發(fā)布時間：2021-06-25所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要]中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院針對中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)辦學(xué)特色，在一二年級安排通識課程學(xué)習(xí)，三四年級開始專業(yè)學(xué)習(xí)。核工程與核技術(shù)專業(yè)在上一輪學(xué)科評估中為A+學(xué)科，結(jié)合核工程與核技術(shù)專業(yè)新的教學(xué)培養(yǎng)方案要求，以及學(xué)生的特點(diǎn)，在新形勢下出現(xiàn)的
[摘要]中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院針對中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)辦學(xué)特色，在一二年級安排通識課程學(xué)習(xí)，三四年級開始專業(yè)學(xué)習(xí)。核工程與核技術(shù)專業(yè)在上一輪學(xué)科評估中為A+學(xué)科，結(jié)合核工程與核技術(shù)專業(yè)新的教學(xué)培養(yǎng)方案要求，以及學(xué)生的特點(diǎn)，在新形勢下出現(xiàn)的新情況，實驗學(xué)時少，而核工程與核技術(shù)專業(yè)涉及面寬且學(xué)科門類細(xì)化，如何構(gòu)建核工程與核技術(shù)專業(yè)需要的實驗教學(xué)體系，提升實驗教學(xué)的內(nèi)涵以及外延，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，吸引更多的本科生投身祖國的核事業(yè)，為建立和學(xué)科發(fā)展相匹配的實驗教學(xué)體系采取了相應(yīng)措施。
[關(guān)鍵詞]核工程與核技術(shù);實驗教學(xué)體系;創(chuàng)新能力
一、引言
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)是在理工分家的特殊年代，老一輩科學(xué)家站在制高點(diǎn)上圍繞國家的“兩彈一星”戰(zhàn)略需求于1958年成立的理工結(jié)合的新型學(xué)校。她的創(chuàng)辦被稱為“我國教育史和科學(xué)史上的一項重大事件”。建校后，中國科學(xué)院實施“全院辦校，所系結(jié)合”的辦學(xué)方針，學(xué)校緊緊圍繞國家急需的新興科技領(lǐng)域設(shè)置系科專業(yè)，創(chuàng)造性地把理科與工科即前沿科學(xué)與高新技術(shù)相結(jié)合，注重基礎(chǔ)課教學(xué)，高起點(diǎn)、寬口徑培養(yǎng)新興、邊緣、交叉學(xué)科的尖端科技人才。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)最早成立的十三個系也都是圍繞“兩彈一星”的研制任務(wù)而設(shè)立的，實驗教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，從科大誕生的那一天起，老一輩科學(xué)家尤其重視實驗教學(xué)，利用有限的條件變花樣讓學(xué)生參與實驗，讓理論和實踐結(jié)合。在改革開放后中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)率先在原先的核技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)上，凝聚整個學(xué)校的力量，建立了國內(nèi)第一個國家實驗室即國家同步輻射實驗室。2009年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)圍繞國家的重大戰(zhàn)略需求以及科大核工程與核技術(shù)專業(yè)沒有本科生的現(xiàn)狀，成立了核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院是國內(nèi)外唯一同時依托熱核聚變實驗裝置、同步輻射光源等國家大科學(xué)裝置及實驗室，以國際、國內(nèi)重大科學(xué)計劃為牽引，圍繞國家重大戰(zhàn)略需求而建立的培養(yǎng)高端核科學(xué)技術(shù)和核能工程人才的重要基地。在新時代條件下，很多主客觀條件也發(fā)生了重大變化，圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心實踐教學(xué)能力如何科學(xué)合理的構(gòu)建核工程與核技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)體系迫在眉睫[1]。
二、核工程與核技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀
在本科生的培養(yǎng)過程中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)根據(jù)學(xué)生的興趣采取個性化培養(yǎng)，為了保證學(xué)生100%自由選擇專業(yè)，在一二年級全校范圍內(nèi)的基礎(chǔ)課都大同小異，很少涉及專業(yè)課內(nèi)容，便于在一二年級結(jié)束后，全校范圍內(nèi)根據(jù)興趣再次選擇自己適合的專業(yè)。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院每級入學(xué)的本科生大約70～80人，三年級分流后留在核學(xué)院的學(xué)生大約50～60人，為了寬口徑、重基礎(chǔ)的本科專業(yè)培養(yǎng)方案，核科學(xué)技術(shù)學(xué)院只設(shè)置一個核工程與核技術(shù)專業(yè)，不分系，大體主要劃分為7個方向。就核科學(xué)技術(shù)學(xué)院的本科生來說，學(xué)生從三年級才學(xué)習(xí)專業(yè)核工程與核技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程基礎(chǔ)課。核工程與核技術(shù)專業(yè)課的方向很多，再去除大四學(xué)年下學(xué)期要開展的畢業(yè)設(shè)計，只有一年半的時間學(xué)習(xí)專業(yè)課。而就專業(yè)實驗課而言，實驗課學(xué)時數(shù)少，本身就是實驗教學(xué)面對的共性問題[2]。而針對中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)的現(xiàn)狀來說，這個問題顯得尤為突出。如何在學(xué)時有限、時間跨度有限的情況下，有效開展實驗教學(xué)成為擺在核學(xué)院實驗教學(xué)培養(yǎng)方案面前的一道難題。結(jié)合新形勢創(chuàng)新型構(gòu)建滿足學(xué)時需要及客觀環(huán)境制約的實驗教學(xué)體系迫在眉睫。
(一)小型實驗室
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院在沒有構(gòu)建教學(xué)實驗中心之前，搭建了輻射與防護(hù)、核燃料循環(huán)、放射化學(xué)與輻射化學(xué)、核電子學(xué)等相關(guān)小型各自為政的教學(xué)實驗室。長期以來，我國高校實驗室管理體制是校、院(系)、教研室三級管理模式，教研室及其實驗室融為一體，理論教師直接主導(dǎo)實驗教學(xué)及實驗室條件建設(shè)，這種管理模式對配合理論教學(xué)、驗證課堂理論起過一定的積極作用。但實驗室小而全、功能單一，人、材、物分散，效率低下，重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，且難以構(gòu)成體系。這種管理體制已不能適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)的要求[3]。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院也面臨小實驗室在運(yùn)行過程中以上所出現(xiàn)的突出問題。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)各學(xué)院在學(xué)校教務(wù)處的要求下逐步構(gòu)建了教學(xué)實驗中心，實驗教學(xué)中心在學(xué)校納入統(tǒng)一管理模式，實現(xiàn)人、財、物的集中，以便于統(tǒng)一部署、統(tǒng)一開展實驗教學(xué)而避免傳統(tǒng)各自為政的局面。核科學(xué)技術(shù)學(xué)院按照此種部署，在構(gòu)建實驗教學(xué)中心的過程中，甫一著手就已經(jīng)考慮人、財、物的集中，以避免傳統(tǒng)模式帶來的不合理因素死灰復(fù)燃以及其他難以協(xié)調(diào)的復(fù)雜問題，難以適應(yīng)新形勢下的需要。
(二)大科學(xué)裝置
核科學(xué)技術(shù)學(xué)院主要依托兩個大科學(xué)裝置分別為國家同步輻射光源裝置，超導(dǎo)托卡馬克(EAST)實驗裝置。這兩個大科學(xué)裝置系統(tǒng)很多，運(yùn)行條件比較苛刻，且這些大裝置的運(yùn)行受到時間的制約。就本科生而言，這些大裝置在學(xué)生的客觀概貌認(rèn)識過程中發(fā)揮了非常重要的作用，但具體實驗教學(xué)內(nèi)容難以在大科學(xué)裝置上面直接有效開展。如何結(jié)合大科學(xué)裝置的優(yōu)勢，有效推進(jìn)實驗教學(xué)，成為需要重點(diǎn)考慮的問題[4]。
(三)虛擬仿真平臺
由于反應(yīng)堆比較復(fù)雜，為了讓學(xué)生更直觀地了解反應(yīng)堆，學(xué)院結(jié)合學(xué)校和教育部的部署要求[2]，建有兩個虛擬仿真教學(xué)實驗平臺，分別為裂變堆虛擬仿真教學(xué)實驗和中國磁約束聚變工程實驗堆(CFETR)虛擬仿真實驗室。這兩個實驗室在學(xué)生初步直觀了解反應(yīng)堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及功能發(fā)揮了很重要的作用，特別針對核輻射場內(nèi)無法進(jìn)入?yún)^(qū)域，虛擬仿真也發(fā)揮了無可替代的作用。但在具體操作過程中，學(xué)生初始對此類實驗感到新奇，但實踐過程中又發(fā)現(xiàn)虛擬仿真難以培養(yǎng)實驗過程所必備的動手能力[5]。
總之，以上三種方式單獨(dú)構(gòu)建課程體系都存在各自的弊端，需要整合凝練構(gòu)成核心體系。如果說曾經(jīng)在實驗教學(xué)方面面臨的主要問題是教學(xué)時間多，器件少，資源短缺，而我們這個新時代卻由一端轉(zhuǎn)移到另外一端，資源豐富、選擇余地大、而學(xué)時短缺難以取舍，學(xué)科劃分又越來越細(xì)化，必須結(jié)合新時代特點(diǎn)以及學(xué)科發(fā)展的主脈絡(luò)系統(tǒng)梳理實驗教學(xué)體系，構(gòu)建適應(yīng)新時代發(fā)展需求的實驗教學(xué)體系和管理模式，提升學(xué)生的核心實踐能力。
三、核工程與核技術(shù)實驗教學(xué)體系內(nèi)涵
核工程與核技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)體系需要系統(tǒng)梳理，只有把握內(nèi)涵，才能夠有效開展實驗教學(xué)，更好地讓學(xué)生在實驗教學(xué)中有較好的收獲，具備融會貫通的專業(yè)基本實驗技能，在未來的未知的實驗中具備探索的精神以及所必備的韌性。通過實驗教學(xué)手段和方式的改進(jìn)，有效拓展核工程與核技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)的外延。核工程與核技術(shù)的實驗教學(xué)體系主要包括實驗內(nèi)容的構(gòu)成，實驗中心的管理，實驗教學(xué)的實施以及實驗教學(xué)的評估[6]。
核工程與核技術(shù)專業(yè)細(xì)化分可以分為五十多種小科目，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)重點(diǎn)就反應(yīng)堆熱工、輻射防護(hù)、核醫(yī)學(xué)、核燃料循環(huán)、核材料等專業(yè)方向開展了系統(tǒng)的討論研究。反應(yīng)堆熱工利用構(gòu)建的反應(yīng)堆熱工綜合實驗創(chuàng)新平臺，開展創(chuàng)新性實驗諸如利用放射源測量方法讓學(xué)生自主觀察兩相流實驗流型并測量空泡份額，并完成ONB點(diǎn)實驗及CHF實驗等;輻射防護(hù)平臺利用具備的實驗器材讓學(xué)生自主設(shè)計實驗測量學(xué)校的土壤以及大氣等構(gòu)成閉環(huán);核燃料循環(huán)讓學(xué)生根據(jù)已經(jīng)具備的理論知識自主設(shè)計反應(yīng)堆后處理實驗，核材料實驗諸如通過開展鐵碳合金的金相組織觀察及放射性活度計算拓展學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰Γ@些實驗開展不僅僅需要學(xué)生掌握基礎(chǔ)的知識某方面的一點(diǎn)，而更需要把某一方面知識結(jié)構(gòu)融會貫通方能夠有效的開展實驗。通過以上的手段梳理實驗教學(xué)的體系內(nèi)涵，真正有效提高學(xué)生實驗的能力，開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維方法。加強(qiáng)實驗教學(xué)中心創(chuàng)新能力的提升，強(qiáng)化高級、創(chuàng)新類實驗課程體系構(gòu)建，教學(xué)實驗中壓縮并逐步取消相對老化和陳舊以及內(nèi)容單一的實驗課程[7]。
四、核工程與核技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)體系舉措
實驗教學(xué)體系最核心的是，根據(jù)專業(yè)發(fā)展需要以及學(xué)科特點(diǎn)構(gòu)建實驗教學(xué)內(nèi)容以及必備的輔助教學(xué)手段實現(xiàn)實驗教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)涵。通過科學(xué)構(gòu)建實驗教學(xué)課程以及實驗教學(xué)項目和信息化實驗教學(xué)平臺，并加強(qiáng)實驗教學(xué)安全準(zhǔn)入制度，尤其放射源的分類管理及使用;儀器設(shè)備提高共享和使用效率;建立公開透明的教學(xué)核查體系，提升實驗教學(xué)體系的外延。
(一)成立學(xué)院實驗教學(xué)專業(yè)委員會
實驗教學(xué)專業(yè)委員會主要成員由各專業(yè)方向具備話語權(quán)，并在此方向具有很深的研究造詣且能夠通盤平衡考慮實驗教學(xué)內(nèi)容的專業(yè)老師構(gòu)成，其他成員由學(xué)院實驗教學(xué)老師構(gòu)成。
針對核科學(xué)技術(shù)專業(yè)學(xué)時少和專業(yè)方向多之間的突出矛盾，核科學(xué)技術(shù)學(xué)院采取以高質(zhì)量的實驗項目和更為有效的教學(xué)手段來彌補(bǔ)實驗學(xué)時的不足。核工程與核技術(shù)專業(yè)涉及的方向多，細(xì)細(xì)劃分涉及的實驗教學(xué)內(nèi)容太多，每個實驗都做現(xiàn)實不可能，不但時間不允許，而且意義也不是特別大，通過凝練實驗項目，讓學(xué)生融會貫通所學(xué)的基礎(chǔ)知識，能夠規(guī)范地處理實驗問題并提高自己的實驗技能才能應(yīng)對未來無數(shù)實驗任務(wù)的考驗。歸根到底，實驗課教的是實驗的思維和實驗的方法。沒有實驗?zāi)繕?biāo)、不講究教學(xué)方法、只拼實驗項目數(shù)量的做法，是低層次的重復(fù)，是沒有效果的[8]。通過基礎(chǔ)性實驗和創(chuàng)新型實驗的耦合推動實驗教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步有效整合，形成適合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院所要求的內(nèi)容基本體系架構(gòu)。在這個過程中打破原有的專業(yè)方向藩籬，構(gòu)成獨(dú)立的一門專業(yè)實驗核心課程(核工程與核技術(shù)實驗課)，該實驗內(nèi)容核心項目組成由專業(yè)方向上極具代表性又能夠凝練匯聚專業(yè)內(nèi)容并富有創(chuàng)新性以及一定挑戰(zhàn)的核心實驗為代表，不是簡簡單單的隨機(jī)抽出的實驗內(nèi)容無序疊加構(gòu)成的。
相關(guān)期刊推薦：《湖北科技學(xué)院學(xué)報》創(chuàng)刊于1979年，該學(xué)報在政治、經(jīng)濟(jì)、法律、教育、文學(xué)、藝術(shù)、出版、圖書情報學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、計算機(jī)、地理等學(xué)科的學(xué)術(shù)研究方面有可靠的學(xué)科依托和高水平的作者隊伍，在全國已形成越來越廣泛的信息網(wǎng)。設(shè)有：向陽湖文化研究、政治?經(jīng)濟(jì)與法律、歷史與文化、文學(xué)研究、語言研究、教育、教學(xué)與管理、藝術(shù)研究、出版研究、圖書情報學(xué)研究、數(shù)學(xué)、物理與材料科學(xué)、化學(xué)與生命科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、體育、地理與財會、中教園地等欄目。
同時在這個過程中打破原有的實驗課時的限制，實驗課除安排固定的課時以外，學(xué)生只要有時間就可以來開展實驗，通過預(yù)約不受特定實驗課時間的制約，以緩解學(xué)時不足和實驗項目所造成的突出矛盾。學(xué)生系統(tǒng)修完該門課程的時間界限為一年，學(xué)生可以利用寒暑假的時間來完成所必修的實驗項目內(nèi)容[9]。
(二)發(fā)揮信息化平臺聯(lián)系紐帶功能
以信息化建設(shè)為抓手，以實驗平臺及內(nèi)容為基礎(chǔ)，構(gòu)建學(xué)生和實驗教學(xué)的聯(lián)系紐帶主要建設(shè)實驗中心信息化平臺，該平臺發(fā)揮的功能包括學(xué)生實驗的開放預(yù)約、儀器資源的共享以及考核體系的評價及反饋。
1.內(nèi)容固定及自主搭配。核工程專業(yè)實驗課程體系構(gòu)建的內(nèi)容由6個必選實驗以及4個選做實驗構(gòu)成，實驗時間跨度為一年，總學(xué)分為4個學(xué)分。學(xué)生在信息平臺系統(tǒng)里面選修4個選做實驗構(gòu)成每一個學(xué)生該門實驗課的內(nèi)容，實驗課老師在網(wǎng)站系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生選修的內(nèi)容做好學(xué)期實驗的安排。
2.實驗時間的自由。6個必選實驗既可以固定時間也可以自由選擇時間，學(xué)生根據(jù)個人時間的安排，學(xué)生通過手機(jī)或電腦在實驗中心信息化平臺登錄系統(tǒng)對實驗進(jìn)行預(yù)約，預(yù)約成功后根據(jù)學(xué)生的時間需求安排實驗，以實驗中心的全時的開放時間來換取學(xué)生的自由時間來有效開展實驗教學(xué)。
3.構(gòu)建學(xué)生的成績管理系統(tǒng)及評價系統(tǒng)。學(xué)生的成績管理系統(tǒng)和學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)相互銜接，構(gòu)建學(xué)生的課程評價系統(tǒng)，利用信息化平臺，根據(jù)學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)以及各部分成績的構(gòu)成在網(wǎng)上自動生成學(xué)生的分?jǐn)?shù)評價，10個實驗的成績構(gòu)成相互獨(dú)立，采用最小二乘法的平均構(gòu)成學(xué)生的最終成績。
學(xué)生的實驗成績由四個部分組成，即實驗預(yù)習(xí)(20%)、現(xiàn)場操作(30%)、實驗報告(20%)、實驗考試(30%)。預(yù)習(xí)的考核主要依據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)時提出的問題的多少以及問題的重要性和深度;現(xiàn)場考核學(xué)生實驗時的態(tài)度、參與程度、操作是否正確，每次實驗結(jié)束老師把實際表現(xiàn)錄入系統(tǒng);實驗報告主要關(guān)注學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)處理、誤差分析、課后思考題;實驗考試方式為學(xué)生實驗結(jié)束后兩周內(nèi)學(xué)生在實驗教學(xué)中心的安排下根據(jù)一年中所開展的實驗，到實驗中心進(jìn)行隨意抽簽，當(dāng)場進(jìn)行實驗考試。通過構(gòu)建人性化、自主化考核制度，達(dá)到讓學(xué)生在實驗中體會快樂以及提高實驗?zāi)芰10]。
4.構(gòu)建實驗老師的評價系統(tǒng)及實驗項目反饋系統(tǒng)。學(xué)生對每個實驗項目結(jié)束后，需要對該項目的內(nèi)容以及授課老師的情況給予評價，以便于對實驗內(nèi)容以及教學(xué)方法的改進(jìn)和提高。
5.自主設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗平臺。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核學(xué)院結(jié)合科研優(yōu)勢，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，開展自主設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗平臺，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。比如搭建了超臨界二氧化碳自主創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺，超臨界問題對反應(yīng)堆熱工能量傳遞具有非常重要的意義，利用該平臺學(xué)生開展換熱關(guān)系量測實驗以及傳熱惡化演示實驗。基于空泡份額裝置實驗利用放射源法測量空泡份額，結(jié)合真實放射源的實驗數(shù)據(jù)，量測空泡份額。
五、結(jié)語
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的核科學(xué)技術(shù)實驗教學(xué)中心從開始創(chuàng)建就秉承開放、自由、共享的原則，積極調(diào)動學(xué)生的能動性，最大程度激發(fā)學(xué)生開展實驗的興趣，開拓并舉、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，以期逐步形成了濃厚的求學(xué)探知的氛圍和“知識一興趣一素質(zhì)一能力”綜合培養(yǎng)、教學(xué)與科研相互促進(jìn)的實驗教學(xué)特色。在虛擬仿真實驗中心的建設(shè)中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，不僅具有成熟的核電站模型以及核電站虛擬仿真實驗教學(xué)，也有中國將建設(shè)的未來的聚變工程試驗堆(CFETR)前沿的科研成果、新技術(shù)加入實驗教學(xué)中，以期形成思維能力和動手能力相互耦合發(fā)展的教學(xué)體系。——論文作者：李遠(yuǎn)杰
