創(chuàng)新教學(xué)方式提升礦產(chǎn)資源概論課程的實(shí)踐探索

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；礦產(chǎn)資源概論；課程建設(shè)；知識圖譜；資源循環(huán)科學(xué)與工程

中圖分類號：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）18-0123-04

Abstract： The teaching reform of the course of Introduction to Mineral Resources was introduced in these study. The course has a wide range of teaching content， teaching bachelor cut， teaching methods dull and other deficiencies， We proposed the use of mineral specimens， modern multimedia technology， research support software into the classroom， citing global classic cases， the establishment of knowledge mapping， teacher-student role exchange and research for teaching and other teaching innovations to improve the effectiveness of classroom teaching. Through exploration and practice in the 2019-2024 academic year， it has been shown that the new teaching method has achieved significant results， with more vivid and vivid teaching content， more active classroom atmosphere， and effective cultivation and improvement of students' scientific research awareness， engineering practice， and innovation ability. The new teaching method not only improves the teaching quality of the course， but also stimulates students' interest and enthusiasm for the major， laying a solid theoretical foundation for future research and work.

Keywords： teaching reform; Introduction to Mineral Resources; construction of curriculum; knowledge graph; resource recycling science and engineering

作為資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，礦產(chǎn)資源概論課程全面闡述了礦物在不同礦床中的分布、特征、組成、組構(gòu)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、表征和分析等，以實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的全面深入理解，為資源開發(fā)、加工、循環(huán)與綜合利用奠定了基礎(chǔ)。課程以無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)和化工原理等基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)，要求學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握礦物學(xué)基礎(chǔ)理論知識、礦物分析鑒定方法以及礦石工藝礦物學(xué)特性的研究方法，同時了解現(xiàn)代礦物加工技術(shù)的前沿發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)對礦物資源的合理利用，為進(jìn)一步從事資源加工的研究和工作打下理論基礎(chǔ)。

礦產(chǎn)資源概論在課程體系中承前啟后，對激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣具有重要意義。同時，它不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生逐步深入了解礦物資源的多方面內(nèi)容，還可以啟發(fā)他們對于資源開發(fā)和利用的思考。建議將《礦產(chǎn)資源概論》（科學(xué)出版社）教材推薦[1]，同時可參考《工藝礦物學(xué)》（中南大學(xué)出版社）[2]、《工藝礦物學(xué)》（冶金工業(yè)出版社）[3]和《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》（地質(zhì)出版社）[4]。這些教材將為學(xué)生提供深入了解礦產(chǎn)資源的途徑，豐富他們的知識體系。

由于該課程涵蓋了化工、地質(zhì)、冶金和環(huán)境等學(xué)科的基礎(chǔ)理論和工程問題，因此它在理論性、工程性和綜合性方面具有很強(qiáng)的特點(diǎn)。然而，課程內(nèi)容的枯燥和概念的抽象性使得學(xué)生難以理解和掌握，從而影響了他們的學(xué)習(xí)效果[5]。為了解決這個問題，教學(xué)方法的創(chuàng)新變得至關(guān)重要[5]。此外，礦產(chǎn)資源概論課程的學(xué)時在高校精簡培養(yǎng)方案的整體學(xué)時要求下遭遇了大幅削減。這種情況導(dǎo)致學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)后，很難有足夠的時間進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，進(jìn)而較難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識解決工程實(shí)際問題的能力目標(biāo)[6-8]。為了更好地幫助學(xué)生掌握課程的基本原理及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用，教學(xué)團(tuán)隊(duì)總結(jié)了過去幾年存在的問題，根據(jù)學(xué)科背景和專業(yè)實(shí)際情況，進(jìn)行了教學(xué)改革探索。

一" 礦產(chǎn)資源概論課程教學(xué)存在的問題

從資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)礦產(chǎn)資源概論課程起，團(tuán)隊(duì)教師就一直對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行思考與總結(jié)，思考如何進(jìn)行教學(xué)改革，提高課程的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（一）" 教學(xué)內(nèi)容繁多，基礎(chǔ)知識的夯實(shí)力度不足

礦產(chǎn)資源概論的教學(xué)內(nèi)容涉及大量地質(zhì)、冶金、環(huán)境和材料等專業(yè)術(shù)語，內(nèi)容繁多、枯燥。且由于資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)屬于化工與制藥大類[9]，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程前，主要學(xué)習(xí)通識教育和化學(xué)化工學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，因此大量非化工學(xué)科的專業(yè)知識對于本專業(yè)的學(xué)生來說尤為抽象，難以理解，需要時間進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練和消化吸收。例如，學(xué)習(xí)礦產(chǎn)資源概論中礦物學(xué)的內(nèi)容需要結(jié)晶學(xué)的基礎(chǔ)支撐，但是主要講授結(jié)晶學(xué)知識點(diǎn)的結(jié)晶學(xué)與工業(yè)結(jié)晶課程與礦產(chǎn)資源概論課程在培養(yǎng)方案上是同一個學(xué)期，因此對學(xué)生深入學(xué)習(xí)理解礦物學(xué)造成了阻礙。隨著知識點(diǎn)的逐漸深入和交錯，學(xué)生的課堂集中力會降低，開始出現(xiàn)畏難情緒，影響學(xué)習(xí)積極性。

（二）" 教學(xué)學(xué)時削減，綜合能力的培養(yǎng)效果欠缺

在各大高校都在精簡培養(yǎng)方案總學(xué)時數(shù)的大環(huán)境下，礦產(chǎn)資源概論課程的總學(xué)時已經(jīng)從原本的理論教學(xué)48學(xué)時和實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時，壓縮為理論教學(xué)32學(xué)時，但教學(xué)大綱要求掌握的內(nèi)容卻幾乎沒有減少。由于削減了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時，學(xué)生減少了觀察實(shí)際地質(zhì)、礦物的機(jī)會，進(jìn)一步影響了教學(xué)效果。因此，如何在更少的學(xué)時內(nèi)完成既定教學(xué)內(nèi)容，是該課程教學(xué)面臨的難題。

（三）" 教學(xué)方式呆板，人才培養(yǎng)的塑造維度單一

礦產(chǎn)資源概論的教學(xué)方式仍然以傳統(tǒng)的授課方式為主，即由授課教師對理論知識進(jìn)行梳理講解，并對晦澀難懂的知識點(diǎn)進(jìn)行舉例演示。該方式對于學(xué)生理解知識難點(diǎn)，有一定的優(yōu)勢。但缺點(diǎn)是學(xué)生被動接受知識，主動性和積極性不足。同時，相同的教學(xué)模式下，每個學(xué)生的特點(diǎn)都沒有得到充分的考慮，導(dǎo)致個人興趣和特長無法有效發(fā)揮，不利于達(dá)成以學(xué)生為中心的培養(yǎng)目標(biāo)。

二" 課程教學(xué)改革與實(shí)踐探索

為了進(jìn)一步提升礦產(chǎn)資源概論課程的教學(xué)效果，團(tuán)隊(duì)教師在過去幾年中不斷積累、探索和實(shí)踐，對教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行了改革和嘗試。

（一）" 礦物標(biāo)本和現(xiàn)代多媒體技術(shù)進(jìn)課堂，提高學(xué)生的課堂興趣

將典型礦物的實(shí)物標(biāo)本帶入課堂，讓學(xué)生能夠近距離自由觀察和接觸礦物，加深對礦物的顏色、光澤、構(gòu)造和解理等物理性質(zhì)的感性認(rèn)識，便于與礦產(chǎn)資源概論中的抽象概念建立聯(lián)系。例如，展示莫氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦物并進(jìn)行硬度刻劃實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更深入地了解硬度（圖1）；展示金屬礦物和非金屬礦物，讓學(xué)生感受顏色的差異；展示金礦、銅礦、黃鐵礦，讓學(xué)生學(xué)習(xí)礦物鑒別方法；展示白云母和方解石，讓學(xué)生理解解理和裂理的區(qū)別。同時，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的部分環(huán)節(jié)延伸至課堂，構(gòu)建室內(nèi)實(shí)驗(yàn)—課內(nèi)實(shí)踐—自主實(shí)踐一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，該方法的效果在中國石油大學(xué)已得到驗(yàn)證[10]。

利用多媒體技術(shù)全方位介紹礦物。在礦物介紹的PPT課件中，除了展示大量精美的礦物彩色高清圖片外，還補(bǔ)充了可360°旋轉(zhuǎn)的三維動態(tài)圖片和礦物實(shí)物拍攝視頻。這些動圖和視頻可以更全面地展示礦物的全貌，增加了課程的趣味性，提高了學(xué)生在課堂上的注意力，增加了對礦物的感性認(rèn)識程度。如圖2所示，課件中展示了磁鐵礦的旋轉(zhuǎn)動態(tài)圖。

利用科研輔助軟件構(gòu)建礦物模型展示晶體結(jié)構(gòu)。隨著量子化學(xué)計(jì)算方法、分子力學(xué)、分子動力學(xué)理論的發(fā)展和逐步完善，晶體化學(xué)已經(jīng)緊密地與礦物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究相互關(guān)聯(lián)。在課堂上，利用Diamond、Material Studio、VESTA、ATOMS和CrystalMaker等晶體和分子結(jié)構(gòu)可視化軟件導(dǎo)入礦物晶體結(jié)構(gòu)文件，現(xiàn)場展示礦物的化學(xué)鍵、鏈狀結(jié)構(gòu)、硅氧四面體等礦物結(jié)構(gòu)信息（圖3），給礦產(chǎn)資源概論的教學(xué)革新帶來了新的機(jī)遇[11]。礦物晶體結(jié)構(gòu)的模型文件與學(xué)生共享，學(xué)生可在課后自行操作觀察，既學(xué)習(xí)了礦物晶體化學(xué)的相關(guān)知識，還初步了解了相關(guān)科研軟件的操作方法，為未來深造與工作奠定基礎(chǔ)。

在壓縮實(shí)驗(yàn)學(xué)時的教學(xué)中，可以引入網(wǎng)站和實(shí)拍的偏光顯微鏡和反光顯微鏡實(shí)驗(yàn)的照片或視頻，以展示礦物的觀測實(shí)驗(yàn)，并觀察礦物的結(jié)構(gòu)、顏色、解理和雙晶等性質(zhì)。例如可以引用國立岐阜大學(xué)網(wǎng)上公開的偏光顯微鏡觀測照片（圖4），對斜長石薄片進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，觀測單偏光顯微鏡和正交偏光顯微鏡下礦物的形態(tài)及其雙晶結(jié)構(gòu)。學(xué)生們可以根據(jù)提供的網(wǎng)站資料，在課后自行操作以加深印象。

（二）" 吸收不同地域與時空的經(jīng)典案例，拓展學(xué)生全球化視野

在礦產(chǎn)資源概論課堂上，學(xué)生來自不同的省市。因此，在介紹礦物時，可以引用全國各省市地質(zhì)博物館的資料或各地的素材案例，來引起當(dāng)?shù)貙W(xué)生的共鳴，加深對特定礦物的印象。例如，介紹辰砂時，引入貴州銅仁萬山地質(zhì)博物館的圖文資料，并介紹辰砂在建國初期的重要作用。家鄉(xiāng)在貴州以及整個西南地區(qū)的學(xué)生反響非常強(qiáng)烈。

在課堂上，可以通過介紹各種礦物來鑒古知今。例如，介紹成語“信口雌黃”，引出礦物“雌黃”的物理特性。同時也可以引入時事新聞。例如，在介紹礦物命名時，可以介紹2022年9月中國科學(xué)家在月球上發(fā)現(xiàn)并命名的新礦物“嫦娥石”，使我國成為繼美國和蘇聯(lián)之后世界上第三個在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國家。這不僅可以強(qiáng)化礦物命名的規(guī)則，還可以培養(yǎng)愛國情懷和民族自豪感，實(shí)現(xiàn)思政元素有機(jī)融入課堂教學(xué)，達(dá)到潤物無聲的育人效果。

（三）" 建立課程知識圖譜，梳理專業(yè)課程之間知識點(diǎn)的邏輯關(guān)系

礦產(chǎn)資源概論作為資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，是后續(xù)分選與分離基本原理、資源循環(huán)基本原理等專業(yè)核心課程的基礎(chǔ)。通過梳理課程教學(xué)內(nèi)容中的知識點(diǎn)，建立知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，形成的知識圖譜，方便學(xué)生理解各知識點(diǎn)的重要程度以及相互之間的關(guān)系[12]。另外，可以將部分知識點(diǎn)進(jìn)行延伸，與其他專業(yè)課程的知識點(diǎn)相聯(lián)系。例如，在介紹某一種具體礦物的性質(zhì)時，可以根據(jù)其理化特性延伸出該礦物的加工工藝，使學(xué)生建立起一個完整的資源加工利用的概念。例如，在介紹礦物的密度、表面性質(zhì)、電磁性、顏色和溶解性等性質(zhì)時，可以引出分選與分離基本原理課程中的重選、浮選、磁選、電選、色選和浸出等工藝，給學(xué)生留下資源加工工藝的初步印象。通過對前后知識點(diǎn)的銜接，將專業(yè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)系統(tǒng)化。

（四）" 鼓勵學(xué)生上講堂，激發(fā)學(xué)生的積極性與主動性

現(xiàn)代教育要求在教學(xué)過程中，除了要重視學(xué)生的學(xué)習(xí)、動手等能力外，還要鼓勵學(xué)生勇于探索，追求創(chuàng)新[13]。因此，結(jié)合授課教師單向輸出式的教學(xué)模式，鼓勵以學(xué)生為主體的互動式教學(xué)課堂，是激發(fā)學(xué)生積極性、主動性和創(chuàng)造性，實(shí)現(xiàn)個性化培養(yǎng)的方法之一。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，特別是一些涉及技術(shù)前沿，需要查閱資料的課堂衍生知識點(diǎn)，采用學(xué)生組隊(duì)上講臺，讓學(xué)生成為課堂的主角，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升自信心，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。現(xiàn)代分析儀器是分析鑒定礦產(chǎn)資源重要的手段[14]。當(dāng)課程在介紹ICP、AAS、XRD、Raman、SEM和TEM等時，課堂上主要介紹儀器的原理、結(jié)構(gòu)、操作方法等知識點(diǎn)，而將儀器的具體應(yīng)用場景，作為專題提前布置給學(xué)生，請學(xué)生組隊(duì)查閱相關(guān)文獻(xiàn)等資料，并在隨后的課堂中將話筒交給學(xué)生，教師根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充。該教學(xué)模式的實(shí)施，大大提高學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)的積極性，鞏固了對先前課程所學(xué)知識點(diǎn)的印象。

（五）" 以科研促教學(xué)，保持課程教學(xué)內(nèi)容的時效性

礦產(chǎn)資源概論涉及非常多的專業(yè)知識。作為任課教師，除了在課堂上講授相關(guān)知識外，還需要整理學(xué)科的研究前沿?zé)狳c(diǎn)和新發(fā)現(xiàn)，并將這些內(nèi)容穿插于課堂教學(xué)中，以增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)科的認(rèn)識和理解，提高教學(xué)內(nèi)容的時效性和針對性[15]。例如，在課堂上，我們可以利用教師在科研項(xiàng)目中完成的某項(xiàng)鋰礦工藝礦物學(xué)研究報(bào)告，向同學(xué)們介紹工藝礦物學(xué)的研究內(nèi)容及其重要性，以幫助學(xué)生更好地理解課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的全貌和框架。

三" 結(jié)束語

礦產(chǎn)資源概論是一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要課程，對資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和未來工作具有重要意義。該課程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，采用現(xiàn)代多媒體技術(shù)、優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)案例展示、知識圖譜構(gòu)建和以科研促教學(xué)等教學(xué)方法進(jìn)行改革，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，初步展現(xiàn)了良好的效果。2022年，課程被批準(zhǔn)為華東理工大學(xué)重點(diǎn)課程，并將課堂講義轉(zhuǎn)化成教材出版。通過分析2019—2024學(xué)年約300名學(xué)生的考試成績和評教分?jǐn)?shù)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度和對課程的滿意度均穩(wěn)步提高，這充分證明了礦產(chǎn)資源概論課程的持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化所取得的成效。礦產(chǎn)資源概論課程改革對于培養(yǎng)化工與制藥類專業(yè)人才具有非常重要的意義。期待在未來的教學(xué)實(shí)踐中，能夠有更多的教師和專家參與到課程的教學(xué)中來，共同探索更好的教學(xué)方法，為培養(yǎng)更多化工與制藥類專業(yè)人才貢獻(xiàn)力量。

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