《矿物材料》课程大数据信息化改革研究

葛 鹏，王 丽，韩海生，侯红帅，邹国强，纪效波*

（1.中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083；2.中南大学 化学化工学院，湖南 长沙 410083）

进入21世纪以来，我国的信息化水平突飞猛进，有效地推动自动化行业的快速发展，快速提升了国民经济。同时，信息化的快速发展对于人才培养行业也产生的重要的冲击，对于学生各方面的综合实力方面的要求也有明显的增强。因此，紧抓对于学生的更高要求的培养，提升课堂的教育教学效果，为我国现代化建设提供更加强力的人才，势在必行。传统的课程教育较多的集中于课堂之上，教学模式单一且枯燥，不利于学生对于课堂学习，造成课程设计的效果难以达到理想的水平。此外，《矿物材料》作为一门新型的矿物加工专业课程，是通过矿物加工工程、材料化学、信息化学等多门学科相互交叉形成的综合性课程，课程内容较为丰富。此外，现代化企业人才需求较多地集中到综合性的人才，而综合性课程《矿物材料》的有效教育教学对于学生的培养具有重要的意义，对于学生未来的发展也具有很重要的意义。若能将现代先进的信息技术与传统课程教育相互连接在一起，形成线上线下的综合性教育教学，将会显著提升课堂的教育教学效果。

线上线下的综合性课程，顾名思义传统的纯线上教学以及课堂授课有机的结合起来，形成混合式教育教学模式，最终形成1+1>2的效果。通过线上信息化教育快速弥补学生相关材料学的基础不足问题；通过线下教育加深教育教学结合信息化输入增强学生课堂教学教学效果，提升学生对于问题的理解深度；通过线下辐射性教育教学，增强学生对于延续性学习的效果，提升学生关于《矿物材料》的整体性课程理解与学习。同时，设计相关的解决问题模型，促进学生思考问题、解决问题的能力，帮助学生锻炼真正的能力。

《矿物材料》课程信息化改革主要围绕以下四个具体方面进行开展。习，对于材料学科的相关知识连接较少，同时在课程之外，学生所能接触的，耳濡目染的材料学知识也较少，如何才能在短期内提升学生对于材料学知识的了解，建立相应地材料学思维，便是该门课程是否能够有效提升学生综合素质的关键进出问题。

在课程时间有限地情况下，学生不可能在短时间内获得全部的材料学相关知识，基于开展与矿物材料重点属性的归属显得尤为重要。在此，我们通过院院联合手段，将与矿物材料最为紧密的重点知识进行提取，给予学生以基础性知识灌输。同时，结合矿物材料的特点，列举不同矿物的材料学特性。此外，结合目前已经得到实用的矿物材料反向激发学生课后自我学习。同时，在此处要重点进行线上课程的建设，因为现代属于信息爆炸时代，学生具有较多的电子设备伴随，便于学生随时随地开展学习。而受限于课程课时的限制，若是仅仅在课堂上进行相关知识的普及，并不能有效地夯实学生的基础，为学生做出前瞻性预习，设计明确的预习主线。此外，结合材料学科中相关的晶体学等方面的知识，为学生制备相应地PPT视频等线上观看资源，并结合网络现有的视频进行综合性材料学教育。此外，在学生线上的预习课程的设计过程中，要注意基础性问题的提前设立，帮助学生锻炼思考问题、解决问题的能力。同时，设立问题信箱，提前将学生的问题进行收集，根据学生的问题，进一步进行课堂教育的反哺，形成良好的线上线下循环系统。

图1 材料基础薄弱解决思路图

1 学生的材料学基础薄弱的问题-线上快速增强学生材料学等相关课程重点知识储备

矿物加工专业的学生本科阶段较多地进行工程类学科的学

2 矿物加工技术如何融入矿物材料的问题-矿物加工技术与材料加工技术融合

矿物加工外延性课程-《矿物材料》授课时间安排到第6学期，学生已经提前储备了有关矿物加工技术方面的知识，但学生并不明晰矿物加工技术与材料的性质之间的关联，如何梳理矿物加工技术及材料加工技术的不同，建立专业技术与材料特色之间的内在关联便是问题所在。

前期学生对于矿物加工技术已经开展了部分学习，包括浮选，磁选，重选等矿物加工工艺。然而该类技术却与材料加工技术具有明显地不同，主要是其所针对的对象不同，所研究的方法也有所不同。首先，要进行不同技术之间的对比，来让学生明白材料加工技术的关键所在，同时根据所获得矿物材料的基础性能对于矿物材料进行定点定向的择选。

在线下的教育教学过程中，要注意学习明晰矿物材料课程和学生之前学习的矿物加工课程的中的技术特点的不同，为学生自主的查重存异，找出共性关键点进行知识点之间的贯通，为学生前期知识点回顾做好回顾，同时进一步查找出该加工技术点的不同，结合加工过程信息化自动控制，以及相关的大数据，为学生找出该部分的不同，进一步深化该部分的研究。线下的课程教育要结合课程PPT信息化的建立。与此同时，积极利用现代化通讯技术，邀请校外名师为学生进行课堂部分知识点的降解，而授课老师则在课堂上，为学生提供相应的问题的补充，从而达到最后的共赢的效果。

图2 技术沟通教育教学思路

3 课本学习单调以及教学模式单调问题-丰富课堂教学特色，增强课外教育

传统的矿物材料课程教学内容，较多的局限于课本内的知识，课堂气氛难以得到有效地活跃，学生学习激情不足，不利于学生课堂知识地汲取，而单纯地多媒体教育过程中，学生不能够有效地对于PPT内容产生联动效应。此外，相比于纯理论性学科，该专业的矿物材料的课程需要和实际具有较多的联系，因此，如何解决单一的课堂教育以及课本教育便成为该课程改革的课堂问题所在。

增强课堂的丰富性教学一直以来都是现代教学的重点，结合湖南省矿物之乡的发展特色，开展课堂之外的教学尤为重要。在课堂上为学生建立相应的矿物材料概念，在课后为学生不知相关的矿物材料思索。同时组建课程小团队，将班级内部同学分为若干同学，引导学生进行湖南省地质博物馆参观，并进行PPT制作，随后在课堂讲解各自的发现以及对于相关材料的创新性思考。

线下实践教育是矿物材料课程建设的重要一环，有利于学生在对于相关材料认识度的加深，同时快速增强学生有关方面的信息化收集，夯实学生的课堂所学知识，与实践教育形成机密的连接。在此处，老师应该从学生的角度出发，选择具有信息化丰度的场地，能够在短时间形成教学信息的汇总。同时，帮助学生理解其中的科技问题，将线下教育的深度及全面性进一步加深。此外，在实践教育之后，要为学生创立相应的科学问题让学生进一步深入思考，学会利用所学知识进一步解决问题。

图3 线下信息化教育思路

4 可持续性教育不足问题-增强可持续性教育效果

矿物材料作为一门交叉性学科，虽然会引起部分学生的课堂注意。但是，学生对于课后的学习，以及课程结束后的主动学习动力不足。目前的教育难以起到“授人以渔”的教学目的。因此增强学生的课后学习动力，提高学生对于课程的兴趣点，是践行可持续性性学习的目标。因此，可持续性教育不足的问题是该课程所教授的知识未来是否能够得到有效运用的保障所在。

可持续教育教学一直以来是困扰现代教师的教育困境。重中之重，便是要在课程教育的过程让学生明白现代的课程与自己未来的发展具有哪些内在关联，向学生灌输该课程以后的辐射范围。同时，结合学生未来的就业意向，明晰该课程的重要性。此外，在该课程中要重点培养学生发现问题，解决问题的能力。以后在相关的工作中可以有进一步的发展。此外，进行相关网课的制备，促使学生持久性的温故学习。

温故而知新，如何使学生所学的知识在其脑海中固定下来，促使学生经常回想起所学的知识，才能最终促使学生所学的知识得到升华。目前，采用线上辐射性教育教学的方法，方能促使学生的知识更稳牢固。利用线上信息资源，帮助学生设立不同温故复习策略，同时帮助学生将所学的知识融会贯通到日常生活的领域之中。例如，为学生设立通关答题挑战缓解，通关成功者给予一定的奖励，帮助提升学生的自主学习能力。同时，按时进行循环式思考复习方法，增强学生脑海中的基础知识的稳定性。

图4 持续性教育教学思维

总的来说，开展《矿物材料》课程的信息化研究，有力于快速增强学生的基础知识，微课堂的授课提供更加良好的基础。利用信息资源对于基础知识的快速集成，形成具有一定信息丰度的线上预习型课程，进一步将课堂教育与信息化教育相结合形成空中云课堂，帮助学生理解所学知识，同时利用所学知识进行具体的问题解析以及分析。最后，采用线上辐射性教育教学模式，督促学生进行温故而知新。最终，将矿物材料课程进行有效地信息化教育教学改革，提升课堂教育教学效果。