吕涛

[摘 要] 剖析学科交叉研究生培养的科学与现实意义，并以中国地质大学（武汉）地球化学和物理学研究生人才培养为例，分析两者交叉培养的条件、必要性、可行性及重要意义。

[關键词] 交叉学科;培养模式;地球化学;物理学

当代科学技术的发展越来越呈现出多学科相互交叉、相互渗透、高度综合以及系统化、整体化的趋势，学科交叉已经成为当代科学发展的主要特征。重大科学技术成果的取得，越来越依赖于不同学科之间的交叉与融合，许多有影响的科技成果往往都是在跨学科研究领域中取得的。在目前国内的研究生教育中，单一学科培养模式已不能满足当代科技发展的需要。

一、我校地球化学和物理学学科发展历史、现状与特点

中国地质大学（武汉）地球化学是新中国成立后才引入我国的新兴学科，地球化学国家重点学科2002年获得批准，该学科点是推动我国地球化学发展的主要力量之一。早在1955年，於崇文教授就在原北京地质学院讲授地球化学，1960年创立了“地球化学及地球化学勘探”专业。1981、1984年分别设立了地球化学硕士和博士学位授权点。1985、1988年分别成立了地球化学系和地球化学研究所。该学科点先后承担了地质矿产部领导的、涵盖全国的地球化学教材和课程指导委员会，并主编了《地球化学》教材。1993年本学科点被地质矿产部评为重点学科，1995年地球化学教研室被湖北省教委评为省优秀教研室，“地球化学”课程两次被评为省优质课程。根据国家建设和人才需求及学术带头人的学术专长，20多年来已形成集中、稳定、具有特色及先进水平的研究方向。以於崇文院士为学术带头人的理论地球化学方向的特色是将数学、化学、物理学和复杂性科学与地质-地球化学相结合，长期探索地球科学的基本问题。以固体地球系统，特别是成矿系统的非线性和复杂性为研究对象，先后开拓了具有前瞻性和探索创新性的三个研究领域：成矿作用非线性动力学、成矿动力系统的复杂性及地质系统的复杂性。这些研究具有重要的科学和实践意义及良好的发展前景。以张本仁院士为学术带头人的区域和造山带地球化学研究方向是从地球动力学系统出发，以特有的地学-地球化学哲学观与方法论为指导，将区域壳幔组成、结构和演化、区域构造分区与发展、壳幔相互作用深部过程及地幔柱活动与大陆裂解动力学等四方面相结合，开展多侧面、多途径的造山带综合地球化学研究，进而探索和解决当前国际前沿的大陆动力学问题。近20多年来，该研究方向不断开拓创新，取得了国际先进及部分国际领先的成果。目前，该专业研究方向还涉及资源勘查地球化学、成矿作用地球化学和环境地球化学。该学科将继续集中力量开展和深化理论地球化学、区域和造山带地球化学方向的研究，加大为社会经济发展服务的力度，取得培养人才和科研成果的双丰收。中国地质大学（武汉）物理学系源于1952年北京地质学院物理勘查与探矿系的物理教研室，1987年建立物理系开设物理学本科专业，2006年开始招收物理学光学专业硕士研究生，2011年获批物理学一级学科硕士授权点。现有专任教师36人，其中教授10人，副教授18人，博士生导师2人;教师的博士化率超过80%，有一年及以上在国外学习研究经历的教师达到40%。物理学科立足于基础物理的理论和实验研究，探索物质的基本结构、相互作用性质和运动规律，形成较为完善的“本科—硕士”人才培养体系。

二、我校地球化学和物理学学科研究生培养

中国地质大学（武汉）地球化学专业开设如下研究生学位课程：科技英语写作与交流;中国特色社会主义理论与实践研究;自然辩证法概论;跨一级学科公共选修课;研究方向文献综述与论文写作;环境地球化学;同位素地球化学;微量元素地球化学;数理统计;数学物理方程;数值分析;多元统计分析;大型仪器分析基础与实践等。中国地质大学（武汉）物理学专业开设如下研究生学位课程：科技英语写作与交流;中国特色社会主义理论与实践研究;自然辩证法概论;跨一级学科公共选修课;研究方向文献综述（硕士）;材料设计;导波光学;非线性光学;高等光学;高等量子力学;固体物理;激光光谱学原理与技术;粒子物理学;量子场论;量子统计;实验数据处理方法;微弱信号测量;物理实验探测技术与应用;现代光电技术。由上述可见，两个专业研究生培养学位的课程除了公选课相同外，物理学中许多学位课程如材料设计与地球化学专业样品材料处理、制备有交叉，非线性光学、光谱学原理与技术、实验数据处理方法、微弱信号测量、物理实验探测技术与应用等课程设置均与地球化学分析有学科交叉或对化学分析有重要支撑作用，这些课程专业的学习可为地球微区化学分析提供物理学的思路、方法和技术，有助于开展新型地球微区化学分析，促进地球化学学科进步。

三、地球化学专业和物理学专业研究生交叉培养初步实践

地球化学是研究地球及其各圈层的物质组成、元素间的化学作用及化学演化的科学，是地球化学中的一门新兴学科。准确测定地质样品微量元素和同位素组成是揭示地质体形成及地质事件演化的基本前提。微量元素含量或比值可作为各种成岩、成矿物理化学条件的灵敏指示剂或示踪剂。将激光剥蚀技术与质谱分析技术相融合的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）能够原位、微区、高空间分辨率、低检出限、无污染、高效快速地测定固体地质样品主、微量元素和同位素组成。而物理学是建立在实验基础上的研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。如前文所述，我校地球化学专业和物理学专业研究生学位课程除了公共课外，有许多专业课相互交融，专业知识交叉性较强。对于一名物理专业的研究生而言，选修好物理类专业课如高等量子力学、量子场论、量子统计后，非线性光学有助于理解LA-ICP-MS分析系统中激光器基频激光输出及二倍频、三倍频工作基本原理;导波光学专业课有助于理解激光被地质样品（晶体和非晶体）吸收、反射、散射的基本规律;固体物理学专业课有助于理解地质样品的晶体结构特征及分类;高等光学专业课有助于理解激光剥蚀系统中激光束的扩束、整形及聚焦系统设计及工作特征;激光光谱学原理与技术有助于理解激光激发原子光谱的原理以及如何采集原子光谱测量地质样品中微量元素及同位素的测量方法;物理实验探测技术与应用有助于理解质谱仪（ICP-MS）系统结构、工作原理及测试原理;实验数据处理方法有助于开发新型ICP-MS输出数据的采集、处理、优化;微弱信号测量有助于理解如何提高ICP-MS分析元素的测试精确度和准确度、扩大测试元素同位素的类型;量子场论及量子统计专业课有助于理解光子与样品内的原子及核外电子相互作用规律以及发生元素分馏效应的微观物理化学机制;但物理专业研究生涉足地球化学研究要有基本的地球化学方面的知识，因此，交叉学科培养过程中必须选修地球化学专业的重要基础课程如环境地球化学、同位素地球化学、微量元素地球化学，了解主、微量元素及同位素在地质学研究中的作用及地位，发挥自身专业优势，利用物理学的基本思路、手段和方法为地球微区化学分析提供新的测试技术或方法，解决地球科学中问题，促进地球微区化学的发展和进步。

四、结束语

开展地球化学和物理学研究生交叉培养具有重大科学与现实意义。从哲学层面看，是人类认知能力和实践水平发展的必然结果;从科学研究角度看，是取得创新成果的重要基础;从个人发展角度看，可以有效促进人的全面发展，提升科研创新能力。从现实角度讲，交叉学科培养是研究生教育质量提高的客观需要，因为交叉学科的发展有利于研究生知识结构的优化，交叉学科的建设有利于研究生创新意识的形成，多学科集成有利于研究生科技创新方法的培养。

参考文献

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