礦物材料學科建設與人才培養模式探索

白志民，馬鴻文，廖立兵

中國地質大學（北京）材料科學與工程學院，北京 100083

20世紀80年代以來,我國陸續出現了“巖石礦物材料”、“礦物巖石材料”、“礦物材料”等學術術語，與其相關的科學研究與人才培養日趨活躍，并逐步形成了“礦物材料學”這一新興邊緣與交叉學科。

礦物材料是指可直接利用其物理、化學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、結構、性能和使用效能與天然礦物巖石原料存在直接繼承關系的材料[1-2]。

礦物材料學是研究天然礦物巖石材料屬性以及礦物材料的組成與結構、加工與制備、性能與使用效能、理論及工藝設計及其相互關系和規律的學科[2-3]。

一、礦物材料學科體系建設

中國地質大學是我國最早開展礦物材料研究的重點大學之一，也是我國為數不多設有巖石礦物材料學博士和碩士學科點的院校。

早在20世紀50年代，我校就開始從事應用礦物、工藝巖石、實驗巖石學研究，培養了數十名研究生，為我國礦物材料學科的發展奠定了基礎。1978年，我校恢復在巖石學—礦物學學科招收培養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勢的巖石礦物材料學碩士與博士學科。1992年在全國最早招收“非金屬礦物材料”大專專業；1994年招收“無機非金屬材料（礦物材料學）本科專業”；1999年始，則按照工學一級學科“材料科學與工程”寬口徑專業招生，但仍堅持以無機非金屬材料為主要方向，以礦物材料為特色的人才培養模式。經過數十年的努力，我校建立了由巖石礦物材料學博士和碩士學科點以及以礦物材料科學與技術為特色的材料科學與工程本科專業組成的結構較為完善的礦物材料學科體系，并逐步形成了現今在國內該領域的優勢學術地位[4]。

二、礦物材料學科平臺建設

我校緊緊圍繞學科建設目標，扎實開展了實驗平臺、團隊、課程與教材建設；同時，不斷凝練學科方向，扎實開展科學研究，取得了有效成果。

1.實驗平臺建設

1993年，國家計劃委員會和地質礦產部批準在我校建設了國內唯一的“巖石礦物材料開發應用國家專業實驗室”，為我校發展礦物材料學科奠定了基礎。之后，在“211工程”連續三期的建設過程中，始終堅持礦物材料學科這一主線，建立了由礦物超細粉體加工與功能改性、礦物材料合成與精細加工、礦物資源綠色加工、礦物材料性能表征與使用效能評價、礦物材料設計等組成，能夠體現學科特點、功能較為完善的實驗平臺，在我校礦物材料學科的人才培養、科學研究和技術研發等方面發揮了重要作用。

2.團隊建設

礦物材料學科建設伊始，由數位具有扎實巖石學、礦物學、礦床學學科背景并長期從事礦物材料研究的骨干教師組成了精干的學科團隊。其后，又陸續培養、引進了一大批具有地學背景和博士學位的中青年骨干教師。經過長期建設，形成了一支由20余人組成、以教授副教授為主體、年齡與學科方向結構合理的團隊。團隊成員全部具有博士學位，70%以上具有6個月以上的海外學習或工作經歷；有北京市教學名師2人，北京市優秀教師1人，教育部新世紀優秀人才1人，北京市科技新星1人；該團隊2007年被評為北京市優秀教學團隊，為我校礦物材料學科的建設以及人才培養發揮了關鍵作用。

3.教材與課程建設

教材與課程建設是學科建設的基礎，也是礦物材料學科團隊高度重視并積極實施的建設項目，且已取得有效成果。依據學科特點以及人才培養目標，規劃了由11部教材組成的《礦物材料科學系列教材》編寫計劃，已經出版的《工業礦物與巖石》和《結晶巖熱力學概論》2005年被遴選為北京市精品教材；即將出版的《陶瓷熱力學與材料設計》已入選北京市高等教育精品教材立項項目（2009）。《工業礦物與巖石》課程重視教學建設、改革與研究，成果顯著，2004年被評選為北京市精品課程；團隊集體完成的“《工業礦物與巖石》課程體系建設與實踐”， 取得了有顯示度的創新成果，獲得北京市優秀教學成果一等獎和國家級優秀教學成果二等獎（2005）。

4.學科方向凝練與科學研究

學科建設過程中，我校高度重視巖石學、礦物學、礦床學國家重點學科對礦物材料學科發展的支撐作用，充分發揮在晶體精細結構表征與理論研究的優勢，扎實開展新型微孔-介孔材料合成與結構表征、層狀結構礦物材料納米化改性以及礦物/聚合物復合材料制備工藝研究及結構-性能表征，逐步形成了無機非金屬新材料以及復合材料合成與精細結構研究領域新的優勢；發揮我校在非金屬礦物研究與開發應用以及工藝與實驗巖石學研究領域的傳統優勢，創新開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，形成了礦物資源綠色加工與新材料開發的創新技術優勢，實現了天然礦物資源高效開發利用與無機非金屬新材料產業發展的有機結合，8項成果通過技術轉讓等形式進入了工業化試驗和應用階段；強調巖石學—礦物學—礦床學與材料學的有機融合，開展新型耐高溫高強材料、功能型節能環保新材料的理論研究與工程實踐，形成了體現材料學科屬性的新方向。總之，通過學科方向的不斷凝練與優化以及堅持不懈的科學研究，形成了我校在礦物材料這一新型交叉學科的整體優勢。

三、創新型人才培養模式探索

以礦物材料學科建設為載體，扎實開展了貫穿于博士研究生—碩士研究生—本科生培養全過程的多層次培養創新型人才的探索與實踐，逐步形成了體現礦物學—巖石學—材料學交叉學科特色的人才培養模式：以培養具有扎實巖石學—礦物學—材料學專業理論基礎、具有較強的工程實踐能力、具有顯著創新意識和創新能力、對礦物材料學科前沿具有較強把握能力的人才為目標，以課程與教學內容改革、教學方式與方法創新、管理模式與評價體系探索為手段，以課程—實驗—實踐教學體系建設為載體，以產出創新成果為具體體現。

我們認為，本科階段既是學生打牢專業基礎的關鍵時期，也是創新意識形成的重要時期。教學實踐中，我們按照學科特點，不斷優化課程結構與內容，構建了強化實踐能力、培養創新精神的開放型、設計型、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銜接、理論與實踐結合、教學與科研融合的專業基礎課課程群以及特色明顯的專業核心課程群。專業基礎課課程群由“材料科學概論”、“材料工程基礎”、“材料工藝學”、“材料物理”、“材料化學”、“無機材料物理化學”、“技術陶瓷導論”等課程組成，旨在為本科生從事材料科學與工程寬口徑專業打下堅實的理論與專業基礎；專業核心課程群由“結晶學與礦物學原理”、“工業礦物與巖石”、“礦物資源加工學”、“材料工藝學”、“硅酸鹽材料學”、“人工晶體材料”、“新型建筑與裝飾材料”等課程組成，旨在培養本科生從事礦物材料研究的能力，并體現我校材料科學與工程本科專業的特色。

經過多年實踐，逐步形成了“打好基礎、拓寬專業、堅持特色、培養能力、提高素質”的人才培養模式。我們完成的“無機非金屬材料新專業教學與建設”成果，1997年獲得湖北省優秀教學成果三等獎。我校以礦物材料為特色的“材料科學與工程專業”，2010年入選高等學校本科教學質量與教學改革工程，開始國家級特色專業建設。集體完成的“材料科學與工程特色專業建設與實踐”成果，2012年獲得校級優秀教學成果一等獎，并獲推參加北京市優秀教學成果的評選。

碩士及博士生培養過程中，我們堅持把研究生綜合素質以及科研與創新能力培養作為首要任務。碩士研究生課程設置上，除通過專業基礎課（硅酸鹽物理化學）和專業課（晶體化學與晶體物理）2門課程繼續加強研究生從事礦物材料研究的基礎理論外，重點通過“陶瓷熱力學與材料設計”、“X射線晶體學”、“計算材料學”、“硅酸鹽分析”、“材料結構性能與表征”等特色課程培養研究生綜合素質與創新能力。同時，我們高度重視碩士階段課程及教學內容的優化設計，實現了與前端本科生階段以及后端博士生階段課程與教學內容的有機融合與銜接，有效避免了三個不同階段課程內容的重復與脫節。研究方向設置上，通過不斷凝練與優化，形成了“陶瓷材料設計與制備、納米礦物材料、礦物材料結構與性能、環境礦物材料、礦物材料加工工程、固體廢物資源化、無機孔道結構材料”等7個方向，并實現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內外材料學寬口徑學科方向對接，同時又具有鮮明的礦物材料學特色，還能體現我校的人才培養優勢。通過長期堅持不懈的努力，在學科建設與研究生培養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與工程一級博士學科點獲得了學位授權資格（2011），材料科學與工程博士后流動工作站獲批成立（2012），材料學學科進入省部級重點學科行列（1999，2012）；3名碩士生的學位論文被評為省部級優秀論文，1篇博士論文獲得全國百篇優秀博士學位論文提名獎。研究生在SCI、EI和國內核心期刊特別是SCI期刊發表的論文數量逐年增加，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，2010， 29（5）：1067-1071.

[2]廖立兵，汪靈，董發勤，等.我國礦物材料研究進展(2000—2010 )[J].礦物巖石地球化學通報，2012，31(4)：323-339.

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

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