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摘要：文章基于研究背景，首先分析了高校矿物加工工程专业“ 冶金导论”课程学情，然后论述了高校 矿物加 工工 程专业“ 冶金导论 ”课程教 学重点与难点，最后阐述了高校矿物加 工工 程专业“ 冶金导 论”课程教学改革，包括教学内容改革 、教学手段与方法改革 、考核方式改革 。
关键词：“ 冶金导论”课程教学；矿物加工工程专业；高校
“ 冶金导论”是一 门针对非冶金专业学生开设的专 业必修课，主要介绍钢铁、有色、稀土和贵金属等资源 冶金、铸造、成型和材料制备过程原理、工艺及技术[1]。 此门课程开设的主要目的在于让矿物加工工程专业 学生熟悉选矿下游冶金工业的基本情况，掌握现代冶 金工业生产的基本理论、工艺设备和技术参数，为未 来从事矿冶相关科研及工作储备相关冶金学科知识， 打下良好的理论基础。
一、研究背景
新形势下，越来越多的新问题和新机遇涌现，为 了解决这些“卡脖子”难题，各类新技术和新手段层出 不穷，使得各领域学科发展进入“快车道”。 在科技发 展过程中，学科边界和壁垒不断模糊，持续深化交叉 融合，是新形势下学科发展的一个典型特征[2]。尤其在 全球兴起的新一轮科技和产业革命中，呈现出各学科 知识交叉融合、取长补短的新特点[3] 。众所周知，目前 全球已进入资源短缺时代，在面对资源利用、气候变 化，尤其是碳排放控制等一系列关系到人类社会可持 续发展的重大问题时，人们无法单纯依靠单一学科力 量来解决[4]。概言之，在当前时代背景下，高校不仅要使 学生掌握单一学科门类知识，而且要极大地拓宽知识 边界，将不同学科知识交叉融合，让学生了解掌握与 所学学科相关的上下游产业基本情况，从而培养多层 次复合型人才[5]。
矿物加工工程是一 门物质分离学科，设置该学科 的目的在于利用矿物物理化学性质，通过重选、磁选、 浮选、化学选、生物选等手段，将有用矿物与脉石（无“ 矿物加工工厂设计”“矿物加工研究方法”等[7] 。现阶 段，随着全球高品位优质矿产资源的枯竭，传统选矿 工艺越来越难以满足低品位复杂难处理资源的分选 要求[8] 。另外，我国工业化进程的加快，也产生了越来 越多的工业固废，这些固废中仍含有少部分有价组分 未得到利用 。这些有价组分含量稀少，分布分散且性 质稳定，难以通过传统选矿方法加以提取回收[9]。针对 资源行业目前的产业和科研背景 ， 亟须建立矿物加 工—冶金（矿冶）结合、矿物加工—化工（矿化）结合、 矿物加工—材料（矿材）结合的新时代矿物加工人才 培养模式[10-12]。因此，武汉工程大学（以下简称“我校”） 针对矿物加工工程专业学生开设了“冶金导论”课程， 并结合学校矿物加工工程学科特色进行课程教学改 革，以融合矿业类学生的知识体系，做到有的放矢、把 握重点。
二 、高校矿物加工工程专业“ 冶金导论 ”课程学情 分析
我校“冶金导论”课程开设于大三秋季学期，学生 此时已基本完成专业基础课如“ 基础化学”“ 物理化 学”“有机化学”“大学物理”的学习，基本掌握了冶金 学科的理论性基础知识 。在此阶段，学生开始接触专 业课程的学习，如“重选”“浮选”“磁电选”等。如此多 的专业课程学习对学生的精力和专注力提出了很高 的要求，事实上，学生对于不同课程分配的精力不一 致，很难将全部精力集中到本课程的学习上 。往年本 专业学生多就业于各大钢铁 、有色企业的资源分公 司，负责冶金工序的原料保障，部分学生也会考到相用）矿物分离，得到高品位的精矿产品，用于后续冶炼 关院校的冶金专业继续深造学习 。 因此，学生在本门步骤[6] 。传统的矿物加工工程学科学生学习的主要专 课程的学习过程中，有着较高的积极性，其学习兴趣业课程为“ 粉体工程 ”“ 磁电选矿”“ 浮选 ”“ 重选 ” 和主观能动性较高 。但是由于本课程的学习内容不属于矿业类专业学生的主要学习内容，部分学生不够重 视本课程，学习态度不端正，对课堂讨论也不感兴趣。 同时，在长时间讲授冶金理论原理时，部分学生会出 现注意力不集中、感觉枯燥乏味等问题。
三 、高校矿物加工工程专业“ 冶金导论 ”课程教学 重点与难点
本课程为 32 个学时 ， 主要内容分为冶金原料准 备、钢铁冶金、铝冶炼、铜冶炼、稀土冶炼、湿法冶金、 贵金属（金、银）冶炼等，具体教学内容如表 1 所示。这 些内容中既有理论性知识，也有实践工艺，教学的重 点就在于让学生清楚地了解不同种类金属冶炼过程 的整体工艺及工艺背后的基本原理 。从教学内容来 看，其中重点内容无疑是钢铁冶金部分，作为产量和 用量最大宗的金属材料，钢铁是国民经济中不可或缺的原材料 ， 也是支撑我国经济和社会发展的支柱产 业。钢铁冶金教学内容按照生产工序的先后顺序可分 为原料准备、高炉炼铁、非高炉炼铁、炼钢、钢材成型 等[13]。钢铁冶金原料部分，我校矿物加工工程专业已开 设专门性的选矿和烧结球团类专业课，因此在本课程 中不做重点讲述，只简单介绍炼焦过程 。教学重点内 容包括高炉炼铁和炼钢部分，目的在于使学生清楚地 了解现代主流钢铁企业的生产流程工艺，同时对钢铁 冶炼原理也有所了解。此外，在有色金属冶炼部分，教 师要着重讲述两种主要有色金属—铝和铜的冶炼 过程，重点让学生了解利用拜耳法和烧结法生产氧化 铝的主要工艺流程及原理 ， 掌握两种工艺的异同点。 同时，重点介绍目前最先进的闪速熔炼和闪速吹炼炼 铜工艺，以及后续的电解精炼过程。
该门课程教学难点主要包括以下三个方面。一是 冶金原理部分内容晦涩难懂，冶金原理涉及大量的 “ 物理化学”和“基础化学”知识，在日常学习过程中， 需要学生融会贯通，将冶金原理与冶金工艺联系到一 起。在本课程学习过程中，一些学生知其然，却不知其 所以然，只是机械地背诵冶金工艺流程，不能将冶金 原理与工艺操作相结合。虽然学生在前两年已经学习 了化学类的相关课程 ， 但是如何将理论联系实际，将 冶金原理与冶金工艺结合起来 ， 还需要深入思考，而这要求学生要有较强的理论知识运用能力。二是冶金 反应多为高温反应，主要发生在熔体当中，该过程反 应类型与学生常见的化学反应有所不同，突破了学生 脑海中常规化学反应的知识结构，其难以理解，如炼 铁和炼钢，一个是还原过程，一个是氧化过程，两者目 的不同、反应类型不同 。三是矿物加工工程专业学生 的实习都是在矿山中进行， 对于冶金设备看不到、摸 不着，尤其是高温设备，其构造又区别于常规设备，因 此设备陌生对于学生理解冶金过程造成一定障碍。
四 、高校矿物加工工程专业“ 冶金导论 ”课程教学 改革
（一）教学内容改革
“ 冶金导论”课程主要是针对我校矿物加工工程 专业学生开设的，他们学习这门课程的主要目的在于 了解整个冶金行业整体情况，以及主要工艺和基本 原理，对深层次的冶金物化知识要求不高。因此，笔者 在教授这门课的时候，删去了很多冶金前序和后序工 段的内容，如冶金原料准备，这部分内容学生已经非 常熟悉，还删减了金属成型、轧钢方面的内容，因为这 部分内容对于矿业类专业学生而言，较为枯燥且与自 身专业联系不紧密 。 同时，笔者将“矿—冶”结合这一 中心思想作为本门课程的教学指导思想。矿物加工工 程和冶金工程同属物质分离学科，主要目的都是将有 用矿物与脉石矿物分离，从这个根本目的出发，笔者 将教学重点放在引导学生了解矿物加工与冶金在工 艺、流程、设备和原理上的异同点，以及矿石如何向金 属转化上，以此拓宽学生的知识边界，丰富学生的知 识体系。
针对前文所述学生在学习冶金原理时，对冶金工 艺背后的化学原理掌握困难的问题，教师可以在教学 过程中加入一些年轻人更容易接受的教学资源，如纪 录片、冶金传说故事和历史典故等 。我国是一个具有 悠久历史的文明古国，可以说冶金技术的发展贯穿了 我国的整个文明史，我国历史上很多的典故都与冶金 工业有着密不可分的关系 。从青铜时代到铁器时代， 每一次冶金工艺的进步都会带来巨大的社会发展和 历史变革 。在讲述铜冶金时，其中一个知识点是铜合 金，在这里，教师可以引用越王勾践剑千年不腐的秘 密、青铜编钟奏响千年乐章等趣味故事，讲述不同微 量元素对铜合金性能的影响 。在讲述铁冶金时，教师 可以插入秦国铁器冶炼的发展故事，让学生直观了解 铁合金与铜合金的性能差异，掌握铁冶金的相关知识 点 。在讲述铸造工艺时 ， 教师可以引入 《消失的秘 术—“ 失蜡法”》纪录片，让学生全方位了解铸造工 艺的过程、原料和特点 。教师将我国冶金历史讲述给 学生，不仅可以提高他们学习冶金的兴趣，也可以开 展课程思政 ， 增强他们的民族自豪感和爱国主义情 怀。此外，教师还可穿插一些我国冶金行业的现状，让 学生了解冶金行业的整体发展趋势，如我国最著名的 稀土产业。“中东有石油，中国有稀土”，这是邓小平于 1992 年南巡时说的一句名言。然而在发达国家先后将稀土视为战略资源，并有所行动的时候，稀土在中国 更多只被看作是换取外汇的普通商品 。中国稀土占据 着几个世界第一：储量占世界总储量的第一，尤其是 在军事领域拥有重要意义且相对短缺的中重稀土；生 产规模第一，2005 年中国稀土产量占全世界的 96%； 出口量世界第一， 中国稀土产量的 60%用于出口，出 口量占国际贸易的 63%以上，而且中国是世界上唯一 大量供应不同等级、不同品种稀土产品的国家 。可以 说，中国是在敞开了门不计成本地向世界供应 。据国 家发改委的报告，中国的稀土冶炼分离年生产能力 20 万吨，超过世界年需求量的一倍 。通过让学生了解稀 土产业与我国综合国力发展之间的种种关系，可让他 们知晓，矿产资源不仅是国家发展的物质保证，更是 国家综合实力的体现。
（二）教学手段与方法改革
1.多媒体与网络教学。近年来，随着信息技术的发 展，教学也从线下发展到线上，因此在矿物加工工程 专业“ 冶金导论”课程教学中运用多媒体实施教学或 进行网络教学也成为趋势。在“冶金导论”课程教学中 应用多媒体，具体可从以下两点着手。第一，利用多媒 体创设真实的情境。“冶金导论”课程教学涉及冶金制 备、冶金传输原理等，教师可结合冶金行业的真实情 况，运用多媒体创设情境，让学生清晰地了解冶金传 输原理、整个冶金流程等知识。第二，利用多媒体呈现 动态的知识 。冶金工序涉及较多高温大型设备，学生 无法近距离接触，对此，教师可通过动画、视频或冶金 工程模拟仿真软件，介绍冶金行业各工艺的运行原理 和设备结构 ， 让学生更直观地了解生产工艺与设备， 从而提高学生学习的自主性。
2.体验式和研讨式教学 。 由于本门课程没有开设 实验课，因此学生接收的知识基本都是“ 纸上谈兵”， 很少有实操的机会。为了让学生更加直观地了解到冶 金工业的整个过程和产品，在本门课程教学过程中，教 师要善于利用教具，展示一些冶金产品，让学生更直 观地感受冶金过程的原料、中间产品及最终产品在外 观、形状、质地和性能上的差别 。如此，通过让学生增 强体验感，可激发他们学习本门课程的兴趣。例如，在 讲述高炉炼铁时 ， 高炉炉料主要为烧结矿和球团矿， 那么，教师可从实验室提取一些烧结矿和球团矿的样 品，让学生直观感受到烧结矿和球团矿在作为高炉炉 料时的优缺点和异同点。教材上只会写烧结矿为液相 固结，质地疏松，内部孔隙多；球团矿为固相固结，质地紧密，内部孔隙较少 。而学生无法通过这一段文字 了解什么是烧结矿和球团矿，对此，授课教师可以带 来一些样品，给学生观察。通过观察样品，学生可以清 楚了解烧结矿和球团矿的异同点，从而加深对知识点 的记忆和掌握。此外，除了教学大纲规定内容，教师可 以收集一些院士、专家的科研讲座，让学生在了解冶 金领域基础知识的同时，接触到本行业最权威、最前 沿的科研资讯，以此开阔他们的知识眼界。
此外，教师可在“冶金导论”课程教学中引入研讨 式教学方法，以提高教学成效。具体实施时，教师可在 “ 冶金导论”课程教学中设计一些开放式的讨论课题， 激发学生的学习主动性，然后按照“ 查阅资料，自主思 考—合作分析，分享交流—讲解提示，检查指导”这一 流程推进落实。期间，由学生自由组队进行讨论，同时 教师也要适时参与学生的讨论，针对他们在讨论过程 中出现的问题和不足进行解答 ， 在交流和讨论过程 中，强化学生对知识点的掌握 。例如，教师可结合“冶 金导论”课程内容，设计“ 非高炉炼铁在我国的发展前 景”“‘ 双碳 ’背景下钢铁行业发展趋势”“氢冶金技术 简介”等研讨主题，并将学生分为若干个小组，要求各 小组挑选自己感兴趣的课题进行研讨。各组学生在课 前查阅相关论文资料，写好讲稿，在课堂上以 PPT 的 形式进行汇报，之后教师再随机抽取两个小组的研讨 成果进行点评和分析，以便让学生吸收内化“ 冶金导 论”相关内容。这样在研讨式教学中，教师仅仅扮演出 题者、点评者和引导者的角色，将课堂主角让给学生， 有利于提高教学效果。
（三）考核方式改革
在本课程的考核方式上，传统考核方式以开卷笔 试为主，学生复习时，多以应试为重点，死记硬背，将 重心放在掌握考点上，而不在于掌握知识点 。针对学 生的应试复习情况，笔者将每章重点内容总结为 5— 10 道问答题，以课后习题和作业的形式布置给学生，让 他们在学习完每章内容后完成作业，从而加深对这一 章知识点的理解。期末考试的试题也是从每章的课后 习题中随机挑选，以此增强学生课后复习的主观能动 性 。同时，教师可增加平时成绩在总成绩中的占比，平 时成绩由作业、课堂表现、随堂讨论与发言等方面组 成 。这样的成绩组成，既体现了学生在平时课堂上掌 握知识点的情况和课后的学习态度，又考查了学生对 “ 冶金导论 ”这门课程整体知识架构的把握和了解程 度，还可以避免在期末考试过程中，学生之间相互抄袭，进而保证该门课程成绩的公平公正。
五 、 结语
在矿物加工工程人才培养转型的大背景下，我校 为矿物加工工程专业学生开设了“冶金导论”课程，并 针对矿物加工工程专业的理论知识架构、实践技能需 要和学生学习情况，对该门课程进行了相关改革与实 践 。实践结果表明，本文所述的一系列教学改革方法 可以极大地提升课堂教学效果，激发学生的主观能动 性，并活跃课堂气氛 。在针对某个选题进行课堂讨论 时，学生可以很好地完成资料查阅收集、论点归纳 、 PPT 制作、主题报告演讲等环节，由此充分调动了学 生学习这门课程的积极性，教师可在寓教于乐中将知 识点传授给他们。通过“冶金导论”这门课程的改革与 实践，丰富了我校矿业类人才培养方式 。在“矿—冶 ” 结合这一课程改革原则的指导下，本门课程扩展了我 校矿物加工工程专业学生的知识边界，丰富了他们的 知识架构，促使他们形成从“矿—冶”全流程角度思考 专业问题的思维方式，是高校矿业类人才培养模式的 一次有效创新和尝试。
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