莫偉,封金鵬,楊金林,蘇秀娟,王桂芳,潘以朗

(廣西大學(xué) 資源環(huán)境與材料學(xué)院， 廣西 南寧 530004)

新工科建設(shè)是一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃，具有反映時代特征、內(nèi)涵新且豐富、多學(xué)科交融、多主體參與、涉及面廣等特點[1-2]?；谏鲜霰尘埃鳛閭鹘y(tǒng)礦業(yè)學(xué)科的礦物資源工程專業(yè)更需積極應(yīng)對新發(fā)展需要，把握新工科建設(shè)內(nèi)涵，著眼“工科的新要求”，加快改造升級這一傳統(tǒng)工科專業(yè)，主動籌劃未來人才培養(yǎng)方案，積極探索新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式及新方法，真正實現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，從適應(yīng)服務(wù)轉(zhuǎn)向支撐引領(lǐng)。

廣西大學(xué)礦物資源工程專業(yè)前身是1934年開辦的采礦工程專業(yè)，1999年在原有基礎(chǔ)上改造為礦物資源工程專業(yè)。2019年，礦業(yè)工程學(xué)科再次獲評“廣西重點學(xué)科”；2020年礦物資源工程專業(yè)入選國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點。經(jīng)過80多年的傳承與發(fā)展，該專業(yè)已形成采選結(jié)合的人才培養(yǎng)模式和辦學(xué)特色，以寬口徑培養(yǎng)區(qū)別于國內(nèi)其他院校礦業(yè)學(xué)科專業(yè)。但是，在新工科建設(shè)及國家一流本科專業(yè)建設(shè)背景下，行業(yè)升級所出現(xiàn)的新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式對專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新要求，需要不斷調(diào)整和優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系，尤其要積極開展課程教學(xué)改革，主動適應(yīng)新工科建設(shè)要求，為國家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供高質(zhì)量復(fù)合型人才。為實現(xiàn)以點帶面，積累經(jīng)驗，本文以“粉體工程”課程教學(xué)改革為例，探索新工科建設(shè)背景下礦物資源工程專業(yè)課程教學(xué)改革舉措及實踐效果。

1 課程性質(zhì)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)

粉體工程課程是我校礦物資源工程專業(yè)的一門重要專業(yè)選修課程。結(jié)合專業(yè)特點，課程主要講授粉體材料的制備、表征、分級、分離、表面改性及造粒過程等方面的相關(guān)理論、工藝及設(shè)備。課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠掌握粉體材料的基本性能、粉體加工過程的主要設(shè)備和基本理論，為學(xué)生將來從事粉體工程和粉體材料領(lǐng)域的相關(guān)工作打下良好理論基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生將粉體加工新技術(shù)、新設(shè)備及新工藝的相關(guān)研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實際的基本能力，能合理、正確地應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識解決粉體工程實際問題。

2 課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

粉體工程這門課程與生產(chǎn)實踐結(jié)合密切，其所涉及的粉碎、合成、加工、處理等一系列工程技術(shù)貫穿于生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，因此授課過程中專業(yè)教師大多結(jié)合實際展開講述，但是該門課程教學(xué)多設(shè)于大三上學(xué)期，此時學(xué)生不具備系統(tǒng)的專業(yè)知識，也缺乏現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，因此感到課程教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，難以完全消化吸收相關(guān)知識。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂內(nèi)外教學(xué)效果，許多授課教師從明確課程定位及提升教學(xué)理念、精心架構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)模式與方法等方面開展了一系列教學(xué)改革。如吳彩斌等[3]的教學(xué)改革結(jié)果表明，以項目驅(qū)動為載體的研討式教學(xué)改革明顯提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力。劉建東等[4]的教學(xué)改革實踐表明，結(jié)合學(xué)校核特色及礦物加工工程專業(yè)課程體系要求開展相關(guān)教學(xué)改革，可夯實學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)及提高其專業(yè)素質(zhì)。馮春花等[5]圍繞“大工程觀”下人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，主要從課程理念與定位、教學(xué)方法及課程教學(xué)中存在問題等方面開展探究。陳遠(yuǎn)道等[6]通過分析課程教學(xué)現(xiàn)狀及探索研究性教學(xué)的內(nèi)涵及理論依據(jù)，采用基于PBL的教學(xué)、案例教學(xué)、實地考察等方法進(jìn)行研究性教學(xué)實踐，獲得良好效果。張小珍等[7]從課程定位與特色、課程體系與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、實踐環(huán)節(jié)、教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)及教學(xué)方法與手段改革等幾個方面進(jìn)行探索與實踐，課程教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。馬昌等[8]就粉體工程模塊化建設(shè)、實踐教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)課堂的構(gòu)建等方面進(jìn)行了分析和探究，具有一定指導(dǎo)意義。鄧先功等[9]通過改革課程設(shè)計的內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式，注重加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，以提高課程教學(xué)效果。曹玉霞等[10-11]從課程教學(xué)和考核方式兩方面，探討了如何實施素質(zhì)教育教學(xué)；此外還提出了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為導(dǎo)向的教學(xué)改革思路和考核方式。朱建平等[12]探討了建設(shè)課間文化的可行性，學(xué)生普遍在課間獲得一定人文知識，這對課程學(xué)習(xí)具有積極地促進(jìn)作用。王淑紅等[13]探索一種以階梯式能力培養(yǎng)為目標(biāo)的探究式試驗教學(xué)方法，以提高專業(yè)人才綜合能力。

3 課程教學(xué)改革思路及措施

3.1 課程教學(xué)內(nèi)容改革

粉體工程課程涵蓋較多基礎(chǔ)理論及工程技術(shù)知識，但課程學(xué)時數(shù)僅為32學(xué)時，難以保證課程教學(xué)的系統(tǒng)性及完整性。因此，教學(xué)團(tuán)隊針對專業(yè)特色與培養(yǎng)目標(biāo)要求，尤其是考慮到相當(dāng)一部分學(xué)生畢業(yè)后會到建材或爆破行業(yè)工作，教學(xué)團(tuán)隊對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理選擇及調(diào)整，側(cè)重于工科學(xué)生應(yīng)掌握的與礦業(yè)學(xué)科密切相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)理論及工藝技術(shù)。課程內(nèi)容主要包括：粉體顆粒的幾何特性與表征、粉體的制備、分級與分離、表面改性、混合造粒、貯存與輸送、粉塵爆炸及防護(hù)等。上述教學(xué)內(nèi)容主要講述粉體材料生產(chǎn)加工過程中所涉及的粉碎、球磨、分級、分離、均化、造粒等單元操作過程的工藝及設(shè)備等方面知識。對粉體合成制備部分，只涉及非金屬礦物粉體材料的制備，且考慮到在“碎礦與磨礦”、“非金屬礦加工與利用”和“礦物材料”等課程中對各種主要制備方法及其過程已進(jìn)行詳細(xì)闡述，因此采用案例教學(xué)法比較分析各種常用合成方法在粉體制備中的影響因素、優(yōu)缺點對比及適用范圍等，且還把納米礦物粉體材料制備相關(guān)內(nèi)容引入課程教學(xué)中，讓學(xué)生對先進(jìn)粉體材料有著更為深入地認(rèn)識及了解。

3.2 課程教學(xué)方法與手段改革

目前粉體工程課程教學(xué)仍以講授為主，但通過在授課過程中納入案例法教學(xué)、課題研討式教學(xué)、比較法教學(xué)等教學(xué)方法，并輔以多媒體教學(xué)手段及非金屬礦加工企業(yè)實地參觀學(xué)習(xí)等方式，極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，加深了對專業(yè)知識的理解，并提高了學(xué)生綜合素質(zhì)。

① 案例教學(xué)

在粉體工程課程的教學(xué)過程中，結(jié)合廣西碳酸鈣千億元產(chǎn)業(yè)特色，以“碳酸鈣的加工技術(shù)”作為案例展開相關(guān)教學(xué)。比如，在講授粉體的粒度特性時，以重質(zhì)碳酸鈣粉為例描述粉體顆粒粒徑及粒度分布等知識點；講授超細(xì)粉碎與精細(xì)分級時，以重質(zhì)碳酸鈣加工為例，講述用于碳酸鈣超細(xì)粉碎的工藝與設(shè)備，(亞)微米級碳酸鈣粉體的精細(xì)分級方法與設(shè)備；講授粉體的合成制備時，其中一部分內(nèi)容是以輕質(zhì)碳酸鈣的制備為例，講述國內(nèi)外制備納米碳酸鈣的工藝與設(shè)備；講授粉體表面改性時，基于碳酸鈣作為填料等應(yīng)用，講述碳酸鈣的表面改性技術(shù)與設(shè)備。通過案例教學(xué)的實施，可將粉體工程中多個單元操作技術(shù)組合起來，使學(xué)生易于理解，且其參與課堂教學(xué)積極性更高，教學(xué)效果明顯。

② 研討式教學(xué)

在粉體工程課程教學(xué)中，研討式教學(xué)包括課堂研討及課程論文撰寫兩部分。上課學(xué)生可自由組合成5人一組，指定組長1名，負(fù)責(zé)組織同學(xué)開展文獻(xiàn)查閱、整理及反饋存在問題等工作。結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，給每個組布置不同課堂研討主題，具體涵蓋粉體制備、粉體分級分離設(shè)備、粉體改性、粉體應(yīng)用及粉塵爆炸等方面，每個學(xué)生還可根據(jù)個人興趣選擇具體方向展開相關(guān)文獻(xiàn)查閱及整理，最后按要求完成課程論文1篇(不少于4 000字)，PPT匯報內(nèi)容1份，所有學(xué)生均需進(jìn)行PPT展示，且每個主題內(nèi)容都由組長進(jìn)行總結(jié)發(fā)言，匯報過程中匯報人都需回答其他同學(xué)或老師提出的問題。每個主題匯報結(jié)束后，授課教師會從PPT制作、語言表達(dá)、問題回答、文獻(xiàn)總結(jié)歸納及組織協(xié)調(diào)能力等方面對各組的每位學(xué)生綜合表現(xiàn)進(jìn)行點評，肯定成績的同時也指出不足。通過開展課堂研討式教學(xué)，學(xué)生對課程的參與度更高，也加深了對相關(guān)知識的了解。

③ 比較法教學(xué)

考慮到粉體工程課程與破碎與磨礦、非金屬礦加工與利用及礦物材料等課程的部分知識點既存在聯(lián)系又有一定區(qū)別，學(xué)生在不同課程學(xué)習(xí)過程中往往會混淆一些概念或知識點。采用比較教學(xué)法可以幫助學(xué)生辨析教學(xué)內(nèi)容的異同，真正掌握相關(guān)知識點。此外，在粉體工程課程教學(xué)過程中，還可對部分內(nèi)容進(jìn)行比較列舉，讓學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容一目了然，印象深刻。以碳酸鈣為例，表1比較列舉了不同晶形碳酸鈣的特點。

表1 不同晶形碳酸鈣的特點

④ 多媒體教學(xué)手段改進(jìn)

粉體工程課程多年來一直采用多媒體教學(xué)手段，隨著科技發(fā)展及專業(yè)知識更新，該門課程的相關(guān)知識也愈加豐富，教學(xué)團(tuán)隊精選了多年來承擔(dān)相關(guān)課題所積累的粉體加工與利用方面案例，并注重在教學(xué)過程中展示主要研究過程及其成果，極大地激發(fā)了學(xué)生的探究精神及學(xué)習(xí)熱情。另外，鑒于粉體加工工藝過程、設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理等知識較為繁多、抽象，學(xué)生理解起來相對困難。因此，在教學(xué)過程中注重通過一些圖片、動畫及視頻等，將原來抽象、枯燥的知識形象化，從而使學(xué)生易于理解和掌握，同時增大了教學(xué)信息量。

3.3 課程考核方法改革

粉體工程課程考核的一個重要革新是提高學(xué)生平時成績的權(quán)重，即將期末考查成績的權(quán)重從70%降至60%，增加研討課PPT匯報成績占10%，課程論文占10%，平時課堂參與討論與回答問題5%、作業(yè)10%及考勤5%。其中，對于研討課PPT匯報成績，授課教師會根據(jù)學(xué)生匯報過程的綜合表現(xiàn)進(jìn)行打分；課程論文需嚴(yán)格按照學(xué)術(shù)論文的格式要求進(jìn)行撰寫；由于研討式教學(xué)過程中每位同學(xué)都進(jìn)行匯報，并回答老師或同學(xué)提出的2～3個問題，加上平時老師的提問，可確保在教學(xué)過程中每位同學(xué)至少被提問2次以上，從而為該項成績打分提供依據(jù)；課程結(jié)合教學(xué)重點內(nèi)容共安排作業(yè)4～5次；授課過程中，每次課學(xué)生均需按照學(xué)校要求打卡考勤。教學(xué)改革后各項成績的權(quán)重及考核細(xì)則詳見表2。

表2 教學(xué)改革后各項成績的權(quán)重及考核細(xì)則

3.4 增設(shè)非金屬礦加工企業(yè)實地學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

盡管粉體工程課程教學(xué)過程可借助多媒體等手段進(jìn)行更為生動的展示，但該門課程交互性和實踐性較強(qiáng)，尤其是涉及工藝過程及設(shè)備工作原理時，學(xué)生還是難以真正理解掌握，因此教學(xué)團(tuán)隊會根據(jù)學(xué)習(xí)效果，在學(xué)校及學(xué)院支持下，增設(shè)非金屬礦加工企業(yè)實地學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通常在課外帶領(lǐng)學(xué)生到廣西高嶺土深加工企業(yè)或膨潤土深加工企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，通過理論聯(lián)系實際，加深了學(xué)生對專業(yè)知識的了解。以膨潤土加工為例，教師會引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合現(xiàn)場技術(shù)人員的介紹及所看到的各工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行思考并提問，在一問一答的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對諸如雷蒙磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理、干法分級及收塵等工藝及設(shè)備有了更為清晰地認(rèn)知且印象深刻。通過實地考察學(xué)習(xí)，不僅增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣，而且對其形成學(xué)以致用的理念大有益處。

4 結(jié)語

通過上述粉體工程課程的教學(xué)改革舉措，不僅激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)熱情，也提高了學(xué)生的參與度，通過理論聯(lián)系實際，促進(jìn)了學(xué)生對專業(yè)知識的深入了解及精準(zhǔn)把握，教學(xué)效果明顯。在不斷改進(jìn)研討式課堂教學(xué)的過程中，較好地培養(yǎng)了學(xué)生對專業(yè)的興趣及其在匯報表達(dá)、團(tuán)隊合作等方面的能力，也提高了學(xué)生分析和解決問題的能力。此外，這次教學(xué)改革也促進(jìn)了課程考核方法的革新，提高學(xué)生平時成績的權(quán)重，推動學(xué)生加強(qiáng)平時學(xué)習(xí)投入，使其對專業(yè)內(nèi)容的掌握更為深入扎實。當(dāng)然，今后仍需結(jié)合學(xué)校研究型大學(xué)的建設(shè)目標(biāo)以及新工科建設(shè)的要求繼續(xù)深化課程教學(xué)改革，不斷夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識及提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。