礦物加工工程設計教學改革思考

石晴

（中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083）

摘要：《礦物加工工程設計》是礦物加工專業的主干專業課程，具有很強的實踐性與綜合性。本文分析了該課程教學過程的現狀與不足，并從教學內容、教學方法、課程體系、教學團隊等幾個方面進行了教學改革探討。

關鍵詞：礦物加工工程設計；教學改革；課程設置

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0087-02

《礦物加工工程設計》是礦物加工專業的一門必修課。本課程要求學生掌握選礦廠設計的基本原理、基本程序和基本方法，包括流程的選擇與論證、工藝流程的計算、工藝設備的選擇與計算、工藝建筑物布置與車間配置等內容，主要目的是為學生們將來從事選礦廠設計和現場生產管理奠定基礎。

選礦廠設計是為新建、擴建或改建工程進行的規劃、論證和編制成套設的計文件，是面向未來、規劃未來、開發未來的一項工作；作為工程建設的樞紐，是將先進經驗和最新科研技術成果推廣應用到工業生產的關鍵環節。近年來，隨著選礦試驗研究、選礦工藝、設備及自動化等方面均取得了較大的技術突破，促進了選礦設計規范、設計手段與設計理念的高速發展。因此，《礦物加工工程設計》課程的教學也急需與時俱進。

一、《礦物加工工程設計》教學實踐的現狀

由于學校整體教學規劃和缺乏長期統一的規范性制度，《礦物加工工程設計》在教學實踐過程中仍存在一些不足：

1.《礦物加工工程設計》教材資料。目前，《礦物加工工程設計》的參考教材比較陳舊，大多數是上世紀的資料，且可以參考的資料較少。然而，隨著社會經濟的快速發展，選礦的新工藝與新設備不斷取得突破，現有的設計規范、設計思路與設計理念發生了巨大的變化，以往的設計資料明顯脫節，主要表現在以下幾個方面：（1）設計規范的變化：從2013年1月1日起開始實施的《有色金屬選礦廠工藝設計規范》（GB50782-2012），正式取代了YSJ014-1992版的行業設計規范，增加了自磨/半自磨、高壓輥磨工藝、設備選型試驗、尾礦毒性浸出試驗、露天配置、磁選等內容，而現有的教材幾乎是基于舊的行業設計規范，對新規范增加的內容幾乎不涉及。（2）設計理念的改變：例如，傳統的設計理念中堅持貫徹“多碎少磨”原則，大部分教材中介紹破碎磨礦的工藝流程計算也是以傳統的“三段一閉路破碎+球磨流程”為主。然而，進入21世紀以來，貫徹“清潔、節能、減排”原則的碎磨流程選擇得到發展，自磨/半自磨工藝流程逐漸被國內同行所接受，并在近年來新建的若干大中型選礦廠中得到了較為普遍的應用，但是現有的教材很少涉及自磨/半自磨工藝的選擇與計算。（3）設備的更新：《礦物加工工程設計》、《課程設計》及《畢業設計》等所能收集的設備資料基本是上世紀所遺留的資料，與近年來設備技術進步與設備研究進展極不相符，采用這些資料所進行的礦物加工工程設計的課堂討論與課后實踐，都與現實的設計過程相差甚遠。

2.教學手段與方法。《礦物加工工程設計》專業面廣、實踐性強，教師對關鍵知識的講授和學生對關鍵知識的理解掌握均存在較大的難度，學生容易存在嚴重的理論脫離實際現象。該課程目前主要采用教師集中式教學，教師與學生主要通過“講解—接受”的模式來教學與學習，這種模式可以讓學生在有限的課堂教學時間里掌握重要知識點的概念及含義，可以作為通用性理論內容的教學模式。但是，對于流程的選擇與論證、工藝流程的計算、工藝設備的選擇與計算等這些靈活多變的內容，僅通過單一的“講解—接受”模式，往往使學生不得其精髓，感到枯燥乏味，缺失了主動探索與獨立思考創新的興趣。

3.教學環節安排。礦物加工工程設計是貫穿礦物加工工程專業的一個重要綜合性教學環節，涉及《計算機輔助設計》、《礦物加工工程設計》、《課程設計》與《畢業設計》等。以我校為例，《計算機輔助設計》是基礎課，主要開設在大一或大二學年；《礦物加工工程設計》為專業課，主要開設在大三下學期；《課程設計》為實踐課，開設在大四上學期期末；《畢業設計》為大四下學期的課程。

《礦物加工工程設計》課程的內容較多，需要合適地安排學時。以我校為例，目前該課程有40個學時，全部用于上課講授，總體上學時較為緊張，不利于安排討論、互動等教學模式，不利于學生獨立分析問題和解決問題。如工藝流程的選擇與計算涉及破碎、磨礦、選別、脫水等流程的計算與設備選擇，在擬安排10個學時內僅僅能講授完這些工藝過程基本的計算方法與設備選擇。

4.教學與實踐。由于高校人才引進政策的影響，不少高校都存在類似的問題，即任課教師的學位高，但對課程的內容不熟悉，沒有實際的設計經驗，甚至沒有工程實踐經驗，教授與指導學生們《礦物加工工程設計》時，只能是紙上談兵，離實際應用較遠。

二、教學改革思路

針對以上該課程在教學實踐過程中的現狀，從教學內容、教學方法、課程體系、教學團隊等幾個方面進行了教學改革的探討，具體如下：

1.教學內容改革。（1）增加反映工藝最新發展的內容。近年來，礦物加工工程設計領域高速發展，這就要求我們對教學內容進行調整。在設計規范方面，介紹設計規范的變化及設計理念的改變，幫助學生樹立設計規范意識；在工藝方面，增加常規碎磨流程的節能設計革新，增加自磨/半自磨的技術內容，講授SAB、SABC、ABC等自磨/半自磨工藝特點及其適應的礦石對象，介紹與設計密切相關的碎磨試驗方法，如：JK Tech落重試驗、標準自磨設計（SAG Design）試驗、半自磨功率指數（SPI）試驗、高壓輥磨試驗等。（2）更新設備資料。近年來，礦物加工設備逐漸趨于大型化、多樣化、細致化，為了增加授課內容的時效性，需要更新設備資料。例如，破碎機方面，可以收集美卓與山特維特的大型破碎機設備參數，介紹大型破碎機的配置特點；振動篩方面，可以收集國內外具有代表性的各系列振動篩的設備參數，使學生深入的了解現代化的設備配置與選礦廠設計，增加課程設計實踐過程中設備選擇的多樣化。（3）增加如何將理論應用于設計實踐的內容。理論結合實際是《礦物加工工程設計》課程的特色，在教學中發現，學生對于如何開展工程設計實踐具有濃厚的興趣。因此，在教學中不斷嘗試強化學生的工程設計實踐能力，聯系工程項目管理的實例，講解工程項目管理與招投標，使學生掌握并理解工程項目管理的基本程序；聯系項目投資實例，講解投資估算與經濟評價方法；通過展示選礦廠設計資料、生產現場圖片和講解案例，使學生掌握并理解工程技術在實際生產過程的應用，能引導學生以更符合實際的思維方式來解決問題。

2.教學方法改革。教學過程強調激發學習興趣，培養自學能力，強調團隊分工協作與應用所學知識解決實際工程問題，并在實際工程項目中有所創新。首先，需要讓教師與學生明確該課程在整個專業課程體系中的地位及該課程能解決的具體實際問題。其次，應在教學過程中引入專題研討，采用啟發式教學，每一階段以工程問題啟發專題開始，以工程實踐問題考核。

3.課程體系改革。（1）增強課程間的連貫性。在礦物加工專業的課程體系規劃時，應該考慮基礎課、專業課與實踐課之間的聯系。如將計算機輔助設計中的制圖規范、AUTO CAD的課時移至《礦物加工設計》中，將《礦物加工設計》與《課程設計》安排在同一學期內，使學生的學習具有連貫性，更加有利于學生掌握知識要點與相關技能。（2）增加專業基礎課。以我校為例，目前沒有開設專門的選礦設備課程，在《礦物加工工程設計》課程教學上發現，學生們對于設備的基本構成及功能比較生疏，對于各種設備的用途及配置也比較生疏，這不利于學生理解掌握流程技術、設備的計算與選擇等重點內容。（3）補充部分三維立體的選修課。三維工廠設計管理系統軟件可用于高效地設計和管理工廠的各專業元素，憑借實時的可視化模型、精確的尺寸控制、多專業協同設計及碰撞檢查等方面的巨大優勢，使得工廠設計變得更加直觀和精確可靠。選礦廠是建筑、結構、管道、電氣、工藝設備等大量元素的集合，隨著三維設計軟件的發展，工程項目采用全新的協同三維設計模式已成為工程設計發展的趨勢。

4.教學團隊建設。《礦物加工工程設計》是實踐性很強的專業課，承擔該課程的教師應該具有相關的工程設計經驗，需要構建相關的教學團隊。以我校為例，目前承擔該專業課的教師具有副高級以上職稱，由具有設計單位工作經驗的教師與年輕教師組成教學團隊，通過“傳、幫、帶”幫助年輕教師掌握課程內容，并要求所有年輕教師進行工程設計方面的培訓，以強化年輕老師的工程實踐經驗。

三、結束語

隨著社會經濟的發展，礦物加工工藝、設備取得了長足的進步，促進了選礦設計規范、設計手段與設計理念的不斷革新。作為典型的工程專業，礦物加工的專業課也應與時俱進。通過教學內容改革、教學方法改革、課程體系改革與教學團隊建設，進一步提高礦物加工工程設計的課程質量，是全面提升礦物加工專業畢業生素質和能力的重要組成部分，也是促進畢業生適應社會發展變化的基礎。