基于多學(xué)科交叉的智能采礦研究生培養(yǎng)體系構(gòu)建

劉洪磊 侯晨 劉溪鴿 張鵬海 鄧文學(xué) 關(guān)凱

摘? 要：面向智能采礦對多學(xué)科交叉復(fù)合型人才的需求，東北大學(xué)采礦工程學(xué)科通過建立采礦工程本-博貫通式培養(yǎng)模式，提升采礦工程專業(yè)研究生的生源質(zhì)量、優(yōu)化生源結(jié)構(gòu);通過廣泛接收調(diào)劑生源，招收軟件工程、計算機科學(xué)與工程、控制科學(xué)與工程、電氣工程等專業(yè)的研究生，從源頭上保障多學(xué)科的交叉與融合;采礦工程學(xué)科著重發(fā)展礦產(chǎn)資源的智能開采方向，修訂研究生培養(yǎng)方案，建立多學(xué)科交叉融合的研究生培養(yǎng)模式，全面提升研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：智能采礦;學(xué)科交叉;研究生培養(yǎng);體系構(gòu)建;創(chuàng)新能力

中圖分類號：C961? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）15-0009-04

Abstract： Facing the demand of intelligent mining for interdisciplinary and compound talents， the discipline of mining engineering of Northeast University has improved the quality of graduate students majoring in mining engineering and optimized the structure of graduate students by establishing a comprehensive training model of mining engineering. By widely accepting and adjusting the source of students， we have recruited postgraduates majoring in software engineering， computer science and engineering， control science and engineering， electrical engineering and other majors， ensuring the intersection and integration of multiple disciplines from the source. The discipline of mining engineering has focused on the development of intelligent mining of mineral resources， revised the postgraduate training scheme， established a postgraduate training mode of interdisciplinary integration， and comprehensively improved the cultivation of postgraduate innovation ability.

Keywords： intelligent mining; interdisciplinary; postgraduate training; system construction; innovation ability

礦業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，但開采條件惡劣、勞動強度大、安全問題突出是制約我國礦山進一步發(fā)展的關(guān)鍵問題[1-2]。智能礦山（Intelligent mine）由芬蘭在1992年提出，是隨著礦山數(shù)字化和信息化提出的新概念[3]，是指在礦床開采過程中，綜合利用自動化、通信、人工智能和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，以開采環(huán)境數(shù)字化、采掘裝備智能化、生產(chǎn)過程遙控化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化和經(jīng)營管理信息化為特質(zhì)，通過對開采過程實現(xiàn)實時監(jiān)測和智能決策控制，最終實現(xiàn)礦山的安全、高效、經(jīng)濟和環(huán)保生產(chǎn)[2，4]。近年來，隨著金屬礦山開采深度的不斷加深，智能開采被認為是實現(xiàn)礦山本質(zhì)化安全的必由之路。中國工程院于2019年啟動了《面向2035的金屬礦深部多場耦合智能開采戰(zhàn)略研究》，為金屬礦深部智能化開采指明了方向。因此，近年來隨著國家的重點支持，智能礦山的研究和建設(shè)都取得了比較大的進展[5-6]。但產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須與人才教育緊密聯(lián)系，相互支撐。因此，根據(jù)行業(yè)發(fā)展的趨勢需求做好教育的主動布局和自我改革，對促進礦山智能升級意義重大。

礦山智能化建設(shè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中一條就是傳統(tǒng)采礦人才培養(yǎng)模式與礦山智能化建設(shè)背景下對人才需求的矛盾。智能采礦涵蓋了很多新技術(shù)，例如智能采掘技術(shù)、智能監(jiān)測、精準定位技術(shù)、通訊傳輸技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，體現(xiàn)了很強的學(xué)科交叉性。而傳統(tǒng)采礦工程的人才教育培養(yǎng)模式在培養(yǎng)理念、培養(yǎng)目標均與智能采礦技術(shù)的發(fā)展存在一定程度的差距，尤其是在多學(xué)科深度融合交叉方面有所欠缺，導(dǎo)致現(xiàn)有的培養(yǎng)模式不能很好地滿足采礦智能化的要求，無法完全適應(yīng)智能礦山轉(zhuǎn)型升級的需求。因此，面向智能礦山建設(shè)的發(fā)展需求，探索建設(shè)匹配的人才培養(yǎng)體系，培育具有交叉學(xué)科背景的智能采礦人才，必然成為礦業(yè)工程人才培養(yǎng)的新趨勢。例如，西安科技大學(xué)根據(jù)新工科背景要求，歸納出了智能采礦人才的培養(yǎng)目標[7]并探索了煤礦之能開采的“金課”設(shè)計[8];西安建筑科技大學(xué)依據(jù)智能礦山企業(yè)對采礦人才的綜合需求，提出了人才培養(yǎng)模式的具體措施[9];中國礦業(yè)大學(xué)基于OBE理念，重構(gòu)了適應(yīng)智能采礦人才培養(yǎng)的課程體系[3];山東科技大學(xué)根據(jù)煤礦智能化建設(shè)背景進行了智能采掘技術(shù)課程設(shè)計[10];以上基于新時代智能礦山人才培養(yǎng)方面的探索，對于礦山智能化升級具有重要的支撐作用，但上述智能人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建主要面向的本科階段。研究生人才作為我國高素質(zhì)人才隊伍的重要組成部分，是實現(xiàn)智能開采，推進智能礦山建設(shè)的重要踐行者，交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)是未來研究生教育發(fā)展的重要趨勢[11]，但是基于交叉學(xué)科的智能采礦研究生培養(yǎng)的實踐探索方面并不多見，反映了交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)尚未形成可廣泛推廣應(yīng)用的范式。

因此，本文針對東北大學(xué)采礦工程在培養(yǎng)面向智能礦山學(xué)科交叉人才遇到的問題，以滿足采礦工程專業(yè)基礎(chǔ)能力要求、強化智能開采人才的學(xué)科交叉能力為基本思路，提出了相應(yīng)的解決方法和舉措，以探索建立適應(yīng)智能礦山建設(shè)需要的研究生人才培養(yǎng)體系。

一 主要存在問題

（一）? 研究生生源質(zhì)量堪憂

由于國家推薦免試研究生政策的全面放開，采礦工程專業(yè)優(yōu)秀生源流失嚴重，采礦工程專業(yè)碩士研究生第一志愿錄取率不到50%，生源缺額需要調(diào)劑。調(diào)劑生源目前涉及計算機、自動化、機械制造等16個本科專業(yè)，對于采礦工程學(xué)科研究生培養(yǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，但也為基于學(xué)科交叉培養(yǎng)未來智能采礦方面的人才帶來了機遇。

（二）? 研究生培養(yǎng)體系亟待更新

面向礦產(chǎn)資源智能開采的行業(yè)發(fā)展趨勢，構(gòu)建多學(xué)科交叉的培養(yǎng)體系，是擺在采礦工程學(xué)科面前的一個挑戰(zhàn)和必須完成的重任，也是新形勢下培養(yǎng)人才的必然要求。針對多學(xué)科的研究生生源結(jié)構(gòu)，須有機融合采礦、機械、軟件、電氣、計算機、自動控制和信息技術(shù)等多學(xué)科的專業(yè)知識，以礦山智能開采為核心目標，調(diào)整并創(chuàng)新采礦工程學(xué)科人才培養(yǎng)模式，修訂研究生培養(yǎng)方案，同時將習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想融入課程思政元素，以滿足未來智能采礦對國際化采礦高端技術(shù)人才的全方位需求。

（三）? 研究生導(dǎo)師隊伍亟需加強建設(shè)

面向礦產(chǎn)資源智能采礦的行業(yè)發(fā)展趨勢，開展多學(xué)科交叉融合是必由之路。但在研究生培養(yǎng)過程中，研究生導(dǎo)師隊伍建設(shè)出現(xiàn)嚴重短缺和滯后，傳統(tǒng)采礦工程學(xué)科的研究生導(dǎo)師基本都畢業(yè)于采礦工程及其相關(guān)專業(yè)，在智能化、信息化等方面科研和師資力量欠缺。如此一來，借助校內(nèi)計算機等專業(yè)優(yōu)秀教師資源，聯(lián)合培養(yǎng)智能采礦工程學(xué)科的研究生，并開展科學(xué)研究的深度合作，日益成為人才培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展的雙向要求。

二? 解決方法與主要舉措

針對采礦工程學(xué)科在研究生培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的生源質(zhì)量堪憂、培養(yǎng)方案與時代脫節(jié)以及師資力量存在短板等問題，采礦工程學(xué)科迎難而上、聚力創(chuàng)新，經(jīng)過多年教學(xué)與科研實踐，提出了如下解決問題的方法。

（一）? 針對研究生生源問題的解決方法與舉措

首先，選派最優(yōu)秀的宣講隊伍，包括長江學(xué)者、杰出青年基金獲得者等國家級人才為主要宣講成員，奔赴全國各礦業(yè)類高校進行研究生招生宣講，開設(shè)云課堂、“教授為專業(yè)代言”等多種類的線上宣傳活動。自2013年起采礦工程學(xué)科舉辦學(xué)術(shù)夏令營活動，吸引全國礦業(yè)類相關(guān)學(xué)校學(xué)生參加，有效提高了研究生生源的質(zhì)量。

其次，采礦工程學(xué)科將調(diào)劑工作的功能從彌補生源不足轉(zhuǎn)變?yōu)橹脫Q優(yōu)秀生源，吸引了中南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)等礦業(yè)工程A+高?？佳猩?通過跨專業(yè)調(diào)劑招收軟件工程、電氣工程、計算機科學(xué)和控制科學(xué)與工程等多個專業(yè)的本科生，為開展智能采礦等方面的研究生培養(yǎng)奠定了生源基礎(chǔ)。

再次，為了將本校最好的本科生源留校攻讀研究生，建立了面向未來的采礦工程本-博貫通式拔尖人才培養(yǎng)模式，把優(yōu)秀生源吸引到采礦工程學(xué)科攻讀博士學(xué)位，把傳統(tǒng)上本科-碩士-博士的學(xué)制從11年壓縮到了9年，顯著提升了采礦工程專業(yè)的博士生生源質(zhì)量和培養(yǎng)效率。

（二）? 針對研究生培養(yǎng)體系改革的解決方法與舉措

首先，強化政治引領(lǐng)，融入課程思政元素。采礦工程學(xué)科堅持立德樹人根本任務(wù)，結(jié)合采礦工程學(xué)科特色和文化，積極開展了“三全育人”和“五育并舉”的綜合教學(xué)改革，突出黨建育人引領(lǐng)，凝練礦業(yè)特色文化，加強文化內(nèi)涵建設(shè)。充分利用“朝陽資土”微信公眾號、官方微博等宣傳平臺，激勵學(xué)生胸懷祖國，投身礦業(yè)的愛國熱情。以“獻身礦業(yè)、敬業(yè)報國”精神著稱的東北大學(xué)“五四煤”班為學(xué)習(xí)典范，以國家戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)資源安全高效開發(fā)的國家重大需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生舍小家為國家、淡泊名利、潛心研究的奉獻精神，樹立學(xué)生投身國家礦業(yè)建設(shè)的理想和“矢志鑄盾、丹心報國”價值觀，讓紅色基因代代相傳。將思政元素融入專業(yè)骨干課中，將思政教育潛移默化地融入教學(xué)，為學(xué)生點亮理想的航燈。同時，采礦工程學(xué)科邀請國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者錢七虎院士，中國工程院孫傳堯院士、馬洪琪院士、邵安林院士、王國法院士和馮夏庭院士等知名學(xué)者和優(yōu)秀畢業(yè)生代表，為研究生開展專題講座，激勵礦業(yè)學(xué)子樹立敢為人先的創(chuàng)新精神，勇攀科學(xué)高峰，提升礦業(yè)情懷，樹立報國之志。

其次，針對智能采礦的行業(yè)發(fā)展需求，采礦工程學(xué)科不斷優(yōu)化研究生培養(yǎng)方案，增加了采礦工程仿真技術(shù)與應(yīng)用、智能巖石力學(xué)和智能礦山與物聯(lián)等課程，構(gòu)建了基于多學(xué)科交叉的智能采礦工程研究生培養(yǎng)體系。針對本-博貫通式培養(yǎng)方法，采礦工程學(xué)科制定了新的貫通課程體系。考慮本-博貫通班（8年制）培養(yǎng)對象和修業(yè)年限的特殊性，為了保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，將部分本科專業(yè)課由研究生主干課程替代。新的課程體系強調(diào)科學(xué)精神與人文素養(yǎng)教育、實踐、學(xué)術(shù)活動等環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，新的培養(yǎng)體系加強了本-博貫通班培養(yǎng)環(huán)節(jié)的考核與淘汰制度，根據(jù)本-博貫通班學(xué)生在每個環(huán)節(jié)的考核結(jié)果，決定學(xué)生是否繼續(xù)攻讀或分流淘汰。從畢業(yè)要求上，除學(xué)術(shù)論文外，其他學(xué)術(shù)成果積分也須達到相應(yīng)的畢業(yè)要求。通過制定完善的相關(guān)配套方案，把傳統(tǒng)上本科-碩士-博士的11年學(xué)制壓縮到8～9年，實現(xiàn)了本-博貫通式培養(yǎng)。同時，采礦工程學(xué)科完善了研究生培養(yǎng)過程中的選題、中期抽查、雙盲評審、預(yù)答辯與答辯等制度，強化論文質(zhì)量全過程監(jiān)控，嚴格把關(guān)論文質(zhì)量;導(dǎo)師在研究生指導(dǎo)實踐中，有意識地培養(yǎng)和強化研究生的科研精神，在學(xué)術(shù)論文寫作規(guī)范方面給學(xué)生以具體指導(dǎo)，在遵守學(xué)術(shù)道德規(guī)范方面對研究生提出嚴格的要求。課題組定期召開“防范學(xué)術(shù)不端”等專題講座，讓研究生認清哪些地方容易出現(xiàn)學(xué)術(shù)不端問題，從源頭上杜絕了學(xué)術(shù)不端問題的出現(xiàn)。

再次，立足于“四個面向”開展研究生論文選題。研究生選題緊密結(jié)合導(dǎo)師及其團隊的科研項目。采礦工程學(xué)科通過與本校計算機科學(xué)與工程學(xué)院團隊合作，組建了“智能采礦工程”研究生指導(dǎo)團隊，已聯(lián)合培養(yǎng)博士畢業(yè)生1人、碩士畢業(yè)生2人。通過合作指導(dǎo)，將礦業(yè)實際需求與深度學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，提升了智能采礦的研究生培養(yǎng)水平，在聯(lián)合培養(yǎng)研究生的基礎(chǔ)上也實現(xiàn)了科研的深度融合和交叉創(chuàng)新。

（三）? 針對研究生導(dǎo)師隊伍問題的解決方法與舉措

首先，通過聘請校外研究生導(dǎo)師作為導(dǎo)師力量的有效補充。與國內(nèi)外科研院所、礦山企業(yè)合作，打造高標準的研究生實踐實訓(xùn)培養(yǎng)基地，為研究生配備企業(yè)導(dǎo)師，實現(xiàn)了研究生雙導(dǎo)師制。采礦工程學(xué)科建立了如東北大學(xué)-北京北礦智能科技有限公司校企聯(lián)合等研究生實踐培養(yǎng)基地。利用國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心、東北大學(xué)-山東招金國家級實踐教學(xué)基地等實踐基地，深化產(chǎn)教融合，構(gòu)建校企合作育人機制，實行校企雙導(dǎo)師制，深入礦山現(xiàn)場開展研究工作。

其次，通過國際合作與交流，提升研究生培養(yǎng)的國際化水平。采礦工程學(xué)科充分發(fā)揮了“111引智基地”的作用，邀請國際知名學(xué)者參與研究生指導(dǎo)。依托國際工程教育認證，采取了博士生國內(nèi)外聯(lián)合培養(yǎng)、境外實習(xí)實訓(xùn)等方式，實現(xiàn)了多名研究生與國外高水平大學(xué)（包括美國賓州州立大學(xué)、德國弗賴貝格工業(yè)大學(xué)等）的聯(lián)合培養(yǎng)。另外，采礦工程學(xué)科開設(shè)了暑期國際班，舉辦東北大學(xué)研究生國際暑期學(xué)校，邀請了國際知名教授為暑期班研究生上課，拓寬了學(xué)生的國際視野，提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。另外，學(xué)科舉辦了遼寧省采礦工程研究生學(xué)術(shù)論壇，鼓勵研究生積極參加國際學(xué)術(shù)會議，并起草大會或分會場學(xué)術(shù)報告，增強了研究生的學(xué)術(shù)自信。

三? 推廣應(yīng)用效果

通過多措并舉，東北大學(xué)采礦工程專業(yè)研究生的生源結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化。近兩年，東北大學(xué)采礦工程專業(yè)的研究生生源地覆蓋全國18個省、市、自治區(qū)，研究所生源院校遍布國內(nèi)30余所院校，如圖1所示。其中，雙一流建設(shè)高校生源比例逐年提高，在2021年達到了37%。此外，學(xué)科招收的研究生本科專業(yè)不再僅限于采礦工程，而是擴展到軟件工程、自動化、機械工程、電氣工程、計算機科學(xué)與工程、地質(zhì)工程、工程力學(xué)和測繪工程等專業(yè)，如圖2所示。這不僅為采礦工程科研工作的交叉融合注入了源頭活水，也為智能采礦工程研究生培養(yǎng)提供了生源保障。

在研究生培養(yǎng)過程中，由于生源學(xué)科的豐富多樣，各學(xué)科生源在采礦工程學(xué)科平臺上，瞄準智能開采這個核心目標，學(xué)科知識相互融合，取長補短，促進了人才培養(yǎng)與科研創(chuàng)新兩方面共同邁上新臺階。從研究生就業(yè)方面看，采礦工程學(xué)科的畢業(yè)生就業(yè)方向也不再局限于中國黃金集團、山東黃金集團、紫金礦業(yè)集團、寶武鋼鐵集團、河北鋼鐵集團和北京礦冶研究總院等大型礦山企業(yè)或礦業(yè)科研院所，同時也為三一重工、中鐵集團、中建、中核等大型企業(yè)輸送了眾多具有采礦工程專業(yè)背景的復(fù)合型人才。

近年來，成功舉辦了多次以研究生為主體的國際暑期課程、無國界課程及國際專家報告活動，開設(shè)全英文短期課程3門（國際暑期課程）、無界課堂7門、國際學(xué)者報告35場，舉辦了遼寧省采礦工程研究生學(xué)術(shù)論壇。上述學(xué)術(shù)活動的舉辦，大大增進了國內(nèi)外研究生的學(xué)術(shù)交流，擴展了研究生的國際視野。借助各種交流平臺，東北大學(xué)采礦工程學(xué)科的研究生參與國際會議的頻次顯著增加，即便在全球疫情影響之下，也通過線上會議形式積極參加各種學(xué)術(shù)會議及討論，研究生參加國際會議并作報告13次。通過改革和創(chuàng)新研究生培養(yǎng)模式，實現(xiàn)了多名研究生與國外高水平大學(xué)（包括美國賓州州立大學(xué)、德國弗賴貝格工業(yè)大學(xué)等）的聯(lián)合培養(yǎng)，為培養(yǎng)具有高水平、國際視野的采礦工程科研人才創(chuàng)造了條件。此外，東北大學(xué)采礦工程專業(yè)成功獲批了2020年遼寧省研究生創(chuàng)新與學(xué)術(shù)交流中心，在此平臺之上，一年多時間里已舉辦學(xué)術(shù)會議兩次，得到了多所礦業(yè)院校研究生的一致好評。

四? 結(jié)束語

面向智能采礦對多學(xué)科交叉復(fù)合型人才的需求，東北大學(xué)采礦工程重點學(xué)科立足采礦學(xué)科國際發(fā)展前沿、跟蹤現(xiàn)代采礦技術(shù)國際發(fā)展趨勢，基于多學(xué)科交叉的智能采礦研究生培養(yǎng)體系構(gòu)建為目標，修訂了研究生培養(yǎng)方案，開創(chuàng)了校內(nèi)多學(xué)科交叉培養(yǎng)、校內(nèi)外雙導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)、國內(nèi)外聯(lián)合培養(yǎng)的研究生培養(yǎng)模式。多學(xué)科交叉融合的研究生培養(yǎng)模式激發(fā)了研究生的創(chuàng)新活力，提高了培養(yǎng)質(zhì)量，全面提升了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)水平。同時這種培養(yǎng)模式有機整合了多學(xué)科、多專業(yè)的師資力量，有效解決了智能礦山研究方向師資力量的不足，提高了研究生培養(yǎng)的國際化水平。

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