“新工科”背景下矿物加工专业人才培养的几点思考

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  [摘 要]自“新工科”建设提出以来,得到了国内高校的高度重视,各工科专业针对“新工科”内涵建设在培养模式方面进行了积极探索。课题组结合传统工科专业矿物加工的发展历程,分析了矿物加工“培养理念陈旧、模式单一,课程设置单一,教学设施平台单一”等特点,同时针对专业本身面临着“资源复杂化、工程技术自动化、就业方向多样化”的趋势,提出了“新工科”建设背景下,树立“新工科”理念、课程设置改革、产学研相结合、条件制度保障相结合的新培养模式。
  [关键词]矿物加工;新工科;培养模式
  [中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2019)04-0146-03
  矿物加工工程专业,即原来所称的选矿专业,是专门研究将有用矿物和脉石矿物分离的学科,常根据不同矿物之间的物理化学性质,采用重选、磁选和浮选等方法,将低品位的原矿初步富集为品位较高、适合后续冶炼的富矿。该专业的建设与发展为国家的建设和发展做出了不可磨灭的贡献。
  矿物加工工程(下文简称矿物加工)专业是一个传统而古老、艰苦的工科专业,经过多年的发展,全国现开设矿物加工专业的本科高校仅30余所,与当下设置有经济金融、计算机等专业高校数量不可相提并论。每年培养选矿本科毕业生不过3000人,而我国矿业上市公司已逾180家,中小矿业企业成百上千家,每年选矿工程人才需求上万计[1]。但近年来,由于国家政策、经济形势以及专业本身发展趋势的变化,对矿物加工专业等传统艰苦专业的招生、就业均产生了不利影响,导致矿物加工技术人才发生了流失。
  例如我校矿物加工专业自建校以来就得到了设置,它是我国唯一以培养化工矿物加工人才为目标的专业,先后被确定为原化工部高等学校首批重点学科,湖北省重点学科,2003年获得省免评硕士点授予权,2010年获批矿业工程一级学科硕士点,2012年2月被批准为教育部“卓越工程师计划”试点专业。多年来本专业本科就业率一直高达95%以上,其中中国500强企业就业率超过70%,就业行业涉及黑色、有色、磷化工、金属材料及钢铁冶炼,就业企业有宝武集团、瓮福集团、紫金矿业等大中型国有企业。但是,近年来学生招生人数却呈现出下滑的趋势,导致部分企业到校招聘时出现无人可招,无人可用的局面。
  随着国家正在实施创新驱动发展、“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等一系列重大战略布局,为响应国家战略需求,支撑服务以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展,突破核心关键技术,构筑先发优势,提出了高校“新工科”建设[2-4]。为了响应国家政策,提振矿物加工传统艰苦专业的发展,需积极探索“新工科”背景下矿物加工专业新型的人才培养模式。
  一、矿物加工专业培养模式特点及发展趋势
  (一)矿物加工专业培养模式特点
  1.理念陳旧,模式单一
  矿物加工专业开办至今,经历了国家统招包分配的模式,再到国家经济的改革开放时期,招生就业分开进行,就业实行市场化行为。虽然矿物加工专业经过了几次专业调整,名称从最初的“选矿工程”变为“矿物加工工程”,但是传统的苏联式培养模式及理念仍存在于现在的培养过程中,模式单一。例如,传统的有色金属院校主要教授有色行业的矿物加工专业知识,原化工行业所属高校培养的矿物加工人才多数只能从事化工矿物加工,原煤炭院校培养的人才主要就业于煤炭行业等。而现今国家经济、科学技术不断发展,资源的综合利用可能同时涉及有色金属利用、非金属资源开发、矿物材料的无害化处理等行业。因此,传统的单一培养模式已不能适应当前经济的发展。
  2.课程设置单一
  矿物加工现行的课程设置主要有碎磨课程、矿物分选与分离课程、选矿厂设计等主干课程。课程变化主要将原来的重选、磁电选、浮选等课程合并为矿物分选与分离课程,这些课程教授的主要内容变化不大,课程设置单一。虽然设置了矿业经济学、环境保护概论、矿物材料等相关课程,但这些课程教学内容比较简单,与矿物加工专业关联度低、实践教学基本为零,使得学生对这些“非主干专业课”置之不理,基本上不受学生重视,与时下经济、环境类专业在招生时较受学生欢迎程度形成鲜明对比。因此,在“新工科”背景下,这些课程的内容已经远不能满足现如今经济、科技的发展要求。
  3.教学设施平台单一
  由于矿物加工专业近年来招生人数下降,教育教学设施投资严重不足。专业建设以来,理论教学设施从最初的黑板板书到现在的多媒体的运用、慕课平台的开放、视频课程的录制及分享、翻转课堂的运用等多种教学方法及手段,可以说,理论教学设施及平台得到了较大发展,但实践教学设备及平台的发展与之截然相反。
  矿物加工的实践教学主要集中于选矿厂课程设计、重磁浮专业实验、三大类实习等,与传统的实践教学相比没有多大改进。而与当下经济、科学技术发展相关的矿业经济核算、矿物材料实验、常用矿物分析设备操作实践、环境保护类实践等课程开设较少,或者开设实践课程训练强度不够。并且,相关的矿物加工设备老化严重,一些设备已经在生成上不再应用,设备投入较少,新技术新设备更新不足。这些原因使得学生在实践操作环节不能及时掌握先进的矿物加工设备操作技术,跟不上知识体系的更新。
  (二)矿物加工专业的发展趋势
  1.处理资源的复杂化
  19世纪初,矿物加工隶属于采矿或冶金学科,经过长时间的发展,采矿技术与冶炼技术愈加成熟,对矿物的分离提出了更加严格的要求,于是从前述两个学科中独立出来形成了选矿专业。从专业名称可以看出,选矿专业主要针对的资源是矿石产品,进行简单的选别后将贫矿变成富矿用于后续冶金工业。到了20世纪90年代,通过专业的调整,选矿专业改称为矿物加工工程专业,此时处理的资源主要仍为矿物产品,矿物加工专业处理的对象也发生了如下变化:
  其一,随着资源的开采,高品位的易选矿石逐渐减少,使得矿物加工面临着资源品位越来越贫乏,矿石的组成越来越复杂的现实状况,有用矿物间的嵌布关系复杂,采用传统单一的选矿技术已经难以将有用矿物与脉石矿物分离。   其二,随着经济社会的发展、传统资源的消耗,二次资源逐渐成为矿物加工处理的主要对象。二次资源的来源比较广泛,包括前期选矿遗留的高品位尾矿、废弃的电子生活垃圾、报废的家电产品、汽车产品等,均成为矿物加工处理的对象。
  其三,矿物加工服务对象也发生了变化,除了分离有用矿物外,还用来处理固体废弃物、废水和废气等三废产品。矿物加工处理对象的复杂化,使得该专业的发展面临着新的趋势和方向。
  2.矿物加工技术的智能化
  矿物加工处理资源变得贫、细、杂,传统的选矿技术已经很难高效分离出目的矿物与脉石矿物,对选矿的工艺流程和设备提出了新的要求。目前,生產上的选矿设备变得大型化,工艺流程复杂化,操作过程精准化。因此,原来需要人为的操作和控制技术难以满足矿物分离的精深加工、精准分离与富集。
  在国家提出“智能制造”战略的大背景下,从传统的人工控制到自动化和智能化控制,可大大提高选矿效率和选矿精矿指标的控制。但是,目前矿物加工专业人才的培养模式中,涉及自动化的理论和实践课程仍然不足,在行业中往往存在懂自动化的工程人才不懂选矿规律,懂选矿规律的人才不能从事开发设计选矿工艺流程和设备的自动控制,导致专业之间跨度较大,存在难以逾越的鸿沟,从而影响了矿物加工专业的纵深发展。
  3.就业方向的多样化
  传统矿业优势随着国内资源的逐渐耗竭而变得不复存在。矿物加工专业毕业生从事的矿山选厂工作、矿业工程研究院所从事的研究和设计工作、环境工程领域废水处理等传统就业领域正变得越来越困难。
  随着国家“一带一路”战略、生态文明建设等路线的制定[5],矿物加工毕业生就业领域出现了新的变化,这些新兴就业领域有:国际矿业投资与咨询、矿业工程自动化、电子垃圾废弃物等二次资源回收利用等。新兴的就业领域对矿物加工专业的毕业生提出了新的能力和素质要求。
  二、矿物加工“新工科”人才培养思考
  (一)树立“新工科”理念
  叶民[6]等指出,“新工科”不是对旧有问题的同义反复,不是简单的概念创新,不是应对时代发展和环境变化的填词造句,也不是技术更新后的内容重置。“新工科”之新,应该是工程教育对工程活动“新业态”的全面回应,应该是面向未来的、切实可行的落实路径和创新举措。我们认为,“新工科”之新主要体现在新理念、新课程体系和新管理体制三个方面。
  “新工科”教育的成败与教师对新理念的理解存在很大关系。教师是新工科理念的直接实施者,教师在思想上需认同“新工科”的理念,主动将教学与“新工科”理念相融合,积极调整学生的培养模式,在教学上时刻提高自己适应“新工科”培养体系的能力,提升教师自身的专业交叉知识的理论融合和专业实践能力[7]。教师还应通过交叉知识的融合,以及工程应用实践,善于总结相关理论,加强“新工科”培养模式下的专业课程教材的编写。
  在科研中,教师应认识到矿物加工专业面临的新挑战,积极调整课题研究方向,例如,采用多学科交叉结合的方法解决矿物加工中的难题,突破一批关键技术,形成核心的矿物加工知识体系。
  (二)课程设置改革
  为了适应矿物加工专业的新发展趋势,学生培养过程也需要发生变化,其中主要的变化就是课程设置的变化。
  理论课程需增加交叉学科,减少传统课程的开设量。为了适应矿物加工发展趋势的新变化,提高学生动手能力、专业交叉融合能力、就业能力,需增加自动化及控制过程、经济与投资分析、二次资源的来源与处理现状和方法等课程,从而提高学生对跨界专业的理解,与传统课程的交叉融合。
  实践课程需注重学科的交叉融合与应用。新的理论课程开设时就需要对应开设新的实践课程,以往与本专业相关的基础课程实践教学环节往往均是独立于本专业开设的,与专业交叉融合较少。因此,在开设交叉学科基础实践教学课程时,须注重学科交叉融合实践能力的培养,有目的性和针对性地开设实践教学课程,这样才能提高学生的融合实践能力。例如,增加自动化课程、选矿机械中的应用课程设计、矿业投资经济学的实操与演练等。
  创新课程开设需更加注重实际问题的解决。培养学生创新思维的目的就是希望学生能另辟蹊径解决传统复杂的工程技术难题。要做到“另辟蹊径”就需要学生基本知识面较广,懂得目标导向设计、方法学验证等。这些都需要创新课程的开设来对学生进行培养。
  (三)产学研相结合
  “新工科”之新就在于人才培养模式坚持“反向设计”[8]。与传统的“正向设计”(正向设计——坚持老师能教什么课程为导向,教学设计从构建课程体系入手,以确定达到课程教学目标的适切性)相比,“反向设计”更加注重需求,从市场需求出发来进行人才的培养。“产学研”相结合的模式正是从需求出发,进行订单式培养。如福州大学与紫金矿业集团合作成立的“紫金矿业学院”,湖北兴发集团与武汉工程大学合作成立的“兴发矿业学院”等,这些校企合作模式正是从企业需求出发,结合企业实际面临的人才困难和技术难题,结合学校自身的教学优势,从目标导向式对人才进行培养。
  (四)条件及制度保障
  “新工科”的理念从2016年提出至今,已2年有余。但从各高校的实施情况可以看出,还有一定的滞后性,这种滞后性除了理念的深入理解与普及需要时间外,还与制度与条件的形成不及时相关。矿物加工专业改革的迫切性正好与“新工科”建设相契合,学校相关部门应该及时制订与“新工科”建设相关的文件,确保矿物加工专业改革发展适应“新工科”人才培养需求。比如,加强人才培养质量标准的研究,制订符合当下国际、行业需求相符合的人才培养标准,推进矿物加工“新工科”人才培养模式的修订,加强学科交叉专业人才、边缘性新兴学科人才的引进,从而提高复合型人才的培养能力,努力保障矿物加工专业教学平台建设及设备更新所需的经费,加快矿物加工专业工程认证等。   “新工科”建设本就是一个系统工程,需要国家、省、校的高效配合,才能完成学科建设[9]。特别是对于矿物加工这种艰苦专业、被学生边缘化的专业更需要学生、教师、院系、学校等密切协作,才能保证在此机遇下重新开辟出矿物加工专业的新天地,实现该专業的跨越式发展。
  三、结论
  矿物加工专业经过多年的发展,出现了培养理念及模式单一、课程设置单一、教学设施设备单一等特点,同时专业本身也出现了新的发展趋势和变化,这些变化可概括为资源的复杂化、工程技术的自动化、就业方向的多样化。培养模式单一及发展趋势的改变,使得现今的专业培养模式不再能培养出优秀的社会需求型人才。课题组从“新工科”建设的理念出发,坚持“反向设计”,提出了新的培养模式,即树立“新工科”的新理念,从改革课程体系设置出发,产学研相结合,采用校企联合培养模式,教师、学生、院系、学校与国家等密切协作,以期开辟出矿物加工专业的新天地,实现该专业的跨越式发展,最终培养出能适应国际新环境、国家新战略、企业新需求的新型工科人才。
  [ 参 考 文 献 ]
  [1] 晏全香,库建刚,邓荣东.矿物加工人才培养模式的改革与创新研究[J],教育教学论坛,2017(11):93-94.
  [2] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.
  [3] 陆国栋,李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究,2017(3):20-26.
  [4] 李华,胡娜,游振声.新工科:形态、内涵与方向[J].高等工程教育研究,2017(4):16-19.
  [5] 马昌前.面向“一带一路”,培养具有国际视野的创新型人才[J].大学教育,2018(4):21-24.
  [6] 叶民,钱辉.新业态之新与新工科之新[J].高等工程教育研究,2017(4):5-9.
  [7] 陈雷,强成文.工程教育认证视域下应用型本科院校毕业生跟踪反馈机制探析[J].大学教育,2017(12):5-7.
  [8] 姜晓坤,朱泓,李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估,2018(2):17-24.
  [9] 吴邵兰,赵三银,黄长征.地方本科院校新工科专业建设质量保障路径研究[J].大学教育,2018(6):18-21.
  [责任编辑:钟 岚]
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