矿物加工工程设计教学改革思考

石晴

（中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083）

摘要：《矿物加工工程设计》是矿物加工专业的主干专业课程，具有很强的实践性与综合性。本文分析了该课程教学过程的现状与不足，并从教学内容、教学方法、课程体系、教学团队等几个方面进行了教学改革探讨。

关键词：矿物加工工程设计；教学改革；课程设置

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0087-02

《矿物加工工程设计》是矿物加工专业的一门必修课。本课程要求学生掌握选矿厂设计的基本原理、基本程序和基本方法，包括流程的选择与论证、工艺流程的计算、工艺设备的选择与计算、工艺建筑物布置与车间配置等内容，主要目的是为学生们将来从事选矿厂设计和现场生产管理奠定基础。

选矿厂设计是为新建、扩建或改建工程进行的规划、论证和编制成套设的计文件，是面向未来、规划未来、开发未来的一项工作；作为工程建设的枢纽，是将先进经验和最新科研技术成果推广应用到工业生产的关键环节。近年来，随着选矿试验研究、选矿工艺、设备及自动化等方面均取得了较大的技术突破，促进了选矿设计规范、设计手段与设计理念的高速发展。因此，《矿物加工工程设计》课程的教学也急需与时俱进。

一、《矿物加工工程设计》教学实践的现状

由于学校整体教学规划和缺乏长期统一的规范性制度，《矿物加工工程设计》在教学实践过程中仍存在一些不足：

1.《矿物加工工程设计》教材资料。目前，《矿物加工工程设计》的参考教材比较陈旧，大多数是上世纪的资料，且可以参考的资料较少。然而，随着社会经济的快速发展，选矿的新工艺与新设备不断取得突破，现有的设计规范、设计思路与设计理念发生了巨大的变化，以往的设计资料明显脱节，主要表现在以下几个方面：（1）设计规范的变化：从2013年1月1日起开始实施的《有色金属选矿厂工艺设计规范》（GB50782-2012），正式取代了YSJ014-1992版的行业设计规范，增加了自磨/半自磨、高压辊磨工艺、设备选型试验、尾矿毒性浸出试验、露天配置、磁选等内容，而现有的教材几乎是基于旧的行业设计规范，对新规范增加的内容几乎不涉及。（2）设计理念的改变：例如，传统的设计理念中坚持贯彻“多碎少磨”原则，大部分教材中介绍破碎磨矿的工艺流程计算也是以传统的“三段一闭路破碎+球磨流程”为主。然而，进入21世纪以来，贯彻“清洁、节能、减排”原则的碎磨流程选择得到发展，自磨/半自磨工艺流程逐渐被国内同行所接受，并在近年来新建的若干大中型选矿厂中得到了较为普遍的应用，但是现有的教材很少涉及自磨/半自磨工艺的选择与计算。（3）设备的更新：《矿物加工工程设计》、《课程设计》及《毕业设计》等所能收集的设备资料基本是上世纪所遗留的资料，与近年来设备技术进步与设备研究进展极不相符，采用这些资料所进行的矿物加工工程设计的课堂讨论与课后实践，都与现实的设计过程相差甚远。

2.教学手段与方法。《矿物加工工程设计》专业面广、实践性强，教师对关键知识的讲授和学生对关键知识的理解掌握均存在較大的难度，学生容易存在严重的理论脱离实际现象。该课程目前主要采用教师集中式教学，教师与学生主要通过“讲解—接受”的模式来教学与学习，这种模式可以让学生在有限的课堂教学时间里掌握重要知识点的概念及含义，可以作为通用性理论内容的教学模式。但是，对于流程的选择与论证、工艺流程的计算、工艺设备的选择与计算等这些灵活多变的内容，仅通过单一的“讲解—接受”模式，往往使学生不得其精髓，感到枯燥乏味，缺失了主动探索与独立思考创新的兴趣。

3.教学环节安排。矿物加工工程设计是贯穿矿物加工工程专业的一个重要综合性教学环节，涉及《计算机辅助设计》、《矿物加工工程设计》、《课程设计》与《毕业设计》等。以我校为例，《计算机辅助设计》是基础课，主要开设在大一或大二学年；《矿物加工工程设计》为专业课，主要开设在大三下学期；《课程设计》为实践课，开设在大四上学期期末；《毕业设计》为大四下学期的课程。

《矿物加工工程设计》课程的内容较多，需要合适地安排学时。以我校为例，目前该课程有40个学时，全部用于上课讲授，总体上学时较为紧张，不利于安排讨论、互动等教学模式，不利于学生独立分析问题和解决问题。如工艺流程的选择与计算涉及破碎、磨矿、选别、脱水等流程的计算与设备选择，在拟安排10个学时内仅仅能讲授完这些工艺过程基本的计算方法与设备选择。

4.教学与实践。由于高校人才引进政策的影响，不少高校都存在类似的问题，即任课教师的学位高，但对课程的内容不熟悉，没有实际的设计经验，甚至没有工程实践经验，教授与指导学生们《矿物加工工程设计》时，只能是纸上谈兵，离实际应用较远。

二、教学改革思路

针对以上该课程在教学实践过程中的现状，从教学内容、教学方法、课程体系、教学团队等几个方面进行了教学改革的探讨，具体如下：

1.教学内容改革。（1）增加反映工艺最新发展的内容。近年来，矿物加工工程设计领域高速发展，这就要求我们对教学内容进行调整。在设计规范方面，介绍设计规范的变化及设计理念的改变，帮助学生树立设计规范意识；在工艺方面，增加常规碎磨流程的节能设计革新，增加自磨/半自磨的技术内容，讲授SAB、SABC、ABC等自磨/半自磨工艺特点及其适应的矿石对象，介绍与设计密切相关的碎磨试验方法，如：JK Tech落重试验、标准自磨设计（SAG Design）试验、半自磨功率指数（SPI）试验、高压辊磨试验等。（2）更新设备资料。近年来，矿物加工设备逐渐趋于大型化、多样化、细致化，为了增加授课内容的时效性，需要更新设备资料。例如，破碎机方面，可以收集美卓与山特维特的大型破碎机设备参数，介绍大型破碎机的配置特点；振动筛方面，可以收集国内外具有代表性的各系列振动筛的设备参数，使学生深入的了解现代化的设备配置与选矿厂设计，增加课程设计实践过程中设备选择的多样化。（3）增加如何将理论应用于设计实践的内容。理论结合实际是《矿物加工工程设计》课程的特色，在教学中发现，学生对于如何开展工程设计实践具有浓厚的兴趣。因此，在教学中不断尝试强化学生的工程设计实践能力，联系工程项目管理的实例，讲解工程项目管理与招投标，使学生掌握并理解工程项目管理的基本程序；联系项目投资实例，讲解投资估算与经济评价方法；通过展示选矿厂设计资料、生产现场图片和讲解案例，使学生掌握并理解工程技术在实际生产过程的应用，能引导学生以更符合实际的思维方式来解决问题。

2.教学方法改革。教学过程强调激发学习兴趣，培养自学能力，强调团队分工协作与应用所学知识解决实际工程问题，并在实际工程项目中有所创新。首先，需要让教师与学生明确该课程在整个专业课程体系中的地位及该课程能解决的具体实际问题。其次，应在教学过程中引入专题研讨，采用启发式教学，每一阶段以工程问题启发专题开始，以工程实践问题考核。

3.课程体系改革。（1）增强课程间的连贯性。在矿物加工专业的课程体系规划时，应该考虑基础课、专业课与实践课之间的联系。如将计算机辅助设计中的制图规范、AUTO CAD的课时移至《矿物加工设计》中，将《矿物加工设计》与《课程设计》安排在同一学期内，使学生的学习具有连贯性，更加有利于学生掌握知识要点与相关技能。（2）增加专业基础课。以我校为例，目前没有开设专门的选矿设备课程，在《矿物加工工程设计》课程教学上发现，学生们对于设备的基本构成及功能比较生疏，对于各种设备的用途及配置也比较生疏，这不利于学生理解掌握流程技术、设备的计算与选择等重点内容。（3）补充部分三维立体的选修课。三维工厂设计管理系统软件可用于高效地设计和管理工厂的各专业元素，凭借实时的可视化模型、精确的尺寸控制、多专业协同设计及碰撞检查等方面的巨大优势，使得工厂设计变得更加直观和精确可靠。选矿厂是建筑、结构、管道、电气、工艺设备等大量元素的集合，随着三维设计软件的发展，工程项目采用全新的协同三维设计模式已成为工程设计发展的趋势。

4.教学团队建设。《矿物加工工程设计》是实践性很强的专业课，承担该课程的教师应该具有相关的工程设计经验，需要构建相关的教学团队。以我校为例，目前承担该专业课的教师具有副高级以上职称，由具有设计单位工作经验的教师与年轻教师组成教学团队，通过“传、帮、带”帮助年轻教师掌握课程内容，并要求所有年轻教师进行工程设计方面的培训，以强化年轻老师的工程实践经验。

三、结束语

随着社会经济的发展，矿物加工工藝、设备取得了长足的进步，促进了选矿设计规范、设计手段与设计理念的不断革新。作为典型的工程专业，矿物加工的专业课也应与时俱进。通过教学内容改革、教学方法改革、课程体系改革与教学团队建设，进一步提高矿物加工工程设计的课程质量，是全面提升矿物加工专业毕业生素质和能力的重要组成部分，也是促进毕业生适应社会发展变化的基础。