《計算機在礦物加工中的應用》課程的教學探討

王麗 唐鴻鵠 劉若華 楊越 金嬌

摘? 要：《計算機在礦物加工中的應用》是高等學院礦物加工專業本科生培養的專業選修課程。根據該課程的特點，我們從教學目標、教學內容以及教學方法等方面進行優化與探索。發現，該課程教學優化改革對于學生能力的提高有顯著成效，不僅激發了學生的學習興趣，而且加強了學生應用計算機解決學習、科研和工作中面臨的各種問題的能力。

關鍵詞：計算機? 礦物加工? 教學探討

近年來，隨著計算機軟和信息技術的高速發展，計算機技術在礦物加工學科的科研、教學、學習中起到不可替代的重要作用。利用計算機可以進行文獻檢索、實驗數據分析處理、浮選藥劑設計、分子動力學模擬、量子化學計算、圖形處理等方面的工作。

《計算機在礦物加工中的應用》是中南大學礦物加工工程專業本科生的一門專業選修課，主要培養學生利用計算機方法解決科研中實際問題的技能，因此受到本科生的普遍歡迎。該課程綜合程度高，涉及到的專業知識及軟件操作較多，如文獻檢索與管理、實驗設計與數據處理、圖形與圖像處理，分子動力學模擬、量子化學計算等方面，需要結合礦物加工專業知識進行講解，在講解計算機應用的過程中，可以進一步加強學生的專業知識的認識，學生在以后不管工作或研究生階段都非常有用。

1? 課程目標

《計算機在礦物加工中的應用》為礦物加工專業大三、大四本科學生在具備了一定的計算機及礦物加工專業基礎上開設的課程。該課程是以礦物加工工程專業常用的軟件為課程學習目標，學習和實踐軟件的應用，并用其解決實際問題。因此，《計算機在礦物加工中的應用》課程是一門應用性很強的課程，為學生的全面發展所必不可少的課程。該課程的教學目標包括提高學生利用網絡搜索引擎進行文獻檢索的能力、提高學生實驗數據處理和專業圖形圖像繪制能力、提高學生運用計算機的能力。

2? 教學設置優化

《計算機在礦物加工中的應用》課程設置為32個學時，主要包括理論教學和上機實踐兩個部分。其中，理論教學共20個學時（包括計算機的發展史2;文獻檢索及文獻管理軟件4;實驗數據處理及軟件6;畫圖軟件的理論學習6;計算化學理論學習2），上機實踐共12個學時（包括文獻檢索及文獻管理軟件2;實驗數據處理及軟件6;畫圖軟件的理論學習4）。

3? 課程內容

計算機在礦物加工的應用是通過對必備工具軟件的理論學習和實踐來提高學生應用計算機水平的一門課程。計算機在礦物加工中的應用主要介紹與礦物加工專業相關的軟件，培養學生利用計算機軟件解決科研問題的能力。其中主要應用的軟件有Endnote、Jade、Origin、ChemDraw、Visio、Matlab等。

（1）文獻檢索與管理軟件。

對于礦物加工文獻數據庫的檢索主要是采用中國期刊全文數據庫（中國知網）、萬方數據庫、維普數據庫、科學英文索引（SCI）、工程索引（EI）、Elsevier數據庫、Wiley InterScience數據庫等。

對于文獻管理軟件，主要包括EndNote、Mendeley、ReferenceManager、NoteExpress、Zotero等，其中EndNote是常用的文獻檢索及管理軟件。EndNote是Thomson Reuters公司開發的文獻管理、分析和使用的計算機軟件，可以將不同來源的文獻信息資料下載到個人計算機，建立本地數據庫，能自動識別文獻的作者、來源、發表時間、摘要、關鍵字等，另外，可以設置參考文獻的引用格式，與Word對接，是寫英文論文的最佳輔助工具， 極大地提升工作效率。該課程主要介紹了各個數據庫下文獻檢索的具體方法及文獻管理軟件EndNote的使用方法。

（2）數據分析與繪制。

數據處理貫穿于礦物加工過程中的各個環節。理論方面主要介紹數據分析的基礎知識及在礦物加工中的應用舉例。計算機強大的數據處理能力可整合礦物加工相關數據，并通過軟件將數據進行處理畫圖，進而進行曲線擬合、分析等，使得浮選指標一目了然，同時也便于分析作用機制。Origin軟件是由originlab公司開發的，功能強大，簡單易學，最主要的兩大功能是圖表繪制和數據分析。在礦物加工專業，Origin軟件也是最常用的畫圖軟件，例如浮選指標曲線、X射線衍射圖譜、紅外光譜圖譜、X射線光電子能譜、曲線擬合等都可以通過Origin軟件繪制及操作。所以對這個軟件的學習非常關鍵，也是該課程的學習重點。

（3）藥劑分子結構式繪圖軟件及浮選流程圖繪圖軟件。

礦物加工浮選藥劑一般是常用的化學試劑，所以科研工作者時常要完成化學結構式的繪制，此時需要專業的繪圖軟件幫忙。在這方面，和一般化學所需的繪圖軟件是一致的，主要有ChemDraw、ChemWindow和Chem3D。其中ChemDraw是目前國際上最流行的化學結構式繪圖軟件，為科研工作者提供一套完整易用的繪圖解決方案，其功能包括繪制化學結構及反應式，以預測化合物屬性、光譜數據、IUPAC命名與計算反應計量等。可以和許多第三方產品兼容，使用簡便、輸出質量高，結合了強大的化學智能技術，已經成為了各種論文、出版物等繪制化學分子結構式的標準。對于ChemDraw，主要學習了以下常用結構的繪制：①化學反應方程式;②浮選藥劑結構;③實驗所用的儀器、設備、工具。

（4）量子化學計算和分子動力學模擬。

在礦物加工領域，量子化學計算和分子動力學模擬已經成為研究浮選過程中藥劑與礦物作用機理、輔助藥劑分子設計的重要手段，可以在分子或原子尺度上明確物質構效關系。該課程中對量子化學計算和分子動力學模擬進行簡單介紹，包括從頭算法、密度泛函理論、基組基礎知識、力場以及Gaussian軟件、Materials Studio和可視化GView軟件的簡介與使用方法。

4? 教學方法

在這門課程的教學實踐中，主要采用理論教學和上機教學相結合的教學方法。對于理論教學，主要是通過教學大綱、多媒體課件及網絡教學平臺等資源，為了提高學生在課堂上的興趣及專注力，有時也會采取課堂分組討論的方式授課，由分組課代表發言，方便教師及時掌握學生對所學知識的領悟程度。對于上機教學，首先通過教師演示理論課上所講的利用所學軟件解決礦物加工實際問題的方法與過程，再由學生自己上機練習。通過上機練習，進一步鞏固理論知識，同時通過實踐找出自己在學習過程中存在的問題。

5? 結語

礦物加工專業學生在大三時就陸陸續續進入實驗室進行科學實驗和畢業設計，通過《計算機在礦物加工中的應用》課程系統學習，同學們普遍反映該課程實用性非常強，加強了學生應用計算機解決學習、科研和工作中面臨的各種問題的能力。

參考文獻

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