礦業(yè)工程與冶金工程學(xué)科交叉研究生培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐

韓俊偉*，魏徐一，覃文慶

（中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410083）

交叉學(xué)科是指經(jīng)過(guò)兩門或多門學(xué)科相互滲透、相互借鑒而形成具有綜合性、前沿性的學(xué)科體系。交叉學(xué)科并非是新時(shí)期的產(chǎn)物，而是在科學(xué)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中不斷形成、且不斷完善[1]。17世紀(jì)的尼古拉斯·萊莫瑞提出了最早的學(xué)科交叉——植物化學(xué)和礦物化學(xué)，威廉·配第隨之對(duì)政治經(jīng)濟(jì)學(xué)進(jìn)行了研究。此外，包括已有的物理化學(xué)和經(jīng)濟(jì)地理等學(xué)科在歷史上也曾被稱為“交叉學(xué)科”。交叉學(xué)科實(shí)際上主要受科學(xué)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展兩方面的推動(dòng)和引領(lǐng)[2]。前者是指在科學(xué)不斷進(jìn)步過(guò)程中，不同領(lǐng)域所累積的知識(shí)出現(xiàn)了相似或重疊的部分，借助科技工作者的整理和歸納得以記錄和發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科交叉；后者是指在社會(huì)活動(dòng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，利用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)難以解決，需要借鑒不同領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)科交叉。

在“新工科”時(shí)代背景下，為了能夠適應(yīng)高效、綠色的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)家和社會(huì)對(duì)高等院校提出了更高要求，“學(xué)科交叉”是較為有效的解決途徑之一。2020年5月，教育部印發(fā)了《未來(lái)技術(shù)學(xué)院建設(shè)指南（試行）》的通知，提倡通過(guò)各學(xué)科主動(dòng)交叉融合打破傳統(tǒng)專業(yè)學(xué)科間的壁壘，助力探索新的人才培養(yǎng)模式[3]。2021年1月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部正式將交叉學(xué)科獨(dú)立出來(lái)，正式成為我國(guó)第14個(gè)學(xué)科門類[4]。習(xí)近平總書記在中央人才工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)[5]：到2030年，適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展的人才制度體系基本形成，創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)能力顯著提升，對(duì)世界優(yōu)秀人才的吸引力明顯增強(qiáng)，在主要科技領(lǐng)域有一批領(lǐng)跑者，在新興前沿交叉領(lǐng)域有一批開(kāi)拓者；到2035年，形成我國(guó)在諸多領(lǐng)域人才競(jìng)爭(zhēng)比較優(yōu)勢(shì)，國(guó)家戰(zhàn)略科技力量和高水平人才隊(duì)伍位居世界前列。因此，作為我國(guó)創(chuàng)新團(tuán)體主力軍的高等院校，科研院所應(yīng)積極開(kāi)展學(xué)科交叉型人才培養(yǎng)，不僅是對(duì)科學(xué)的進(jìn)一步探索，更肩負(fù)著創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的責(zé)任和使命。

中南大學(xué)是國(guó)家“雙一流”建設(shè)高校，其一級(jí)學(xué)科礦業(yè)工程與冶金工程均是國(guó)家“雙一流”建設(shè)學(xué)科，在教育部學(xué)科評(píng)估結(jié)果中均獲A+，在軟科專業(yè)排名中均屬世界前列，為我國(guó)礦山、冶金等企業(yè)輸送大量具有扎實(shí)專業(yè)知識(shí)的行業(yè)領(lǐng)軍人才。然而，礦業(yè)工程與冶金工程均屬于傳統(tǒng)工科，受整體就業(yè)環(huán)境和互聯(lián)網(wǎng)影響，研究生對(duì)于專業(yè)認(rèn)可度有所下降，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力退化，畢業(yè)后從事本行業(yè)人員規(guī)模明顯減小[6-7]。為了提升礦業(yè)工程研究生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，且在未來(lái)就業(yè)和工作中提升競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)中南大學(xué)資源加工與生物學(xué)院礦業(yè)工程研究生開(kāi)展選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)，系統(tǒng)分析了對(duì)研究生進(jìn)行選冶聯(lián)合學(xué)科交叉培養(yǎng)的發(fā)展需要，并借鑒中南大學(xué)“54321”研究生教育體系對(duì)礦業(yè)工程學(xué)科交叉培養(yǎng)模式進(jìn)行了探討與實(shí)踐。最終，為傳統(tǒng)工科專業(yè)學(xué)科交叉建設(shè)提供參考和借鑒，推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)提供人才力量。

1 選冶聯(lián)合發(fā)展的必然趨勢(shì)

選礦和冶金技術(shù)的本質(zhì)都是分離與純化的過(guò)程。選礦最基本的目的是為后續(xù)冶金過(guò)程輸送原料。近年來(lái)，隨著礦石不斷開(kāi)采，有價(jià)組分品位逐漸降低，一些礦石品位難以達(dá)到浮選要求。特別是銅、鉛和鋅硫化礦中氧化礦伴生現(xiàn)象明顯，傳統(tǒng)浮選回收經(jīng)濟(jì)效益不高[8]。為實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬高效利用，科技工作者通常采用硫化技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理。其中，選擇性硫化焙燒是較為有效的方法之一[9-10]，其原理是在硫化劑和高溫條件下將氧化礦轉(zhuǎn)化為金屬硫化物，以便于后續(xù)浮選回收。隨著城市礦產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，鉛鋅冶煉廢渣、廢舊動(dòng)力鋰電池及廢舊線路板中有價(jià)金屬二次資源的回收利用，僅靠單獨(dú)的浮選工藝難以分離，通常需要借助濕法冶金工藝進(jìn)行預(yù)處理或分離[11]?？梢?jiàn)，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，物料的來(lái)源和性質(zhì)也發(fā)生了巨大的變化，需要更復(fù)雜、更高效的回收利用工藝技術(shù)。

高等院校、科研院所作為人才培育基地，在得到社會(huì)生產(chǎn)反饋的實(shí)際問(wèn)題后，應(yīng)及時(shí)在已有的學(xué)科體系基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)和完善，其改進(jìn)和完善的過(guò)程通常需要借助其他已有學(xué)科的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步形成具有前沿性、綜合性的交叉學(xué)科。目前，中南大學(xué)礦業(yè)工程專業(yè)教師有著豐富的學(xué)業(yè)經(jīng)歷和研究經(jīng)歷，在研究方向上涉及選礦、冶金、材料及環(huán)境等多領(lǐng)域，其中選冶聯(lián)合的研究方向最為突出，如圖1所示。礦業(yè)工程領(lǐng)域在處理難選物料時(shí)，可借助火法冶金和濕法冶金中已有的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合選礦技術(shù)重選、磁選和浮選等方法進(jìn)行組合處理[12]。選冶聯(lián)合方法既可以是先采用冶金方式將物料進(jìn)行預(yù)處理使目標(biāo)金屬充分解離，也可以是采用選礦的方式預(yù)先富集，再借助冶金方式進(jìn)一步回收。選冶聯(lián)合方法可以充分利用選礦和冶金各自工藝的優(yōu)點(diǎn)，搭配簡(jiǎn)單、靈活多變、處理高效。選冶聯(lián)合并不是簡(jiǎn)單的選礦工藝與冶金工藝組合，需要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境多角度進(jìn)行深入結(jié)合?？梢?jiàn)，礦業(yè)工程與冶金工程的學(xué)科交叉既是科學(xué)研究的深入也是社會(huì)生產(chǎn)的需要，選冶聯(lián)合是礦業(yè)工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。

圖1 選冶聯(lián)合學(xué)科交叉思路

2 選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)思路與方法

培養(yǎng)具有學(xué)科交叉和創(chuàng)新意識(shí)的研究生過(guò)程是復(fù)雜且漫長(zhǎng)的，特別是對(duì)于傳統(tǒng)工科的學(xué)科交叉，可供參考的案例數(shù)量較少。選冶聯(lián)合的交叉型研究生培養(yǎng)思路和方法是基于2020年中南大學(xué)“54321”研究生教育體系基礎(chǔ)上，綜合了教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部發(fā)布的《關(guān)于加快新時(shí)代研究生教育改革發(fā)展的意見(jiàn)》。中南大學(xué)“54321”研究生教育體系主要從“學(xué)校、學(xué)院、學(xué)科、導(dǎo)師和學(xué)生”五個(gè)方面出發(fā)，包括學(xué)校頂層設(shè)計(jì)，二級(jí)學(xué)院管理落實(shí)，努力提升導(dǎo)師與生源水平，并完善各級(jí)監(jiān)管與責(zé)任制度，不斷提高研究生整體質(zhì)量和創(chuàng)新能力。礦業(yè)工程與冶金工程交叉的選冶聯(lián)合人才培養(yǎng)方法和思路可劃為5個(gè)主要階段。

2.1 圍繞“五位一體”

研究生學(xué)科交叉培養(yǎng)離不開(kāi)學(xué)校、學(xué)院、學(xué)科、導(dǎo)師和研究生。中南大學(xué)研究生選冶聯(lián)合學(xué)科交叉培養(yǎng)以資源加工與生物工程學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)生為核心；充分發(fā)揮學(xué)校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科和資源配置，將中南大學(xué)特色專業(yè)礦業(yè)工程和冶金工程進(jìn)行交叉；由資源加工與生物工程學(xué)院落實(shí)相應(yīng)的制度與制度保障，為交叉學(xué)科人才培養(yǎng)提供支持與指導(dǎo)[13]；具體由礦業(yè)工程和冶金工程在學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上，共同提出選冶聯(lián)合交叉型研究生培養(yǎng)過(guò)程和研究課題等，互相借鑒、互為所用；充分發(fā)揮導(dǎo)師的多學(xué)科專業(yè)知識(shí)背景和教書育人作用，形成具有中南大學(xué)選冶聯(lián)合特色的“五位一體”研究生交叉培養(yǎng)模式。

2.2 堅(jiān)持“四個(gè)著力”

選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)首要的是著力加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，特別是在優(yōu)化學(xué)位授權(quán)點(diǎn)及學(xué)科專業(yè)布局方面，選冶聯(lián)合學(xué)科交叉正是面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)而重點(diǎn)培育具有中南特色的交叉學(xué)科。構(gòu)建選冶聯(lián)合方向研究生的教育資源配套保障體系：優(yōu)化師生比例，打破導(dǎo)師專業(yè)和學(xué)院的限制，鼓勵(lì)冶金專業(yè)等學(xué)科教師擔(dān)任選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)研究生的第二指導(dǎo)教師；同時(shí)，全面開(kāi)放教學(xué)資源，鼓勵(lì)研究生跨學(xué)院、跨專業(yè)學(xué)習(xí)冶金領(lǐng)域的專業(yè)課程，強(qiáng)化選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)研究生基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用遷移能力。此外，對(duì)于選冶聯(lián)合交叉研究生的招生計(jì)劃分配和導(dǎo)師招生資格認(rèn)定予以優(yōu)化，招生計(jì)劃應(yīng)覆蓋招生的基本計(jì)劃、專項(xiàng)計(jì)劃和學(xué)校的獎(jiǎng)勵(lì)與支持計(jì)劃，對(duì)招收選冶聯(lián)合交叉研究生的導(dǎo)師予以一定的名額獎(jiǎng)勵(lì)，完善交叉學(xué)科教師的評(píng)價(jià)與管理，始終兼顧質(zhì)與量的共同發(fā)展。對(duì)于選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)同樣要優(yōu)化其獎(jiǎng)助體系，激勵(lì)學(xué)生專注于選冶聯(lián)合領(lǐng)域科研；同時(shí)要有完善的交叉學(xué)科研究生教育過(guò)程監(jiān)管體系，建立“嚴(yán)格過(guò)程考核-學(xué)業(yè)監(jiān)控預(yù)警-過(guò)程分流淘汰”機(jī)制，對(duì)于學(xué)業(yè)和科研開(kāi)展進(jìn)度緩慢的學(xué)生及時(shí)予以幫助和指導(dǎo)。

其次，著力完善二級(jí)培養(yǎng)單位過(guò)程管理。在選冶聯(lián)合交叉人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)管理，規(guī)定碩士、博士研究生各培養(yǎng)環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，包括課程學(xué)習(xí)、資格考試、論文開(kāi)題、中期考核和論文答辯等，在時(shí)間間隔內(nèi)限時(shí)完成，督促學(xué)生按時(shí)完成學(xué)業(yè)。對(duì)于交叉學(xué)科實(shí)施負(fù)責(zé)人制度，包括培養(yǎng)方案與學(xué)位點(diǎn)建設(shè)，培養(yǎng)過(guò)程的管理，送審審查，論文答辯組織，論文異議處理和優(yōu)秀論文推薦等。

其三，著力提升導(dǎo)師水平。依據(jù)學(xué)校相關(guān)管理辦法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)上崗，打破導(dǎo)師資格終身制度，特別是對(duì)于交叉學(xué)科導(dǎo)師要保證其在選冶聯(lián)合領(lǐng)域的研究上保持活力，加強(qiáng)“校-院”兩級(jí)培訓(xùn)，鼓勵(lì)各學(xué)院、各學(xué)科間教師進(jìn)行輪崗交流，為礦業(yè)工程和冶金工程專業(yè)教師提供互相學(xué)習(xí)和借鑒的平臺(tái)，鼓勵(lì)選冶聯(lián)合方向指導(dǎo)教師主動(dòng)承擔(dān)交叉學(xué)科課程，如《高溫加工過(guò)程原理》，《選冶聯(lián)合》等交叉課程。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間發(fā)展，打造出一支具有學(xué)科交叉背景的導(dǎo)師隊(duì)伍，努力提升選冶聯(lián)合交叉人才培育成效。

最后，著力提升生源質(zhì)量。對(duì)于交叉學(xué)科，特別是礦業(yè)工程和冶金工程傳統(tǒng)學(xué)科受學(xué)生關(guān)注度低，應(yīng)構(gòu)建多維度、多層次宣傳工作體系，借助學(xué)校已有的“優(yōu)秀本科生推免計(jì)劃”，“本—博”創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃和博士全面“申請(qǐng)—考核”制度，進(jìn)一步優(yōu)化交叉學(xué)科研究生人才選拔機(jī)制。鼓勵(lì)低年級(jí)的礦業(yè)工程和冶金工程本科生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，為其提供選冶聯(lián)合方向前沿講座和科研訓(xùn)練，激勵(lì)學(xué)生選擇選冶聯(lián)合方向繼續(xù)深入研究。

2.3 落實(shí)“三個(gè)責(zé)任”

選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)首要落實(shí)導(dǎo)師第一責(zé)任制，特別是跨院系的交叉學(xué)科導(dǎo)師要建立完善的資料庫(kù)，涵蓋基本信息，重點(diǎn)介紹在選冶聯(lián)合學(xué)科方面的研究進(jìn)展，科研創(chuàng)新和合作交流等情況。鼓勵(lì)選冶聯(lián)合交叉學(xué)科指導(dǎo)教師及其所在課題組的情況，特別是在交叉學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注和工作在其學(xué)院或課題組官網(wǎng)上給予報(bào)道，以便于考生及時(shí)了解，也有助于交叉學(xué)科合作交流。通過(guò)研究生管理信息，系統(tǒng)完善多維度的導(dǎo)師評(píng)價(jià)體系。其次，落實(shí)二級(jí)培養(yǎng)單位責(zé)任制，構(gòu)建涵蓋交叉學(xué)科研究生生源、培養(yǎng)過(guò)程、科研成果、學(xué)位授予等多方面的數(shù)據(jù)庫(kù)，建立二級(jí)培養(yǎng)單位責(zé)任檢測(cè)點(diǎn)。在選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)上，中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院和中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院每學(xué)年都會(huì)為交叉領(lǐng)域研究生提供學(xué)科交叉研究生論壇，并以口頭匯報(bào)和墻報(bào)展示等方式展現(xiàn)交叉學(xué)科取得的研究成果，為交叉學(xué)科領(lǐng)域研究生提供交叉領(lǐng)域研究的參考和示范。最終，落實(shí)學(xué)校監(jiān)管責(zé)任，對(duì)每個(gè)交叉學(xué)科研究生的前置學(xué)歷、學(xué)業(yè)情況、科研創(chuàng)新、榮譽(yù)獲獎(jiǎng)、校園生活和畢業(yè)去向等建立交叉人才數(shù)據(jù)庫(kù)，為以后其他學(xué)科培養(yǎng)提供參考。

2.4 突出“兩個(gè)重點(diǎn)”

選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)的目的是解決生產(chǎn)生活中傳統(tǒng)學(xué)科難以解決的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力強(qiáng)的交叉學(xué)科人才是關(guān)鍵。其一是完善和提升課程質(zhì)量，對(duì)于交叉學(xué)科課程培養(yǎng)方案要單獨(dú)修訂，組建具有交叉背景的教師團(tuán)隊(duì)對(duì)交叉學(xué)科課程進(jìn)行教學(xué)手段和教學(xué)方法改進(jìn)和完善，最終形成具有學(xué)校特色的交叉學(xué)科課程體系。例如，中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院對(duì)全院師生開(kāi)設(shè)了《高溫加工過(guò)程原理》，該門課程由冶金工程和礦業(yè)工程的數(shù)名教師組建授課團(tuán)隊(duì)，重點(diǎn)介紹和講解了高溫加工方法在礦物加工、冶金和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用原理與基礎(chǔ)等。其二是完善交叉學(xué)科創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)，借助已有的創(chuàng)新平臺(tái)，如雙創(chuàng)示范基地、創(chuàng)客空間、研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地、大學(xué)科技園、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程中心和科研訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室等形成聯(lián)合交叉創(chuàng)新平臺(tái)。例如，學(xué)院鼓勵(lì)并推薦選冶聯(lián)合交叉學(xué)科研究生申請(qǐng)研究生自主創(chuàng)新項(xiàng)目，并為其交叉團(tuán)隊(duì)提供所有創(chuàng)新平臺(tái)；此外學(xué)院多數(shù)課題組團(tuán)隊(duì)與校外企業(yè)積極合作，共建研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，為選冶聯(lián)合研究生提供實(shí)踐的機(jī)會(huì)。其三是對(duì)于交叉學(xué)科研究生項(xiàng)目申請(qǐng)予以重點(diǎn)培育和孵化，包括研究生自由探索創(chuàng)新項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目、科研平臺(tái)開(kāi)放基金項(xiàng)目和校企聯(lián)合項(xiàng)目等。除交叉創(chuàng)新能力外，還應(yīng)突出交叉學(xué)科研究生國(guó)際化水平，引進(jìn)具有礦業(yè)工程和冶金工程學(xué)科的海外師資，或開(kāi)設(shè)海外高等院校的國(guó)際化課程；鼓勵(lì)交叉學(xué)科研究生參加高水平國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，對(duì)交叉學(xué)科研究生海外訪學(xué)和暑期學(xué)校予以資助等。例如，中南大學(xué)礦業(yè)工程師生連續(xù)多年參加國(guó)際礦物加工大會(huì)，全球礦物、金屬與材料年會(huì)（TMS）和國(guó)際生物技術(shù)大會(huì)（IBS）等。

2.5 實(shí)現(xiàn)“一個(gè)目標(biāo)”

中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院對(duì)傳統(tǒng)工科——礦業(yè)工程研究生培養(yǎng)提出了新模式，即選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)新模式。通過(guò)深化學(xué)科交叉教育改革，不斷加強(qiáng)學(xué)院研究生在礦物加工和冶金領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備，提高其未來(lái)在實(shí)際工作中的創(chuàng)新與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為社會(huì)培養(yǎng)一批兼具礦業(yè)工程和冶金工程背景的高層次交叉人才。此外，還能夠?yàn)槠渌麄鹘y(tǒng)工科專業(yè)研究生培養(yǎng)提供借鑒和參考。

3 總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展和科學(xué)研究的不斷發(fā)現(xiàn)，對(duì)礦業(yè)工程研究生人才培養(yǎng)提出了更高要求，選冶聯(lián)合是礦業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。本研究以中南大學(xué)資源加工與生物學(xué)院礦業(yè)工程為例，結(jié)合中南大學(xué)優(yōu)勢(shì)學(xué)科冶金工程等，借鑒中南大學(xué)先進(jìn)的“54321”研究生教育體系，進(jìn)行選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)探討與實(shí)踐，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力的交叉人才，為“新工科”背景下傳統(tǒng)學(xué)科研究生培養(yǎng)提供新思路。