矿物加工工程专业表面物理化学教学改革研究

1/8矿物加工工程专业表面物理化学教学改革研究矿物加工工程专业表面物理化学教学改革研究一、前言凡是在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为表面现象，而研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。表面化学在20世纪40年代前得到了迅猛发展，大量的研究成果被广泛应用于各生产部门，如涂料、建材、冶金、能源等行业。表面化学可以帮助我们了解不同反应的过程，例如铁为什么生锈，燃料电池如何工作，汽车内催化剂如何工作等。此外，表面化学反应对于许多工业生产起着重要作用，例如人工肥料的生产。而在矿产资源开发利用过程中，由于矿物分离与富集的依据是有用矿物与脉石矿物之间的物理化学性质差异，表面物理化学的作用也不可替代。因此，表面物理化学是矿物加工硕士点的学位课程之一，通过这门课程的学习，可以使学生掌握表面物理化学的基础知识，如物质表面、固液界面与润湿、固固界面与粘附、固体表面吸附、溶液吸附、膜和膜应用、表面改性与功能材料、表面活性剂、表面电化学等。江西理工大学自开始招收第一届矿物加工专业研究生开始，表面物理化学就是重要的基础课程，经过十几年2/8的建设，已经形成了自己的特色。该课程现为资源与环境工程学院矿物加工工程专业研究生核心课程之一。为了培养学生对这门课的学习兴趣，熟练掌握表面物理化学的相关知识，在将授课教师更换为矿物加工专业的教师后，对该课程的教学改革进行了研究，在教学模式的设计与创新、实践性教学的设计、考核方式改革等方面进行了探索和尝试。二、表面物理化学课程教学改革的内容教材的选择教材、教师、学生是课堂教学活动的三种基本要求，也是保证教学质量的三种基本要素。由于没有面向矿物加工专业研究生的表面物理化学教材，在教材的选择上，教学团队曾出现分歧。是选择传统的表面物理化学教材，将矿物加工的相关专业知识融合在教材的知识点中，还是选择矿物加工工程专业的相关书籍，将相关知识点进行总结归纳通过分析矿物加工专业的课程设置，发现课程体系里有很多专门课程对相关知识点进行讲授，如浮选电化学、浮选溶液化学等。因此，最终还是决定选择传统的表面物理化学教材。为此，我们选择了腾新荣主编的表面物理化学作为教材，同时指定颜尚慈等编著的界面化学，沈钟编著的胶体与表面化学作为辅助教材，供学有余力的学生课外阅读。3/8由于表面物理化学课程的教学时间有限，以我校为例，矿物加工专业表面物理化学课程只有32学时，因此对课程的讲授内容进行了选择，删除了与矿物加工专业关联不大的部分内容，扩充了表面研究方法、表面物理化学的应用等内容，使课程内容做到了有的放矢，具有较强的针对性。如原子力显微镜、二次离子质谱等检测方法的讲解，拓展了学生的知识面，改变了矿物加工专业研究生在课题研究中只会运用红外光谱、紫外分析、X射线分析的现状，大大提高了研究成果的创新性和可信度。教学模式的改革表面物理化学课程是从基础理论过渡到专业课的桥梁，课程中既有抽象的理论，又有与生产实际结合紧密的内容，因此在教学中不能因循固定的模式，应根据不同的教学内容，采用不同的教学模式。本课程在教学中采用的主要模式有。1讲解接受模式。通用性的理论内容一般采用此模式，通过讲授使学生能够熟练掌握重要知识点的概念及含义。课堂的时间有限，而这种教学模式能够让学生在有限的课堂教学时间里比较迅速地掌握较多的知识信息，体现了教学作为一种简约化认识过程的特点。但是在讲授过程中，教师也注重现代教学方式的运用。目前，教室里均安装了投影仪等设备，本课程教师在大多章节内容的教学中4/8均已采用课件教学，效果良好。通过将表面物理化学中抽象的理论及与实际工程紧密结合的内容以动画的形式展现给学生，增强了学生的感性认识；将表面物理化学中难懂的知识及在实际工程中的应用以生动活泼的动画形式展现给同学，激发了学生的学习兴趣。如讲授液体表面张力的基本概念及测定方法，教师对表面张力的概念进行解释，将日常生活中水滴为何成球形、昆虫为何能浮在水面上等一些现象，通过动画进行演示，加深了学生对该知识点的理解。2精讲自学讨论操作模式。教师对重要的知识点和难点进行精讲，在教师的启发引导下，让学生独立学习有关内容，可培养学生的自学能力，让学生“学会学习”；讨论方式有“生生互动”式，亦有“师生互动”式；操作是学用结合的过程，学生根据老师布置的任务，独立地从事分析问题、解决问题的活动。如固体及固液界面表面的吸附是表面物理化学中的重要知识点，而浮选药剂在固液界面的吸附也是矿物加工浮选必不可少的环节。通过对吸附的机理、吸附的模型进行精讲，使学生掌握相关概念，然后找出自己科研过程中发生的吸附行为，对其吸附的机理及属于何种吸附模型进行归纳总结，通过分组讨论得到其中的深层次机理，再将所学的知识用于指导未来的实验。5/83合作教学模式。合作教学本文由论文联盟HTTP/收集整理既有教师和学生的合作学习，也体现了“学生是学习的主体”的原则。教师和学生合作学习主要是在课前由教师选择目前发展较快、实用性强、学生感兴趣的内容，让学生分成小组，通过查资料，在课堂上交流或讨论，然后以PPT形式汇报讨论所得，由教师进行点评。通过这种方式，不但锻炼了学生的表达能力，还大大激发了学生学习的热情，满足他们渴望能够了解科技新发展的愿望。如关于表面电化学的基本概念及其应用，教师要求学生结合自身所做的科研课题，找出与之相关的实例，进行分析归纳总结，做成PPT讲给其他学生。实验教学方法的改革表面物理化学的实践教学工作始终坚持以基本知识掌握为先导，基本技能训练为基础，工程实践和创新能力培养为核心，知识、能力、素质协调发展的实践教学理念，以培养学生动手能力、创新意识、解决复杂工程问题的能力、协作精神为目标。表面物理化学实践教学依托江西省矿业工程重点实验室、江西省矿业工程实验中心等平台开展实验教学。课程实验的内容主要是根据课程理论教学，达到工程实践能力和创新能力的培养目标来设置的，实验类别分为演示性实验、验证性实验、设计性实验和综合性实验四类，具体实验通过教师操作、学生观摩、发现问题、6/8共同讨论和学生独立操作或参与完成实验、发现问题、解决问题两种形式。实验项目不仅巩固了学生对基础理论知识的掌握，而且通过查阅资料和集中讨论，可以让学生接触到许多在课堂上不曾涉及的知识，使学生开拓了视野和知识面，培养了自学的能力；其次，设计型实验使学生分析问题和解决问题的能力得到了极大地锻炼和加强；再者，创新型实验是分组进行的，所以也培养了学生的团队协作精神。主要方法有以下几点。1典型案例分析法。如结合洗涤剂讲授表面活性剂的作用，结合化妆品讲授乳状剂生产工艺参数的确定，结合水泥的水化反应及陶瓷泥浆的制备讲授胶体理论等。2学做结合法。将材料加工生产中需要用表面物理化学的理论解决的实际问题引入到教学中，以任务驱动的方式在教师的指导下让学生分析解决，既巩固了理论知识，又培养了学生分析问题与解决工程实际问题的能力，同时贯彻了理论联系实际的原则。3实习法。将工程实际的最新科研成果融入教学中去，使学生了解材料生产的发展方向，努力做到与时俱进。考核方式改革表面物理化学原有的考核方式为固有考核方式，偏7/8重于知识记忆，课程考核内容局限于教材、课堂笔记、老师划定的范围和指定的重点，对学生综合素质和创新能力的考核普遍不足，导致上课记笔记、课后抄笔记、考核背笔记的问题突出。表面物理化学课程考核方式改革，就是按照应用型人才培养要求，把考核内容定位在对以往知识的理解和对学生独立思考能力的考查上，即增加应用、创新知识的考核，减少单个知识技能的考核，增加知识能力体系的考核。首先改变考核成绩的构成，加大学习过程、到课率、平时作业、平时表现得分率的成绩构成比例，适当体现阶段性考核成绩比例，降低期末成绩考核的占分比例，将期末考核成绩占比设定为50，平时成绩、单元考核及期中考核成绩共占50，同时建设、使用试题，逐步实现教考分离。三、预期成果表面物理化学是矿物加工工程专业研究生的必修基础课。经过多年的建设和改革，已形成完整的教学体系，教学水平稳步提高。预期通过表面物理化学课程的建设和改革，建立拓宽专业基础、提高学生整体素质、培养适应新世纪需求的高素质、复合型和创新型人才的教育理念，获得以