礦物材料工程學科課程建設(shè)探討

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礦物材料是以天然礦物或巖石為主要原料，以利用其理化特性為目的，通過物理、化學等加工工藝方法制備的具有一定應(yīng)用功能的現(xiàn)代新材料。礦物材料工程是以礦物學、結(jié)晶學、礦物加工學、材料學及化學科學等多種學科知識相互交叉融合而成的一門綜合性工科學科，其課程的主要內(nèi)容包括礦物選礦提純、功能化加工、礦物材料學等基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)。我校礦物材料工程專業(yè)是依托于礦物加工工程國家重點學科拓展而成的一個特色學科方向，是我校最早設(shè)立的博士和碩士學科點之一，主要進行煤系伴生礦物材料的開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用技術(shù)以及以非金屬礦物為基本原料的礦物材料的性能、加工與應(yīng)用研究。經(jīng)過多年的學科建設(shè)，我校礦物材料工程學科在創(chuàng)新人才培養(yǎng)、教材建設(shè)、師資隊伍優(yōu)化等方面取得了顯著成效。本文主要介紹了我校礦物材料工程學科在多年建設(shè)過程中針對本科生、研究生課程建設(shè)方面所開展的教學體系優(yōu)化及教學改革方面的研究與實踐。

一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐

1．課程教材建設(shè)

礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎(chǔ)、材料制備與分析測試、材料功能化設(shè)計等內(nèi)容，據(jù)此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應(yīng)用》《超微粉體加工技術(shù)與應(yīng)用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結(jié)合學科特點，一方面注重礦物材料結(jié)構(gòu)與組成、加工工藝、材料性能與應(yīng)用性能等材料科學要素內(nèi)部關(guān)系，另一方面融合了礦物學、結(jié)晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系，突出礦物材料的功能性與應(yīng)用特性。教材深入淺出，內(nèi)容翔實，注重新的技術(shù)發(fā)展以及基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用融合。由于礦物材料相關(guān)產(chǎn)品的加工技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)不斷創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，新的國家、行業(yè)標準不斷更新，相關(guān)教材也在不斷修訂，例如《非金屬礦加工與應(yīng)用》已于2013年完成第三次修訂，及時補充了相關(guān)內(nèi)容的新變化與新發(fā)展，刪除了已不再先進或已淘汰的技術(shù)和已廢棄的產(chǎn)品標準，這些教材建設(shè)工作保證了本學科發(fā)展方向的前沿性，從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領(lǐng)域?qū)I(yè)高級人才培養(yǎng)的需要。

2．課程內(nèi)容優(yōu)化改革

在礦物學、礦物加工學等相關(guān)理論課程基礎(chǔ)上，對本學科的教學內(nèi)容進行了新的優(yōu)化改革，刪除了重復(fù)和陳舊過時的教學內(nèi)容，建立了以《非金屬礦加工與應(yīng)用》課程為核心，配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業(yè)方向選修課的課程體系，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。《非金屬礦加工與應(yīng)用》課程考慮到礦物材料的加工與應(yīng)用開發(fā)重在其功能性的開發(fā)，著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應(yīng)用技術(shù)的一些共性規(guī)律，并通過聯(lián)系當前我國非金屬礦加工技術(shù)的實際生產(chǎn)與技術(shù)發(fā)展水平，突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產(chǎn)品方面的研究進展，內(nèi)容上有意將礦物的應(yīng)用特性、結(jié)構(gòu)與組成特性及功能性相結(jié)合，注重新的技術(shù)發(fā)展。課程內(nèi)容的設(shè)置上，強調(diào)不同相關(guān)學科之間的融合，脫離枯燥乏味的原理與理論知識，通過更多的實例，尤其是生活中所熟悉的能夠激發(fā)學生興趣的例子，達到舉一反三，靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結(jié)構(gòu)與組成－制備與加工－材料性能－工藝原理”為主體的教學體系，不僅提高了課堂教學質(zhì)量與效率，而且也培養(yǎng)了該學科學生的就業(yè)能力。

3．教學方法與手段

課堂教學主要采用啟發(fā)－討論式的教學手段，通過單獨設(shè)課、綜合設(shè)課或者前沿研究講座等多種形式，充分使學生融入到課堂教學活動中，并了解學科當前的前沿理論與新技術(shù)。充分利用現(xiàn)代化教學手段，開發(fā)新的多媒體教學課件，不斷提高教學效果與質(zhì)量。在課堂教學中，通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內(nèi)容，避免傳統(tǒng)的灌輸式教學，激發(fā)學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內(nèi)容，通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學，增強教學的說服力，加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產(chǎn)密切相關(guān)的教學內(nèi)容，教師結(jié)合自己的科研活動與經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場記錄的錄像及收集的圖片資料向?qū)W生形象地展現(xiàn)，讓學生能夠充分了解該領(lǐng)域新的研究動態(tài)，提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內(nèi)容，鼓勵學生撰寫綜述性論文，通過閱讀相關(guān)文獻資料，提出自己的想法，從而培養(yǎng)學生科學研究和探索的主動意識。

4．創(chuàng)新與實踐教學環(huán)節(jié)建設(shè)

本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外，培養(yǎng)工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設(shè)立專業(yè)性的“科研導(dǎo)論”“科研選題訓(xùn)練”“大學生創(chuàng)新訓(xùn)練項目”等創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)，強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關(guān)設(shè)備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學，掌握試驗方法、熟悉試驗手段，培養(yǎng)學生的科研興趣，提高專業(yè)技術(shù)水平。除了常規(guī)的生產(chǎn)現(xiàn)場實習實踐環(huán)節(jié)外，通過開設(shè)畢業(yè)論文結(jié)合科研、研究性實驗項目，讓學生能夠從生產(chǎn)實際中去選取自己的畢業(yè)課題，鍛煉學生的實際工作能力。另外，通過鼓勵學生發(fā)表學術(shù)論文、科技創(chuàng)新與發(fā)明，提高學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生科研的思維與能力。

二、結(jié)語

通過多年對“礦物材料工程”學科課程教材內(nèi)容的整合與修訂，使課堂教學與實踐教學有機結(jié)合起來，在檢驗課堂教學效果的同時，啟發(fā)學生對本學科的學習興趣;在考核學生對礦物材料基本原理和基本知識掌握情況的同時，考察學生對所學知識的綜合應(yīng)用能力，激發(fā)學生對相關(guān)課程學習的主動性與自覺性;通過設(shè)立特色鮮明的創(chuàng)新與實踐環(huán)節(jié)教學，提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、科研能力和團結(jié)協(xié)作精神。

作者：孫志明 單位：中國礦業(yè)大學〈北京〉化學與環(huán)境工程學院