礦物材料學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)模式探索

白志民，馬鴻文，廖立兵

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083

20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)了“巖石礦物材料”、“礦物巖石材料”、“礦物材料”等學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)，與其相關(guān)的科學(xué)研究與人才培養(yǎng)日趨活躍，并逐步形成了“礦物材料學(xué)”這一新興邊緣與交叉學(xué)科。

礦物材料是指可直接利用其物理、化學(xué)性能的天然礦物巖石或以天然礦物巖石為主要原料加工、制備而成，而且組成、結(jié)構(gòu)、性能和使用效能與天然礦物巖石原料存在直接繼承關(guān)系的材料[1-2]。

礦物材料學(xué)是研究天然礦物巖石材料屬性以及礦物材料的組成與結(jié)構(gòu)、加工與制備、性能與使用效能、理論及工藝設(shè)計(jì)及其相互關(guān)系和規(guī)律的學(xué)科[2-3]。

一、礦物材料學(xué)科體系建設(shè)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)是我國(guó)最早開(kāi)展礦物材料研究的重點(diǎn)大學(xué)之一，也是我國(guó)為數(shù)不多設(shè)有巖石礦物材料學(xué)博士和碩士學(xué)科點(diǎn)的院校。

早在20世紀(jì)50年代，我校就開(kāi)始從事應(yīng)用礦物、工藝巖石、實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究，培養(yǎng)了數(shù)十名研究生，為我國(guó)礦物材料學(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1978年，我校恢復(fù)在巖石學(xué)—礦物學(xué)學(xué)科招收培養(yǎng)巖石礦物材料方向的博士和碩士研究生，并逐步形成了具有明顯優(yōu)勢(shì)的巖石礦物材料學(xué)碩士與博士學(xué)科。1992年在全國(guó)最早招收“非金屬礦物材料”大專專業(yè)；1994年招收“無(wú)機(jī)非金屬材料（礦物材料學(xué)）本科專業(yè)”；1999年始，則按照工學(xué)一級(jí)學(xué)科“材料科學(xué)與工程”寬口徑專業(yè)招生，但仍堅(jiān)持以無(wú)機(jī)非金屬材料為主要方向，以礦物材料為特色的人才培養(yǎng)模式。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的努力，我校建立了由巖石礦物材料學(xué)博士和碩士學(xué)科點(diǎn)以及以礦物材料科學(xué)與技術(shù)為特色的材料科學(xué)與工程本科專業(yè)組成的結(jié)構(gòu)較為完善的礦物材料學(xué)科體系，并逐步形成了現(xiàn)今在國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)學(xué)術(shù)地位[4]。

二、礦物材料學(xué)科平臺(tái)建設(shè)

我校緊緊圍繞學(xué)科建設(shè)目標(biāo)，扎實(shí)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、團(tuán)隊(duì)、課程與教材建設(shè)；同時(shí)，不斷凝練學(xué)科方向，扎實(shí)開(kāi)展科學(xué)研究，取得了有效成果。

1.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

1993年，國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)和地質(zhì)礦產(chǎn)部批準(zhǔn)在我校建設(shè)了國(guó)內(nèi)唯一的“巖石礦物材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用國(guó)家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室”，為我校發(fā)展礦物材料學(xué)科奠定了基礎(chǔ)。之后，在“211工程”連續(xù)三期的建設(shè)過(guò)程中，始終堅(jiān)持礦物材料學(xué)科這一主線，建立了由礦物超細(xì)粉體加工與功能改性、礦物材料合成與精細(xì)加工、礦物資源綠色加工、礦物材料性能表征與使用效能評(píng)價(jià)、礦物材料設(shè)計(jì)等組成，能夠體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)、功能較為完善的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在我校礦物材料學(xué)科的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用。

2.團(tuán)隊(duì)建設(shè)

礦物材料學(xué)科建設(shè)伊始，由數(shù)位具有扎實(shí)巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)學(xué)科背景并長(zhǎng)期從事礦物材料研究的骨干教師組成了精干的學(xué)科團(tuán)隊(duì)。其后，又陸續(xù)培養(yǎng)、引進(jìn)了一大批具有地學(xué)背景和博士學(xué)位的中青年骨干教師。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期建設(shè)，形成了一支由20余人組成、以教授副教授為主體、年齡與學(xué)科方向結(jié)構(gòu)合理的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員全部具有博士學(xué)位，70%以上具有6個(gè)月以上的海外學(xué)習(xí)或工作經(jīng)歷；有北京市教學(xué)名師2人，北京市優(yōu)秀教師1人，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才1人，北京市科技新星1人；該團(tuán)隊(duì)2007年被評(píng)為北京市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為我校礦物材料學(xué)科的建設(shè)以及人才培養(yǎng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

3.教材與課程建設(shè)

教材與課程建設(shè)是學(xué)科建設(shè)的基礎(chǔ)，也是礦物材料學(xué)科團(tuán)隊(duì)高度重視并積極實(shí)施的建設(shè)項(xiàng)目，且已取得有效成果。依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)以及人才培養(yǎng)目標(biāo)，規(guī)劃了由11部教材組成的《礦物材料科學(xué)系列教材》編寫計(jì)劃，已經(jīng)出版的《工業(yè)礦物與巖石》和《結(jié)晶巖熱力學(xué)概論》2005年被遴選為北京市精品教材；即將出版的《陶瓷熱力學(xué)與材料設(shè)計(jì)》已入選北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目（2009）?！豆I(yè)礦物與巖石》課程重視教學(xué)建設(shè)、改革與研究，成果顯著，2004年被評(píng)選為北京市精品課程；團(tuán)隊(duì)集體完成的“《工業(yè)礦物與巖石》課程體系建設(shè)與實(shí)踐”， 取得了有顯示度的創(chuàng)新成果，獲得北京市優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)和國(guó)家級(jí)優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)（2005）。

4.學(xué)科方向凝練與科學(xué)研究

學(xué)科建設(shè)過(guò)程中，我校高度重視巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科對(duì)礦物材料學(xué)科發(fā)展的支撐作用，充分發(fā)揮在晶體精細(xì)結(jié)構(gòu)表征與理論研究的優(yōu)勢(shì)，扎實(shí)開(kāi)展新型微孔-介孔材料合成與結(jié)構(gòu)表征、層狀結(jié)構(gòu)礦物材料納米化改性以及礦物/聚合物復(fù)合材料制備工藝研究及結(jié)構(gòu)-性能表征，逐步形成了無(wú)機(jī)非金屬新材料以及復(fù)合材料合成與精細(xì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域新的優(yōu)勢(shì)；發(fā)揮我校在非金屬礦物研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用以及工藝與實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新開(kāi)展非水溶性富鉀資源高效綜合利用以及硅酸鹽固體廢棄物資源化利用技術(shù)，形成了礦物資源綠色加工與新材料開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了天然礦物資源高效開(kāi)發(fā)利用與無(wú)機(jī)非金屬新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，8項(xiàng)成果通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)讓等形式進(jìn)入了工業(yè)化試驗(yàn)和應(yīng)用階段；強(qiáng)調(diào)巖石學(xué)—礦物學(xué)—礦床學(xué)與材料學(xué)的有機(jī)融合，開(kāi)展新型耐高溫高強(qiáng)材料、功能型節(jié)能環(huán)保新材料的理論研究與工程實(shí)踐，形成了體現(xiàn)材料學(xué)科屬性的新方向。總之，通過(guò)學(xué)科方向的不斷凝練與優(yōu)化以及堅(jiān)持不懈的科學(xué)研究，形成了我校在礦物材料這一新型交叉學(xué)科的整體優(yōu)勢(shì)。

三、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索

以礦物材料學(xué)科建設(shè)為載體，扎實(shí)開(kāi)展了貫穿于博士研究生—碩士研究生—本科生培養(yǎng)全過(guò)程的多層次培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的探索與實(shí)踐，逐步形成了體現(xiàn)礦物學(xué)—巖石學(xué)—材料學(xué)交叉學(xué)科特色的人才培養(yǎng)模式：以培養(yǎng)具有扎實(shí)巖石學(xué)—礦物學(xué)—材料學(xué)專業(yè)理論基礎(chǔ)、具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、具有顯著創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、對(duì)礦物材料學(xué)科前沿具有較強(qiáng)把握能力的人才為目標(biāo)，以課程與教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式與方法創(chuàng)新、管理模式與評(píng)價(jià)體系探索為手段，以課程—實(shí)驗(yàn)—實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)為載體，以產(chǎn)出創(chuàng)新成果為具體體現(xiàn)。

我們認(rèn)為，本科階段既是學(xué)生打牢專業(yè)基礎(chǔ)的關(guān)鍵時(shí)期，也是創(chuàng)新意識(shí)形成的重要時(shí)期。教學(xué)實(shí)踐中，我們按照學(xué)科特點(diǎn)，不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容，構(gòu)建了強(qiáng)化實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的開(kāi)放型、設(shè)計(jì)型、探索型特色課程體系；建立了滿足本科教育與研究生教育有機(jī)銜接、理論與實(shí)踐結(jié)合、教學(xué)與科研融合的專業(yè)基礎(chǔ)課課程群以及特色明顯的專業(yè)核心課程群。專業(yè)基礎(chǔ)課課程群由“材料科學(xué)概論”、“材料工程基礎(chǔ)”、“材料工藝學(xué)”、“材料物理”、“材料化學(xué)”、“無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)”、“技術(shù)陶瓷導(dǎo)論”等課程組成，旨在為本科生從事材料科學(xué)與工程寬口徑專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的理論與專業(yè)基礎(chǔ)；專業(yè)核心課程群由“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)原理”、“工業(yè)礦物與巖石”、“礦物資源加工學(xué)”、“材料工藝學(xué)”、“硅酸鹽材料學(xué)”、“人工晶體材料”、“新型建筑與裝飾材料”等課程組成，旨在培養(yǎng)本科生從事礦物材料研究的能力，并體現(xiàn)我校材料科學(xué)與工程本科專業(yè)的特色。

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，逐步形成了“打好基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、堅(jiān)持特色、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式。我們完成的“無(wú)機(jī)非金屬材料新專業(yè)教學(xué)與建設(shè)”成果，1997年獲得湖北省優(yōu)秀教學(xué)成果三等獎(jiǎng)。我校以礦物材料為特色的“材料科學(xué)與工程專業(yè)”，2010年入選高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程，開(kāi)始國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)。集體完成的“材料科學(xué)與工程特色專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐”成果，2012年獲得校級(jí)優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，并獲推參加北京市優(yōu)秀教學(xué)成果的評(píng)選。

碩士及博士生培養(yǎng)過(guò)程中，我們堅(jiān)持把研究生綜合素質(zhì)以及科研與創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為首要任務(wù)。碩士研究生課程設(shè)置上，除通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)課（硅酸鹽物理化學(xué)）和專業(yè)課（晶體化學(xué)與晶體物理）2門課程繼續(xù)加強(qiáng)研究生從事礦物材料研究的基礎(chǔ)理論外，重點(diǎn)通過(guò)“陶瓷熱力學(xué)與材料設(shè)計(jì)”、“X射線晶體學(xué)”、“計(jì)算材料學(xué)”、“硅酸鹽分析”、“材料結(jié)構(gòu)性能與表征”等特色課程培養(yǎng)研究生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力。同時(shí)，我們高度重視碩士階段課程及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了與前端本科生階段以及后端博士生階段課程與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)融合與銜接，有效避免了三個(gè)不同階段課程內(nèi)容的重復(fù)與脫節(jié)。研究方向設(shè)置上，通過(guò)不斷凝練與優(yōu)化，形成了“陶瓷材料設(shè)計(jì)與制備、納米礦物材料、礦物材料結(jié)構(gòu)與性能、環(huán)境礦物材料、礦物材料加工工程、固體廢物資源化、無(wú)機(jī)孔道結(jié)構(gòu)材料”等7個(gè)方向，并實(shí)現(xiàn)了碩士與博士研究生研究方向的完全一致。這些研究方向既可與國(guó)內(nèi)外材料學(xué)寬口徑學(xué)科方向?qū)?，同時(shí)又具有鮮明的礦物材料學(xué)特色，還能體現(xiàn)我校的人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈的努力，在學(xué)科建設(shè)與研究生培養(yǎng)方面取得了一系列有顯示度的成果：我校以礦物材料為特色和重要支撐的材料科學(xué)與工程一級(jí)博士學(xué)科點(diǎn)獲得了學(xué)位授權(quán)資格（2011），材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)工作站獲批成立（2012），材料學(xué)學(xué)科進(jìn)入省部級(jí)重點(diǎn)學(xué)科行列（1999，2012）；3名碩士生的學(xué)位論文被評(píng)為省部級(jí)優(yōu)秀論文，1篇博士論文獲得全國(guó)百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)。研究生在SCI、EI和國(guó)內(nèi)核心期刊特別是SCI期刊發(fā)表的論文數(shù)量逐年增加，2011年全年為15篇，2012年上半年14篇。

[1]廖立兵.礦物材料的定義與分類[J].硅酸鹽通報(bào)，2010， 29（5）：1067-1071.

[2]廖立兵，汪靈，董發(fā)勤，等.我國(guó)礦物材料研究進(jìn)展(2000—2010 )[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2012，31(4)：323-339.

[3]汪靈.礦物材料學(xué)的內(nèi)涵與特征[J].礦物巖石，2008，28(3)：1-8.

[4]馬鴻文.工業(yè)礦物與巖石（第三版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.