磁电分选技术发展史思政教学的情境设计

史长亮，谢玉娟，赵继芬，程敢，聂彦合，邓小伟

（河南理工大学化学化工学院，河南焦作 454003）

教育教学全过程需实现“全程育人、全方位育人”的理念已在全国高校范围推广，其实施载点是以立德树人的思政教育为中心环节。思政教育在工学、文学、理学等大类学科课程体系中的融入贯穿已由教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》等文件明确提出，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一，深入推进课程思政建设，着力提升育人质量；由此对所依托课程传授的知识体系的凝练、对思想政治资源的充分挖掘，尤其对及全方位育人环境的构建显得尤为重要[1]。

情境设计的关注源于德国科学家对15g 盐摄入手段的更新，最终将其放入一碗美味可口的汤中可以被大家接受下咽。情境之于知识，犹如汤之于盐，情境设计作为新型教学手段，可以对授课内容形象化、生动化，引起学生的兴趣激发、情感共鸣，最大程度降低学生的厌学、吸收效果差的现象，从而可以更好地落实教学培养目标。

目前各高校正积极地分类推进课程思政建设，磁电分选技术作为工科类矿物加工工程专业的核心课程在国内建设正起步。本文将探索更多适于磁电分选技术课程的情景教育模式，巧妙依托情境式案例设计教学体系，最终有力推动思政与专业教学形成育人合力，让矿物加工专业学生更加坚定理想信念，达到适应于矿物加工卓越工程师高水平人才的培养目标。

一、课程介绍

磁电分选技术课程为矿物加工工程学科的专业必修课，授课内容以磁电物理基础-磁电分选设备-磁电分选工艺为核心，为矿物加工学生培养磁电选矿实践所需的基础知识，具备服务铁矿、锰矿、有色矿山等现场能力。如何在授课开始做到“激发学生学习该课程的兴趣、调动学生学习该课程的主动性”、“凸显核心知识点及难点”、“引导学生对技术的思考”三位一体递进式的学习效果显得尤为重要。该课程的绪论内容重点讲述了磁电分选技术发展史过程中涌现的技术关键点、技术应用领域的多元化、代表人物的贡献度、典型企业创新贡献度，以此内容为主线，深入挖掘、巧妙设计多种情境，让学生切实体会学有所用、学以致用的意义[2]。

二、课程思政教学情境设计

（一）情境设计内容

磁电分选技术课程教学过程的情境设计需重点权衡学生的专业背景以及学生学习的主动性和积极性能否激发。本文前期调研总结了2017 级学生学习该课程的问题现状，如下所述：

1.学生缺乏系统的创新意识、问题导向及创新点的挖掘欠缺；

2.学生学习知识的兴趣不高，尤其是对于冰冷设备的理解不到位，只是僵硬地对于结构、分选原理的认知；

3.学生因考研及工作需求，对于某些行业大咖的现状及发展前景比较感兴趣；

4.学生对于非煤矿产资源的了解度不够；

5.“双碳”战略下课程知识体系与低碳技术的关联度认识不够。

基于此，本文围绕磁电分选技术发展史，以学生的思政教育为核心目标，设计了多种教学情境，包括创新驱动技术、中国品牌技术、业内行家故事、技术的多元化应用、助力“双碳”战略，配合课程内容的穿插进行思政烘托。文中设计的情境设计内容及拟达到的效果对应关系见表1。

表1 情境设计内容及预期效果

（二）“创新驱动技术”情境设计

磁电分选技术发展从17 世纪利用手提永久性磁铁从锡石和其他稀有金属精矿中除铁开始，经历了辊式/带式磁选机、筒式磁选机，直至20 世纪初，市场上的磁选机存在：分选空间小、处理能力低、适用于大块强磁性矿物的技术特点，以致国内钢铁快速发展时期，对于占比较大的弱磁性赤铁矿分选，其粉状资源堆积无法处理，造成资源浪费。设计第一个创新驱动技术-琼斯磁选机的研发（20 世纪60 年代），讲述该磁选机的发明者琼斯在无意间感受到了齿板在磁场空间可以产生足够高的磁场梯度，且形成的磁场力足以分选弱磁性粉体，同时，多层齿板的布置可以有效增大处理量，从而推动磁选技术的发展；而琼斯发现的齿板现在称为聚磁介质且一直在做结构、布置方式、充填率等创新，也正是出现了聚磁介质，弱磁性粉体才得以处理。然而，随着聚磁介质的现场使用，细粒物料的堵塞问题对选矿工作者产生了极大干扰，分选效率降低。设计第二个创新驱动技术-SLON 磁选机的研发（20世纪80 年代），讲述熊大和博士如何在实验室将脉动水流引入分选过程，从而解决细粒堵塞以及如何依靠该创新点创业成功的案例[3]。

辊式磁选机经历了第一代磁滑轮（CT 型）、第二代永磁筒式磁选机（CTG 型），根据工业实际生产情况，现有辊式磁选机出现磁链夹杂工程问题。引导学生从结构设计和磁系布置方式上进行思考，将磁辊设计成多辊类型，将抛出方式修改为逆重力吸出方式，将环形磁系设计为多块拼接磁系类型，依据具体工况选择合适的布置方式等，从而选择性价比较好的最优方案。基于此，顺势引出北科大李教授做的新型辊式机、河南理工大学自主研发的辊式磁选机以及山东华特推出的平板式磁选机等新型结构类型，让学生学有所悟、知其然、创新思维解决问题，同时引导学生从机电、信控专业方向进行通盘考虑、合作，在不同的领域尽自己最大的努力优化磁选设备，在保证效率的同时也保证装置可实现的最大可能性[4]。

通过创新驱动技术的情境设计，让学生感受到在技术发展到一定瓶颈期，如果能够积极思考，尊重技术规律，保持创新发展理念及技术传承意识，可以解决技术问题，从而为国家作出积极贡献。

（三）“中国品牌技术”情境设计

国内钢铁工业快速发展过程中，对铁矿资源的需求量与日俱增。我国铁矿资源的整体特点呈现了“贫、细、杂”的特点，可利用原生铁矿量少，难以满足钢铁需求。一段时间内，国内只能从国外进口铁矿资源，然而国外的铁矿资源主要集中在澳大利亚等企业，形成资源垄断。设计中国品牌技术-铁矿高效磁选技术，优化铁矿选矿工艺，提高入炉品位，消除技术壁垒，使我国的铁矿选矿技术引领世界，如近几年韩跃新提出的流态化闪速磁化焙烧工艺，将极大提高赤铁矿、褐铁矿等资源利用率，现在已经推广国外，该情境的烘托足以引领学生树立家国情怀、民族意识、责任担当。同时，对于铁矿资源的补给，含铁固废也是很好的资源，如钢渣、锌窑渣等。设计中国品牌技术-固废资源化高效磁选技术，通过基础知识的运用，设计出可供优选的分选工艺，在固废处理及铁矿资源补给两者兼顾，做绿水青山的践行者。

（四）“业内行家故事”情境设计

在介绍磁电选技术发展历程中，以磁电基础理论解析、聚磁介质设计、磁链问题剖析、磁化焙烧技术、磁电选实践等热点技术为大背景，重点搜集了各行中做出突出贡献的行家学者、企事业单位。情境设计1：国内某高校教师如何将研发产品服务现场实践，经历的艰难困苦对于我们的启发；情境设计2：国外麻省理工物理学博士如何将磁电技术创新应用于坑口电厂燃煤净化，行业的转变他如何脚踏实地一步一步干起来；情境设计3：某磁电公司从创业初期到行内领军，如何正确认识及对待磁选行业的问题及机遇，企业不断交叉创新，研发永磁弹射技术、电磁驱动人工造浪技术、医用核磁仪用于服务社会发展，为人民谋幸福。通过介绍学者们一些鲜为人知的原始想法、做法和独特的人格魅力，让学生了解、分析、思考，引领学生树立干一行爱一行、脚踏实地、为人民服务的思政理念。

（五）“技术多元化应用”情境设计

磁电利用在日常生活中随处可见，在工业生产中更是必不可少的存在。我国矿产资源情况三大特点：贫、细、杂，决定了在选矿中选别和回收是必要的，如金属矿石的选别、重介质选矿中介质的回收、非金属矿物原料中除去含铁杂质、排除铁物保护破碎机和其他设备、和冶炼生产的钢渣中回收废钢等，都是磁电选矿技术的应用。磁电选别技术是有共通性的，即在需要区分的两种或两种以上的混合物中，至少有一种是带有磁性的，或者通过感应检测进行区分。一种技术不应该只能用在一个领域，在此基础上进行思考，发现至少在食品检测中，磁电选别技术也能有一席之地。如粉体达标检测，就能够利用磁电选别技术去除有害杂质；水果蔬菜果体检测，可根据果肉中特定的元素含量来确定果体的品质，又或者通过感应确定重量是否达标等。作为工科类专业的学生，应当明白所学的知识、所掌握的技能都是要解决实际问题的，不能只拘泥于单一的思维模式，要学会开拓思路，才能为社会作出更多的贡献[5]。

（六）助力“双碳战略”情境设计

面对经济发展过程中二氧化碳超标排放造成的环境及生态压力，以习近平总书记为核心的党中央提出中国将实施“双碳”战略，即：2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和。在2021 年的政府工作报告中，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为重点任务之一，加快推动绿色低碳发展也被列入“十四五”发展规划之中。“双碳”战略是造福人类、经济与环境协调发展的客观需要。近年来，在“双碳”战略的大背景下，结合国家发展战略和社会对工程技术人才的要求，该课程不断完善培养目标，设置的课程体系进一步凸显地矿学科特色，主动适应行业发展和中原经济区建设的新要求，引领学生社会责任担当、强化实践能力。

同时，在磁电技术实践中，凸显现有矿产资源的固废排放与污染、占用大量土地资源扬尘污染、土壤荒漠化、盐碱化，将重点提升至环境问题导致的区域和谐危机日益突出。面对大面积裸露废弃地，水、土、气、地质等环境问题接踵而至，让学生意识到：“磁电技术体系？干什么？怎么干？”，如何更好地助力加快建设《中国制造2025》明确要求的大幅提升工业绿色化、生态化、低碳化水平的“绿色经济”步伐。

（七）情境设计效果考量

该课程重点将通过“可操作性”层面，建立与达到效果相对应的考核内容和评分标准，用于证明课程思政目标的达成，量化评价表见表2。

表2 量化评价表

三、结束语

本文以磁电分选技术发展过程中展现的技术转折点、技术服务时效性、行业典型的人和事等脉络为基点，通过深入挖掘、巧妙设计，形成了多种教学情境，在授课过程中，有机地将知识点与情境内容结合，让学生迸发创新思维火花的过程，培养他们批判思考、实事求是、勇于创新的科学态度，同时也让他们懂得现在国内磁电选技术的引领是无数科学家的研究成果和高尚人格的集中体现，最重要的无形中为学生树立干一行爱一行、脚踏实地、为人民服务的思政理念，熏陶了他们树立家国情怀、民族意识、责任担当。最终通过打造思政教学情境，配合教学知识点，使学生真正喜欢本课程，达到现有工科专业立德树人的基本培养目标体系。同时利用磁电技术积极主动采取有效措施，综合利用资源优势的同时，坚持生态优先、选矿与环境协同发展的原则，建设环境友好、生态和谐、经济可行的绿色矿山，真正实现矿业行业的可持续发展。