双碳背景下矿物加工工程专业人才培养的特色模式

史长亮，赵继芬，聂彦合，谢玉娟

(河南理工大学 化学化工学院，河南 焦作）

一 引言

面对经济发展过程中二氧化碳的超标排放造成的环境及生态压力，习近平总书记为核心的党中央提出中国将实施“双碳战略”，即：2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和，在2021 年的政府工作报告中，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为重点任务之一，加快推动绿色低碳发展也被列入“十四五”发展规划之中。“双碳战略”是造福人类、经济与环境协调发展的客观需要，“双碳战略”的实施以科学发展为先导，科学发展的依托在于一批批优秀科技工作人员的培养及输出，而高等院校及科研院所作为人才培养的主阵地，如何创新现有人才培养模式塑造更符合双碳国情的人才质量至关重要[1]。

河南理工大学矿物加工工程专业从矿物处理流程切入，围绕“低碳清洁技术的源头创新+ 洗选过程绿色节能装备研发+ 废气废水循环利用+ 固废资源化利用”进行科研及教学平台构建，全过程实现清洁化、循环化、低碳化升级改造，助力国家“碳达峰、碳中和”；同时，专业自1998 年建立之初，始终持续关注人才培养的各个环节，人才培养质量得到社会及企业任可度高，逐步形成了矿物加工领域人才培养的特色做法，尤其是近年来借助政府、企业协同育人的成效得到彰显。本文将重点介绍“协同办学、协同育人、协同创新”三协同培养特色模式的做法与成效，以期为其他工科专业转型发展提供借鉴。

二 矿物加工工程专业培养模式建设框架

以“双碳”为目标引领的我国能源革命正在加速推进。煤炭是我国主要的化石能源，占能源消费总量的一半以上，虽然近年来消费比例逐年下降，但其主导地位在短期内无法改变，这无疑增加了实现“双碳”的难度。选煤是洁净煤技术的源头和基础，是煤炭清洁高效利用的关键。在“双碳”目标下，选煤行业通过科技创新和产品精益供应实现自身生产及其下游产业消费的低碳化，对于“双碳”目标在煤炭行业这个主战场上的实现具有十分重要的作用。矿物加工工程专业的人才培养模式框架如图1 所示。从矿物加工工程专业的培养目标为出发点，以“双碳”战略目标为大背景，紧扣行业需求热度高、社会服务能力提升、低碳技术创新的新工科培养需求，综合对课程体系、实践环节、师资队伍、实验条件进行建设规划，建设过程中基于企业、政府的参与引入“协同办学、协同育人、协同创新”三协同培养理念，最终人才输出达到工程教育认证标准及“四个面向”标准[2-3]。

图1 矿物加工工程专业的人才培养模式框架

三 协同培养模式探索与实践

（一） 协同办学模式

河南理工大学矿物加工工程专业主要是基于“参与方的必要性、实施方案的合理性、目标的可行性”协同办学理念（见图2），形成了稳定的教学体系，办学环境得到改善，实践基地多元化发展且与双碳为背景的时实践内容得到彰显，可有效提高育人质量。

图2 矿物加工工程专业的协同办学理念

河南理工大学矿物加工工程专业在学生三大实习培养目标要求的前提下，明确了协同主体方为专业、企业及政府共同参与，在专业形成的“研究”培养模式下，进一步塑造企业政府协助的“实践-研究- 实践”的连贯培养模式；同时，近年来在协同办学实施过程中，以河南理工大学煤炭特色为重点，使学生在煤炭领域企业重点实践、学习，凸显煤炭技能；同时，结合矿物加工工程专业特点，以选煤、选矿、污水处理、智能控制等为主的装备制造企业，近年来也是本专业引领学生实践的侧重点；更为重要的是，为了拓宽学生的就业渠道及知识面，国内各大典型选矿厂的认知也被扩充至学生培养环节；新冠肺炎疫情爆发以来矿物加工专业实习实践教学工作开展了“线上实习”“云实践”“线上线下同步课堂”“校内+现场”等多种形式教学探索，在协同培养目标方面，极大迎合了学生的需求，同时也因多主体、多因素、持久性的企业政府接触，使得教师的教育理念更加科学系统，教师关注了理论中的实践问题，使得专业知识更加扎实、教育教学实践能力得到提高。

（二） 协同育人模式

为响应加快构建高校碳中和科技创新体系和人才培养体系，以协同办学模式为基础，通过不断强化学校内外沟通与交流，专业以人才培养质量为主题，从课程设置、实践平台、创新平台等方面组建了基层教学组织体系并作为育人载体[4]，近年来，该体系中重点对人员协同、机制创新协同、思政教育与专业课程教学协同三方面在结构、功能性又进行了完善，利用多方资源充分保障学生的学习效果及能力培养，为各项教学工作的有效落实提供组织保障。以基层教学组织体系建设为载体的协同育人框架图见图3。

图3 协同育人模式框架图

高素质的人才培养离不开高能力的师资队伍。首先，构建了“企业工程师-优秀校友-行业专家”参与的协同培养人才机制，实施“专职—兼职—专兼结合”的指导和教学模式，以提高学生社会服务能力来彰显矿物加工学科建设的成效。基层教学组织体系更要在激励机制上进行创新，以专业层面要破除唯论文、唯项目的限制措施，重点将高水平成果及科研转化成果作为评优考核的重要依据；而在企业及政府方面，更要侧重于与高校联合解决卡脖子工程问题的举措作为培养对象的考核依据，要兼顾钻研及实践训练体系，提高集成知识的能力，真正在教学与工程中做到独当一面。再有，立德树人是高校的根本任务，开展思想政治教育是实现这一任务的有效途径，在专业课程教学的过程中将思政教育协同，重点关注基础理论创新及应用创新技术涌现的经典案例以及对于适应低碳国情发展的意义，从而全面提高学生的综合素质。

（三） 协同创新模式

矿物加工专业多年来从支撑平台、组织形式和内容主题等不同角度为学生营造低碳技术引领、高效的实践创新环境，加快培育和产出一批能够服务国家战略、引领学科发展、具有国际化视野的重大研究领域和研究团队，实现在人才培养、科学研究和社会服务等方面协同创新的国际化。通过促进高校内部资源和外部创新力量的有机融合，实施协同创新，全面提高高等教育质量创新精神的培养。

本专业遵循“理论与实践相结合”“课内与课外相结合”“创新思维培养与专业教育相结合”的原则，在课堂教学中推广“问题教学法”，在实践教学中，推广“项目教学法”；改善实验条件，加强第二课堂活动与科研训练，有效培养学生创新能力。进一步，专业依托团队、平台、项目，着力提升科技创新能力和创新人才培养水平，围绕煤炭、钢铁、有色等行业中的具体行业为研究对象，通过走访调研、座谈交流等方式，深入了解行业代表性企业转型升级的现状，结合碳达峰、碳中和的目标，分析研判行业转型升级的主要障碍，从关键技术研发应用和行业政策创新的角度，提出行业转型升级的具体对策建议。重点围绕煤炭清洁高效利用开展系列工作，尤其近年来提出“高端煤炭材料化、低端煤炭肥料化”的煤炭高值/低碳/绿色利用理念。以煤为前驱体制备电容炭、人造石墨、石墨烯、碳量子点等煤基碳材料，以减少煤炭利用中的碳排放；以高硫煤/高灰煤/煤泥/煤矸石/气化渣/粉煤灰等煤基固废制作土壤改良剂有机碳肥、机制砂等，改良沙化、盐碱化土地，用于植树造林、种草、园林绿化等（见图4），以践行低碳理念，加快碳中和科技成果在内蒙治沙等领域示范应用，其成果可有效促进学科水平的提高[5]。

图4 创新模式下的科技成果

尤其是2021 年河南理工大学矿物加工工程专业坚实地迈出了与政府合作办学的第一步，结合内蒙鄂尔多斯沙漠化地质及煤矸石堆存的环境污染问题，以矿物加工专业技术为支撑，河南理工大学与鄂尔多斯高新技术产业开发区管委会共同签署共建“河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院”合作协议，建立起政产学研用紧密结合的“链条”。立足于推进煤炭清洁利用与智能生产技术社会化产业化应用，突破煤炭清洁利用等方面的若干关键技术问题，前期开发的煤炭固体废弃物制备土壤改良剂技术，在苏里格经济开发区荒漠基地试验田取得大丰收。该研究院的建立，促进并形成了以双碳为背景的研究团队及学科方向，满足地方经济建设与社会发展需求，培养大批高素质应用型人才，在校生多数对该技术成果的应用表现浓厚的兴趣，真正认识到专业技术在低碳卡脖子工程问题中的价值。

（四） 三协同培养模式下的实践成果

1.教学资源建设成果

河南理工大学矿物加工工程专业近年来依托国家级特色专业和国家一流专业一直坚持“产学研实践基地”建设，借助企业及研究院的支撑，为学生培养提供了必要的教学经费及教学硬件支撑。

本着“长期合作、互惠共赢、共同发展”的原则，目前，在建实践基地涵盖了煤炭企业、矿山装备企业、设计院、非煤企业等，涵盖面广、符合专业培养目标定位，培养过程中有效锻炼了学生的实践能力及科学研判能力，为个人的角色定位提供了前期的指导。

尤为关注的重点：现有企业都在不断创新技术、凝练方向，推出的各种卡脖子问题立足于双碳背景下的工程问题，为学生营造了双碳技术氛围，理论推陈出新源于实践，矿物加工工程专业的教学体系自然得进行大的变革，且符合双碳背景下的技术要求。目前，本专业已与企业共同授课的课程包括：矿物加工前言讲座、矿物加工机械、洁净煤技术、矿业工程技术（案例）等，切实体现了校企合作协同办学模式。

近几年，矿物加工专业参与国际联合实验室建设，聘任美籍特聘教授2 人，澳大利亚籍客座教授1人，师资队伍进一步壮大，着力打造德高业精、充满活力的师资队伍。增强学生国际视野的同时，提升矿物加工专业在国内外和行业内的影响力。

2.人才输出成果

根据国家现有培养新时代经世致用的领军人才体系，结合矿物加工专业人才输出行业的发展要求，以及矿物加工专业卓越工程师应具备的专业素养，专业以产出需求为导向，不断完善人才培养目标，持续优化毕业要求，构筑了应用型本科人才培养方案作为教育夯实的基石，进一步创新“协同办学、协同育人、协同创新”的三协同办学模式，深化产教融合，更加突出了学生知识应用能力和分析解决问题能力的培养。人才培养成效明显：

（1）矿物加工专业培养毕业生服务行业产业的能力不断增强，专业队伍校企联盟合作越来越广泛，成果转化获得初步成果，尤其是与校友合作开发的煤炭固废制作机制砂、土壤改良剂技术在内蒙取得一定成绩，彰显了专业高质量人才培养的成绩。（2）通过企业和学生服务社会能力的信息回馈，不断修改和升级本科生的专业培养培养方案，课程围绕矿产资源分选及清洁利用进行针对性体系设置，对于行业发展低碳需求起到了前期指导作用。（3）矿物加工工程专业毕业生基础理论扎实，专业知识系统，能够胜任与岗位有关的技术和管理工作，且具有很强团队协作意识在各自的职业道路上取得了辉煌的成绩，得到了用人单位认可。（4）学生创新能力得到有效提高，近年来学生参与获第二课堂各类奖项占比得到明显提高，其能力的提升对于低碳行业的需求奠定了基础。

四 结语

碳中和领域人才培养方案的无缝对接以及相关教材建设、通识课程的布局，是推进国家级碳中和相关一流本科专业建设的基础，有必要将碳中和理念与实践融入人才培养体系。围绕矿物加工专业面临煤炭能源如何更为高效进行低碳利用、减污降碳等技术创新也是推动专业建设的强有力外部保障。河南理工大学矿物加工工程专业将在以下方面进一步完善，推动专业的长足进步与国家低碳事业发展：

（1）进一步梳理专业需求，凝练专业发展规划。紧扣国家及地方对矿产资源的战略需求，以矿产资源高效利用和绿色发展为中心, 推进面向资源节约集约优先的新工科建设；剖析国内外矿物加工工程和相关行业的发展现状和趋势，借鉴国内外高水平大学的成功经验，贯穿以产出为导向的办学理念；依托产学研合作单位，制定与社会需求和经济发展相适应的专业发展改革规划。

（2）进一步构建教育、科技和产业统筹推进、融合发展的格局，为构建清洁低碳安全高效的能源体系、实施重点行业领域减污降碳行动、实现绿色低碳技术重大突破等提供科技支撑和人才保障。

（3）专业建设过程中，力争建设碳中和领域“高科技创新平台-高创新团队-高水平项目”，依靠三高体系，推动人才培养质量持续提升；进一步凝聚有效力量，重点对炭土壤改良等等碳负排技术进行创新，提升生态系统碳汇。

（4）低碳背景下，推进“应用化的专业方向、实用化的课程设置、模块化的教学内容、项目化的教学实践、多元化的产学合作”课程设置及教学体系。