大工程背景下現(xiàn)代礦業(yè)工程教育

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【摘要】礦業(yè)工程不僅僅是一個(gè)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的行業(yè)，也是一個(gè)與自然環(huán)境、社會(huì)利益分配激烈博弈的焦點(diǎn)。是一個(gè)受多種因素制約的復(fù)雜的運(yùn)作體系。以大工程觀觀之，培養(yǎng)復(fù)合型人才、針對(duì)性人文教育、調(diào)整專業(yè)設(shè)置礦業(yè)工程教育的三個(gè)重要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】大工程觀礦業(yè)工程；人文教育；工程教育

2000年的前后的幾年，大工程觀還處于從西方被簡(jiǎn)要地介紹到我國(guó)的階段。較為系統(tǒng)的介紹是在2004年。之后大工程觀在我國(guó)的研究與實(shí)踐逐漸有所開展。用力最著者首推江蘇工業(yè)學(xué)院和廣東石油化工學(xué)院。2011年廣東石油化工學(xué)院的研究者們以文本為依據(jù)，將大工程觀在我國(guó)的研究現(xiàn)狀，進(jìn)行了較為全面的綜述。目前，我國(guó)學(xué)界一方面在不斷介紹大工程觀在美國(guó)、德國(guó)、日本的發(fā)展情況，另一方面努力倡導(dǎo)、嘗試大工程觀教育。經(jīng)過十多年來(lái)的努力，學(xué)者們就大工程觀的產(chǎn)生和發(fā)展、大工程觀的本質(zhì)與內(nèi)涵、大工程教育觀的目標(biāo)、大工程觀與課程體系建設(shè)、大工程觀與課程教學(xué)、大工程觀與辦學(xué)特色等方面展開了不同深度的討論。目前，大工程已經(jīng)走過了思想觀念的介紹普及階段，成為我國(guó)工程教育界普遍接受的理念，并有不少學(xué)者在我國(guó)工程教育改革方面作了初步的探索。這些探索集中在辦學(xué)特色、教學(xué)體系改革和課程改革、工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的探索、特色辦學(xué)等方面。此外還有對(duì)教學(xué)模式改革的研討，涉及到的學(xué)科范圍不僅有建筑給排水工程、化工工程這樣應(yīng)用學(xué)科，還有普通物理、基礎(chǔ)化學(xué)、量子力學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科。本文是在前人研究的基礎(chǔ)上，聚焦礦業(yè)工程，專題論述大工程視野下礦業(yè)工程教育的三個(gè)重要內(nèi)容：

1.復(fù)合型礦業(yè)人才的培養(yǎng)

礦山工程以最通俗的語(yǔ)言講，就是給大地開膛破肚，挖掘埋藏在地下的礦石進(jìn)行加工提煉，最后得到對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有用的材料或能源。我們單就采礦和選礦過程就能清楚地看到，礦山工程涉及自然環(huán)境方方面面。洞采過程中，尤其是水力采煤、水沙充填采礦法采礦過程中產(chǎn)生的大量廢水中富含鎘、砷、汞、鉛、銅、鎳、鋅和有劇毒的氰化物。像各類捕收劑和起泡劑這樣的表面活性物質(zhì)的大量使用對(duì)環(huán)境危害很多時(shí)候是不可逆的。地下的有害氣體、液體釋放出來(lái)，在對(duì)礦石進(jìn)行剝離和選擇過程中有產(chǎn)生大量有害廢水。在采掘生產(chǎn)地點(diǎn)、選礦廠、尾礦壩、排土場(chǎng)以及生活區(qū)等地點(diǎn)產(chǎn)生大量廢水。如果處理不當(dāng)，這些有害水體就會(huì)隨著地表水和地下水進(jìn)入土壤水循環(huán)。地表的生態(tài)環(huán)境，引發(fā)氣候條件的變化和洪水、干旱等自然災(zāi)害，直接或間接，顯性或隱性地破壞了生物多樣性。大型金屬露天礦穿孔設(shè)備所采用的牙輪鉆機(jī)，在風(fēng)流的作用下，可污染大片露天礦作業(yè)區(qū)。礦石在被破碎、鉆孔、碾磨、運(yùn)輸、爆破過程中形成的氣溶膠狀態(tài)污染物懸浮在氣體介質(zhì)中對(duì)人體的危害極大。這就要求礦山工程從業(yè)人員不僅有礦山開采、選礦、煉礦的專業(yè)知識(shí)與技術(shù)，環(huán)境生態(tài)學(xué)的知識(shí)，能夠給大地盡可能小的“創(chuàng)傷面”，盡可能少的有害水體擴(kuò)散，盡可能地按照食物鏈原理、養(yǎng)分循環(huán)原理和生物與環(huán)境的協(xié)同進(jìn)化原理等生態(tài)學(xué)原理給予礦區(qū)科學(xué)的生態(tài)補(bǔ)償。這是礦山工程能力不斷增強(qiáng)，開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，人類環(huán)境意識(shí)增強(qiáng)遇到的越來(lái)越嚴(yán)重的問題。此外，礦山工程之所遇到的法律問題（如土地征用、環(huán)境保護(hù)等）、醫(yī)學(xué)問題（如礦井之輻射物、熱害、噪聲等對(duì)人體的危害與保?。┒夹枰纫玫V業(yè)工程本身，又要懂得法律學(xué)或醫(yī)學(xué)等系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。這些都是人們法律意識(shí)不斷增強(qiáng)、生命倫理意識(shí)不斷被喚醒的必然要求。像這樣把工程放在人與自然的關(guān)系中和工程與與社會(huì)的關(guān)系中來(lái)看待就是大工程觀。傳統(tǒng)的礦山專業(yè)的人才培養(yǎng)模式很難滿足現(xiàn)代礦山工程對(duì)人才的要求。需要順應(yīng)時(shí)代要求，培養(yǎng)一定比例的復(fù)合型人才滿足礦山工程實(shí)踐的需求，在目前傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下培養(yǎng)出來(lái)的礦山專業(yè)人才已經(jīng)飽和的就業(yè)形勢(shì)下，真正需要的人才很難找，大量的傳統(tǒng)模式下培養(yǎng)的學(xué)生就業(yè)難。轉(zhuǎn)換培養(yǎng)模式是必由之路。而在這轉(zhuǎn)換中，復(fù)合型人才培養(yǎng)是大工程觀視野下礦業(yè)人才教育的一個(gè)重要內(nèi)容。此為大工程背景下現(xiàn)代礦業(yè)工程教育重要內(nèi)容之一。

2.針對(duì)性人文教育

目前的工科院校也都設(shè)有人文教育課程。但遺憾的事專業(yè)教育與人文教育能夠結(jié)合起來(lái)進(jìn)行的人文教育課程微乎其微。大部分還都在各行其道。似乎加入一些詩(shī)歌、小說、道家文化、甚至茶道花道這樣的選修課就算是人文教育了。實(shí)際上，工科學(xué)校學(xué)生最需要的人文教育是科學(xué)技術(shù)哲學(xué)、工程哲學(xué)，尤其是工程價(jià)值論。這些內(nèi)容雖然在他們的公共課自然辯證法概論中也零星涉及，但18個(gè)學(xué)時(shí)又是自然觀、科學(xué)技術(shù)觀、又是科學(xué)技術(shù)方法論、科學(xué)技術(shù)社會(huì)論等等，根本不可能有時(shí)間真正展開講。況且其中還有三個(gè)學(xué)時(shí)是用來(lái)考試。很多學(xué)校都是5次課就講完了，很難想象能夠向?qū)W生講清楚科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用到底給人類帶來(lái)了什么？如何理解科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍？如何才能更好地利用科學(xué)技術(shù)為人類服務(wù)？工程主體與客體的關(guān)系如何？如何正確看待工程主體與客體社會(huì)歷史的統(tǒng)一？例如，小礦問題。到2005年底，我國(guó)共有各類礦山12.67萬(wàn)個(gè)，其中大礦3279個(gè)，中型礦4338個(gè)，小礦11.9萬(wàn)個(gè)。小礦占到全國(guó)礦山總數(shù)的93.94%。為國(guó)家提供了52.67%的固體礦石量，完成了49.49%的工業(yè)產(chǎn)值，解決了500余萬(wàn)人就業(yè)問題。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)于小礦的政策彈性大，穩(wěn)定性差，鼓勵(lì)不足，限制有余；管理體制復(fù)雜，管理權(quán)限模糊；監(jiān)管手段單一、開采效率低下。由于缺乏技術(shù)和管理，礦難問題、污染問題也日益突出。幾十年來(lái)，整治工作從未間斷，小礦開采屢禁屢開。一面是大量礦業(yè)專業(yè)的大學(xué)生因找不到工作而轉(zhuǎn)行，一面是小礦因缺乏技術(shù)力量等原因被關(guān)閉，如果對(duì)于礦山專業(yè)人員在學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識(shí)的同時(shí)進(jìn)行針對(duì)性人文教育，喚起他們的同情心和服務(wù)社會(huì)的意識(shí)，加之制定恰當(dāng)?shù)男〉V服務(wù)政策，必然能夠使得弱勢(shì)群體脫貧和零散資源利用實(shí)現(xiàn)雙贏。增長(zhǎng)僅僅是物質(zhì)的擴(kuò)大，一國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)如果不能緩解不平等、失業(yè)和貧困，就不能叫發(fā)展。再看開采后礦區(qū)占地的復(fù)墾問題。工業(yè)革命以來(lái)，科學(xué)技術(shù)力量使得人類生活發(fā)生了翻天覆地的變化。與此同時(shí)，環(huán)境也受到了嚴(yán)重的破壞。早在第一次工業(yè)革命時(shí)期，當(dāng)時(shí)的一個(gè)英國(guó)工程師在形容英格蘭西部地區(qū)冶鐵業(yè)的情形時(shí)說，整個(gè)地球好像從里往外翻，它的內(nèi)臟全部都被挖出來(lái)扔得到處都是。西方文明從根子上就認(rèn)為人是萬(wàn)物的尺度。在西方人眼里，人“天生”就是其他存在物的目的?；浇陶J(rèn)為上帝創(chuàng)造了世界，最后按照自己的樣子又創(chuàng)造了人，并且要賦予人管理這個(gè)世界的權(quán)利。中世紀(jì)的托馬斯•阿奎那明確宣稱，在自然存在物中，人是最完美的存在物，上帝為了人本身的緣故而給人提供神恩。上帝雖然也給其他存在物提供神恩，但這僅僅是為了人類的福祉。到了近代，笛卡爾把人有靈魂、康德把人有理性作為的核心依據(jù)，繼續(xù)倡揚(yáng)人類中心主義。而現(xiàn)代人類中心主義在此基礎(chǔ)上繼續(xù)以人有理性為由，給人自在地就是一種目的的特權(quán)，提出人是所有價(jià)值的源泉，道德規(guī)范只是調(diào)節(jié)人與人之間關(guān)系的行為準(zhǔn)則，它所關(guān)心的只是人的福利。16世紀(jì)以來(lái)，西方人高揚(yáng)理性主義的旗幟一路高歌猛進(jìn)。以近代科技為利器，向自然開戰(zhàn)，征服自然，改造自然，取得了卓有成效的成就，人類中心主義得到了淋漓盡致的發(fā)揚(yáng)。中國(guó)古代則不然。在中國(guó)人眼里，“天地與我并生萬(wàn)物與我齊一”，“萬(wàn)物各得其和以生，各得其養(yǎng)以成，不見其事，而見其功”盡管現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，但對(duì)于大自然中生命之間的聯(lián)系依然了解不多?！吧锶?號(hào)”實(shí)驗(yàn)的失敗就足以證明了這一點(diǎn)。它的失敗讓我們不得不從內(nèi)心里敬畏自然，尊重天人合一的自然觀。按照這種天人合一的自然觀，大自然是有生命的。人體是一個(gè)有機(jī)體，大自然也是一個(gè)有機(jī)體。對(duì)于人體而言，牽一發(fā)而動(dòng)全身。對(duì)于大地而言，開膛破肚后也需要進(jìn)可能地“縫合”。今天盡管我們也在努力在礦山工程中實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償。我國(guó)2004年11月就有約2億畝左右的土地被廢棄，約占耕地總面積的10%以上，而復(fù)墾率不到12%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低50多個(gè)百分點(diǎn)。而且復(fù)墾質(zhì)量也遠(yuǎn)不如國(guó)外。大工程觀要求把工程實(shí)踐看做一個(gè)受多種因素制約的復(fù)雜的運(yùn)作體系，一項(xiàng)具有社會(huì)性、綜合性和整體性的生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)加以思考。如果將人文主義教育與具體工程實(shí)踐相結(jié)合，才能內(nèi)化到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，更容易在工程實(shí)踐中付出努力。無(wú)論是小礦問題還是復(fù)墾問題，在工程實(shí)踐中，在“為”與不“為”之間有著很大的彈性空間。因?yàn)閺?fù)雜的客觀現(xiàn)實(shí)往往可以讓人找出許許多多的理由“不為”。成功的人文教育可以促使從業(yè)人員以大工程觀為指導(dǎo)，心懷對(duì)自然的敬畏之情，想方設(shè)法呵護(hù)自然。如，生態(tài)恢復(fù)可以和地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等的結(jié)合；生態(tài)補(bǔ)償也可以實(shí)現(xiàn)國(guó)家補(bǔ)償、礦山企業(yè)等收益者補(bǔ)償、社會(huì)補(bǔ)償相結(jié)合的方式。而社會(huì)補(bǔ)償又可整合全社會(huì)的力量，采取多渠道的形式。如成立礦區(qū)生態(tài)補(bǔ)償基金組織、民間環(huán)保社團(tuán)、NGO，通過政策補(bǔ)償、資金補(bǔ)償（優(yōu)惠信貸、減免稅收）、實(shí)物補(bǔ)償（勞動(dòng)力、土地等）。總之，針對(duì)性人文教育為大工程背景下現(xiàn)代礦業(yè)工程教育重要內(nèi)容之三。

3.調(diào)整專業(yè)設(shè)置

就像建立大學(xué)城是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享一樣，建立工業(yè)生態(tài)園區(qū)是為了實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，最大可能地減少浪費(fèi)，節(jié)約資源和能源。礦石在冶煉過程中也存在著能量循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)利用問題。以鋼鐵冶煉為例。煤炭煉鋼過程中煤炭燃燒過程中產(chǎn)生焦炭、煤氣和1000度的余熱，礦石在燒結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生800度的燒結(jié)礦余熱。接下來(lái)的煉鐵過程將產(chǎn)生1500度的高爐渣和煤氣。再接下來(lái)的煉鋼過程中也會(huì)產(chǎn)生煤氣及1400度的余熱。最后的軋鋼過程也產(chǎn)生1000度的余熱，加熱爐還有800度的余熱。這里第一用到了煤氣回收凈化技術(shù)。將三種煤氣回收起來(lái)后通過化工的辦法進(jìn)行除塵凈化后，可供鋼廠周邊的居民的煤氣使用。剩余部分還可以用來(lái)發(fā)電。第二用到了余熱的回收利用技術(shù)。而且回收技術(shù)各不相同。焦化過程中的余熱回收利用的是利用惰性氣體換熱的CDQ技術(shù)。加熱爐800度的余熱可以通燃燒過程需要的空氣換熱。用來(lái)預(yù)熱空氣，是空氣升溫至500度。這樣可以節(jié)約大量燃料。目前鋼鐵企業(yè)利用預(yù)熱所發(fā)的電可以滿足企業(yè)內(nèi)部的用電需求。這里面還不算1500度的高溫爐渣里面所含的余熱。因?yàn)橹两襁€沒有解決這部分余熱利用的技術(shù)問題。可見只是有想法沒有技術(shù)還是妄談。過去1000度的余熱就可以發(fā)電，現(xiàn)在的技術(shù)70度便可用來(lái)發(fā)電。能量循環(huán)的關(guān)鍵靠技術(shù)。爐渣和余熱可以用來(lái)生產(chǎn)建筑材料。煤炭在焦化的過程伴生有大量的其它化工原料，煤氣和余熱以及電力可以用來(lái)生產(chǎn)化工產(chǎn)品。鋼材還可以經(jīng)過機(jī)械淺加工后再行出廠。所有這些技術(shù)都可以作為以礦業(yè)工程為王牌專業(yè)的工科院校的配套專業(yè)。這種發(fā)展過程本身就體現(xiàn)了大工程的概念?！按蠊こ逃^不是指工程規(guī)模本身的大，而是指為大型復(fù)雜工程提供理論支撐的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)范圍的大，涉及各方面學(xué)科的交叉與融合，遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破工程科學(xué)知識(shí)本身的范圍”。礦山水污染問題如果在地球系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)，則有遠(yuǎn)比食物鏈污染更為深遠(yuǎn)的意義。生態(tài)學(xué)幫助我們站在人類和物理環(huán)境、生物環(huán)境、社會(huì)環(huán)境相互關(guān)系的高度，理解人類礦業(yè)活動(dòng)對(duì)自然界的影響以及自然環(huán)境改變對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的作用。環(huán)境科學(xué)有助于我們站在環(huán)境的各組成部分在有機(jī)體遷移、轉(zhuǎn)化、積累中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高度理解礦業(yè)在自然界產(chǎn)生的水體污染的危害性。了解礦山廢水在自環(huán)境中的物理、化學(xué)變化過程，分析水污染在自然環(huán)境中遷移的機(jī)理以及進(jìn)人人體后的各種效應(yīng)，像致畸效應(yīng)、致突變效應(yīng)、致癌效應(yīng)，真正理解為制定各項(xiàng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、控制污染物的排放量提供的管理法規(guī)。而地球系統(tǒng)科學(xué)則幫助我們明白，地球是由大氣圈、水圈、陸圈和生物圈（包括人類）組成的有機(jī)整體以及這些系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系、相互作用的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，懂得地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和控制這些變化的機(jī)理，理解人類礦業(yè)生產(chǎn)造成的污染對(duì)地球系統(tǒng)間的物理的、化學(xué)的和生物的過程，認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀和過去，預(yù)見未來(lái)。從這三個(gè)學(xué)科看采礦業(yè)與環(huán)境污染問題，都會(huì)給礦業(yè)專業(yè)的學(xué)生以高遠(yuǎn)的眼界和整體性思維方式。有這些學(xué)科基礎(chǔ)，才會(huì)從地球上淡水資源的來(lái)源與分配，現(xiàn)代工程的飛速發(fā)展帶來(lái)的水資源危機(jī)，水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞對(duì)于容納和分解水中污染物的能力的影響等方面來(lái)理解礦山廢水問題。這些學(xué)科都可以作為礦業(yè)工程的輔助專業(yè)，結(jié)合礦業(yè)工程進(jìn)行教學(xué)與科研。此為大工程背景下現(xiàn)代礦業(yè)工程教育重要內(nèi)容之三。

作者：于波 馬秋蔚