矿业工程与冶金工程学科交叉研究生培养模式探索与实践

韩俊伟*，魏徐一，覃文庆

（中南大学资源加工与生物工程学院 湖南 长沙 410083）

交叉学科是指经过两门或多门学科相互渗透、相互借鉴而形成具有综合性、前沿性的学科体系。交叉学科并非是新时期的产物，而是在科学发展和社会进步中不断形成、且不断完善[1]。17世纪的尼古拉斯·莱莫瑞提出了最早的学科交叉——植物化学和矿物化学，威廉·配第随之对政治经济学进行了研究。此外，包括已有的物理化学和经济地理等学科在历史上也曾被称为“交叉学科”。交叉学科实际上主要受科学进步和社会发展两方面的推动和引领[2]。前者是指在科学不断进步过程中，不同领域所累积的知识出现了相似或重叠的部分，借助科技工作者的整理和归纳得以记录和发展，进而推动学科交叉；后者是指在社会活动中出现的问题，利用现有的经验难以解决，需要借鉴不同领域的经验，进而引领学科交叉。

在“新工科”时代背景下，为了能够适应高效、绿色的经济发展，国家和社会对高等院校提出了更高要求，“学科交叉”是较为有效的解决途径之一。2020年5月，教育部印发了《未来技术学院建设指南（试行）》的通知，提倡通过各学科主动交叉融合打破传统专业学科间的壁垒，助力探索新的人才培养模式[3]。2021年1月，国务院学位委员会、教育部正式将交叉学科独立出来，正式成为我国第14个学科门类[4]。习近平总书记在中央人才工作会议上强调[5]：到2030年，适应高质量发展的人才制度体系基本形成，创新人才自主培养能力显著提升，对世界优秀人才的吸引力明显增强，在主要科技领域有一批领跑者，在新兴前沿交叉领域有一批开拓者；到2035年，形成我国在诸多领域人才竞争比较优势，国家战略科技力量和高水平人才队伍位居世界前列。因此，作为我国创新团体主力军的高等院校，科研院所应积极开展学科交叉型人才培养，不仅是对科学的进一步探索，更肩负着创新型国家建设的责任和使命。

中南大学是国家“双一流”建设高校，其一级学科矿业工程与冶金工程均是国家“双一流”建设学科，在教育部学科评估结果中均获A+，在软科专业排名中均属世界前列，为我国矿山、冶金等企业输送大量具有扎实专业知识的行业领军人才。然而，矿业工程与冶金工程均属于传统工科，受整体就业环境和互联网影响，研究生对于专业认可度有所下降，主动学习能力、创新能力退化，毕业后从事本行业人员规模明显减小[6-7]。为了提升矿业工程研究生自主学习和创新能力，且在未来就业和工作中提升竞争力，对中南大学资源加工与生物学院矿业工程研究生开展选冶联合交叉培养，系统分析了对研究生进行选冶联合学科交叉培养的发展需要，并借鉴中南大学“54321”研究生教育体系对矿业工程学科交叉培养模式进行了探讨与实践。最终，为传统工科专业学科交叉建设提供参考和借鉴，推动创新人才培养，为创新型国家建设提供人才力量。

1 选冶联合发展的必然趋势

选矿和冶金技术的本质都是分离与纯化的过程。选矿最基本的目的是为后续冶金过程输送原料。近年来，随着矿石不断开采，有价组分品位逐渐降低，一些矿石品位难以达到浮选要求。特别是铜、铅和锌硫化矿中氧化矿伴生现象明显，传统浮选回收经济效益不高[8]。为实现有价金属高效利用，科技工作者通常采用硫化技术进行预处理。其中，选择性硫化焙烧是较为有效的方法之一[9-10]，其原理是在硫化剂和高温条件下将氧化矿转化为金属硫化物，以便于后续浮选回收。随着城市矿产规模不断扩大，铅锌冶炼废渣、废旧动力锂电池及废旧线路板中有价金属二次资源的回收利用，仅靠单独的浮选工艺难以分离，通常需要借助湿法冶金工艺进行预处理或分离[11]。可见，随着经济不断发展和社会进步，物料的来源和性质也发生了巨大的变化，需要更复杂、更高效的回收利用工艺技术。

高等院校、科研院所作为人才培育基地，在得到社会生产反馈的实际问题后，应及时在已有的学科体系基础之上进行改进和完善，其改进和完善的过程通常需要借助其他已有学科的经验，进一步形成具有前沿性、综合性的交叉学科。目前，中南大学矿业工程专业教师有着丰富的学业经历和研究经历，在研究方向上涉及选矿、冶金、材料及环境等多领域，其中选冶联合的研究方向最为突出，如图1所示。矿业工程领域在处理难选物料时，可借助火法冶金和湿法冶金中已有的经验，结合选矿技术重选、磁选和浮选等方法进行组合处理[12]。选冶联合方法既可以是先采用冶金方式将物料进行预处理使目标金属充分解离，也可以是采用选矿的方式预先富集，再借助冶金方式进一步回收。选冶联合方法可以充分利用选矿和冶金各自工艺的优点，搭配简单、灵活多变、处理高效。选冶联合并不是简单的选矿工艺与冶金工艺组合，需要从技术、经济和环境多角度进行深入结合。可见，矿业工程与冶金工程的学科交叉既是科学研究的深入也是社会生产的需要，选冶联合是矿业工程发展的必然趋势。

图1 选冶联合学科交叉思路

2 选冶联合交叉培养思路与方法

培养具有学科交叉和创新意识的研究生过程是复杂且漫长的，特别是对于传统工科的学科交叉，可供参考的案例数量较少。选冶联合的交叉型研究生培养思路和方法是基于2020年中南大学“54321”研究生教育体系基础上，综合了教育部、国家发展改革委、财政部发布的《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》。中南大学“54321”研究生教育体系主要从“学校、学院、学科、导师和学生”五个方面出发，包括学校顶层设计，二级学院管理落实，努力提升导师与生源水平，并完善各级监管与责任制度，不断提高研究生整体质量和创新能力。矿业工程与冶金工程交叉的选冶联合人才培养方法和思路可划为5个主要阶段。

2.1 围绕“五位一体”

研究生学科交叉培养离不开学校、学院、学科、导师和研究生。中南大学研究生选冶联合学科交叉培养以资源加工与生物工程学院矿业工程学生为核心；充分发挥学校的优势学科和资源配置，将中南大学特色专业矿业工程和冶金工程进行交叉；由资源加工与生物工程学院落实相应的制度与制度保障，为交叉学科人才培养提供支持与指导[13]；具体由矿业工程和冶金工程在学科发展的基础上，共同提出选冶联合交叉型研究生培养过程和研究课题等，互相借鉴、互为所用；充分发挥导师的多学科专业知识背景和教书育人作用，形成具有中南大学选冶联合特色的“五位一体”研究生交叉培养模式。

2.2 坚持“四个着力”

选冶联合交叉研究生培养首要的是着力加强顶层设计，特别是在优化学位授权点及学科专业布局方面，选冶联合学科交叉正是面向国家战略需求，瞄准科技前沿和关键领域，面向国民经济主战场而重点培育具有中南特色的交叉学科。构建选冶联合方向研究生的教育资源配套保障体系：优化师生比例，打破导师专业和学院的限制，鼓励冶金专业等学科教师担任选冶联合交叉培养研究生的第二指导教师；同时，全面开放教学资源，鼓励研究生跨学院、跨专业学习冶金领域的专业课程，强化选冶联合交叉培养研究生基础知识和应用迁移能力。此外，对于选冶联合交叉研究生的招生计划分配和导师招生资格认定予以优化，招生计划应覆盖招生的基本计划、专项计划和学校的奖励与支持计划，对招收选冶联合交叉研究生的导师予以一定的名额奖励，完善交叉学科教师的评价与管理，始终兼顾质与量的共同发展。对于选冶联合交叉研究生培养同样要优化其奖助体系，激励学生专注于选冶联合领域科研；同时要有完善的交叉学科研究生教育过程监管体系，建立“严格过程考核-学业监控预警-过程分流淘汰”机制，对于学业和科研开展进度缓慢的学生及时予以帮助和指导。

其次，着力完善二级培养单位过程管理。在选冶联合交叉人才培养环节中加强管理，规定硕士、博士研究生各培养环节的时间节点，包括课程学习、资格考试、论文开题、中期考核和论文答辩等，在时间间隔内限时完成，督促学生按时完成学业。对于交叉学科实施负责人制度，包括培养方案与学位点建设，培养过程的管理，送审审查，论文答辩组织，论文异议处理和优秀论文推荐等。

其三，着力提升导师水平。依据学校相关管理办法实现动态上岗，打破导师资格终身制度，特别是对于交叉学科导师要保证其在选冶联合领域的研究上保持活力，加强“校-院”两级培训，鼓励各学院、各学科间教师进行轮岗交流，为矿业工程和冶金工程专业教师提供互相学习和借鉴的平台，鼓励选冶联合方向指导教师主动承担交叉学科课程，如《高温加工过程原理》，《选冶联合》等交叉课程。经过一段时间发展，打造出一支具有学科交叉背景的导师队伍，努力提升选冶联合交叉人才培育成效。

最后，着力提升生源质量。对于交叉学科，特别是矿业工程和冶金工程传统学科受学生关注度低，应构建多维度、多层次宣传工作体系，借助学校已有的“优秀本科生推免计划”，“本—博”创新人才培养计划和博士全面“申请—考核”制度，进一步优化交叉学科研究生人才选拔机制。鼓励低年级的矿业工程和冶金工程本科生进入实验室，为其提供选冶联合方向前沿讲座和科研训练，激励学生选择选冶联合方向继续深入研究。

2.3 落实“三个责任”

选冶联合交叉研究生培养首要落实导师第一责任制，特别是跨院系的交叉学科导师要建立完善的资料库，涵盖基本信息，重点介绍在选冶联合学科方面的研究进展，科研创新和合作交流等情况。鼓励选冶联合交叉学科指导教师及其所在课题组的情况，特别是在交叉学科领域的关注和工作在其学院或课题组官网上给予报道，以便于考生及时了解，也有助于交叉学科合作交流。通过研究生管理信息，系统完善多维度的导师评价体系。其次，落实二级培养单位责任制，构建涵盖交叉学科研究生生源、培养过程、科研成果、学位授予等多方面的数据库，建立二级培养单位责任检测点。在选冶联合交叉研究生培养上，中南大学资源加工与生物工程学院和中南大学冶金与环境学院每学年都会为交叉领域研究生提供学科交叉研究生论坛，并以口头汇报和墙报展示等方式展现交叉学科取得的研究成果，为交叉学科领域研究生提供交叉领域研究的参考和示范。最终，落实学校监管责任，对每个交叉学科研究生的前置学历、学业情况、科研创新、荣誉获奖、校园生活和毕业去向等建立交叉人才数据库，为以后其他学科培养提供参考。

2.4 突出“两个重点”

选冶联合交叉研究生培养的目的是解决生产生活中传统学科难以解决的实际问题，培养具有创新能力强的交叉学科人才是关键。其一是完善和提升课程质量，对于交叉学科课程培养方案要单独修订，组建具有交叉背景的教师团队对交叉学科课程进行教学手段和教学方法改进和完善，最终形成具有学校特色的交叉学科课程体系。例如，中南大学资源加工与生物工程学院对全院师生开设了《高温加工过程原理》，该门课程由冶金工程和矿业工程的数名教师组建授课团队，重点介绍和讲解了高温加工方法在矿物加工、冶金和环境保护等领域的应用原理与基础等。其二是完善交叉学科创新能力培养平台，借助已有的创新平台，如双创示范基地、创客空间、研究生联合培养基地、大学科技园、重点实验室、工程中心和科研训练实验室等形成联合交叉创新平台。例如，学院鼓励并推荐选冶联合交叉学科研究生申请研究生自主创新项目，并为其交叉团队提供所有创新平台；此外学院多数课题组团队与校外企业积极合作，共建研究生联合培养基地，为选冶联合研究生提供实践的机会。其三是对于交叉学科研究生项目申请予以重点培育和孵化，包括研究生自由探索创新项目、教师科研项目、科研平台开放基金项目和校企联合项目等。除交叉创新能力外，还应突出交叉学科研究生国际化水平，引进具有矿业工程和冶金工程学科的海外师资，或开设海外高等院校的国际化课程；鼓励交叉学科研究生参加高水平国际学术会议，对交叉学科研究生海外访学和暑期学校予以资助等。例如，中南大学矿业工程师生连续多年参加国际矿物加工大会，全球矿物、金属与材料年会（TMS）和国际生物技术大会（IBS）等。

2.5 实现“一个目标”

中南大学资源加工与生物工程学院对传统工科——矿业工程研究生培养提出了新模式，即选冶联合交叉培养新模式。通过深化学科交叉教育改革，不断加强学院研究生在矿物加工和冶金领域的知识储备，提高其未来在实际工作中的创新与解决实际问题的能力，为社会培养一批兼具矿业工程和冶金工程背景的高层次交叉人才。此外，还能够为其他传统工科专业研究生培养提供借鉴和参考。

3 总结

随着经济社会不断发展和科学研究的不断发现，对矿业工程研究生人才培养提出了更高要求，选冶联合是矿业未来发展的趋势之一。本研究以中南大学资源加工与生物学院矿业工程为例，结合中南大学优势学科冶金工程等，借鉴中南大学先进的“54321”研究生教育体系，进行选冶联合交叉研究生培养探讨与实践，培养一批具有创新能力的交叉人才，为“新工科”背景下传统学科研究生培养提供新思路。