大工程背景下現代礦業(yè)工程教育

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【摘要】礦業(yè)工程不僅僅是一個與國家經濟發(fā)展密切相關的行業(yè)，也是一個與自然環(huán)境、社會利益分配激烈博弈的焦點。是一個受多種因素制約的復雜的運作體系。以大工程觀觀之，培養(yǎng)復合型人才、針對性人文教育、調整專業(yè)設置礦業(yè)工程教育的三個重要內容。

【關鍵詞】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要地介紹到我國的階段。較為系統(tǒng)的介紹是在2004年。之后大工程觀在我國的研究與實踐逐漸有所開展。用力最著者首推江蘇工業(yè)學院和廣東石油化工學院。2011年廣東石油化工學院的研究者們以文本為依據，將大工程觀在我國的研究現狀，進行了較為全面的綜述。目前，我國學界一方面在不斷介紹大工程觀在美國、德國、日本的發(fā)展情況，另一方面努力倡導、嘗試大工程觀教育。經過十多年來的努力，學者們就大工程觀的產生和發(fā)展、大工程觀的本質與內涵、大工程教育觀的目標、大工程觀與課程體系建設、大工程觀與課程教學、大工程觀與辦學特色等方面展開了不同深度的討論。目前，大工程已經走過了思想觀念的介紹普及階段，成為我國工程教育界普遍接受的理念，并有不少學者在我國工程教育改革方面作了初步的探索。這些探索集中在辦學特色、教學體系改革和課程改革、工程實踐環(huán)節(jié)的探索、特色辦學等方面。此外還有對教學模式改革的研討，涉及到的學科范圍不僅有建筑給排水工程、化工工程這樣應用學科，還有普通物理、基礎化學、量子力學、數學等基礎學科。本文是在前人研究的基礎上，聚焦礦業(yè)工程，專題論述大工程視野下礦業(yè)工程教育的三個重要內容：

1.復合型礦業(yè)人才的培養(yǎng)

礦山工程以最通俗的語言講，就是給大地開膛破肚，挖掘埋藏在地下的礦石進行加工提煉，最后得到對經濟發(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的大量使用對環(huán)境危害很多時候是不可逆的。地下的有害氣體、液體釋放出來，在對礦石進行剝離和選擇過程中有產生大量有害廢水。在采掘生產地點、選礦廠、尾礦壩、排土場以及生活區(qū)等地點產生大量廢水。如果處理不當，這些有害水體就會隨著地表水和地下水進入土壤水循環(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備所采用的牙輪鉆機，在風流的作用下，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中對人體的危害極大。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)知識與技術，環(huán)境生態(tài)學的知識，能夠給大地盡可能小的“創(chuàng)傷面”，盡可能少的有害水體擴散，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)同進化原理等生態(tài)學原理給予礦區(qū)科學的生態(tài)補償。這是礦山工程能力不斷增強，開采規(guī)模不斷擴大，人類環(huán)境意識增強遇到的越來越嚴重的問題。此外，礦山工程之所遇到的法律問題（如土地征用、環(huán)境保護等）、醫(yī)學問題（如礦井之輻射物、熱害、噪聲等對人體的危害與保?。┒夹枰纫玫V業(yè)工程本身，又要懂得法律學或醫(yī)學等系統(tǒng)的專業(yè)知識。這些都是人們法律意識不斷增強、生命倫理意識不斷被喚醒的必然要求。像這樣把工程放在人與自然的關系中和工程與與社會的關系中來看待就是大工程觀。傳統(tǒng)的礦山專業(yè)的人才培養(yǎng)模式很難滿足現代礦山工程對人才的要求。需要順應時代要求，培養(yǎng)一定比例的復合型人才滿足礦山工程實踐的需求，在目前傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下培養(yǎng)出來的礦山專業(yè)人才已經飽和的就業(yè)形勢下，真正需要的人才很難找，大量的傳統(tǒng)模式下培養(yǎng)的學生就業(yè)難。轉換培養(yǎng)模式是必由之路。而在這轉換中，復合型人才培養(yǎng)是大工程觀視野下礦業(yè)人才教育的一個重要內容。此為大工程背景下現代礦業(yè)工程教育重要內容之一。

2.針對性人文教育

目前的工科院校也都設有人文教育課程。但遺憾的事專業(yè)教育與人文教育能夠結合起來進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。實際上，工科學校學生最需要的人文教育是科學技術哲學、工程哲學，尤其是工程價值論。這些內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個學時又是自然觀、科學技術觀、又是科學技術方法論、科學技術社會論等等，根本不可能有時間真正展開講。況且其中還有三個學時是用來考試。很多學校都是5次課就講完了，很難想象能夠向學生講清楚科學技術的應用到底給人類帶來了什么？如何理解科學技術是一把雙刃劍？如何才能更好地利用科學技術為人類服務？工程主體與客體的關系如何？如何正確看待工程主體與客體社會歷史的統(tǒng)一？例如，小礦問題。到2005年底，我國共有各類礦山12.67萬個，其中大礦3279個，中型礦4338個，小礦11.9萬個。小礦占到全國礦山總數的93.94%。為國家提供了52.67%的固體礦石量，完成了49.49%的工業(yè)產值，解決了500余萬人就業(yè)問題。但長期以來，我國對于小礦的政策彈性大，穩(wěn)定性差，鼓勵不足，限制有余；管理體制復雜，管理權限模糊；監(jiān)管手段單一、開采效率低下。由于缺乏技術和管理，礦難問題、污染問題也日益突出。幾十年來，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)的大學生因找不到工作而轉行，一面是小礦因缺乏技術力量等原因被關閉，如果對于礦山專業(yè)人員在學習專業(yè)技術知識的同時進行針對性人文教育，喚起他們的同情心和服務社會的意識，加之制定恰當的小礦服務政策，必然能夠使得弱勢群體脫貧和零散資源利用實現雙贏。增長僅僅是物質的擴大，一國經濟增長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)占地的復墾問題。工業(yè)革命以來，科學技術力量使得人類生活發(fā)生了翻天覆地的變化。與此同時，環(huán)境也受到了嚴重的破壞。早在第一次工業(yè)革命時期，當時的一個英國工程師在形容英格蘭西部地區(qū)冶鐵業(yè)的情形時說，整個地球好像從里往外翻，它的內臟全部都被挖出來扔得到處都是。西方文明從根子上就認為人是萬物的尺度。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世界的權利。中世紀的托馬斯•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，繼續(xù)倡揚人類中心主義。而現代人類中心主義在此基礎上繼續(xù)以人有理性為由，給人自在地就是一種目的的特權，提出人是所有價值的源泉，道德規(guī)范只是調節(jié)人與人之間關系的行為準則，它所關心的只是人的福利。16世紀以來，西方人高揚理性主義的旗幟一路高歌猛進。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。中國古代則不然。在中國人眼里，“天地與我并生萬物與我齊一”，“萬物各得其和以生，各得其養(yǎng)以成，不見其事，而見其功”盡管現代科學已經高度發(fā)達，但對于大自然中生命之間的聯(lián)系依然了解不多。“生物圈2號”實驗的失敗就足以證明了這一點。它的失敗讓我們不得不從內心里敬畏自然，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。人體是一個有機體，大自然也是一個有機體。對于人體而言，牽一發(fā)而動全身。對于大地而言，開膛破肚后也需要進可能地“縫合”。今天盡管我們也在努力在礦山工程中實現生態(tài)補償。我國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，而復墾率不到12%，比發(fā)達國家低50多個百分點。而且復墾質量也遠不如國外。大工程觀要求把工程實踐看做一個受多種因素制約的復雜的運作體系，一項具有社會性、綜合性和整體性的生產活動來加以思考。如果將人文主義教育與具體工程實踐相結合，才能內化到學生的認知結構中，更容易在工程實踐中付出努力。無論是小礦問題還是復墾問題，在工程實踐中，在“為”與不“為”之間有著很大的彈性空間。因為復雜的客觀現實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，心懷對自然的敬畏之情，想方設法呵護自然。如，生態(tài)恢復可以和地方經濟、社會發(fā)展產業(yè)結構調整等的結合；生態(tài)補償也可以實現國家補償、礦山企業(yè)等收益者補償、社會補償相結合的方式。而社會補償又可整合全社會的力量，采取多渠道的形式。如成立礦區(qū)生態(tài)補償基金組織、民間環(huán)保社團、NGO，通過政策補償、資金補償（優(yōu)惠信貸、減免稅收）、實物補償（勞動力、土地等）?？傊槍π匀宋慕逃秊榇蠊こ瘫尘跋卢F代礦業(yè)工程教育重要內容之三。

3.調整專業(yè)設置

就像建立大學城是為了實現教學資源共享一樣，建立工業(yè)生態(tài)園區(qū)是為了實現物質循環(huán)和能量循環(huán)，最大可能地減少浪費，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生焦炭、煤氣和1000度的余熱，礦石在燒結過程中會產生800度的燒結礦余熱。接下來的煉鐵過程將產生1500度的高爐渣和煤氣。再接下來的煉鋼過程中也會產生煤氣及1400度的余熱。最后的軋鋼過程也產生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。將三種煤氣回收起來后通過化工的辦法進行除塵凈化后，可供鋼廠周邊的居民的煤氣使用。剩余部分還可以用來發(fā)電。第二用到了余熱的回收利用技術。而且回收技術各不相同。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。加熱爐800度的余熱可以通燃燒過程需要的空氣換熱。用來預熱空氣，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)利用預熱所發(fā)的電可以滿足企業(yè)內部的用電需求。這里面還不算1500度的高溫爐渣里面所含的余熱。因為至今還沒有解決這部分余熱利用的技術問題。可見只是有想法沒有技術還是妄談。過去1000度的余熱就可以發(fā)電，現在的技術70度便可用來發(fā)電。能量循環(huán)的關鍵靠技術。爐渣和余熱可以用來生產建筑材料。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生產化工產品。鋼材還可以經過機械淺加工后再行出廠。所有這些技術都可以作為以礦業(yè)工程為王牌專業(yè)的工科院校的配套專業(yè)。這種發(fā)展過程本身就體現了大工程的概念。“大工程觀不是指工程規(guī)模本身的大，而是指為大型復雜工程提供理論支撐的科學基礎知識系統(tǒng)范圍的大，涉及各方面學科的交叉與融合，遠遠突破工程科學知識本身的范圍”。礦山水污染問題如果在地球系統(tǒng)科學、生態(tài)學、環(huán)境科學，則有遠比食物鏈污染更為深遠的意義。生態(tài)學幫助我們站在人類和物理環(huán)境、生物環(huán)境、社會環(huán)境相互關系的高度，理解人類礦業(yè)活動對自然界的影響以及自然環(huán)境改變對人類社會發(fā)展的作用。環(huán)境科學有助于我們站在環(huán)境的各組成部分在有機體遷移、轉化、積累中的運動規(guī)律的高度理解礦業(yè)在自然界產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、化學變化過程，分析水污染在自然環(huán)境中遷移的機理以及進人人體后的各種效應，像致畸效應、致突變效應、致癌效應，真正理解為制定各項環(huán)境標準、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）組成的有機整體以及這些系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系、相互作用的運轉機制，懂得地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和控制這些變化的機理，理解人類礦業(yè)生產造成的污染對地球系統(tǒng)間的物理的、化學的和生物的過程，認識現狀和過去，預見未來。從這三個學科看采礦業(yè)與環(huán)境污染問題，都會給礦業(yè)專業(yè)的學生以高遠的眼界和整體性思維方式。有這些學科基礎，才會從地球上淡水資源的來源與分配，現代工程的飛速發(fā)展帶來的水資源危機，水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞對于容納和分解水中污染物的能力的影響等方面來理解礦山廢水問題。這些學科都可以作為礦業(yè)工程的輔助專業(yè)，結合礦業(yè)工程進行教學與科研。此為大工程背景下現代礦業(yè)工程教育重要內容之三。

作者：于波 馬秋蔚