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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 资源加工学 一级学科:  08 工学
二级学科: 0801 地矿类 教学层次:  本科
负责教师: 胡岳华 学校名称:  中南大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://netclass.csu.edu.cn/jpkc2006 是否交换: 
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课程介绍:

4-1-1 选矿工程专业系统教育的形成与课程设置
古代的选矿,如自然金、自然铜、滑石、朱砂等的开采与利用,是一种手工作业,。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等。这种手工作业一般是家族式的代代相传,还谈不上专业教育。19世纪末至20世纪20年代,世界工业生产快速发展,对矿物原料的需求增大,加上18世纪产业革命的推动,使机械化成为可能。造成了“选矿”技术从古代的手工作业向工业技术的真正转变。选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的成熟的工业技术,并得到广泛应用。随着选矿技术的大规模工业应用,对各种选矿工艺过程机制及基础理论的研究也随之展开。从20世纪20年代至60年代前后,经过几十年的发展,选矿已从一门纯工程技术向工程科学转化,并开始有了选矿工程专业的系统教育, 专业课程体系是按照选矿作业流程,即破碎、筛分、磨矿、分级、重选、磁选或浮选设计,主要课程有《:破碎与筛分》、《重力选矿》、《电磁选矿》、《浮选》、《浮选药剂》、《辅助设备》、《选厂设计》、《研究方法》等。整个专业教学计划与课程体系专业性强,学生就业特色明显。直到1996年, 中南大学选矿工程专业主要专业课程、学时数及其所用教材见下表。
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主要专业课
学时数
教材
主编
出版社
实验课
破碎与筛分
48
破碎原理
李启衡
冶金工业出版社
破碎、筛分
重? 选
40
重力选矿
孙玉波等
冶金工业出版社
重力选矿
磁? 选
48
磁电选矿
孙仲元等
冶金工业出版社
磁电选矿
浮? 选
80
浮 ???选
胡为柏等
冶金工业出版社
浮? 选
烧结理论与工艺
64
烧 结 学
傅菊英等
冶金工业出版社
烧? 结
团矿理论与实践
64
团矿原理
傅菊英等
冶金工业出版社
团? 矿

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4-4-2 ? 矿物加工专业系统教育的形成与课程设置
近二十年来,随着世界经济的快速发展,一方面人类对矿物资源的需求不断增加,另一方面,矿物资源中,富矿减少、贫细矿物资源增加,而且矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题;一些非传统矿物资源,如海洋矿产、盐湖及二次资源,如废旧电器、废旧汽车、城市垃圾等的加工利用受到重视,矿物加工的主要目的不只是从天然矿石(金属矿、非金属矿、煤炭等)中,分离、富集其中的有用矿物,为冶金、化工、建材提供原料,而且是要对矿物资源进行深加工制备材料, 并实现矿物资源的综合利用和循环利用,传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题,需要综合利用多学科的知识与新成就,寻找新的学科起点,开发新的选矿技术。为此,近几十年来,选矿及相邻学科的科技工作者在选矿学科及交叉学科领域,进行了大量的基础理论与工艺技术的研究。而且,由于相邻学科的发展,如电化学、量子化学、表面及胶体化学、紊流力学、冶金学、材料科学与工程及计算机科学与技术在选矿学科领域中的应用,形成许多新的学科方向和各种加工利用矿物资源的新技术,如浮选电化学、浮选溶液化学、复合物理场矿物加工、高效低毒药剂分子设计、直接还原与矿物原料造块、复杂贫细矿物资源综合利用、矿物精加工、洁净煤技术、矿物加工过程计算机技术等。“选矿”已不能涵盖多数新的加工利用矿物资源的科学领域,导致了矿物加工学科的形成。矿物加工学科无论从其学科基础,学科领域及其研究对象方面远比传统选矿学科更广、更深。从1996年开始到2002年, 矿物加工专业主要课程调整为《选矿学》和《烧结球团学》, 选矿学包含原破碎与筛分、重力选矿、电磁选矿、浮选的主要内容,去掉了一些陈旧的内容,但课程的基本结构与知识体系仍按矿物加工作业流程编排。矿物加工专业主干课程、学时数及其所用教材见下表。
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主要专业课
学时数
教材
主编
出版社
实验课
选矿学
128
选矿学
张洪恩
冶金工业出版社
课程实验
专题实验
烧结球团理论
68
烧结球团学
傅菊英等
中南工业大学出版
课程实验
专题实验

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4-4-3?资源加工学的课程体系
为了适应面向21世纪国家发展的需要,为使矿物加工工程这一属国民经济基础行业的传统学科能对我国国民经济发展和社会进步起到更大的促进作用;改善人才的知识结构和对前沿学科、新兴学科知识的掌握与应用,以适应社会和经济发展对人才的更高要求,培养创造性人才,学科点确定了“学时要少、内容要新、水平要高、效果要好”的课程改革的总体目标,将“选矿学”和“烧结球团学”这两门课程合并为一门新的课程— “资源加工学”,在课程内容的优化中,注重知识的选择,不能只做简单的加减法进行增删,而是加强重点,提炼核心,抓住课程的“三基、三新”。即基本概念、基本原理、基本方法、新知识、新方法、新技术;同时妥善处理经典内容和现代内容的关系,做到经典内容和现代内容和谐统一。形成了全新的矿物加工专业主干课程“资源加工学”,其主要知识点包括:
(1)矿物的物理化学性质与工艺矿物学:与矿物学、岩石学的交叉,研究资源物料组成的分析、鉴别、表征,物料的基本物理、化学特性,为“加工”提供基本信息;
(2)粉碎工程:以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础,对所处理资源进行选择性碎解,解离或进行超细加工;
(3)重力场、流体力场中的分离:以流体力学、流体动力学为基础,根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异,分离、富集不同物料。如黑钨矿与石英的分离,聚氯乙烯和聚乙烯的分离,城市垃圾中重物料与轻质物料的分离,铜线与橡胶包皮的分离等。
(4)电磁场中的分离:以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选,根据所处理物料的磁性质或导电性的差异,分离不同物料。如磁性矿物与非磁性矿物的分离,导电矿物与非导矿物的分离,磁性炭粉与废纸的分离,红血球与白血球的分离,带电塑料与不带电塑料的分离,铜线与铝线的分离等。
(5)浮选:是资源加工中最重要的技术,可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源,以无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等为基础,形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸、废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水、油污土壤处理等。
(6)生物提取:涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科,主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源,直接从这些资源中提取有价金属。如铜、铜金矿的生物堆浸、地下溶浸,重金属污泥、海洋锰结核的处理等。
(7)化学分离:包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等,涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。
(8)化学合成:涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域,包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料,矿物——聚合物复合材料等。
(9)表面改性:通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料,涉及化学工程与材料科学与工程领域。
(10)聚集与分散:细颗粒的聚集与分散,矿物胶体体系的稳定与分散,溶液萃取,球团、型煤、水煤浆制备等。涉及表面化学、颗粒学等领域。
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4-2理论课和理论(含实践)课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
中南大学的办学定位是高水平综合性研究型大学。为全面适应21世纪科技、经济、社会、文化发展对各类高级专门人才的需要,所确定的人才培养总目标为:以创新教育为核心,坚持德、智、体、美全面发展的人才培养标准,采取“基本要求加特色”的模式,培养具有实践能力、创新能力和创业精神的高层次人才。按照“宽专业、厚基础、强能力、高素质、多模式”的原则,中南大学始终把人才培养作为根本任务,建立起了较完整的人才培养体系,坚持本科生教育和研究生教育并重。目前中南大学每年招生规模已达1.2万人,现有全日制在校学生4.5万人,其中博士、硕士研究生1万余人。
矿物加工工程作为国家重点学科,其专业人才培养目标是:培养适应社会主义建设需要,德、智、体全面发展,获得工程基本训练,基础扎实,知识面宽,能力强和素质高,从事矿物加工(金属、煤、非金属)、矿产资源综合利用、矿物原料烧结球团、洁净煤技术、煤深加工、矿物材料、矿冶环境工程等领域内的生产、设计、教学、科学研究与开发、技术经济管理的高级工程技术人才。
本专业的主干学科方向包括:矿物加工、矿物资源综合利用、煤炭加工、矿物材料、团矿工程等;二次资源加工是近年来新的发展方向。
本专业着重于工程技术人才培养,培养模式中以人文社会科学、自然科学及工程技术三类基础课程构筑基础平台,化学类、化工类、力学类课程成为这一专业主要的技术基础课程,资源加工学是矿物加工专业的专业基础课,矿物物理分选、矿物化学分选、矿物资源综合利用、粉体工程、矿物深加工和精加工则是主要的专业课程。
培养过程注重理论联系实际的方法,工程实践训练贯穿教学的全过程,通过对矿物加工工程理论与专业知识的系统掌握,对相关学科理论与专业知识的基本了解,使学生能运用矿物加工理论和实验手段与计算机技术,较好地研究矿物加工工程学科有关理论和实际问题,具有一定独立从事科学研究工作的能力,有利于学生个性发展和培养他们的创新能力。主干学科体现厚基础、宽口径、强实践、重创新的特点。
《资源加工学》是矿物加工专业的主干课程,为核心专业基础课。其目标是建立21世纪矿物加工工程学科的全新体系和知识结构,使学生掌握矿物加工(金属、煤、非金属)、矿产资源综合利用、矿物原料烧结球团、煤深加工、矿物材料等领域的基础知识,并在课程计划中安排综合性、设计性和研究探索性强的专题实验等实践教学环节。为培养学生实践能力和创新精神,实验课程内容中减少验证性实验,增加综合性、设计性和研究探索性实验,针对课程中的重点内容专门开设完整的“专题实验”,使学生从实践中巩固和加深对课程的认识,达到基础扎实,知识面宽,能力强和素质高的目的。
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4-2-2知识模块顺序及对应的学时
《资源加工学》课程系统介绍矿物资源、非传统矿物资源和二次资源等各种资源物料加工的基本原理和基本知识。从待处理物料的基本物理化学性质出发,以理论基础和单元过程为框架,阐述各种物料不同分选过程的基本原理,使学生全面掌握适合于不同物料分离、选别和深加工等加工过程的基本知识。《资源加工学》课程所包含的知识模块顺序及对应的理论教学学时及实验教学学时如下表所示。
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知识模块
理论授课内容
理论授课学时
实验学时
资源加工学概述
资源加工学的概义、研究对象、应用领域及其在国民经济建设中的作用及其发展历史
4学时
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物料的基本物理化学特性
阐述了各种资源物料的鉴别、基本的物理和化学性质、表面性质
12学时
8学时
粉碎与分级
固体物料粉碎的基本原理
12学时
8学时
颗粒在流体中的运动
物料颗粒在流体力场中的运动特性及其在流体力和重力场中的分选规律
8学时
8学时
物理分选
颗粒的磁性、电性及在电磁力场中的分选规律
16学时
8学时
表面物理化学分选
颗粒的表面物理化学性质及以其为基础的分选原理
14学时
8学时
矿物加工药剂
矿物加工药剂的类型、结构和性能
12学时
8学时
化学分选
物料的化学分离方法及原理
8学时
8学时
粉体制备
典型矿物材料的物理化学特性及超细粉体加工的基本原理
12学时
8学时
粉体成型与固结
固体物料成型与固结的基本基本原理
24学时
12学时
矿物微生物浸出
矿物微生物浸出提取冶金的基本规律
6学时
4学时
合??? 计
128学时
80学时

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4-2-3课程的重点、难点及解决办法
1.重点
《资源加工学》课程重点要求掌握资源加工的基本理论与相关原理。该课程是针对矿产资源开发过程中所产生的待处理资源情况变化大,且原有矿物加工技术难以满足要求的问题,在详细介绍了资源加工对象(待处理物料)的基本物理化学特性的基础上,系统阐述了采用物理、化学和生物的基本方法对物料进行加工处理的相关基本原理。当把这些原理和规律运用各种性能的物料加工过程中时,它能够达到以下两个方面的目的:一方面仍可将天然矿物资源方便地加工成合格矿产品,但更重要的一方面是,通过对各种资源的物理、化学加工(如分离、富集、提取、提纯、改性、超细、复合等),可生产出适合不同用途的有用物质,如高纯金属、矿物材料、精料、特殊燃料、可循环利用的工业与日常生活用品原料等。因此,本课程学习过程中要注意掌握以下一些重点内容:
(1)矿物资源、非传统矿物资源和二次资源的鉴别、基本物理化学性质和表面性质;
(2)固体物料粉碎和分级的基本原理;
(3)物料颗粒在流体力场中的运动规律以及在流体力场、重力场和复合物理场中的分选特性;
(4)物料颗粒的磁性、电性以及在电磁力场中的分选规律;
(5)颗粒的表面物理化学特性以及以表面物理化学性质为基础的分选规律;
(6)矿物加工药剂的结构、性能与作用原理;
(7)物料的化学分离方法及原理;
(8)粉体特性及加工的基本原理;
(9)固体物料成型与固结的基本原理;
(10)矿物微生物浸出的提取冶金基本规律。
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2.难点
本课程难点在于对物料进行加工处理时,如何能够根据物料的特性选择恰当方法,特别是能够运用矿物加工与其它相关学科交叉形成的各种资源加工新理论、新技术,解决复杂难处理资源的加工问题。
从本课程的设置来看,在体系上它改变了以往教学过程中以矿物分选为主线的模式,代之以基本理论和单元过程为基本框架,有利于使学生全面掌握适合于不同物料选别、分离和深加工等过程的基本知识。但是,这一变化同时也使得矿物加工工程学与相邻学科之间更加相互交叉、渗透、融合,特别是利用数学、物理学、化学与化学工程学、材料科学与工程、生物工程学、计算机科学、采矿工程学、矿物学等学科领域所形成的大量基本理论和方法,拓展了矿物加工学科,同时也形成了各种高效益、低能耗、无污染资源加工新技术及新领域。
因此,理解和掌握矿物加工基本原理以及与相关学科交叉所形成的资源加工新理论、新技术,并能熟练地运用这些相关知识来解决复杂性质物料的加工。
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3.解决的办法
为了能够掌握重点,把握难点,在本课程中采用了如下一些教学方法与手段:
1 课堂教学过程中注意知识点的交叉与渗透
对于通过学科交叉所产生的新理论或新原理,授课时同样需要将所涉相关学科的相关知识点交叉。
例如:在讲授“硫化矿浮选与抑制的电化学原理”这一知识点时,由于其涉及到矿物浮选、硫化矿的氧化还原、有机浮选剂结构与性能、以及电化学等多方面知识,必须把这些相关知识综合起来,互相交叉与渗透,才能使学生理解透彻。
2)将抽象、难理解的基本原理融入实例的解答中
对于较为抽象的基本原理,通过难以讲得生动,学生听起来也比较枯燥乏味,提不起兴趣,因此大多理解不透、掌握不好。授课过程中,通过将这些抽象的基本原理引入一个实际的或者设计的实例中,就容易解决上述问题。
例如:在讲授“溶剂萃取基本原理”知识点时,共涉及到10个基本概念,如果讲课时按照传统的方式为讲原理而介绍概念话,就显然十分平淡、索然无味。但通过设计一溶剂萃取体系,在介绍其萃取过程中逐一引出相关概念,就可使学生印象深刻,比较容易掌握。
3)开设专题试验
开设专题试验,实验过程中通过亲身感受,加深对知识的理解和掌握。
例如,在讲授“润湿性与浮选”的知识点时,为使学生能够充分理解矿物表面润湿性与可浮性之间的关系,开设了“测定矿物接触角”的专题试验,在试验中通过测定亲水性矿表面、疏水性矿物表面接触角大小,了解接触角与表面亲/疏水特性以及可浮性之间的对应关系。
4)采取专题讨论
通过讨论,使学生参与教学过程,提高学习兴趣,培养学生分析问题、解决问题的综合能力,提高教学效果。
例如:为配合粉体固结一章中关于液相形成、冷凝规律知识点的教学,开展了如何改善高铁低硅烧结矿产质量指标的专题讨论,把烧结过程中液相的生成数量、冷凝与再结晶过程等对烧结矿产质量指标的影响等多个知识点综合起来,解决生产实际问题。
4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
??4-2-2-1? 实践教学的设计思想
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???本课程的实践教学包括以下四个部分。
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????1.专题实验
为128学时的校内综合实践环节,包括以下三个方面主要内容:(1)教学环节中,参观矿物加工实验室并操作部分仪器,使学生掌握数据获取和能对数据的质量进行评价的方法;(2)教学过程中,针对教材中的主要关键知识点和难点,开设专题教学试验课,课程完成后,要求学生不少于完成十个专题教学实验,要求学生在试验过程中,自主进行实验条件的设计和试验操作,获取实验过程的基本参数,使学生掌握基本矿物加工实验技能以及试验数据处理、图表分析和资料应用分析的技能。(3)在教学过程完成后,要求学生完成1个大型综合性专题试验,即针对具体的实际矿物加工对象,如铅锌分离,自主完成从矿石样品加工,工艺流程设计、工艺流程条件的选择、药剂制度、试验操作、分析样品制备等试验环节,并写出综合试验报告。
2.生产现场实习
本部分是学生将理论与实践相结合的重要环节,包括认识实习(2周)、生产实习(4周)和毕业实习(3周)。在教学计划中,根据矿物加工学所涉及的知识,选择我国矿物加工生产厂的典型厂矿作为现场教学实践基地,如湖南柿竹园有色金属有限责任公司、柳州华锡集团车河选矿厂、深圳中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿、黄沙坪铅锌矿等,通过生产现场教学实践环节,使学生得到矿物加工全过程生产管理、经营,实际生产操作技能的锻炼。
3.科学研究实践
?在课余时间(包括假期),提供条件,鼓励学生参加教师的科研工作。例如,近年来,学院每年都会组织大部分学生参加重大科技活动和校企合作项目,如提高铝材质量基础研究的973项目,生物冶金973项目,十五攻关项目都吸收了大量学生的参与,其它教师的科研项目都有学生的参与完成,在参加科研活动的实践中,学生的实际动手能力得到充分的锻炼和提高。
4.学术活动
???中南大学资源加工与生物工程学院每学期都有定期和不定期的各类学术活动和知名教授主讲的学科领域前沿讲座和专题报告会,要求学生在不影响正常教学的条件下,积极参加学术活动并参与讨论。使学生在参加这类学术活动和专题报告会中扩大知识面,并能在参与中不断提高对资源加工专业的认识。
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4-2-4-2? 实践教学的效果
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??? 通过以上实践教学,使学生们能在课堂教学的基础上,将课堂教学中得到的基础理论知识,应用到资源物料加工的具体实践中,在协助老师解决不同研究问题的同时,综合运用知识,使得所学基础理论知识在实践教学中得以扎实,解决具体问题的能力得到加强,从而大幅度提高了工程实践、科学研究和创新能力。近5年本科生共参与完成了60多项课题研究,共有近40名本科生获得陈新民奖、宝钢奖、天下奖等各种奖励,4人获全国“挑战杯”大学生课外科技作品三等奖,4人获得湖南省“挑战杯”大学生课外科技作品一等奖,3人获中南大学“挑战杯”课外作品竞赛特等奖。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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4-3-1? 积极筹措专项基金,加强教材建设
教材是反映课程教学内容的主要标志,教材建设是人才培养方案改革和课程建设中的重要一环,对于学生的知识结构,以及人才的素质培养均有重要影响。由于《资源加工学》课程是矿物加工专业必修的一门主干专业基础理论课程,要为学生学习后续各专业课程以及将来从事矿物加工科学技术工作提供必备的理论基础,故其教材建设尤为重要。
国家“十五”重点规划教材《资源加工学》作为矿物加工专业国家教改项目的成果,其建设目标是建立21世纪矿物加工工程学科的全新体系和知识结构,具备国际领先水平的专业教材。该教材先以讲义的形式于2003年由中南大学教材科出版并试用二年。根据2届矿物加工专业学生试用情况,并广泛征求有关专家、同行、老师和学生们的意见进行修改补充后,在2005年2月由科学出版社正式出版。
《资源加工学》教材是在《矿物加工学》、《烧结球团学》、《矿物加工材料学》等教材的基础上,为适应矿物加工专业教学改革的需要重新编写的新教材,在以下几个方面体现创新特色:
1)研究对象多样化
传统的这一领域的教科书,主要针对矿物的基本性质及矿石的分选。由于人类社会经济的发展依赖于对矿物资源的开发和日益增加的消耗,矿物资源面临短缺的危机。一些以往难于利用的“贫、细、杂”矿产资源、非传统矿产资源(如海洋矿产资源、工业灰渣)和二次资源的加工利用变得越来越重要。国内外在这方面已有许多研究工作。本教材针对资源特点的变化,把一些新的知识介绍给学生。
2)全新的教学思路??
传统的矿物加工教科书,是按照矿物加工流程(如破碎-磨矿-重选-磁电选-浮选、烧结-球团等)来编写教学内容,原理、技术、设备混在一起。本教材从介绍待处理物料的基本物理化学性质出发,阐述了各种物料不同分选过程的基本原理,试图以理论基础和单元过程为框架,不单纯针对矿物的分选。这样,使学生全面掌握适合于不同物料分离、选别和深加工等加工过程的基本知识。
3)更新的教材内容??
本教材除保留传统矿物加工教科书中一些经典的理论外,更新了许多内容,把近十年矿物加工科学研究的新成果、新知识编进了教材,如有关浮选溶液化学、电化学、矿物材料、矿物的生物浸出提取等。这样,使学生有更扎实的基础,更丰富的知识面。
4)全面系统的资源加工知识?
本教材系统地介绍了矿物资源加工知识,包括:各种资源物料的鉴别和基本性质;物料的解离;物料在流体重力场和电磁力场中的分选;物料的表面物理化学分选;矿物加工药剂;化学分离;矿物粉体材料及表面改性;粉体成型与固结;矿物的生物浸出提取等。
此外,根据培养方案,本课程还建设出版了一系列配套专业教材和专著,包括《矿物加工学》、《浮选溶液化学》、《选矿厂设计》、《选矿设备工艺设计原理》、《矿物加工工程经济与概算》、《资源物料物理分选的理论与实践》、《矿物材料加工学》、《无机材料科学基础》、《新型无机材料》、《铝硅矿物浮选化学与铝土矿脱硅》、《硫化矿磨矿-浮选体系中的氧化-还原反应》、《硫化矿物颗粒的电化学行为与电位调控浮选技术》、《提金化学》、《冷固结球团直接还原》、《烧结球团数学模型与人工智能》等。
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4-3-2?促进学生主动学习的扩充性资料使用情况
本课程所采用的扩充性资料有以下几种:
(1)相关纸质文字性资料,包括教材《资源加工学》、《资源加工学专题实验指导书》等;教学参考书《矿物加工学》、《浮选溶液化学》、《选矿厂设计》、《选矿设备工艺设计原理》、《矿物加工工程经济与概算》、《资源物料物理分选的理论与实践》、《矿物材料加工学》、《矿物加工技术与装备》、《无机材料科学基础》、《新型无机材料》、《铝硅矿物浮选化学与铝土矿脱硅》、《硫化矿磨矿-浮选体系中的氧化-还原反应》、《硫化矿物颗粒的电化学行为与电位调控浮选技术》、《提金化学》、《冷固结球团直接还原》、《烧结球团数学模型与人工智能》等。
(2)本课程网上教学资源,包括自行开发制作的《资源加工学》多媒体课件、授课教案、电子讲稿、习题及其解答、模拟测试试卷等,供学生课后学习和考试复习用。
(3)多年来在教学实践中收集的视频资料,包括:矿物加工校内科研和实验录像资料,矿物加工典型工厂生产现场录像资料,矿物加工科技影像资料等,让学生直观地了解矿物加工领域研究的发展现状、最新进展和最新科技成果,以激发学生的学习兴趣。
(4)矿物加工设备结构图图库资料,供学生学习时及时查阅。
这些资料信息量大,可读性好,形象直观。且体系在设计上具有良好的可扩充性、可更新性,可用于学生预习、自主学习及复习,对培养学生的学习兴趣、调动学生的学习积极性起到良好作用。同时通过定期和不定期进行矿物加工发展前沿领域系列讲座和专业知识扩展讲座,以开拓学生视野,引导学生体验、欣赏探索知识的过程和及时补充矿物加工领域最新发展起来的较为成熟的理论。
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4-4-3?加强教学实验室和实验教材的建设
1实验室建设
借助“211工程”建设的良好契机,对教学科研设施进行了全面建设,具备了国内一流的实验室条件,能够给学生开出良好的实验课程。目前已建设完成了包括浮选理论与工艺、药剂分子设计与合成、矿产资源生物技术与工程、矿物加工电化学、显微结构与高温性能、直接还原与综合利用、烧结球团研究开发、无机材料工艺、粉体工程、矿物加工计算机应用、矿物加工大型精密仪器等14个实验功能区及矿物加工、直接还原和矿物材料等4个中试基地。
2)实验教材建设
为配合《资源加工学》理论教学,指导专题实验,进行了《资源加工学专题实验指导书》建设,以强化学生对各种矿物加工方法的基本理论、加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用的实践能力。通过多种方式的实验实践,掌握实验方法、熟悉实验手段、分析实验过程,培养兴趣、拓展专业面、提高专业技术水平。通过对实验现象的观察、思考、实验数据的整理、分析,帮助学生直观、理性地学习和了解矿物加工过程的基本规律、影响因素、应用领域及应用领域的拓展,实现更高层次上对矿物加工过程基本原理、基本方法和应用的认识。同时让学生掌握矿物加工的基本实验环节与方法,补充和深化课堂理论教学内容、强化课堂教学效果、提高专业知识水平,这是全面学习、掌握、提高、拓展矿物加工学知识的必不可少的途径,是《资源加工学》教学内容体系的重要组成部分,并对《资源加工学》课程课堂理论教学内容进行有益的补充和拓展。本实验指导书克服了单纯课堂理论教学的抽象性,是强化学生掌握专业知识,提升专业知识水平的有效途径。通过实验教学使学生巩固和加深对资源加工学有关理论的理解,掌握矿物加工过程中的基本工艺和主要仪器、设备性能的特点。同时,培养学生动手能力、协助精神以及独立分析问题和解决问题的能力,为后续各专业课学习、实习和结业等打下良好的基础。
《资源加工学专题实验指导书》在使用过程中达到了如下目的和效果:1)通过实践进一步巩固和加深对矿物加工学基本知识、基本原理的理解,深化课堂讲授内容;2)掌握常用矿物加工实验设备的结构原理与操作,熟悉矿物加工基本过程及其主要影响因素;3)能够正确认识、使用相关仪器设备、掌握其结构组成、工作原理和操作步骤,培养学生的动手能力和解决实际问题的能力;4)使学生通过对实验过程中现象的观察、实验结果的分析,培养学生观察、思考、分析、归纳的科学研究习惯,培养学生的创新素质;5)培养学生总结、分析实验结果,独立、正确地编写实验报告和研究报告的基本功;6)培养学生将本专业知识向相关领域拓展的综合应用素质;7)培养学生严肃认真的工作作风、团结协作的工作精神和严谨求实的科学研究态度。要求实验内容强调实践性、实验方式、手段多样化,突出对学生专业水平的提升、实践能力的训练和创新素质的培养。
《资源加工学专题实验指导书》将作为讲义由中南大学教材科出版。
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4-3-4? 充分利用校外教学资源
加强实践性教学环节,让学生接触社会,了解工矿企业的工程实践,学习现场技术人员的技术管理与技术革新等方面的工作方法,是矿物加工创新人才培养必不可少的教学环节。中南大学资源加工与生物工程学院与国内多个典型国有大中型企业签订了教、科、产合作协议,形成了高校与生产现场两个教学基地,强化了工程训练,学生在工程训练中能更早地将理论知识与实践相结合,使学生素质得到全面培养。《资源加工学》课程实习基地包括湖南柿竹园有色金属有限责任公司、柳州华锡集团车河选矿厂、深圳中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿、黄沙坪铅锌矿等,学生在这些实习基地学习,接触到的专业知识多、信息量大,收到事半功倍的效果。
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4-3-5? 运用现代化教学手段,制作多媒体网络课程,开发课程网络教学环境
《资源加工学》课程教学内容目前已全部制成多媒体课件,不仅在扩充教学内容的同时缩短了教学课时,而且使原来在黑板上难以讲清楚的一些基本原理和理论能够借助Flash或3DMax动画形象、逼真、生动地展示在学生面前,既加深了学生对抽象概念和难点的理解和掌握,同时也提高了学生的学习兴趣。在此基础上以校园网作为平台,将教学大纲(包括理论、实验和实践教学大纲)、授课教案、授课讲稿、多媒体课件、实验指导书、实践指导书、习题作业及参考答案、综合测试及参考答案、参考文献等教学材料上网发布,初步建立了本课程的网络教学环境,学生可通过校园网在寝室上网阅读学习,并可随时下载教师讲课课件。
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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本课程十分注重现代教育技术理论和方法在教学过程中的应用,形成了具有特色的资源加工课程的现代教学新模式。
教学过程中通过采用多知识点相互交叉与渗透,开展专题讨论,开设专题试验与课程试验方法,并运用多媒体技术、实物与模型展示、视频播放等灵活多样的教学手段,使教与学相辅相成,相得益彰,教学效果获得极大提高。
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4-4-1? 多种教学方法的使用与实施效果
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1.多知识点相互交叉与渗透
为了解决学科交叉所形成的新理论或新原理的教学难题,教学过程中充分注意相关学科的相关知识点的相互渗透与综合。
例如:在讲授“硫化矿浮选与抑制的电化学原理”这一知识点时,通过将矿物浮选、硫化矿氧化还原、有机浮选剂结构与性能以及电化学等多学科知识的相互交互与渗透,使学生容易理解、接受。
2.将抽象的理论融入实例的解答中
对于较为抽象的基本原理,通常难以讲得生动,学生听起来也比较枯燥乏味,提不起兴趣,因此大多理解不透、掌握不好。教学过程中,通过将这些抽象的基本原理引入一个实际的或者专门设计的实例中,就容易解决上述问题。
例如:在讲授“溶剂萃取基本原理”知识点时,共涉及到近十个基本概念,如果按照传统的教学方式为讲原理而介绍概念的话,就显然十分平淡、索然无味。但通过设计某一溶剂萃取体系,在介绍萃取、分离的过程中逐一引出相关概念,就可使学生印象深刻,理会更加容易掌握。
3.开展专题讨论
开展专题讨论时,首先给出一个来自于生产的实际问题,让学生以课小组的形式,通过查阅文献、互相讨论形成统一认识后,在课堂上介绍各自对相关问题的认识,然后集体讨论、点评。通过这种方式让使学生亲身参与到教学过程中,提高学习兴趣,培养学生分析问题、解决问题的综合能力,提高教学效果。
例如:粉体固结一章的教学中为配合关于“烧结过程液相形成与作用”知识点的讲授,开展了“如何改善高铁低硅烧结矿产质量指标”的专题讨论,把烧结过程中液相的生成数量、冷凝与再结晶过程等对烧结矿产质量指标的影响等多个方面综合起来,解决生产实际问题。
4.开设专题试验与课程试验
专题试验是为了使学生掌握一些主要的资源加工过程,如硫化矿浮选分离、铁矿石烧结与球团等。而课程试验则是为配合课堂教学而开设的一些专门试验,加深对知识的理解和掌握。
例如,在讲授“润湿性对浮选的影响”的知识点时,为使学生能够充分理解矿物表面润湿性与可浮性之间的关系,开设了“矿物接触角测定”、“单矿物浮选”课程试验,在试验中通过测定亲水性矿表面、疏水性矿物表面接触角大小以及接触角变化后的浮选行为,使学生建立起接触角与矿物表面亲/疏水特性以及可浮性之间的对应关系。
5.实践教学方法灵活多样
通过与相关企业、研究院、设计院都签订长期的产学研合作协议,建立实习稳定的基地,并在实践教学过程中使企业参与学生的培养和教育;学生参加企业的实际生产和科研课题;学校与企业联合为毕业生选题、联合指导试验,联合检查教学质量,实践教学质量明显提高。
6.前沿讲座与学术报告
定期举行学术讲座,由知名教授就本人的研究课题、矿物加工研究前沿领域与发展趋势作专题学术讲座,学生参加学术报告的情况记入平时成绩。并组织本科生参加学校或学院举办的由国内著名学者、国外访问学者、在国外工作的校友等的不定期学术报告,借此开阔视野、扩展知识面和补充本学科领域最新发展起来的较为成熟的理论。
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通过采取形式多样的教学方法,并精心设计教学过程,将各种抽象的理论具体化、形象化,深入浅出、通俗易懂,极大地调动了学生的学习兴趣,真正地主动参与、主动学习、主动融会贯通,形成了教学相长的良好教学模式。教学过程专题讨论、课程试验等新的教学方式的使用,使枯燥乏味的专业课学习转变成学生都能接受并且喜爱的知识来传授,理论联系实际,有助于培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的思维习惯,促进其向研究性学习过渡,同时也有助于学生构建知识体系网络,大大改善和提高了教学效果。
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4-4-2 相应上课学生规模
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矿物加工专业近年来每年招生规模为5个自然班,招生人数约为150人,所有学生均参与本课程整个教学过程。
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4-4-3? 信息技术手段在教学中的应用及效果
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1.全程采用多媒体教学
在本课程的教学过程中全程采用了多媒体教学手段,利用多媒体课件,将各种三维动画模型、flash过程模拟示意和彩色图型表格等配合音频、视频充分表达展示,有效地调动了学生的兴趣,提高了学习效率。
例如“晶体结构与价键类型”这一节是个难点,如果讲授时只通过书上的示意图介绍,学生们很难接受,效果不理想。若使用三维动画模型教学,学生很快就会建立起晶体结构、晶体中质点的堆积方式等一系列空间概念,掌握晶体结构、组成、性质之间关系。
2.实物、模型的展示与典型生产工艺视频的播放
为了加深学生对一些典型的加工过程、产品及工艺了解,教学过程中展示大量的实物、模型,并通过录像和制作视频,将一些代表性的加工工艺呈现在学生面前。“耳听为虚,眼见为实”,实物、模型和视频的展示大大加深了学生对相关原理、方法的掌握,以及对相关工艺的了解。
例如:在讲授“烧结与球团两种造块方法的差异”时,通过展示铁矿烧结矿和球团矿两种实物,使两者间的差别一目了然。
又如,在讲授“价键特性与解离面”知识的时候,通过展示不同晶体的空间结构模型,使学生建立起几何空间的概念,发挥空间想象能力,较好地解决晶体结构对矿物解离性能的影响的教学问题。
另外,在介绍铁矿石直接还原基本原理时,通过播放直接还原铁厂的生产工艺视频材料,使学生对主要工艺流程和主要设备(如造球机、链篦机、回转窑等)有一个感性认识,提高了教学效果。
?? ?3.网络资源共享与网络教学
在本课程教学中充分利用了网络这个庞大的资源空间,教师在备课时及时通过网络查找与教学内容相关的行业动态和行业技术发展的内容,在教学中将这些最新的知识补充到教学中,进一步拓宽学生的视野,丰富教学内容。
本课程以校园网作为平台,已将教学大纲(包括理论、实验和实践教学大纲)、授课教案、授课讲稿、多媒体课件、实验指导书、实践指导书、习题作业及参考答案、综合测试及参考答案、参考文献等教学材料上网发布,学生可通过网上学习、网上作业和网上考试,提高了学习效率。
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实践证明,采用有效的教学手段,对提高教学效果起到了锦上添花的作用。《资源加工学》课程概念多,内容丰富,理论性和实践性都很强,是理论与实际紧密结合的一门专业基础课程,与学生多年习惯学习的基础课有许多不同,因此学生普遍反映该课程难学。而传统课程教学手段主要是采用课堂面授方式,以粉笔十黑板的传统教学方法,不能很好地把理论运用到实际中,生动丰富地讲透理论知识,学生学习的难度较大,教学难以达到应有的效果,教学面也很窄。采用现代化信息技术能利用各种软件将文字、图形、图像、声音、视频影像、动画等装载的信息综合处理,有机地结合成图、文、声、像并茂的信息载体,充分创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境,让学生以多种感官——眼、耳同时接受信息的刺激,为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具,能有效地激发学生学习兴趣,真正改变传统教学的单调模式,从而提高教学质量,改进教学效果。
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4-4-4? 教学方法、作业、考试教革举措
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1.例题、作业、课程论文相结合,提高学习效果
在本课程教学过程中精选每章典型内容以及重点难点内容并结合资源加工生产过程实际问题以例题形式作详细分析,是课堂教学的继续和深入,学生可通过例题分析消化所学知识,以加深对基本理论和基本概念的理解和掌握,做到理论联系实际。为配合课程的教学,提高课程教学质量,帮助学生深入理解基本概念和基本原理,掌握重点和难点,进一步拓展知识,开阔思路,提高课程学习水平,本课程在讲授过程中根据进度和内容随时布置课后作业,使教师及时了解学生掌握本课程基本内容的程度,也使学生能自行检查学习效果。通过习题练习,学生可以巩固所学知识,增强分析问题和解决问题的能力。布置学生撰写读书报告或专题论文,通过查阅文献并进行分析、归纳和评价,写出自己的认识看法,培养学生科学研究和探索的意识、习惯和能力。
2.建立标准化试题库,实行考教分离,严格考试制度
好的考试制度,能正确发挥考试对教学“指挥棒”的作用,确保教学目标顺利实现。建立课程试题库,实行考教分离,严格考试制度,把好考试质量关,是实现课程教学目标管理、提高课程教学质量,同时也是改进学风、激励和督促学生学习的关键措施之一。按照“既考知识,又考能力”的宗旨,本课程建设了标准化试卷库,试卷库力求覆盖《资源加工学》教学大纲要求的全部具有考核意义的内容。试题库命题尽量结合资源加工实际,着重考核理解、应用和综合能力,实现《资源加工学》课程考试命题的客观和高效。试卷中题型分为主观性试题和客观性试题两大类,具体题型包括名词解释,填空,选择,分析、问答和计算等,并全部附有标准答案。
3.多种考核形式,综合评定课程学习成绩
在以往的教学中,往往以闭卷考试作为考核学生掌握知识和能力的唯一手段,闭卷考试就目前来讲的确是检验学生掌握知识的程度和能力的一种方法,但也存在一些问题,一是难以调动学生学习的积极性,有些聪明但不求上进的学生,平时不好好学,临阵磨枪也能混个七八十分;二是难以反映学生对基本概念、原理与方法的掌握程度,往往有“高分低能”情况出现。
《资源加工学》作为一门重要的专业基础课,教务处要求进行闭卷考试,所以教师在闭卷考试基础上进行了一些改革。具体方法是,重视学生实验、参与课堂专题讨论情况与课程论文完成情况的考核,计入平时成绩,加大平时成绩在总成绩中的比例。实验过程可以综合反映学生掌握知识的程度,动手能力,分析问题解决问题的能力:通过布置一些具有一定综合性的分析题、论述题或读书报告、课程论文题目,让学生准备课堂讨论和论文报告会的发言稿,结合讨论课和课程论文报告会发言情况,由教师综合评定成绩,并且在总成绩中占一定的比例。教学过程中力求通过多种方式来全面检查学生的综合素质,如分析解决问题的能力、动手能力、文献阅读能力、写作能力、口头表达能力等;也可消除学生对考试的恐惧心理和突击心态。
从原有单一书面闭卷考试形式改变为笔试、口试、平时作业、课程论文以及实验等多种方法相结合的考试方式,可以合理真实地反映学生的学习效果和评价学生的能力。
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