矿业特色高校《无极非金属材料学》课程建设初探

2014-04-16范磊

科技视界 2014年13期

范磊

（中国矿业大学〈北京〉材料系，中国北京 100083）

0 前言

材料根据其化学特征一般划分为无机材料和有机材料两类，无机材料中除去金属材料以外统称为无机非金属材料。根据无机非金属材料的发展，传统无机非金属材料主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料四种，主要化学组成均为硅酸盐。无机非金属材料学是一门多学科相互交叉的新兴科学，主要研究无机非金属材料的成分组成、制备工艺、组织结构和材料性能四个要素，以及它们之间的相互关系。传统无机非金属材料是工业和基础建设所必须的基础材料。

1 课程的确立和培养目标

随着科学技术的不断发展，一系列具有高强度、耐磨损、抗腐蚀、抗氧化、耐高温以及特殊的光、电、声、磁等优异性能的新型无机非金属材料不断地被开发出来，成为近年来研究的热点，例如：先进陶瓷材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、电子信息材料、生态环境材料、超导材料、磁性材料、生物医用材料、智能材料、新型建筑材料等高性能材料[1]。无机新材料更是现代新技术、新产业发展和传统工业技术改造的基础，也是发展现代军事技术和生物医学的必要物质条件[2]。

我校中国矿业大学（北京）是一所具有矿业和安全特色，列入国家“211工程”、“985工程”“优势学科创新平台”建设以及全国首批具有博士和硕士授予权的高校之一，是全国首批产业技术创新战略联盟高校，是教育部与国家安全生产监督管理总局共建高校。材料科学与工程学科是我校重点发展的学科。师资力量雄厚，有很强的科研实力，特别是耐磨材料研究方面在国内外有较高声望。而无机非金属材料作为研究方向之一，以其具有强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点在井下设备上有着广泛的用途。因此《无机非金属材料学》课程在本专业教学体系中有着重要的作用，旨在培养毕业后可进入矿业、钢铁、建材、航空、航天、汽车、机械等相关企事业单位和研究机构从事新材料设计、材料性能分析、材料加工、材料热处理、材料性能测试等科研开发、工程监理和管理等工作的本科生。近年来，无机非金属材料研究范围的扩大和跨学科发展愈来愈明显，因此，从人才培养的角度看，必须不断革新无机非金属材料工程专业的教育设置，把矿业领域的发展成果引入培养方案中，培养能够掌握行业发展趋势的现代应用型人才。

《无机非金属材料学》课程在我校材料科学与工程专业开设伊始便已确立，经过几代教师的不懈努力，已经建设成为本专业本科生必修课程之一，对学生毕业后能够更好的适应矿业等行业起着重要作用。

2 课程体系的确定

无机非金属材料工程专业主要研究无机非金属材料的组成、结构、性能及工艺之间的内在关系，要求无机非金属材料工程专业人才应既具有扎实的数学、物理、化学及材料学科基础知识，又有工程设计、计算机运用能力；既有宽广的专业知识面，又具有运用所学知识解决实际问题的能力，不断获取和理解新知识的能力，实践动手能力和创新能力。结合矿业行业的复杂不可重复等特点，将煤矿一般开采特点、矿山机械的实际应用情况和无机非金属材料基本知识结合讲授，使学生结合现场生产能更好得对知识点进行学习。

2.1 理论教学

在理论教学方面，除学校规定必修的公共基础平台的政治理论课、一般文化课外，学生不仅要掌握基础的专业知识，还要掌握采矿原理和矿山机械的知识，因此对《无机非金属材料学》课程讲授前的先期课程进行学习，包括：物理化学；固体物理；材料科学基础；材料科学与工程基础（双语）；材料物理性能；材料现代分析方法；功能材料；材料加工工程；采矿原理；矿山机械等课程。

通过使学生对前期专业基础课的学习和矿业行业特点的了解，在无机非金属材料学课程讲授过程中能使学生更好的结合实际生产学习课程所要求的知识点。在课程讲授过程中，尽可能的引用现场生产、煤矿机械失效实例对无机非金属材料提出要求，给学生思考空间，从材料组成出发，结合生产工艺和加工手段，制备所希望得到的无机非金属材料，分析其显微结构和性能特点。以此为主线，将课程的知识点贯穿其中，不仅便于学生记忆，更能够使学生将理论和实际相结合，日后在实际工作中能够将学到的基本理论运用，真正做到学以致用。

2.2 实践教学

在实践教学方面，除学校开设的基本的理论与训练、社会调查和专业实践等之外。根据实践教学内容和知识体系，将专业实践课程体系设置分为实验教学环节和现场实践训练环节。实验教学环节分两部分，第一部分是专业基础实验，包括物理实验、物理化学实验、材料科学基础实验；第二部分是工程技术基础实验，包括电工与电子技术实验、机械基础实验。现场实践训练环节包括：金工实习、专业技能训练、专业认识实习、矿井构造及矿山机械运转原理观摩等。

工艺实习制订实习任务书，明确实习目的，对实习内容作具体的要求。以我校学生对东陶公司（TOTO）认识实习为例，对于工艺实习的内容要求如下：

（1）了解企业发展史、目前现状及未来发展规划；

（2）熟悉主要产品种类、生产规模、经济技术指标和公司特色工艺流程；

（3）了解主要原料种类、来源和质量要求指标(长石、高岭土、石英、燃料等)；

（4）掌握坯、釉料的制备(化学组成、配料比例、球磨、喷雾干燥及粒化、压滤、练泥、储存、输送等)；

（5）掌握成型工艺过程(成型、热风干燥、输送、施釉等)；

（6）掌握烧成工艺流程(窑结构、热工测控、烧成工艺等)；

（7）掌握各个生产环节使用的设备特点和原理；

（8）掌握产品评价体系；

（9）独立完成实习报告。

再以我校学生对邯郸峰峰集团梧桐庄矿井下构造和矿山机械运转原理观摩实习为例，要求如下：

（1）了解矿井的规划和布局及当地的相关地质构造；

（2）了解所采煤炭的品质，其中杂质种类，开采量；

（3）通过对上述问题的了解推断对煤矿设备的要求，设备哪些地方需要无机非金属材料制备；

（4）讨论所需无机非金属材料的种类和性能特点；

（5）设计无机非金属材料构件并提出原材料的选择和制备工艺；

（6）提出检测方案；

（7）独立完成实习报告。

3 成绩考核

在学生成绩的评定形式上，采用了平时成绩（作业完成及课堂表现）与笔试相结合的方式。通过学生平时作业、报告的完成情况和完成质量、课堂出勤情况和课堂表现等方式评定平时成绩，笔试成绩根据学生最终考试成绩评定。两方面的结合有效的避免了学生死读书、读死书的情况。实践证明，这种学习成绩评价模式是可行的，它能客观地反映学生学习水平以及学习效果，对学生今后的学习及工作起到了积极作用。