矿物加工工程专业新兴方向与《矿物材料》教学改革的思考

葛鹏 王丽 韩海生 孙伟(中南大学资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083)

0 引言

《矿物材料》是目前矿物加工专业一门新兴的综合性课程，该课程的综合发展有利于矿产资源的高效增值运用。该课程的主要内容包括矿物材料的自然属性、内部晶体结构以及其用途归纳解析等方面，主要目的是为了学生将来对于矿物材料产生深厚的兴趣，增加矿物材料在高附加值行业中的潜能，力争为我国的矿产资源转型提供新视野。

长久以来，作为国家重点学科中南大学矿物加工工程专业得到了迅猛的发展，连续两年获得的软科世界一流学科中排名第一，充分显示了我院学科的进步。同时，在学科发展的同时，我院积极地推进教育教学的改革研究，培养具有扎实化学、物理、材料科学综合基础的矿物加工工程专业本科生。所培养的学生在相关领域取得了瞩目的成绩，并且受到重点的培养。但是，我国的矿产资源一直处于粗犷式的开发过程中，造成了严重的环境污染，导致矿物加工行业被认为是高污染行业。同时，所开发的矿物材料一直以来被用作为冶炼的原材料，经过多道工步之后，材料才可以进入市场展开应用，导致矿物材料的附加值较低。近年来，我院积极地进行矿物资源高效增值利用，开展关于矿物材料短流程运用于高附加值值行业。从长远目标来看，要真正是实现该目标，需要从根本上，也就是学生对于矿物材料的认知方面抓起，开展相应的教学教育课程设计，增强学生对于矿物资源应用的意识。对于我校矿物加工工程专业的学生来说，培养出具有扎实基础、广阔的视野、优异的处理问题能力，是为未来祖国发展建设的关键。基于此，我们在《矿物材料》课程中进行改革设计，并进行系列的探索，同时取得了部分成果。如图1所示，所进行的《矿物材料》思考主要从一下四个方面开展。

1 培养课程兴趣

图1 教育思路改革及部分构思

培养学生对于专业课程的兴趣至关重要，这样才能激发学生的学习兴趣，从传统地灌输式学习转变为自主主动的兴趣探索。从而将负荷式学习变为享受式学习，促使学生在学习中感觉到快乐与乐趣，增强学生的学习效果。作为一门新兴学科，如何培养学生浓厚的学习兴趣便成为现在教学思考的重点。首先，从外观上出发，应该充分利用矿物材料本身的物理化学特性，利用外在的美感及结构来激发学生的兴趣。例如，鼓励学生利用周末时间进行湖南省地址博物馆游览，通过各种天然未经修饰的矿物(云母、石膏、孔雀石等)激发学生的兴趣，进而促使学生可以根据矿物材料的形状、颜色、结构等对于矿物材料的种类可以做出基本的判断，实现在愉快中获取知识的目的。其次，需要由外及里去认识矿物材料，了解矿物材料外观造成的内在因素，促使学生深度地展开学习。相关内部结构知识学习与晶体结构学密切相关，应该率先给领导学生构建相应的想象空间模型，并利用简易模型进行现场讲解，增强学生晶体结构的理解，激发学生的学习热情。例如，辉锑矿的化学成分是三硫化二锑，该材料的晶体结构呈现出正交晶系，而辉锑矿目前常被发现呈现出针状，棒状结构，需要向学生讲明其结构来源于晶面结构的定向生长，进而导致材料的外观结构。而矿物材料的荧光性一方面来自于矿物材料本身(荧石、方钠石等)，另一方面则来源于微量元素的掺杂等。最后，在学习完材料的外部形貌以及内部结构之后，从其根本的性质入手，激发学生对于矿物材料应用的思考。例如，从材料的外观以及毒性入手，了解哪些材料直接适用于装修-装饰类别的应用(孔雀石、大理石等)，从其电化学性能入手，了解哪些适用于电化学能量存储(辉锑矿、黄铁矿等)，从其内部空腔结构及生物特性分析，了解哪些适用于生物领域(蒙脱石等)。

值得注意的是，相比于传统学科的日常兴趣培养，新兴学科的兴趣培养至关重要。由于学生对于日常生活中的一些元素没有足够注意，所以需要老师注重思考如何搜集日常资料，并通过与日常生活中的信息紧密相连，激发学生的学习兴趣。此外，目前学生普遍认为矿物加工行业是夕阳产业，需要向学生强调矿物材料的高端性用，消除学生学习时的逆反心里，增加学习兴趣。

2 丰富课程形式

与时俱进，是现在教育教学发展的关键。传统的教育课堂手段大多归纳为黑板书写、PPT讲解、导读教案设计，但是这往往会造成枯燥的教学课堂，引起学生厌倦的心理状态。基于此，丰富课堂的表现形式，显的至关重要。首先促使课堂呈现出多元化设计，人类学习一样新兴的知识，往往是通过自身的经历来形成的，从其中获得经验以及启发，从而形成新兴的知识体系。因此，开展体验-自主式教学尤为重要。在实际的教学中，充分利用身边的资源，让学生在亲身经历中增加知识储备、构建丰富的知识网络，提高学生的课程学习效率。首先，在充分利用湖南省地质博物馆的情况下，应该积极带领学生参观矿物材料实验室，并在实验室中，让学生与研究生合作共同开展矿物材料的一些简单的实验研究，增强其主观操作能力。此外，在课程教学中，要注意给学生留下充足的想象空间及时间，促使他们去安排，去设计，去讨论，逐步树立起独立思考的空间，帮助他们提升自主的学习的能力以及解决问题的思维。其次，在课堂中要组建学习小组，培养学生和谐共进，增强学生的团队体验。

3 明晰课程分类

矿物材料课程是一门集化学、材料、矿物加工等多各学科交叉融合学科，在课程的学习中，要进行其他知识的普及，注意学科的全面性以及学生的扎实基础的培养。在课程开始进行前，要让学生进行课程了解，对于先前基础课程学习进行温故知新，巩固先前的知识，可以更好地开展课程学习。例如，温故晶体学晶体构造、形成机制、组装机理可以有助于矿物材料内部结构的理解；温故材料生长结构中自组装定向生长机制可以有助于理解矿物材料形貌衍生机制；了解界面化学中的表界面修饰可以有助于理解矿物材料高附加值运用的原因。显然，如此多的知识要进行交叉，就需要大量的知识进行复习，同时需要教师进行知识全面的梳理，进而对学生进行系统地教育。然而，知识的大量融会贯通，需要教师课程安排的紧凑一些，同时在课堂开始之前，需要要求学生进行扎实的预习，才能提高相应的教学效果。此外，课程在进行相应分类以后，要注意课堂展现形式的灵活性，在多学科之间进行有效地融会贯通，以学生为教学中心以及教学主体，来增强学生学习的主动性以及积极性。此外，在授课过程中，要注意不同章节主要的侧重点的不同，来进行课程的规划，既要章节之间紧密连接，又要章节之间要有明显的区别，来增加课程学习之间整体性和特点等。例如，课程的设计应该实行由表及里的策略，课程初始讲授阶段要增加学生对于矿物材料的基本了解及兴趣，随后进行专业知识讲解式，要进行专业知识讲解并对学生进行知识巩固，最后给学生留下一定的想象空间，让学生经过课程学习之后，仍然对矿物材料具有一定的兴趣，并且展开积极的后续学习。

4 强化课程后续学习

课后学习与学生课后学习效果具有直接的关联，稳固扎实的课后学习可以有效地增强课程学习的效果。学生相关的课程学习设计具有针对性以及灵活性。给不同的小组不同的课题，并组织他们进行微课制作，后期进行相应的课程分享，学生在制作以及反馈之间不断去的进步，进而增强学习效果。此外，注意课后习题的追踪练习，应该轻量化纸质版作业，加大沟通交流的比例，并对于学生的学习状况进行归纳总结，进一步反馈课堂教育，提高整体教学质量。值得注意，一直以来，高校的课程学习后续深度化学习，成为困扰教师主要问题。很多学生在课堂认真的学习，只为了有一个好的考试成绩，甚至在考试完成之后，所学的知识快速的遗忘，导致课堂的教育成为了灌输式的教育，严重不利于高校学生的成长以及发展。基于此，加强学生课程的后续教育阶段，可以为学生的未来步入社会打下坚实的基础。首先，从思想上增强学生的重视程度，结合未来相关工作的具体实际例子，进行问题讲解，并阐述其重要性。通过理论与实际相结合，促使学生理解知识点应用，增加学生的后续知识学习兴趣。其次，给予学生系统性、持久性的建议，增强学生后期学习的条理性，并且稳固已经树立的只是体系。

5 结语

矿物材料课程对于矿产资源高效增值运用具有重要的指导意义，但是新兴综合学科往往受制于传统学科的发展局限，进而导致课堂教育效果不佳。开展矿物材料课程的有效设计及改革，增强学生在课程学习中的获取感以及愉快感，最大化教育教学效果。从而培养出具备创新能力、学习能力、适应能力的高素质青年人才，并且扎根于实际社会进而服务社会，增加学校与社会的连贯性，为未来学科以及教育团队的梯度建设打下坚实的基础。