礦業特色高校《無極非金屬材料學》課程建設初探

范 磊

（中國礦業大學〈北京〉材料系，中國 北京 100083）

0 前言

材料根據其化學特征一般劃分為無機材料和有機材料兩類，無機材料中除去金屬材料以外統稱為無機非金屬材料。根據無機非金屬材料的發展，傳統無機非金屬材料主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料四種，主要化學組成均為硅酸鹽。無機非金屬材料學是一門多學科相互交叉的新興科學，主要研究無機非金屬材料的成分組成、制備工藝、組織結構和材料性能四個要素，以及它們之間的相互關系。傳統無機非金屬材料是工業和基礎建設所必須的基礎材料。

1 課程的確立和培養目標

隨著科學技術的不斷發展，一系列具有高強度、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化、耐高溫以及特殊的光、電、聲、磁等優異性能的新型無機非金屬材料不斷地被開發出來，成為近年來研究的熱點，例如：先進陶瓷材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、電子信息材料、生態環境材料、超導材料、磁性材料、生物醫用材料、智能材料、新型建筑材料等高性能材料[1]。無機新材料更是現代新技術、新產業發展和傳統工業技術改造的基礎，也是發展現代軍事技術和生物醫學的必要物質條件[2]。

我校中國礦業大學（北京）是一所具有礦業和安全特色，列入國家“211工程”、“985工程”“優勢學科創新平臺”建設以及全國首批具有博士和碩士授予權的高校之一，是全國首批產業技術創新戰略聯盟高校，是教育部與國家安全生產監督管理總局共建高校。材料科學與工程學科是我校重點發展的學科。師資力量雄厚，有很強的科研實力，特別是耐磨材料研究方面在國內外有較高聲望。而無機非金屬材料作為研究方向之一，以其具有強度高、耐磨損、耐腐蝕等特點在井下設備上有著廣泛的用途。因此《無機非金屬材料學》課程在本專業教學體系中有著重要的作用，旨在培養畢業后可進入礦業、鋼鐵、建材、航空、航天、汽車、機械等相關企事業單位和研究機構從事新材料設計、材料性能分析、材料加工、材料熱處理、材料性能測試等科研開發、工程監理和管理等工作的本科生。近年來，無機非金屬材料研究范圍的擴大和跨學科發展愈來愈明顯，因此，從人才培養的角度看，必須不斷革新無機非金屬材料工程專業的教育設置，把礦業領域的發展成果引入培養方案中，培養能夠掌握行業發展趨勢的現代應用型人才。

《無機非金屬材料學》課程在我校材料科學與工程專業開設伊始便已確立，經過幾代教師的不懈努力，已經建設成為本專業本科生必修課程之一，對學生畢業后能夠更好的適應礦業等行業起著重要作用。

2 課程體系的確定

無機非金屬材料工程專業主要研究無機非金屬材料的組成、結構、性能及工藝之間的內在關系，要求無機非金屬材料工程專業人才應既具有扎實的數學、物理、化學及材料學科基礎知識，又有工程設計、計算機運用能力；既有寬廣的專業知識面，又具有運用所學知識解決實際問題的能力，不斷獲取和理解新知識的能力，實踐動手能力和創新能力。結合礦業行業的復雜不可重復等特點，將煤礦一般開采特點、礦山機械的實際應用情況和無機非金屬材料基本知識結合講授，使學生結合現場生產能更好得對知識點進行學習。

2.1 理論教學

在理論教學方面，除學校規定必修的公共基礎平臺的政治理論課、一般文化課外，學生不僅要掌握基礎的專業知識，還要掌握采礦原理和礦山機械的知識，因此對《無機非金屬材料學》課程講授前的先期課程進行學習，包括：物理化學；固體物理；材料科學基礎；材料科學與工程基礎（雙語）；材料物理性能；材料現代分析方法；功能材料；材料加工工程；采礦原理；礦山機械等課程。

通過使學生對前期專業基礎課的學習和礦業行業特點的了解，在無機非金屬材料學課程講授過程中能使學生更好的結合實際生產學習課程所要求的知識點。在課程講授過程中，盡可能的引用現場生產、煤礦機械失效實例對無機非金屬材料提出要求，給學生思考空間，從材料組成出發，結合生產工藝和加工手段，制備所希望得到的無機非金屬材料，分析其顯微結構和性能特點。以此為主線，將課程的知識點貫穿其中，不僅便于學生記憶，更能夠使學生將理論和實際相結合，日后在實際工作中能夠將學到的基本理論運用，真正做到學以致用。

2.2 實踐教學

在實踐教學方面，除學校開設的基本的理論與訓練、社會調查和專業實踐等之外。根據實踐教學內容和知識體系，將專業實踐課程體系設置分為實驗教學環節和現場實踐訓練環節。實驗教學環節分兩部分，第一部分是專業基礎實驗，包括物理實驗、物理化學實驗、材料科學基礎實驗；第二部分是工程技術基礎實驗，包括電工與電子技術實驗、機械基礎實驗。現場實踐訓練環節包括：金工實習、專業技能訓練、專業認識實習、礦井構造及礦山機械運轉原理觀摩等。

工藝實習制訂實習任務書，明確實習目的，對實習內容作具體的要求。以我校學生對東陶公司（TOTO）認識實習為例，對于工藝實習的內容要求如下：

（1）了解企業發展史、目前現狀及未來發展規劃；

（2）熟悉主要產品種類、生產規模、經濟技術指標和公司特色工藝流程；

（3）了解主要原料種類、來源和質量要求指標(長石、高嶺土、石英、燃料等)；

（4）掌握坯、釉料的制備(化學組成、配料比例、球磨、噴霧干燥及粒化、壓濾、練泥、儲存、輸送等)；

（5）掌握成型工藝過程(成型、熱風干燥、輸送、施釉等)；

（6）掌握燒成工藝流程(窯結構、熱工測控、燒成工藝等)；

（7）掌握各個生產環節使用的設備特點和原理；

（8）掌握產品評價體系；

（9）獨立完成實習報告。

再以我校學生對邯鄲峰峰集團梧桐莊礦井下構造和礦山機械運轉原理觀摩實習為例，要求如下：

（1）了解礦井的規劃和布局及當地的相關地質構造；

（2）了解所采煤炭的品質，其中雜質種類，開采量；

（3）通過對上述問題的了解推斷對煤礦設備的要求，設備哪些地方需要無機非金屬材料制備；

（4）討論所需無機非金屬材料的種類和性能特點；

（5）設計無機非金屬材料構件并提出原材料的選擇和制備工藝；

（6）提出檢測方案；

（7）獨立完成實習報告。

3 成績考核

在學生成績的評定形式上，采用了平時成績（作業完成及課堂表現）與筆試相結合的方式。通過學生平時作業、報告的完成情況和完成質量、課堂出勤情況和課堂表現等方式評定平時成績，筆試成績根據學生最終考試成績評定。兩方面的結合有效的避免了學生死讀書、讀死書的情況。實踐證明，這種學習成績評價模式是可行的，它能客觀地反映學生學習水平以及學習效果，對學生今后的學習及工作起到了積極作用。

4 結語

經過幾年的教學改革與實踐，我校材料科學與工程專業學生在無機非金屬材料工程方向培養質量明顯提高，畢業生就業質量明顯改善，學生的理論基礎與專業技能適應我國無機非金屬材料產業發展需求，與礦業行業能很好的契合，進一步提高了該專業的畢業生在礦業行業及相關行業工作的適應能力。

［1］陳春明，衷明華，吳云影.立足區域特色培養無機非金屬材料工程專業應用型人才[J].廣東化工，2012，7(39):228-229.

［2］戴金輝，葛兆明.無機非金屬材料概論[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2004:1-2.