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 長沙 410083）

交叉學(xué)科是指經(jīng)過兩門或多門學(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)科并非是新時期的產(chǎn)物，而是在科學(xué)發(fā)展和社會進(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)科實際上主要受科學(xué)進(jìn)步和社會發(fā)展兩方面的推動和引領(lǐng)[2]。前者是指在科學(xué)不斷進(jìn)步過程中，不同領(lǐng)域所累積的知識出現(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)而推動學(xué)科交叉；后者是指在社會活動中出現(xiàn)的問題，利用現(xiàn)有的經(jīng)驗難以解決，需要借鑒不同領(lǐng)域的經(jīng)驗，進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)科交叉。

在“新工科”時代背景下，為了能夠適應(yīng)高效、綠色的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國家和社會對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《未來技術(shù)學(xué)院建設(shè)指南（試行）》的通知，提倡通過各學(xué)科主動交叉融合打破傳統(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，國務(wù)院學(xué)位委員會、教育部正式將交叉學(xué)科獨立出來，正式成為我國第14個學(xué)科門類[4]。習(xí)近平總書記在中央人才工作會議上強(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)域有一批開拓者；到2035年，形成我國在諸多領(lǐng)域人才競爭比較優(yōu)勢，國家戰(zhàn)略科技力量和高水平人才隊伍位居世界前列。因此，作為我國創(chuàng)新團(tuán)體主力軍的高等院校，科研院所應(yīng)積極開展學(xué)科交叉型人才培養(yǎng)，不僅是對科學(xué)的進(jìn)一步探索，更肩負(fù)著創(chuàng)新型國家建設(shè)的責(zé)任和使命。

中南大學(xué)是國家“雙一流”建設(shè)高校，其一級學(xué)科礦業(yè)工程與冶金工程均是國家“雙一流”建設(shè)學(xué)科，在教育部學(xué)科評估結(jié)果中均獲A+，在軟科專業(yè)排名中均屬世界前列，為我國礦山、冶金等企業(yè)輸送大量具有扎實專業(yè)知識的行業(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，研究生對于專業(yè)認(rèn)可度有所下降，主動學(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，且在未來就業(yè)和工作中提升競爭力，對中南大學(xué)資源加工與生物學(xué)院礦業(yè)工程研究生開展選冶聯(lián)合交叉培養(yǎng)，系統(tǒng)分析了對研究生進(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”研究生教育體系對礦業(yè)工程學(xué)科交叉培養(yǎng)模式進(jìn)行了探討與實踐。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，推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為創(chuàng)新型國家建設(shè)提供人才力量。

1 選冶聯(lián)合發(fā)展的必然趨勢

選礦和冶金技術(shù)的本質(zhì)都是分離與純化的過程。選礦最基本的目的是為后續(xù)冶金過程輸送原料。近年來，隨著礦石不斷開采，有價組分品位逐漸降低，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]。為實現(xiàn)有價金屬高效利用，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、廢舊動力鋰電池及廢舊線路板中有價金屬二次資源的回收利用，僅靠單獨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?，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和社會進(jìn)步，物料的來源和性質(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，在得到社會生產(chǎn)反饋的實際問題后，應(yīng)及時在已有的學(xué)科體系基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)和完善，其改進(jìn)和完善的過程通常需要借助其他已有學(xué)科的經(jīng)驗，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，可借助火法冶金和濕法冶金中已有的經(jīng)驗，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，搭配簡單、靈活多變、處理高效。選冶聯(lián)合并不是簡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?，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。

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)新意識的研究生過程是復(fù)雜且漫長的，特別是對于傳統(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、國家發(fā)展改革委、財政部發(fā)布的《關(guān)于加快新時代研究生教育改革發(fā)展的意見》。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”五個方面出發(fā)，包括學(xué)校頂層設(shè)計，二級學(xué)院管理落實，努力提升導(dǎo)師與生源水平，并完善各級監(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 堅持“四個著力”

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，特別是在優(yōu)化學(xué)位授權(quán)點及學(xué)科專業(yè)布局方面，選冶聯(lián)合學(xué)科交叉正是面向國家戰(zhàn)略需求，瞄準(zhǔn)科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場而重點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，全面開放教學(xué)資源，鼓勵研究生跨學(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)知識和應(yīng)用遷移能力。此外，對于選冶聯(lián)合交叉研究生的招生計劃分配和導(dǎo)師招生資格認(rèn)定予以優(yōu)化，招生計劃應(yīng)覆蓋招生的基本計劃、專項計劃和學(xué)校的獎勵與支持計劃，對招收選冶聯(lián)合交叉研究生的導(dǎo)師予以一定的名額獎勵，完善交叉學(xué)科教師的評價與管理，始終兼顧質(zhì)與量的共同發(fā)展。對于選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)同樣要優(yōu)化其獎助體系，激勵學(xué)生專注于選冶聯(lián)合領(lǐng)域科研；同時要有完善的交叉學(xué)科研究生教育過程監(jiān)管體系，建立“嚴(yán)格過程考核-學(xué)業(yè)監(jiān)控預(yù)警-過程分流淘汰”機(jī)制，對于學(xué)業(yè)和科研開展進(jìn)度緩慢的學(xué)生及時予以幫助和指導(dǎo)。

其次，著力完善二級培養(yǎng)單位過程管理。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)的時間節(jié)點，包括課程學(xué)習(xí)、資格考試、論文開題、中期考核和論文答辯等，在時間間隔內(nèi)限時完成，督促學(xué)生按時完成學(xué)業(yè)。對于交叉學(xué)科實施負(fù)責(zé)人制度，包括培養(yǎng)方案與學(xué)位點建設(shè)，培養(yǎng)過程的管理，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)管理辦法實現(xiàn)動態(tài)上崗，打破導(dǎo)師資格終身制度，特別是對于交叉學(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”兩級培訓(xùn)，鼓勵各學(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，鼓勵選冶聯(lián)合方向指導(dǎo)教師主動承擔(dān)交叉學(xué)科課程，如《高溫加工過程原理》，《選冶聯(lián)合》等交叉課程。經(jīng)過一段時間發(fā)展，打造出一支具有學(xué)科交叉背景的導(dǎo)師隊伍，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)秀本科生推免計劃”，“本—博”創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃和博士全面“申請—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。鼓勵低年級的礦業(yè)工程和冶金工程本科生進(jìn)入實驗室，為其提供選冶聯(lián)合方向前沿講座和科研訓(xùn)練，激勵學(xué)生選擇選冶聯(lián)合方向繼續(xù)深入研究。

2.3 落實“三個責(zé)任”

選冶聯(lián)合交叉研究生培養(yǎng)首要落實導(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，涵蓋基本信息，重點介紹在選冶聯(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)上給予報道，以便于考生及時了解，也有助于交叉學(xué)科合作交流。通過研究生管理信息，系統(tǒng)完善多維度的導(dǎo)師評價體系。其次，落實二級培養(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)過程、科研成果、學(xué)位授予等多方面的數(shù)據(jù)庫，建立二級培養(yǎng)單位責(zé)任檢測點。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，并以口頭匯報和墻報展示等方式展現(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，落實學(xué)校監(jiān)管責(zé)任，對每個交叉學(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、校園生活和畢業(yè)去向等建立交叉人才數(shù)據(jù)庫，為以后其他學(xué)科培養(yǎng)提供參考。

2.4 突出“兩個重點”

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)科難以解決的實際問題，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，對于交叉學(xué)科課程培養(yǎng)方案要單獨修訂，組建具有交叉背景的教師團(tuán)隊對交叉學(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)院對全院師生開設(shè)了《高溫加工過程原理》，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，重點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，借助已有的創(chuàng)新平臺，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、重點實驗室、工程中心和科研訓(xùn)練實驗室等形成聯(lián)合交叉創(chuàng)新平臺。例如，學(xué)院鼓勵并推薦選冶聯(lián)合交叉學(xué)科研究生申請研究生自主創(chuàng)新項目，并為其交叉團(tuán)隊提供所有創(chuàng)新平臺；此外學(xué)院多數(shù)課題組團(tuán)隊與校外企業(yè)積極合作，共建研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，為選冶聯(lián)合研究生提供實踐的機(jī)會。其三是對于交叉學(xué)科研究生項目申請予以重點培育和孵化，包括研究生自由探索創(chuàng)新項目、教師科研項目、科研平臺開放基金項目和校企聯(lián)合項目等。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，或開設(shè)海外高等院校的國際化課程；鼓勵交叉學(xué)科研究生參加高水平國際學(xué)術(shù)會議，對交叉學(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)多年參加國際礦物加工大會，全球礦物、金屬與材料年會（TMS）和國際生物技術(shù)大會（IBS）等。

2.5 實現(xiàn)“一個目標(biāo)”

中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院對傳統(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)域的知識儲備，提高其未來在實際工作中的創(chuàng)新與解決實際問題的能力，為社會培養(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，還能夠為其他傳統(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)社會不斷發(fā)展和科學(xué)研究的不斷發(fā)現(xiàn)，對礦業(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)未來發(fā)展的趨勢之一。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。