礦物加工工程專業新興方向與《礦物材料》教學改革的思考

葛鵬 王麗 韓海生 孫偉(中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083)

0 引言

《礦物材料》是目前礦物加工專業一門新興的綜合性課程，該課程的綜合發展有利于礦產資源的高效增值運用。該課程的主要內容包括礦物材料的自然屬性、內部晶體結構以及其用途歸納解析等方面，主要目的是為了學生將來對于礦物材料產生深厚的興趣，增加礦物材料在高附加值行業中的潛能，力爭為我國的礦產資源轉型提供新視野。

長久以來，作為國家重點學科中南大學礦物加工工程專業得到了迅猛的發展，連續兩年獲得的軟科世界一流學科中排名第一，充分顯示了我院學科的進步。同時，在學科發展的同時，我院積極地推進教育教學的改革研究，培養具有扎實化學、物理、材料科學綜合基礎的礦物加工工程專業本科生。所培養的學生在相關領域取得了矚目的成績，并且受到重點的培養。但是，我國的礦產資源一直處于粗獷式的開發過程中，造成了嚴重的環境污染，導致礦物加工行業被認為是高污染行業。同時，所開發的礦物材料一直以來被用作為冶煉的原材料，經過多道工步之后，材料才可以進入市場展開應用，導致礦物材料的附加值較低。近年來，我院積極地進行礦物資源高效增值利用，開展關于礦物材料短流程運用于高附加值值行業。從長遠目標來看，要真正是實現該目標，需要從根本上，也就是學生對于礦物材料的認知方面抓起，開展相應的教學教育課程設計，增強學生對于礦物資源應用的意識。對于我校礦物加工工程專業的學生來說，培養出具有扎實基礎、廣闊的視野、優異的處理問題能力，是為未來祖國發展建設的關鍵。基于此，我們在《礦物材料》課程中進行改革設計，并進行系列的探索，同時取得了部分成果。如圖1所示，所進行的《礦物材料》思考主要從一下四個方面開展。

1 培養課程興趣

圖1 教育思路改革及部分構思

培養學生對于專業課程的興趣至關重要，這樣才能激發學生的學習興趣，從傳統地灌輸式學習轉變為自主主動的興趣探索。從而將負荷式學習變為享受式學習，促使學生在學習中感覺到快樂與樂趣，增強學生的學習效果。作為一門新興學科，如何培養學生濃厚的學習興趣便成為現在教學思考的重點。首先，從外觀上出發，應該充分利用礦物材料本身的物理化學特性，利用外在的美感及結構來激發學生的興趣。例如，鼓勵學生利用周末時間進行湖南省地址博物館游覽，通過各種天然未經修飾的礦物(云母、石膏、孔雀石等)激發學生的興趣，進而促使學生可以根據礦物材料的形狀、顏色、結構等對于礦物材料的種類可以做出基本的判斷，實現在愉快中獲取知識的目的。其次，需要由外及里去認識礦物材料，了解礦物材料外觀造成的內在因素，促使學生深度地展開學習。相關內部結構知識學習與晶體結構學密切相關，應該率先給領導學生構建相應的想象空間模型，并利用簡易模型進行現場講解，增強學生晶體結構的理解，激發學生的學習熱情。例如，輝銻礦的化學成分是三硫化二銻，該材料的晶體結構呈現出正交晶系，而輝銻礦目前常被發現呈現出針狀，棒狀結構，需要向學生講明其結構來源于晶面結構的定向生長，進而導致材料的外觀結構。而礦物材料的熒光性一方面來自于礦物材料本身(熒石、方鈉石等)，另一方面則來源于微量元素的摻雜等。最后，在學習完材料的外部形貌以及內部結構之后，從其根本的性質入手，激發學生對于礦物材料應用的思考。例如，從材料的外觀以及毒性入手，了解哪些材料直接適用于裝修-裝飾類別的應用(孔雀石、大理石等)，從其電化學性能入手，了解哪些適用于電化學能量存儲(輝銻礦、黃鐵礦等)，從其內部空腔結構及生物特性分析，了解哪些適用于生物領域(蒙脫石等)。

值得注意的是，相比于傳統學科的日常興趣培養，新興學科的興趣培養至關重要。由于學生對于日常生活中的一些元素沒有足夠注意，所以需要老師注重思考如何搜集日常資料，并通過與日常生活中的信息緊密相連，激發學生的學習興趣。此外，目前學生普遍認為礦物加工行業是夕陽產業，需要向學生強調礦物材料的高端性用，消除學生學習時的逆反心里，增加學習興趣。

2 豐富課程形式

與時俱進，是現在教育教學發展的關鍵。傳統的教育課堂手段大多歸納為黑板書寫、PPT講解、導讀教案設計，但是這往往會造成枯燥的教學課堂，引起學生厭倦的心理狀態。基于此，豐富課堂的表現形式，顯的至關重要。首先促使課堂呈現出多元化設計，人類學習一樣新興的知識，往往是通過自身的經歷來形成的，從其中獲得經驗以及啟發，從而形成新興的知識體系。因此，開展體驗-自主式教學尤為重要。在實際的教學中，充分利用身邊的資源，讓學生在親身經歷中增加知識儲備、構建豐富的知識網絡，提高學生的課程學習效率。首先，在充分利用湖南省地質博物館的情況下，應該積極帶領學生參觀礦物材料實驗室，并在實驗室中，讓學生與研究生合作共同開展礦物材料的一些簡單的實驗研究，增強其主觀操作能力。此外，在課程教學中，要注意給學生留下充足的想象空間及時間，促使他們去安排，去設計，去討論，逐步樹立起獨立思考的空間，幫助他們提升自主的學習的能力以及解決問題的思維。其次，在課堂中要組建學習小組，培養學生和諧共進，增強學生的團隊體驗。

3 明晰課程分類

礦物材料課程是一門集化學、材料、礦物加工等多各學科交叉融合學科，在課程的學習中，要進行其他知識的普及，注意學科的全面性以及學生的扎實基礎的培養。在課程開始進行前，要讓學生進行課程了解，對于先前基礎課程學習進行溫故知新，鞏固先前的知識，可以更好地開展課程學習。例如，溫故晶體學晶體構造、形成機制、組裝機理可以有助于礦物材料內部結構的理解；溫故材料生長結構中自組裝定向生長機制可以有助于理解礦物材料形貌衍生機制；了解界面化學中的表界面修飾可以有助于理解礦物材料高附加值運用的原因。顯然，如此多的知識要進行交叉，就需要大量的知識進行復習，同時需要教師進行知識全面的梳理，進而對學生進行系統地教育。然而，知識的大量融會貫通，需要教師課程安排的緊湊一些，同時在課堂開始之前，需要要求學生進行扎實的預習，才能提高相應的教學效果。此外，課程在進行相應分類以后，要注意課堂展現形式的靈活性，在多學科之間進行有效地融會貫通，以學生為教學中心以及教學主體，來增強學生學習的主動性以及積極性。此外，在授課過程中，要注意不同章節主要的側重點的不同，來進行課程的規劃，既要章節之間緊密連接，又要章節之間要有明顯的區別，來增加課程學習之間整體性和特點等。例如，課程的設計應該實行由表及里的策略，課程初始講授階段要增加學生對于礦物材料的基本了解及興趣，隨后進行專業知識講解式，要進行專業知識講解并對學生進行知識鞏固，最后給學生留下一定的想象空間，讓學生經過課程學習之后，仍然對礦物材料具有一定的興趣，并且展開積極的后續學習。

4 強化課程后續學習

課后學習與學生課后學習效果具有直接的關聯，穩固扎實的課后學習可以有效地增強課程學習的效果。學生相關的課程學習設計具有針對性以及靈活性。給不同的小組不同的課題，并組織他們進行微課制作，后期進行相應的課程分享，學生在制作以及反饋之間不斷去的進步，進而增強學習效果。此外，注意課后習題的追蹤練習，應該輕量化紙質版作業，加大溝通交流的比例，并對于學生的學習狀況進行歸納總結，進一步反饋課堂教育，提高整體教學質量。值得注意，一直以來，高校的課程學習后續深度化學習，成為困擾教師主要問題。很多學生在課堂認真的學習，只為了有一個好的考試成績，甚至在考試完成之后，所學的知識快速的遺忘，導致課堂的教育成為了灌輸式的教育，嚴重不利于高校學生的成長以及發展。基于此，加強學生課程的后續教育階段，可以為學生的未來步入社會打下堅實的基礎。首先，從思想上增強學生的重視程度，結合未來相關工作的具體實際例子，進行問題講解，并闡述其重要性。通過理論與實際相結合，促使學生理解知識點應用，增加學生的后續知識學習興趣。其次，給予學生系統性、持久性的建議，增強學生后期學習的條理性，并且穩固已經樹立的只是體系。

5 結語

礦物材料課程對于礦產資源高效增值運用具有重要的指導意義，但是新興綜合學科往往受制于傳統學科的發展局限，進而導致課堂教育效果不佳。開展礦物材料課程的有效設計及改革，增強學生在課程學習中的獲取感以及愉快感，最大化教育教學效果。從而培養出具備創新能力、學習能力、適應能力的高素質青年人才，并且扎根于實際社會進而服務社會，增加學校與社會的連貫性，為未來學科以及教育團隊的梯度建設打下堅實的基礎。