]和《結晶學與礦物學》（地質出版社）[4]。這些教材將為學生提供深入了解礦產資源的途徑，豐富他們的知識體系。

由于該課程涵蓋了化工、地質、冶金和環境等學科的基礎理論和工程問題，因此它在理論性、工程性和綜合性方面具有很強的特點。然而，課程內容的枯燥和概念的抽象性使得學生難以理解和掌握，從而影響了他們的學習效果[5]。為了解決這個問題，教學方法的創新變得至關重要[5]。此外，礦產資源概論課程的學時在高校精簡培養方案的整體學時要求下遭遇了大幅削減。這種情況導致學生在完成課程學習任務后，很難有足夠的時間進行實踐應用，進而較難達到培養學生綜合運用理論知識解決工程實際問題的能力目標[6-8]。為了更好地幫助學生掌握課程的基本原理及其在實際工程中的應用，教學團隊總結了過去幾年存在的問題，根據學科背景和專業實際情況，進行了教學改革探索。

一" 礦產資源概論課程教學存在的問題

從資源循環科學與工程專業開設礦產資源概論課程起，團隊教師就一直對課程的教學環節進行思考與總結，思考如何進行教學改革，提高課程的教學效果和學生的學習體驗。

（一）" 教學內容繁多，基礎知識的夯實力度不足

礦產資源概論的教學內容涉及大量地質、冶金、環境和材料等專業術語，內容繁多、枯燥。且由于資源循環科學與工程專業屬于化工與制藥大類[9]，學生在學習本課程前，主要學習通識教育和化學化工學科的專業基礎課程，因此大量非化工學科的專業知識對于本專業的學生來說尤為抽象，難以理解，需要時間進行系統訓練和消化吸收。例如，學習礦產資源概論中礦物學的內容需要結晶學的基礎支撐，但是主要講授結晶學知識點的結晶學與工業結晶課程與礦產資源概論課程在培養方案上是同一個學期，因此對學生深入學習理解礦物學造成了阻礙。隨著知識點的逐漸深入和交錯，學生的課堂集中力會降低，開始出現畏難情緒，影響學習積極性。

（二）" 教學學時削減，綜合能力的培養效果欠缺

在各大高校都在精簡培養方案總學時數的大環境下，礦產資源概論課程的總學時已經從原本的理論教學48學時和實驗教學16學時，壓縮為理論教學32學時，但教學大綱要求掌握的內容卻幾乎沒有減少。由于削減了實驗教學的學時，學生減少了觀察實際地質、礦物的機會，進一步影響了教學效果。因此，如何在更少的學時內完成既定教學內容，是該課程教學面臨的難題。

（三）" 教學方式呆板，人才培養的塑造維度單一

礦產資源概論的教學方式仍然以傳統的授課方式為主，即由授課教師對理論知識進行梳理講解，并對晦澀難懂的知識點進行舉例演示。該方式對于學生理解知識難點，有一定的優勢。但缺點是學生被動接受知識，主動性和積極性不足。同時，相同的教學模式下，每個學生的特點都沒有得到充分的考慮，導致個人興趣和特長無法有效發揮，不利于達成以學生為中心的培養目標。

二" 課程教學改革與實踐探索

為了進一步提升礦產資源概論課程的教學效果，團隊教師在過去幾年中不斷積累、探索和實踐，對教學方式、教學內容等方面進行了改革和嘗試。

（一）" 礦物標本和現代多媒體技術進課堂，提高學生的課堂興趣

將典型礦物的實物標本帶入課堂，讓學生能夠近距離自由觀察和接觸礦物，加深對礦物的顏色、光澤、構造和解理等物理性質的感性認識，便于與礦產資源概論中的抽象概念建立聯系。例如，展示莫氏硬度的標準礦物并進行硬度刻劃實驗，讓學生更深入地了解硬度（圖1）；展示金屬礦物和非金屬礦物，讓學生感受顏色的差異；展示金礦、銅礦、黃鐵礦，讓學生學習礦物鑒別方法；展示白云母和方解石，讓學生理解解理和裂理的區別。同時，將實驗教學的部分環節延伸至課堂，構建室內實驗—課內實踐—自主實踐一體化的實驗教學體系，該方法的效果在中國石油大學已得到驗證[10]。

利用多媒體技術全方位介紹礦物。在礦物介紹的PPT課件中，除了展示大量精美的礦物彩色高清圖片外，還補充了可360°旋轉的三維動態圖片和礦物實物拍攝視頻。這些動圖和視頻可以更全面地展示礦物的全貌，增加了課程的趣味性，提高了學生在課堂上的注意力，增加了對礦物的感性認識程度。如圖2所示，課件中展示了磁鐵礦的旋轉動態圖。

利用科研輔助軟件構建礦物模型展示晶體結構。隨著量子化學計算方法、分子力學、分子動力學理論的發展和逐步完善，晶體化學已經緊密地與礦物結構與性質的研究相互關聯。在課堂上，利用Diamond、Material Studio、VESTA、ATOMS和CrystalMaker等晶體和分子結構可視化軟件導入礦物晶體結構文件，現場展示礦物的化學鍵、鏈狀結構、硅氧四面體等礦物結構信息（圖3），給礦產資源概論的教學革新帶來了新的機遇[11]。礦物晶體結構的模型文件與學生共享，學生可在課后自行操作觀察，既學習了礦物晶體化學的相關知識，還初步了解了相關科研軟件的操作方法，為未來深造與工作奠定基礎。

在壓縮實驗學時的教學中，可以引入網站和實拍的偏光顯微鏡和反光顯微鏡實驗的照片或視頻，以展示礦物的觀測實驗，并觀察礦物的結構、顏色、解理和雙晶等性質。例如可以引用國立岐阜大學網上公開的偏光顯微鏡觀測照片（圖4），對斜長石薄片進行360°旋轉，觀測單偏光顯微鏡和正交偏光顯微鏡下礦物的形態及其雙晶結構。學生們可以根據提供的網站資料，在課后自行操作以加深印象。

（二）" 吸收不同地域與時空的經典案例，拓展學生全球化視野

在礦產資源概論課堂上，學生來自不同的省市。因此，在介紹礦物時，可以引用全國各省市地質博物館的資料或各地的素材案例，來引起當地學生的共鳴，加深對特定礦物的印象。例如，介紹辰砂時，引入貴州銅仁萬山地質博物館的圖文資料，并介紹辰砂在建國初期的重要作用。家鄉在貴州以及整個西南地區的學生反響非常強烈。

在課堂上，可以通過介紹各種礦物來鑒古知今。例如，介紹成語“信口雌黃”，引出礦物“雌黃”的物理特性。同時也可以引入時事新聞。例如，在介紹礦物命名時，可以介紹2022年9月中國科學家在月球上發現并命名的新礦物“嫦娥石”，使我國成為繼美國和蘇聯之后世界上第三個在月球發現新礦物的國家。這不僅可以強化礦物命名的規則，還可以培養愛國情懷和民族自豪感，實現思政元素有機融入課堂教學，達到潤物無聲的育人效果。

（三）" 建立課程知識圖譜，梳理專業課程之間知識點的邏輯關系

礦產資源概論作為資源循環科學與工程專業的核心基礎課，是后續分選與分離基本原理、資源循環基本原理等專業核心課程的基礎。通過梳理課程教學內容中的知識點，建立知識點之間的邏輯關系，形成的知識圖譜，方便學生理解各知識點的重要程度以及相互之間的關系[12]。另外，可以將部分知識點進行延伸，與其他專業課程的知識點相聯系。例如，在介紹某一種具體礦物的性質時，可以根據其理化特性延伸出該礦物的加工工藝，使學生建立起一個完整的資源加工利用的概念。例如，在介紹礦物的密度、表面性質、電磁性、顏色和溶解性等性質時，可以引出分選與分離基本原理課程中的重選、浮選、磁選、電選、色選和浸出等工藝，給學生留下資源加工工藝的初步印象。通過對前后知識點的銜接，將專業內容的學習系統化。

（四）" 鼓勵學生上講堂，激發學生的積極性與主動性

現代教育要求在教學過程中，除了要重視學生的學習、動手等能力外，還要鼓勵學生勇于探索，追求創新[13]。因此，結合授課教師單向輸出式的教學模式，鼓勵以學生為主體的互動式教學課堂，是激發學生積極性、主動性和創造性，實現個性化培養的方法之一。根據課程教學內容特點，特別是一些涉及技術前沿，需要查閱資料的課堂衍生知識點，采用學生組隊上講臺，讓學生成為課堂的主角，激發學習熱情，提升自信心，鍛煉學生團隊協作能力和創新能力。現代分析儀器是分析鑒定礦產資源重要的手段[14]。當課程在介紹ICP、AAS、XRD、Raman、SEM和TEM等時，課堂上主要介紹儀器的原理、結構、操作方法等知識點，而將儀器的具體應用場景，作為專題提前布置給學生，請學生組隊查閱相關文獻等資料，并在隨后的課堂中將話筒交給學生，教師根據情況進行適當補充。該教學模式的實施，大大提高學生在學習專業的積極性，鞏固了對先前課程所學知識點的印象。

（五）" 以科研促教學，保持課程教學內容的時效性

礦產資源概論涉及非常多的專業知識。作為任課教師，除了在課堂上講授相關知識外，還需要整理學科的研究前沿熱點和新發現，并將這些內容穿插于課堂教學中，以增強學生對學科的認識和理解，提高教學內容的時效性和針對性[15]。例如，在課堂上，我們可以利用教師在科研項目中完成的某項鋰礦工藝礦物學研究報告，向同學們介紹工藝礦物學的研究內容及其重要性，以幫助學生更好地理解課程學習內容的全貌和框架。

三" 結束語

礦產資源概論是一門理論和實踐相結合的重要課程，對資源循環科學與工程專業學生的后續學習和未來工作具有重要意義。該課程注重理論與實踐相結合，采用現代多媒體技術、優秀產業案例展示、知識圖譜構建和以科研促教學等教學方法進行改革，以激發學生的學習興趣、調動學生的積極性、培養學生的工程實踐和創新能力，初步展現了良好的效果。2022年，課程被批準為華東理工大學重點課程，并將課堂講義轉化成教材出版。通過分析2019—2024學年約300名學生的考試成績和評教分數發現，學生對課程內容的掌握程度和對課程的滿意度均穩步提高，這充分證明了礦產資源概論課程的持續改進和優化所取得的成效。礦產資源概論課程改革對于培養化工與制藥類專業人才具有非常重要的意義。期待在未來的教學實踐中，能夠有更多的教師和專家參與到課程的教學中來，共同探索更好的教學方法，為培養更多化工與制藥類專業人才貢獻力量。

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