矿物加工工程专业实验教学改革

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2020-10-26 09:37热度：

　　煤化学实验是矿物加工工程专业的必修课程，本文结合矿物加工工程专业的特点，从实验教学的内容符合专业特色、实验样品符合矿物加工的“过程性”、增强学生的自主性、运用网络煤体提高教学效率等方面对矿物加工工程专业煤化学实验教学改革进行了探索，并对已取得的成果进行了阐述。

矿物加工工程专业实验教学改革

　　关键词：煤化学；矿物加工；实验教学

　　《煤化学》是煤炭为特色的矿物加工工程专业的专业基础必修课程，掌握煤的化学性质和工艺性质是该课程的主要教学目的，煤化学实验是巩固加深学生的煤化学基础理论知识，培养学生对分析化验仪器的实际操作能力、掌握煤质分析国家标准的具体流程，从而提高学生解决实际问题的能力、实事求是科学严谨的作风。通过本课程的学习，使矿物加工专业的学生能够从煤质分析的角度，分析判断煤炭洗选加工过程中工艺流程设计、设备选型的合理性。

　　1.煤化学实验教学改革的必要性

　　煤化学是煤炭类高校矿物加工工程专业的特色专业基础必修课，煤化学实验是这一特色专业基础必修课的实践环节。通过这一课程的学习和实验的锻炼，使学生了解和掌握煤—这种常见而又特殊的矿物的性质，从而为后续矿物加工工程专业课程，如矿物加工工艺设计、毕业设计等环节的学习打下基础。传统煤化学实验教学的培养模式，即实验前老师制备好实验样品、准备好化学试剂、调试好实验仪器，实验时先由老师先做示范，学生再按照实验指导书按部就班进行操作，这种模式虽然可以让学生顺利的完成实验任务，熟悉国家标准的流程，但对于学生深入理解煤质分析化验在矿物加工专业中的具体意义存在一定局限性。这种局限性在学生毕业论文或毕业设计过程中体现尤其突出，由于毕业设计中需要对选煤工艺中各个作业段的设备进行选型，而选型的依据就是该作业段的煤质特性和数质量指标，学生对煤质特性与矿物加工过程之间的相互关系理解不透彻，因而在设备选型中出现迷惑并出现选型错误；在毕业论文中，由于以往实验样品制备、仪器选择和调试都是老师实验准备好，学生在独立面对研究课题时往往出现不知所措、无从下手的情况。另外，由于近年来教学大纲对专业课学时的压缩，实验学时的减少也对教学方法提出了新的要求。因此，煤化学实验教学需要针对学生专业特点进行改革探索。

　　2.实验内容选择符合专业特色

　　河南理工大学的矿物加工工程专业以煤炭的洗选加工为特色，《煤化学》及其实验是具有专业特色的专业基础课程，实验项目的选择上不同于化学化工类专业，主要侧重于样品的采制、煤质分析内容。由于学时的限定，实验项目的选择要符合以下两个原则：一是具有代表性，必须符合煤化学核心基础理论内容；二是具有专业特色，要结合煤化学在矿物加工专业中的具体应用内容。合理有效的利用有限的实验学时，让学生掌握核心基础知识，并能够融会贯通到矿物加工专业课程中，从而达到系统学习的教学目标。因此，实验内容的选择必须结合矿物加工工程专业的重选、浮游选矿、磁电选矿、固液分离技术等主干核心专业课程，根据煤炭分选的特点，选择与之联系紧密的实验项目，如样品的制备、煤的水分测定、煤灰分的测定、煤挥发分的测定与固定碳的计算、煤的碳氢氮元素分析、煤中全硫的测定等。在有限的学时内，训练学生的煤化学最基础最核心、与矿物加工工程专业联系最紧密的实验技能和方法。

　　3.实验样品体现矿物加工的“过程性”

　　传统的煤化学实验样品，一般采用单一的煤样，虽然不影响实验过程的代表性，但对于矿物加工工程专业的学生来讲，使用单一煤样无法深刻体会到煤化学知识在选矿过程中的指导意义。在近几年的煤化学实验教学中，河南理工大学矿物加工专业结合《选矿学》课程实验，要求学生在做煤的重选、浮选实验时，保留实验的原煤、精煤和尾煤，作为煤化学实验的实验样品。通过对重选原煤、精煤和尾煤的工业分析、元素分析，分析重选过程中各个操作因素对重选效果的影响，通过对不同重选设备处理过的产品分析，对不同重选设备对煤炭分选的区别；通过对浮选原煤、精煤和尾煤的工业分析、元素分析，分析浮选操作因素、药剂制度对浮选过程的影响，通过对使用不同浮选设备对同一种原煤的分选产品进行煤质分析，讨论不同浮选设备对煤浮选效果的影响。通过这种具有“过程性”特点的实验样品进行煤化学实验，使学生理解煤化学知识在矿物加工过程中的实际用途，既加深了对煤化学理论知识和国家标准的理解，又回顾了选矿学的分选基础理论知识和设备知识，使得两种课程的知识体系系统化，从而体现煤化学实验的专业基础课的特点。这种训练在毕业论文和毕业设计中体现出了优势，在以往的毕业论文中，学生对实验所需材料和选后产品的样品选择无从下手，不知如何选择选后产品，也不知对选择的产品进行何种检测。传统的煤化学实验训练着重培养学生对某一国标的检测步骤，而对于国标在选煤过程中的实际意义培养深度不够。通过具有“过程性”特点的样品的实操，使得学生理解了在选煤过程中煤化学实验检测的具体含义，由煤化学实验获得的实验数据反推选煤过程的合理程度和操作因素选择的正确性的高低，从而从更深层次理解矿物加工过程中的工艺选择和操作参数选择。

　　4.增强学生在实验中的自主性

　　为了培养学生在实验过程中的动手能力和自主性，在保证学生实验安全的前提下，指导老师在讲解完实验原理和步骤、仪器使用规范后，从样品的制备、仪器的调试、试剂的配制、实验的实施，到最后的数据分析处理过程全部由学生独立完成，学生遇到问题时先自己查资料解决，解决不了的由在场指导老师指导协助完成，真正让学生从“实验准备-实验实施-数据处理”全程独立思考并完成，提高动手能力和分析解决问题的能力。实验样品从学生事先准备的两组样品（重选产品和浮选产品）中任意选择一组作为实验对象，由于两组样品的粒度特性不同，后续采用的制样过程有所区别，学生根据自己所选样品的特点，根据煤化学知识和国家标准选择具体的实验方案，从而提高学生分析解决实际问题的能力，增强学生的自主性。实验结束后，学生对获得的实验结果进行数据处理和数据分析，这种实验数据区别于以往的单一数据，而是多组具有关联性的数据，通过对于这种数据的分析，判断所选择的制样方法和化验方法是否合理，进而判断重选或浮选过程的操作因素对分选产品的影响，如浮选充气量、药剂用量对浮选产品的影响或者上升水流速度对重选产品的影响等等。从而加深学生对煤化学知识与选矿学知识的理解深度，达到对知识的学有所用的目的。

　　5.充分利用产学研模式培养学生的实践能力

　　河南理工大学与河南能化集团、河南神火集团、神华集团等多家煤炭企业签订了产学研合作协议、建立了实习基地，利用产学研合作模式，提供学生校外实习实践机会。产学研合作培养模式能有效的将课堂理论教学与实践教学相结合，让学生在实践中加深课堂理论知识的理解。矿物加工工程专业的学生在认识实习、生产实习和毕业实习阶段需要到选煤厂进行实习，选煤厂的煤质化验是实习的重点环节，在现场跟随技术人员从煤的采样、制样、工业分析、数据报表等一系列环节中实践，在实际生产中学习煤化学实验知识的应用，实现“理论知识-实验室实验-生产实践”的融会贯通，达到理论联系实际的效果。学校与企业的科研合作项目，特别是生产大样项目需要大量的煤质分析化验，让学生参与科研课题，从煤的采制样、工业分析化验、数据处理各个环节中锻炼，让学生体验科研过程的艰辛、数据分析的严谨和获得科研成果的喜悦，提高学生的动手能力、科研能力，培养吃苦耐劳的精神、科学严谨的作风。让学生利用自己参与的科研课题获得的生产大样实验数据作为课程设计和毕业设计（论文）的原始数据，提高学生对矿物加工工艺的理解程度，更好的理解矿物加工工程专业的专业知识。这样使得煤化学实验教学穿插于学校的实验教学、在企业的实习、校企合作的科研项目、课程设计和毕业设计的各个环节中，完善了以学生为主体的产学研合作模式下的煤化学实验教学体系。

　　6.运用网络煤体提高教学效率

　　由于近年来专业课的压缩，学时不足成为实验教学的短板。为解决这一问题，运用微课、慕课、虚拟仿真实验等来拓展学习空间和学习时间，指导教师将经典的实验操作和讲解拍成视频，上传到微课、慕课等平台，学生可以根据自己的时间进行预习和复习实验操作，让学生在零散的课余时间获得最多的信息。特别是微课，时间短、信息量大，让学生以轻松有趣的方式掌握最多的信息，方便实验预习。虚拟仿真实验技术的发展、手机网络技术的进步，为灵活进行实验提供的前提，通过虚拟仿真实验系统，学生可以不必进入实验室就可以熟悉实验流程，虽然虚拟仿真实验替代不了实际操作实验，但可以让学生最大程度的模拟实验、预习实验，为实际操作做最充足的准备，也可以为实验后数据的处理提供分析依据。

　　7.多渠道获得教学效果反馈信息

　　河南理工大学的矿物加工工程专业获得了教育部工程教育专业认证，在学生培养效果方面建立了良好的信息反馈机制。针对煤化学实验教学主要有以下三个途径：一是在校生的信息采集，通过对学生的实验报告、课程考试分析，了解学生对煤化学知识的掌握情况，通过任课教师与学生之间的交流，了解学生对教学方式方法的接受程度，方便任课教师及时对教学方法做出调整；二是对毕业学生的信息采集，参加工作的学生对毕业后专业知识的需求有了更深刻的理解，特别是专业知识的应用方面，收集毕业学生对工作后专业知识和技能的需求，在教学过程中教学内容和教学方法的改进提供客观依据；三是对用人单位信息的收集，通过对用人单位的走访，了解行业对学生所需知识、技能的掌握情况，客观分析学校课堂教学与实际应用的差距和联系，为教学大纲的改进和教学方法的改革提供事实依据。通过这三种方式的信息采集，从培养过程中、培养过程后、培养人才适应环节三个环节，全方位立体式的了解培养学生的质量和用人单位的需求，有针对性的对教学大纲和教学方法进行改进，完善培养学生的机制。

　　8.结论

　　经过了二十多年的建设和发展，河南理工大学的煤化学实验教学课程，从无到有，内容从单一到丰富多样，教学手段从简单操作到多种方式结合，已形成了较为完整的教学体系和教学模式。根据矿物加工工程专业的特点，选择合适的实验项目内容、注重样品的矿物加工“过程性”特点并结合现代网络煤体技术，着重培养学生的动手能力和实事求是的作风，让学生深刻理解煤化学实验在矿物加工工程专业中的应用，促进专业学习的系统性。

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