熊堃　左可胜　郑贵山

【摘要】选矿厂设计是一门工程设计类课程，要求设计方案能够体现国内外选矿厂的发展趋势，但目前存在教学内容更新速度慢、设备配置中缺乏三维空间的立体展示、学生的系统化设计能力欠缺等问题。为提高选矿厂设计的教学效果，通过强化工程教育理念，引三维设计于课堂教学，注重讲解理论结合生产实践的案例，为选矿厂设计教学改革提出自己的思路。

【关键词】矿物加工工程  选矿厂设计  教学改革  三维设计

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）19-0228-02

前言

选矿厂设计是根据矿石特性，选矿实验结果，国内外选矿生产实践经验及选矿技术发展趋势，制定先进可靠的工艺流程，选择高效节能的工艺设备，进行科学合理的厂房布置及设备配置，系统集成辅助设施及相关专业先进技术，并对综合回收、节能降耗、环境保护、安全卫生等方面进行精心设计。《选矿厂设计》属矿物加工工程专业的核心课程之一，开设在第七学期，与毕业设计主体工作时间前后交叉。该专业本科毕业设计中工程设计类题目都是围绕大、中、小型金属矿山选矿厂设计而制定的，毕业设计质量的好坏直接反映出学校现有的教育教学水平和长远的人才培养规划，同时，学生的工程实践能力是用人单位较为注重的能力[1]。选矿厂设计课程的教学质量影响着矿物加工工程专业本科毕业生的专业水平，而教学质量的提高不仅依赖于教师的教学和学生的学习，还取决于對选矿厂设计课程的建设力度。本文结合选矿厂设计的发展趋势，分析当前课程教学中存在的一些问题，研究课程的教学改革，提出选矿厂设计教学改革的新思路。

1.选矿厂设计的教学现状

1.1 教学内容更新缓慢

传统教学遵循课本，教学注重知识的传授，以不变的课程知识来应对发展中矿物加工行业，不能紧跟国内外选矿厂设计的现状和发展趋势。根据矿产资源的贫细杂问题，建设现代化选矿厂是选矿厂设计面临的新任务，即：设备能量低耗化，设备规格大型化，生产过程自动化和设计过程电脑化。选矿厂设计的教学中安排专题针对以上四个方面的发展趋势进行详细讲解，但从毕业设计反馈回来的信息可以看出，设备大型化和生产过程自动化两方面几乎没有在毕业设计中得到体现，而是采用传统的方案进行选矿厂设计，设计内容陈旧，缺乏新颖性。如何结合国内外选矿厂设计的现状和发展趋势，将先进的装备与技术，现代的设计理念，应用到选矿厂设计的课程设计和毕业设计中，使设计方案能够紧跟时代要求，是工程设计类课程教学的任务之一。

1.2设备配置讲解中缺乏三维空间展示

厂房设备配置是选矿厂设计教学中的重点内容之一，目前选矿厂设计教材中给出的设备配置图都为CAD二维平面图。与学生互动教学过程中发现，学生学习二维平面图时感到抽象，缺乏空间想象能力，难以形成选矿厂整体空间的构形，学习兴趣和热情大大受挫。虽然学生在为期一个月的认识实习和生产实习中对现场实际的矿石性质、生产工艺流程、设备等有感性认识，但只限于对实习地点的选矿厂流程和配置比较熟悉。但是，选矿厂设计涵盖内容较多，主要包括流程选择、设备选择、设备配置以及配置图的绘制，其中设备配置的方案灵活多样，学生很难将理论知识点与实际配置方案联系起来，从而产生厌学情绪，影响学生对专业知识学习的主动性和积极性。导致他们在绘制厂房设备配置图时出现模仿和照搬教材中配置方案的现象，选矿厂设计的作品缺乏创新性，难以用自己的观点说明厂房设备配置图中合理或不合理的理由。

将动态、直观的三维造型技术渗透到选矿厂设计理论教学中，通过三维动画设计，全方位立体展示选矿厂的工艺流程和设备配置，弥补学生整体化空间构思不足的短板，加强学生对选矿厂设计课程学习的积极性，是当前选矿厂设计教学改革的重要方向。

1.3 系统化的工程设计能力不足

以工程设计为主线的选矿厂设计涵盖知识点多，包括设计准备工作、工艺流程的选择和计算、设备的选择和计算、厂房设备配置以及设备配置图的绘制，它是以计算机制图为基础、矿物加工基础课程为框架、选矿厂设计为主线、毕业设计为目标的设计课程，重心不在于知识点的传授，而在于实践中培养学生的空间想象能力、动手能力与设计创新能力。教学中发现随着课程的不断深入，学生能够掌握单个知识点，但对于前后知识点的关系缺乏理解，呈现出只见树木，不见森林的思维方式。他们能够肯定的指出每种设备的优缺点，可是针对某一特定矿石应该采用哪种设备却含糊不清，给出的理由不足以支撑其论点。纠其原因在于，目前选矿厂设计的教学体系侧重于理论知识，缺乏工程设计能力的系统培养，来源于教材的生产实践案例的数量有限，理论教学与实践工程出现脱节。等到毕业设计任务下达，面临需要设计一个选矿厂时，不知所措，照搬案例，最后才发现不合理的设计方案比比皆是。为此，教学过程要以某个知识点为支点做讲解，扩散到整个知识面，将流程选择、设备选择和设备配置各知识点串联起来，再结合生产实践进行讲解，是选矿厂设计教学改革的一个方向。

2.选矿厂设计的教学改革思路

2.1融工程教育理念于课程体系

工程设计是一个要求整体最优化的系统工程，它不同于常规的数学问题，是一个多目标的优化问题[2]。工程设计中不仅仅只有唯一正确的答案，往往要在各种互相矛盾的因素中作出判断和选择，要在允许的时间和空间范围内选择一个兼顾各方面要求的方案，满足技术、经济和环境保护等的要求。选矿厂设计教学过程中应引入多类别的典型工程设计方案，对各方案进行对比、分析、讨论，强调正确的思维方式和设计方法。目前，选矿厂设计的教学内容主要是围绕工艺流程计算、设备选型和设备配置三部分展开的，如何将其前后关联是教学中需要思考的问题。通过实际工程设计方案的比较，相关知识串联、前后呼应，使分散、零碎的知识点形成完整有机的一体，有利于学生对选矿厂设计内容的整体把握，不仅能突出工程设计的系统性、实用性，还能有效的将教学重点和难点进行剖析，强化学生对重点的掌握，对难点的理解。工程设计是围绕工程项目注重培养学生分析和解决工程实践问题的能力，注重工程系统的思维训练;强化学生动手动脑训练，鼓励学生充分发挥想象力和创造力，展示学生的聪明才智;工程设计教学要与企业需求和行业规范接轨，缩短学生进企业后的磨合期。

2.2融三维设计于课堂教学

当今贯穿于现代化工程设计全过程的是产品的计算机三维模型，它标志着设计、生产进入了一个全新时代，紧跟国外形势的发展，国内先进的工程设计也进入到“三维设计”时代[3]。二维设计阻碍了学生的形象思维和设计表达能力，不再適应选矿厂设计发展的需要，与平面图形相比较，三维图形学生意识中从平面到立体的建模过程，能够清楚地显示。教学中突出三维设计的地位与作用，用三维立体图来展示选矿厂的厂房布置和设备配置，有利于提升学生的形象思维能力。用计算机三维实体造型来表达设计思维，这种新的教学体系与教学方式具有时代特征，学生学习本课程，不仅能掌握一种三维设计软件的操作，更重要的是建立三维设计的思路，了解软件操作的内涵，进而触类旁通，对其他三维软件的应用也能很快上手。选矿厂设计与三维立体设计融为一体的教学方法，有助于培养学生的现代设计意识，提升学生的核心竞争力。

课堂上传授知识和技能的时间十分有限，因此在教学方法设计上，要鼓励学生主动学习，采用案例教学法，而不是逐个命令、界面的介绍，加强学生的三维设计理念与基本技能训练。学生通过本课程的学习，不仅能完成单个设备的三维设计，还能应用三维软件进行厂房布置和设备配置，以动态的三维效果展示选矿厂设计的最终成果。在我国，计算机三维设计与工程制图课程体系的教改也如火如荼，创建以设计为主线，以三维为核心的现代工程设计图学的新教学体系[4]。这种新体系更适应当前工程设计发展的需要，有益于培养学生的空间思维能力，更好的满足科技、社会发展和企业单位对毕业生的需要。

2.3注重理论结合实践的案例教学

深入国内先进的选矿厂进行现场调研，拍摄大量的图片和视频资料，尤其是大量的现场生产视频资料，加深学生对选矿厂设计的感性认识;同时，精选出典型的、有代表性的案例，在教学中将教材的知识点和国内先进的选矿工艺流程相关联，将复杂的工程设计问题用具体生动的案例进行诠释，促进学生充分、理性认识选矿厂设计中实际工程的复杂性，检验他们对基础理论知识的理解，培养学生的实际应用能力。选矿厂设计是以流程的选择和计算，设备的选择和计算，以及设备配置为中心任务，是将理论知识转化为实践应用的一门课程，只用通过典型的选矿厂设计案例教学才能让学生更好的掌握选矿厂设计的核心内容。

不断完善课程理论教学—新技术及工程讲座—实践性教学课程体系，将理论教学与工程设计有机的结合在一起，解决理论与实践脱节的现象。重视矿物加工专业基础知识的同时，特别重视吸收国内外近年来矿物加工工程设计的最新研究成果和设计构思，将选矿厂的现场工艺流程和生产流程引入到教学内容，实现教学内容与实际工程设计的接轨。

3.结论

通过对矿物加工工程专业选矿厂设计课程的教学改革与实践，促使教师要不断学习，更新行业的新知识和新动态，准确把握国内外选矿厂设计的现状和趋势，提高教师队伍的教学质量。课堂引入三维设计和生产实践案例的讲解，激发学生的学习热情，提高学习质量。选矿厂设计课程改革以培养面向社会需求的矿物加工人才为目标，为教师和学生提供创新思维的平台，不断完善选矿厂设计课程的系统改革。

参考文献：

[1]沈笑君，李明明，徐岩.矿物加工专业毕业设计改革的探索[J].煤炭技术，2008（4）：148-149.

[2]杜柳青，余永维，周康渠.以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2014（9）：42-43.

[3]刘先春，周庆华.三维模型在选矿厂设计中的应用[J].有色金属设计，2009（1）：38-40.

[4]安延涛，宋卫卫，宋开峰等.以工程设计为主线的工程图学教学改革研究[J].大学教育，2015（7）：140-141.