杨聪仁 覃文庆 魏茜 顾帼华

摘  要：“研究方法”是矿物加工工程专业本科生的必修核心专业课，课程具有综合性和实践性强的特点，其目的是培养学生综合运用所学基础理论、专业知识分析和解决实际科学问题的能力，为从事矿物加工及相关行业的研究开发工作奠定基础。但在新工科背景下，矿物加工的研究领域不限于传统的矿产资源，而是扩展到非传统矿产资源、固废资源、二次资源等的选冶联合处理；同时研究方法、测试手段等也取得长足的进步；现有的研究方法教学内容设置与新时代卓越工程师培养要求存在较大差距。为适应矿物加工人才培养的新要求，构筑资源加工研究方法学科交叉知识新体系，并对教学方法和评价体系进行改革。

关键词：矿物加工工程；研究方法；新工科，工程教育认证；课程改革

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）05-0136-04

Abstract： Research Methods is a compulsory core professional course for undergraduates majoring in mineral processing engineering. The course is comprehensive and practical，its purpose is to cultivate students' ability to comprehensively apply the basic theories and professional knowledge to analyze and solve practical scientific problems， and to lay the foundation for the research and development work in mineral processing and related industries. However， under the background of new engineering， the research field of mineral processing is no longer limited to traditional mineral resources， but has expanded to the non-traditional mineral resources， solid waste resources， secondary resources， etc. At the same time， research methods and testing methods have also made great progress. There is a big gap between the existing teaching content of "Research Methods" and the training requirements of excellent engineers in the new era. In order to meet the new requirements of mineral processing personnel training， a new interdisciplinary knowledge system of resource processing research methods was constructed， and the teaching method and evaluation system were reformed.

Keyword： mineral processing engineering; Research Methods; emerging engineering education; engineering education accreditation; curriculum reform

全國开设矿物加工工程专业的高校共有41所，不同的高校由于侧重点的不同，研究方法这门课程采用的教材也不相同，但使用较多的是《矿石可选性研究》。《矿石可选性研究》第一版于1979出版，书中主要论述了有关矿石可选性研究的基本知识、基本理论和基本测试技术，适当地反映了当时国内外的先进经验和技术。随着科学技术的迅速发展和学生知识水平的提高，编者于1987年对该书作了一次较大的修改和充实，引入了新的研究成果和测试新技术，并精简了一般性的操作描述，使其更符合教学需要[1]。为适应学科发展和教学改革的需要，并根据国家教委关于高等教育应面向21世纪培养专业面宽、知识面广、综合素质高和实践能力强的现代化建设人才的精神，顾帼华等[2]于2019年出版了《矿物加工研究方法》以满足矿物加工工程专业本科生的教学要求。《矿物加工研究方法》是《矿石可选性研究》的升级与迭代，书中实例丰富，注重工程实际应用，强调理论联系实际、学以致用。矿物加工工程专业团矿方向2002年开始使用庄剑鸣主编、中南大学教材科出版的《烧结球团研究方法》。目前使用的是黄柱成主编、中南大学出版社于2015年11月出版的《铁矿造块研究方法》，该书力求使读者了解铁矿造块领域中的试验研究的一般程序和内容，掌握铁矿造块研究的方法和技能[3]。同时，矿物加工工程专业的教育工作者围绕研究方法的教学改革也进行了探索[4-10]。

近年来，矿物加工的研究领域已不限于传统的矿产资源，而是已扩展到非传统矿产资源、固废资源、二次资源等的选冶联合处理；同时研究方法、测试手段等方面也取得了长足的进步，但这些内容在目前的课堂教学中涉及的内容非常有限。因此，无论是《矿物加工研究方法》还是《铁矿造块研究方法》的教学内容设置都与新时代卓越工程师培养要求存在较大差距，开展两个方向研究方法教学内容的交叉融合与整体优化势在必行。

一  课程改革的必要性分析

（一）  新工科背景下对矿物加工工程专业人才培养提出了新要求

我们国家正在实施一系列重大国家战略，产业转型升级正在加快步伐，以新技術、新产业、新业态和新模式为特征的新经济蓬勃发展，经济全球化的趋势在加速前行，形势的发展对工程人才培养提出了新的更高的要求，我国高等工程教育必须面向产业、面向世界、面向未来，加快进行新工科建设，以培养面向未来、适应新经济建设的高级工程技术人才。

中南大学矿物加工工程是首批国家重点专业和特色专业，经过70年的建设与发展，形成了“资源-冶金-材料-环境”多学科交叉融合的专业特色[11]。构建了大学科课程体系和培养方案，如专业基础课程修订为化工原理和冶金原理，为“资源-冶金-环境-材料”交叉融合专业知识的学习奠定基础；专业核心课程资源加工学融合粉碎工程、物理分选、矿物浮选和烧结球团学等传统课程，切实打通选冶壁垒；选修专业课程模块化，主要包括资源、冶金、环境领域的通用模块，湿法选冶资源清洁利用模块；火法选冶资源清洁利用模块，为学生提供更多个性化选择，培养学生解决复杂工程问题的能力。

“研究方法”是矿物加工工程专业本科生的必修核心专业课，课程具有综合性、实践性强的特点。课程设置的目的是使矿物加工工程专业学生通过学习了解进行科学试验研究一般程序和内容；掌握进行资源加工领域科学研究的试验方法和技能；培养学生综合运用所学基础理论、专业知识分析和解决实际科学问题的能力。为从事资源加工及相关行业的研究开发工作奠定基础。为了适应矿物加工人才培养的新要求，构筑资源加工研究方法学科交叉知识新体系，修订教学大纲势在必行。

（二）  课程教学改革是完成矿物加工工程专业认证的重要内容

中南大学矿物加工工程专业包括选矿和团矿两个方向，选矿方向其前身为成立于1952年的中南矿冶学院选矿工程专业，团矿方向起源于1956年成立的国内第一个专门从事铁矿造块的团矿专业。矿物加工工程专业经过70余年的发展，始终坚持面向国家重大战略需求和社会发展需要的发展方向和依托学校优势学科交叉融合的发展方向，在矿物加工科学研究处于国际领先水平。但长期以来，中南大学矿物加工工程专业一直以选矿和团矿两个方向平行运行，其核心课程体系中的方法学也是两门独立的课程。

在知识结构上，研究方法被认为是矿物加工课程体系中的“上层建筑”，也是被认为是集综合性及应用性最强的课程。因此研究方法课程是矿物加工工程专业人才知识结构和人才培养体系中重要的课程；然而，选矿和团矿两个方向教学大纲的平行运行有违《工程教育认证标准》要求。另一方面，选矿方向矿物加工研究方法课程主要讲授采样、试样制备、工艺矿物学研究、选矿试验研究等内容，而团矿方向钢铁冶金研究方法课程的研究对象是选矿产品，选矿方向和团矿方向的融合能够让学生掌握资源行业全产业链的研究方法，更符合新工科背景下对矿物加工专业人才培养的新要求。此外，传统的矿物加工是一个高能耗、高排放、高污染且是一个消耗自然资源的不可持续过程，在今后的授课过程中应该引入一些新的理念、新的技术，引导学生在学习、工作中开发节能降耗的工艺，研发和使用环保药剂，提高资源综合利用率、减少环境污染；要让同学们充分认识加快推进生态文明建设的极端重要性和紧迫性，坚持绿水青山就是金山银山，牢固树立人与自然和谐发展的理念。

因此，开展研究方法教学内容的交叉融合与整体优化是完成矿物加工工程专业认证的要求，适应新时代卓越工程师培养的要求，也能发挥两个方向的优势，更好地服务于“双一流”建设。

二  课程内容改革

对接资源加工行业新一轮的科技和产业革命，加强专业内涵建设，按照“厚基础、宽口径、强实践、重创新”的人才要求，构筑贯通“资源-冶金-材料-环境”主线的学科交叉知识体系[11]，对照《工程教育认证标准》毕业要求指标点[12]，制订了资源加工研究方法教学大纲，形成了与新时代卓越工程师培养相适应的优质教学资源。

资源加工研究方法课程目标是在掌握矿物加工和钢铁冶金相关理论知识的基础上，通过本课程的学习能开展相关的科学研究，包括选取研究课题、制定研究方案、确定研究方法、开展试验研究、试验数据有效处理和编写研究报告等，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识分析和解决实际科学问题的能力，为从事资源加工及相关行业的研究开发工作奠定基础。课程目标具体可分解为七点，分别支撑《工程教育认证标准》毕业要求中的工程知识、问题分析、研究和使用现代工具四个指标点（表1）。

资源加工研究方法教学内容的设置包括研究试样的采取和制备、工艺矿物学研究、工艺性质测定、选矿（重选、磁选、浮选、化学选矿）和选矿产品深加工（粉料造块、高温加工）等资源加工全链条的试验方案设计及规范开展试验研究。具体课程内容设置见表2，第1章介绍矿物加工和钢铁冶金学科的发展及研究方法创新、矿物加工和钢铁冶金研究工作的程序和阶段；第2章介绍试验设计、误差分析、数据处理与评价及研究报告编写；第3章介绍基础研究和应用研究试样的采取和制备；第4章介绍试样的工艺矿物学研究以及工艺性质测定，根据资源加工物料的性质提出并设计实验方案；第5章介绍浮选、化学分选、固液分离的试验内容、设备和操作技术，工艺因素的考察和基本工艺参数的测定，以及中间试验和工业试验的内容和程序；第6章介绍重选、磁选和电选的试验内容、设备和操作技术，以及物理分选工艺因素的考察；第7章介绍烧结球团原料、试验设备、试验操作，试验结果评价与分析；第8章介绍高炉炉料结构、原料性能与高炉冶炼过程的关系。

三  教学方法和评价体系的改革与创新

以科研大项目为依托，结合本科生的毕业论文要求，要求本科生早进课题、早进实验室、早进团队参与科研活动，促进科研与教学互动。把科研成果转化为教学内容，建设资源加工研究案例；以典型生产实践为基础建设工程设计案例，通过案例教学把资源加工研究方法课堂教学与实践操作（科研活动或毕业论文）和综合应用（毕业设计）有机结合起来，促进对学生知识获取和应用、工程能力与社会能力的培养和提高以及综合素质的培养和提升。针对两个专业方向深度融合过程中课时压缩问题，通过与优质慕课资源相结合，建设线上线下混合式教学模式。

课程考核遵循“重视基础，挖掘深度，激发智慧”的原则，关注过程、严格要求，提高课程考核的难度。课程考核由期末考试、研讨课表现、作业和出勤率等综合评定；在试卷设计方面按照课程教学目标对毕业要求的支撑情况，主要考察学生灵活运用基本概念和基本理论的能力，分析和解决问题的综合能力以及创新思维能力；通过毕业论文和毕业设计质量反馈课堂教学效果。

四  结束语

“研究方法”是矿物加工工程专业课程体系中的“上层建筑”，是综合性及应用性最强的课程。为了对接资源加工行业新一轮的科技和产业革命，按照“厚基础、宽口径、强实践、重创新”的人才培养要求，形成了“资源-冶金-材料-环境”多学科交叉融合的专业特色，构筑资源加工研究方法学科交叉知识新体系，能够让学生掌握资源行业全产业链的研究方法，更符合新工科背景下对矿物加工专业人才培养的新要求。此外，通过案例教学把资源加工研究方法课堂教学与实践操作（科研活动或毕业论文）和综合应用（毕业设计）有机结合起来，并通过毕业论文和毕业设计质量反馈课堂教学效果。

参考文献：

[1] 许时.矿石可选性研究[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[2] 顾帼华，龔文琪.矿物加工研究方法[M].长沙：中南大学出版社，2019.

[3] 黄柱成.铁矿造块研究方法[M].长沙：中南大学出版社，2015.

[4] 卯松，沈智慧，李先海，等.基于新工科矿物加工研究方法的教学实践[J].电子技术，2022，51（7）：210-211.

[5] 黄小芬，李先海，卯松，等.基于专题实验的矿物加工研究方法教学实践[J].集成电路应用，2022，39（7）：277-279.

[6] 孙永峰，王淑红.矿物加工研究方法课程综合改革探索[J].产业与科技论坛，2021，20（2）：128-129.

[7] 章晓林，刘殿文，徐瑾，等.选矿试验研究方法课程教学改革[J].西部素质教育，2018，4（8）：148.

[8] 王淑红，孙永峰，董风芝.以能力培养为目标的矿物加工研究方法课程改革探索[J].教育现代化，2016，3（22）：30-33.

[9] 黄小芬，刘志红，李龙江，等.移动互联网时代矿物加工工程专业“研究方法”教学改革探讨[J].教育文化论坛，2016，8（6）：86-88.

[10] 寇珏，孙体昌，徐承焱.研究型教学在矿物加工研究方法课程教学中的实践[J].中国冶金教育，2015（4）：11-148.

[11] 韩海生，孙伟，甘敏，等.基于OBE理念的矿物加工卓越拔尖人才培养模式探索[J].教育教学论坛，2020（33）：338-340.

[12] 中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准[EB/OL].中国工程教育专业认证协会.[2023-7-11].https：//www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/rzcxjbz/gcjyrzbz/tybz/630662/index.html.