礦業(yè)特色高校《無(wú)極非金屬材料學(xué)》課程建設(shè)初探

范 磊

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)〈北京〉材料系，中國(guó) 北京 100083）

0 前言

材料根據(jù)其化學(xué)特征一般劃分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩類，無(wú)機(jī)材料中除去金屬材料以外統(tǒng)稱為無(wú)機(jī)非金屬材料。根據(jù)無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展，傳統(tǒng)無(wú)機(jī)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(xué)組成均為硅酸鹽。無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)是一門多學(xué)科相互交叉的新興科學(xué)，主要研究無(wú)機(jī)非金屬材料的成分組成、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)和材料性能四個(gè)要素，以及它們之間的相互關(guān)系。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基礎(chǔ)建設(shè)所必須的基礎(chǔ)材料。

1 課程的確立和培養(yǎng)目標(biāo)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一系列具有高強(qiáng)度、耐磨損、抗腐蝕、抗氧化、耐高溫以及特殊的光、電、聲、磁等優(yōu)異性能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，例如：先進(jìn)陶瓷材料、新能源材料、納米材料、先進(jìn)復(fù)合材料、電子信息材料、生態(tài)環(huán)境材料、超導(dǎo)材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、智能材料、新型建筑材料等高性能材料[1]。無(wú)機(jī)新材料更是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造的基礎(chǔ)，也是發(fā)展現(xiàn)代軍事技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)的必要物質(zhì)條件[2]。

我校中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）是一所具有礦業(yè)和安全特色，列入國(guó)家“211工程”、“985工程”“優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)”建設(shè)以及全國(guó)首批具有博士和碩士授予權(quán)的高校之一，是全國(guó)首批產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟高校，是教育部與國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局共建高校。材料科學(xué)與工程學(xué)科是我校重點(diǎn)發(fā)展的學(xué)科。師資力量雄厚，有很強(qiáng)的科研實(shí)力，特別是耐磨材料研究方面在國(guó)內(nèi)外有較高聲望。而無(wú)機(jī)非金屬材料作為研究方向之一，以其具有強(qiáng)度高、耐磨損、耐腐蝕等特點(diǎn)在井下設(shè)備上有著廣泛的用途。因此《無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)》課程在本專業(yè)教學(xué)體系中有著重要的作用，旨在培養(yǎng)畢業(yè)后可進(jìn)入礦業(yè)、鋼鐵、建材、航空、航天、汽車、機(jī)械等相關(guān)企事業(yè)單位和研究機(jī)構(gòu)從事新材料設(shè)計(jì)、材料性能分析、材料加工、材料熱處理、材料性能測(cè)試等科研開(kāi)發(fā)、工程監(jiān)理和管理等工作的本科生。近年來(lái)，無(wú)機(jī)非金屬材料研究范圍的擴(kuò)大和跨學(xué)科發(fā)展愈來(lái)愈明顯，因此，從人才培養(yǎng)的角度看，必須不斷革新無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的教育設(shè)置，把礦業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展成果引入培養(yǎng)方案中，培養(yǎng)能夠掌握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)代應(yīng)用型人才。

《無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)》課程在我校材料科學(xué)與工程專業(yè)開(kāi)設(shè)伊始便已確立，經(jīng)過(guò)幾代教師的不懈努力，已經(jīng)建設(shè)成為本專業(yè)本科生必修課程之一，對(duì)學(xué)生畢業(yè)后能夠更好的適應(yīng)礦業(yè)等行業(yè)起著重要作用。

2 課程體系的確定

無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)主要研究無(wú)機(jī)非金屬材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能及工藝之間的內(nèi)在關(guān)系，要求無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)人才應(yīng)既具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)及材料學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，又有工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力；既有寬廣的專業(yè)知識(shí)面，又具有運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，不斷獲取和理解新知識(shí)的能力，實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。結(jié)合礦業(yè)行業(yè)的復(fù)雜不可重復(fù)等特點(diǎn)，將煤礦一般開(kāi)采特點(diǎn)、礦山機(jī)械的實(shí)際應(yīng)用情況和無(wú)機(jī)非金屬材料基本知識(shí)結(jié)合講授，使學(xué)生結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)能更好得對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.1 理論教學(xué)

在理論教學(xué)方面，除學(xué)校規(guī)定必修的公共基礎(chǔ)平臺(tái)的政治理論課、一般文化課外，學(xué)生不僅要掌握基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí)，還要掌握采礦原理和礦山機(jī)械的知識(shí)，因此對(duì)《無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)》課程講授前的先期課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括：物理化學(xué)；固體物理；材料科學(xué)基礎(chǔ)；材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)（雙語(yǔ)）；材料物理性能；材料現(xiàn)代分析方法；功能材料；材料加工工程；采礦原理；礦山機(jī)械等課程。

通過(guò)使學(xué)生對(duì)前期專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)和礦業(yè)行業(yè)特點(diǎn)的了解，在無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)課程講授過(guò)程中能使學(xué)生更好的結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)學(xué)習(xí)課程所要求的知識(shí)點(diǎn)。在課程講授過(guò)程中，盡可能的引用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、煤礦機(jī)械失效實(shí)例對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料提出要求，給學(xué)生思考空間，從材料組成出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)工藝和加工手段，制備所希望得到的無(wú)機(jī)非金屬材料，分析其顯微結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。以此為主線，將課程的知識(shí)點(diǎn)貫穿其中，不僅便于學(xué)生記憶，更能夠使學(xué)生將理論和實(shí)際相結(jié)合，日后在實(shí)際工作中能夠?qū)W(xué)到的基本理論運(yùn)用，真正做到學(xué)以致用。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

在實(shí)踐教學(xué)方面，除學(xué)校開(kāi)設(shè)的基本的理論與訓(xùn)練、社會(huì)調(diào)查和專業(yè)實(shí)踐等之外。根據(jù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系，將專業(yè)實(shí)踐課程體系設(shè)置分為實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分兩部分，第一部分是專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括物理實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；第二部分是工程技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)包括：金工實(shí)習(xí)、專業(yè)技能訓(xùn)練、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、礦井構(gòu)造及礦山機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)原理觀摩等。

工藝實(shí)習(xí)制訂實(shí)習(xí)任務(wù)書，明確實(shí)習(xí)目的，對(duì)實(shí)習(xí)內(nèi)容作具體的要求。以我校學(xué)生對(duì)東陶公司（TOTO）認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)為例，對(duì)于工藝實(shí)習(xí)的內(nèi)容要求如下：

（1）了解企業(yè)發(fā)展史、目前現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展規(guī)劃；

（2）熟悉主要產(chǎn)品種類、生產(chǎn)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和公司特色工藝流程；

（3）了解主要原料種類、來(lái)源和質(zhì)量要求指標(biāo)(長(zhǎng)石、高嶺土、石英、燃料等)；

（4）掌握坯、釉料的制備(化學(xué)組成、配料比例、球磨、噴霧干燥及?；?、壓濾、練泥、儲(chǔ)存、輸送等)；

（5）掌握成型工藝過(guò)程(成型、熱風(fēng)干燥、輸送、施釉等)；

（6）掌握燒成工藝流程(窯結(jié)構(gòu)、熱工測(cè)控、燒成工藝等)；

（7）掌握各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用的設(shè)備特點(diǎn)和原理；

（8）掌握產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系；

（9）獨(dú)立完成實(shí)習(xí)報(bào)告。

再以我校學(xué)生對(duì)邯鄲峰峰集團(tuán)梧桐莊礦井下構(gòu)造和礦山機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)原理觀摩實(shí)習(xí)為例，要求如下：

（1）了解礦井的規(guī)劃和布局及當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)地質(zhì)構(gòu)造；

（2）了解所采煤炭的品質(zhì)，其中雜質(zhì)種類，開(kāi)采量；

（3）通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的了解推斷對(duì)煤礦設(shè)備的要求，設(shè)備哪些地方需要無(wú)機(jī)非金屬材料制備；

（4）討論所需無(wú)機(jī)非金屬材料的種類和性能特點(diǎn)；

（5）設(shè)計(jì)無(wú)機(jī)非金屬材料構(gòu)件并提出原材料的選擇和制備工藝；

（6）提出檢測(cè)方案；

（7）獨(dú)立完成實(shí)習(xí)報(bào)告。

3 成績(jī)考核

在學(xué)生成績(jī)的評(píng)定形式上，采用了平時(shí)成績(jī)（作業(yè)完成及課堂表現(xiàn)）與筆試相結(jié)合的方式。通過(guò)學(xué)生平時(shí)作業(yè)、報(bào)告的完成情況和完成質(zhì)量、課堂出勤情況和課堂表現(xiàn)等方式評(píng)定平時(shí)成績(jī)，筆試成績(jī)根據(jù)學(xué)生最終考試成績(jī)?cè)u(píng)定。兩方面的結(jié)合有效的避免了學(xué)生死讀書、讀死書的情況。實(shí)踐證明，這種學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)模式是可行的，它能客觀地反映學(xué)生學(xué)習(xí)水平以及學(xué)習(xí)效果，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)及工作起到了積極作用。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)改革與實(shí)踐，我校材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在無(wú)機(jī)非金屬材料工程方向培養(yǎng)質(zhì)量明顯提高，畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量明顯改善，學(xué)生的理論基礎(chǔ)與專業(yè)技能適應(yīng)我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，與礦業(yè)行業(yè)能很好的契合，進(jìn)一步提高了該專業(yè)的畢業(yè)生在礦業(yè)行業(yè)及相關(guān)行業(yè)工作的適應(yīng)能力。

［1］陳春明，衷明華，吳云影.立足區(qū)域特色培養(yǎng)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)應(yīng)用型人才[J].廣東化工，2012，7(39):228-229.

［2］戴金輝，葛兆明.無(wú)機(jī)非金屬材料概論[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004:1-2.