基于“選礦測試技術及自動化”的交叉學科教學改革探討

[摘 要]針對“選礦測試技術及自動化”課程教學中存在的問題，通過更新教學內容，改變教學方式，實行教學科研相結合的手段對交叉學科型課程的教學進行了探索和實踐，在一定程度上改善了學生的學習效果。

[關鍵詞]選礦測試技術 自動化 交叉學科 教學改革

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）03-0113-02

“選礦測試技術及自動化”是武漢工程大學面向礦物加工專業本科生開設的一門專業必修課。該課程內容包括與礦物加工相關的檢測原理、檢測設備及自動控制技術，課程的知識面較廣，涉及礦物加工、傳感器技術及自動控制理論三個方面，屬于交叉學科的本科生教學課程。

“選礦測試技術及自動化”在礦物加工學科中的地位很重要，它詳細介紹了礦物加工過程中重要參數的檢測手段，例如磨礦濃度檢測、礦漿液位檢測、磨礦細度檢測等；同時，對礦物加工中常用的幾種自動控制方式及相關控制理論進行了闡述，對掌握礦物加工檢測技術和控制方法具有重要的意義。

鑒于該課程在礦物加工學科中的重要性和特殊性，結合教學中存在的問題，筆者認為有必要對其進行教學改革。

一、“選礦測試技術及自動化”課程教學中存在的問題

根據教學大綱的要求，結合課程教學團隊在該課程教學中的經驗，筆者將“選礦測試技術及自動化”教學中存在的問題歸納如下。

（一）教材內容與工程實踐嚴重脫節

目前在教學中所使用的教材是由冶金工業出版社出版，蘇震編撰的《選礦自動化》[1]和由冶金工業出版社出版，選礦手冊編委會編撰的《選礦工業手冊》第五、六卷。[2]兩書的出版年份分別為1995年和1993年，由于出書時間較早，其內容的選擇難以滿足當今教學的需要。其中選礦檢測設備和控制技術從傳感器、電子電路和控制理論現今都發生了日新月異的變化，書中所講述的內容與現有的工程實踐技術已經脫節。

（二）教學模式枯燥、內容難以理解

目前該課程主要是采用板書的方式進行教學，一般是教師將各種檢測設備的結構簡單地進行示意，然后再講述其內部工作原理。這種教學模式不夠全面，難以清晰地將各種檢測儀器的內部結構和檢測原理介紹給學生。

由于缺乏相關的專業背景知識，學生在學習該課程的過程中普遍認為講課內容難以理解，學習過程較為枯燥，這直接導致了學生對該課程的重視程度不夠。

（三）可供觀摩的實物較少

武漢工程大學礦物加工實驗室選礦設備較為齊全，具備必要的礦物分析檢測設備，但這些檢測設備多屬價格昂貴的精密儀器，無法滿足課程的教學演示，導致學生對該課程的重要性認識不足，學習的積極性降低，影響了教學效果。

（四）學生不具備相關知識的專業背景

“選礦測試技術及自動化”面向礦物加工專業本科生開設，而本專業的學生所學課程中少有涉及傳感器、電子和自動控制專業的內容，因此學生在學習過程中很難或者無法理解相關的知識點。這也是導致學生學習積極性低的原因之一。

（五）與生產實踐結合不夠緊密

礦物加工專業本科生學習該課程的目的是了解各種檢測方式的原理并熟悉操作方法，以便在生產實踐中結合礦物加工專業的特點對檢測設備及運行系統提出更高的要求，但在目前的教學過程中并沒有加入實踐環節，導致學生對所學知識理解不夠深刻。

二、教學改革措施

根據上述教學中所存在的問題，結合學校和學生的實際情況以及筆者自身對相關專業教學的理解，筆者進行了一系列的教學改革和實踐探索，總結出課程改革應有如下幾種措施。

（一）結合工程實踐和相關技術發展趨勢豐富更新原有教材內容

針對礦物加工專業的特點，編寫適用于礦物加工專業本科生使用的教材，在原有教材內容的基礎上增加國內外先進的選礦檢測技術及設備來豐富講授內容；以礦物加工為基礎，結合工程實踐，著重介紹各種測試技術在礦物加工中的應用；摒棄原有教材部分內容，針對選礦過程中礦物粒度檢測、礦漿濃度和黏度檢測、料量和流量測試、物位測試、礦漿和溶液離子濃度測試、水分測試、選礦產品成分測試、選礦設備性能測試等方面進行了內容更新，同時增加原子吸收光譜、原子發射光譜、紅外光譜、X射線衍射、光電子能譜、掃描電鏡等先進復雜測試技術的教學內容，[3]尤其是增加在線檢測技術及原理的內容，介紹其在礦物加工中的應用，以便更新學生的知識點并拓寬學生的知識面。

教學內容中另一個改變是更新了自動控制理論在礦物加工中的應用部分。隨著技術的發展，國外已實現了選礦過程在線檢測和自動控制甚至是智能控制，我國這些年也逐漸開始重視這一問題。然而在學習階段，礦物加工專業的學生并沒有機會接觸先進的選礦控制理論，且由于不具備相關的專業背景，理解起來比較困難。根據這種情況，課程教學團隊應選擇性的將自動控制理論中的部分內容加入到課程的學習中。在這里我們所選用的教材是由胡壽松編撰，科學出版社出版的《自動控制原理》，[4]我們在教學過程中盡量簡化，并用易懂的語言進行表達，改善了學生的學習效果。

（二）轉變教學模式

為了提高學生的學習積極性，筆者在教學過程中采用了討論式教學模式，在完成基礎知識教學的前提下要求學生查閱相關文獻，尤其是外文文獻，并鼓勵學生在上課時闡述自己對所學內容的理解和技術改造的方案。

目前礦物加工行業所用檢測設備及控制系統或多或少存在一些缺陷，且礦物加工與檢測、自動化專業之間存在著一定的壁壘。檢測、自動化的專業人員并不十分了解礦物加工專業的需要，而礦物加工專業人員有技術改進的想法和需要卻又無法實施，通常是一個過程控制系統雙方技術人員要磨合較長的時間。因此，筆者在教學過程中要求學生根據礦物加工工藝的特點提出一些對相關參數檢測及控制系統好的想法及要求，這種教學方法不僅活躍了課堂氛圍，提高了學生學習的積極性，還在一定程度上豐富了學生的工業現場知識。

（三）引入先進的教學手段

由于課程的內容對學生的理解和想象能力要求較高，傳統板書教學方式已無法滿足課程教學的需要，有必要引入一些比較直觀的手段來幫助學生理解所學內容。

筆者認為，在教學過程中應以板書為基礎，主要講解各種檢測手段的基本原理，以多媒體為輔；多媒體在使用上操作更加靈活，控制更加方便。多媒體不僅具有視頻的較強形象表現力，即“好看”，而且具有信息靈活呈現的隨機控制能力，即“好用”。[5]

可以利用多媒體展示國內外先進檢測設備的內部結構，另外，各種應用軟件的引入也比較重要，如solidworks和protel，前者可以清晰地展示各種設備的內部結構及其組裝過程，后者則可以展示各種設備的內部處理電路，有利于加深學習者對所學知識點的理解。

（四）理論與實踐有機結合

理論與實踐緊密結合，二者缺一不可。理論是實踐的基礎，實踐鞏固理論并為之提供展示平臺。

課程教學團隊具備自動控制與礦物加工兩學科的專業背景，因此深知，只有學生更多地參與到科研實踐中才能使礦物加工與檢測、自動控制有機地結合起來。

在筆者進行教學改革探索的過程中，筆者鼓勵學生參與了一些教學團隊教師的科研項目，比如礦漿濃度在線測試儀的研發、磨礦專家系統研究等，這些課題與礦物加工及課程的教學內容緊密結合，為學生提供了施展所學知識的平臺，豐富了研發經驗，鞏固了教學效果。

三、結語

筆者在教學改革探索的過程中遇到很多問題，同時也積累了一些經驗，因而深刻認識到只有堅持用發展的眼光來看待該課程的教學，才能對其進行不斷的探索、不斷的研究，最終達到豐富學生知識結構，實現提升交叉學科教學水平的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 蘇震.選礦自動化[M].北京：冶金工業出版社，1995.

[2] 選礦手冊編委會.選礦手冊（第五、六卷）[M].北京：冶金工業出版社，1993.

[3] 何東升，張翼等.“選礦測試技術”課程教學改革探討[J].中國電力教育，2011，（44）：87.

[4] 胡壽松.自動控制原理[M].北京：科學出版社，2008.

[5] 李杰，王文彥.教學改革中多媒體教學應用的探索[J].教育與人才，2010，（9）：91.

[6] 戴革林.構建一體化創新實踐教學平臺的探索與實踐[J].大學教育，2012，（11）：100.

[責任編輯：陳 明]