大學(xué)核專業(yè)實驗教學(xué)體系建設(shè)淺析

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［摘要］從“新工科”背景出發(fā)，在分析當(dāng)前核專業(yè)實驗教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，從實驗教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)、實驗教學(xué)內(nèi)容和方法改革、實驗信息平臺搭建等方面對核專業(yè)實驗教學(xué)體系建設(shè)和改革方向進(jìn)行了深入探討，以期為東華理工及其他相關(guān)院校提供有價值的參考。

［關(guān)鍵詞］“新工科”；實驗教學(xué)；核專業(yè)

實驗教學(xué)在工程教育人才培養(yǎng)中的作用十分重要，21世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家在開放實驗教學(xué)方面已經(jīng)比較普及，主要體現(xiàn)在注重學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案、搭建實驗平臺、完成實驗過程的能力培養(yǎng)，培養(yǎng)了大批創(chuàng)新型工程技術(shù)人才[1-2]。國內(nèi)的實驗教學(xué)一直被認(rèn)為是大學(xué)教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，然而近年來在“新工科”背景下進(jìn)一步推進(jìn)實驗教學(xué)改革，是對工程教育新理念、人才培養(yǎng)新模式的探索，有助于提高學(xué)生在知識交叉融合、批判性思維、終身學(xué)習(xí)等方面的綜合素質(zhì)，進(jìn)而提升應(yīng)用型本科專業(yè)教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量[3]。本文結(jié)合工科專業(yè)特點構(gòu)建實驗課程體系，在以往實驗室建設(shè)基礎(chǔ)上，對“新工科”及工程教育認(rèn)證背景下東華理工大學(xué)核專業(yè)實驗課程教學(xué)改革進(jìn)行了一系列探討，以期培養(yǎng)出能適應(yīng)日新月異的核科技發(fā)展步伐和要求的創(chuàng)新型核專業(yè)人才。

一、現(xiàn)有高校核專業(yè)實驗教學(xué)建設(shè)的不足

在“新工科”背景下，對核專業(yè)人才的工程教育和培養(yǎng)質(zhì)量要求不斷提高。在人才培養(yǎng)過程中所面臨的問題也逐一顯露出來，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（一）實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊

在設(shè)置核專業(yè)人才培養(yǎng)方案時，對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)還不夠重視，理論教學(xué)與實驗教學(xué)之間承前啟后的關(guān)系銜接不夠合理，部分專業(yè)核心課程的實驗方案設(shè)置具有一定的系統(tǒng)性，但缺乏時代性；在實驗教學(xué)中，研究傳統(tǒng)典型案例較多，但缺乏對新理念、新領(lǐng)域、新技術(shù)的解析，也未能與企業(yè)需求有效對接，顯然無法滿足學(xué)生成長的需要，也無法滿足企業(yè)對人才的需要[4]。

（二）教學(xué)方法流于形式

目前實驗課程對理論知識要求較多而對實踐訓(xùn)練要求較少，教學(xué)方法比較傳統(tǒng)和刻板，大多都是給定實驗流程和實驗材料，學(xué)生只需要機(jī)械地照章操作，缺乏主動思考，創(chuàng)造性較弱，缺乏開發(fā)創(chuàng)新實驗項目的意識，對學(xué)生的考核方式比較單一，學(xué)生的積極性都不高，從而制約了實驗教學(xué)的發(fā)展。

（三）實驗室利用效率不高

目前多數(shù)實驗室管理仍然采用“學(xué)生申請+教師審批”的模式，依靠傳統(tǒng)的申請審批式教學(xué)管理，實驗室管理效率低下；由于實驗儀器設(shè)備種類繁多，管理工作量成倍增加，而儀器使用效率卻不盡如人意，從而使得實驗室不能有序、高效利用起來，不能達(dá)到真正的“開放型”實驗室[5]。

二、核專業(yè)實驗課程體系改革方向

目前，東華理工大學(xué)核工學(xué)院在工程教育認(rèn)證的推動下，從實驗教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗考核方式以及實驗信息管理等方面對核專業(yè)實驗課程進(jìn)行了全方位的改革與實踐，其框圖如圖1所示。

（一）構(gòu)建“三位一體”實驗教學(xué)團(tuán)隊機(jī)制

為了推進(jìn)“新工科”背景下專業(yè)實驗室建設(shè)的步伐，建立或健全實驗課程內(nèi)容和條件的更新機(jī)制非常有必要。[6]通過學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生三位一體進(jìn)行課程體系的更新與再構(gòu)建，達(dá)到實驗課程在實驗內(nèi)容、實驗方法、實驗儀器和與產(chǎn)業(yè)和學(xué)生契合度等方面實現(xiàn)動態(tài)更新，保持實驗課程的先進(jìn)性和實用性。東華理工大學(xué)核工程與技術(shù)專業(yè)已與秦山核電、中國原子能院、中國輻射防護(hù)研究院等相關(guān)企業(yè)及研究所形成了產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，使企業(yè)參與到本專業(yè)的實驗教學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，促進(jìn)校院企協(xié)同創(chuàng)新，為實驗教學(xué)提供了多方資源平臺。

（二）構(gòu)建層次化、模塊化的實驗課程與全過程考核體系

以用人單位對核專業(yè)人才的需求為導(dǎo)向，將東華理工大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)課程分為4個具體的專業(yè)課程群模塊，即核物理方向模塊、堆工方向模塊、輻射防護(hù)方向模塊及核技術(shù)應(yīng)用方向模塊，按照課程類型，編組實驗項目，更新實驗內(nèi)容和方法，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)的訂單式培養(yǎng)。此外，除了原來一些必備的基礎(chǔ)實驗項目之外，各課程負(fù)責(zé)老師還可以結(jié)合自己的科研項目及行業(yè)最新要求與動態(tài)，增設(shè)一批自主性、研究探索性較強(qiáng)的實驗項目。如輻射劑量與防護(hù)課程，在以往常規(guī)測氡實驗基礎(chǔ)上，增設(shè)了氡析出率測量裝置研制的實驗，學(xué)生通過自己調(diào)研取材來完成；核技術(shù)及應(yīng)用課程中的放射性活度測量實驗，以往探測器與放射源之間的距離都是采用手動測量，學(xué)生通過指導(dǎo)老師引導(dǎo)的方式，自主開發(fā)了一套自動測量裝置，既提高了測量的精度，又避免了放射源過多的照射。因此，將原本枯燥的實驗變“推”式學(xué)習(xí)為“吸”式學(xué)習(xí)，既開闊了視野，又提升了學(xué)生自主解決問題的能力?？己朔绞睫饤壛嗽瓉淼膬H靠實驗報告加預(yù)習(xí)報告來評定實驗成績的方式，將整個實驗采用全過程考核體系，對單個實驗采用多環(huán)節(jié)綜合評價的原則，將實驗預(yù)習(xí)部分、實驗操作過程、實驗報告全部納入考核范圍，每一部分評分都進(jìn)行了細(xì)化，使學(xué)生一方面能夠真正完成模塊化的學(xué)習(xí)掌握，另一方面又具備全面考慮實驗過程和突發(fā)問題的能力。

（三）依托虛擬仿真技術(shù)，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容

由于核專業(yè)的特殊性，核工程與核技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和實習(xí)存在極大的局限性，例如有些涉源實驗的操作安全問題以及貴重儀器如HPGe探測器的儀器臺套數(shù)問題等，而實踐教學(xué)環(huán)境的好壞對掌握專業(yè)知識至關(guān)重要。在虛擬環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)和實踐具有很好的安全性和可重復(fù)操作性，利用現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為學(xué)生提供了真正的“開放性教學(xué)環(huán)境”[7]。實驗中心鼓勵專業(yè)教師結(jié)合自己課程的特點，自主開發(fā)虛擬仿真實驗項目，并給予經(jīng)費及人員的支持。目前核工專業(yè)已獲批了教育部首批虛擬仿真實驗項目———“工業(yè)CT成像虛擬仿真實驗項目”，其他如“β符合測量”“熱釋光方法測劑量”等涉源的實驗教學(xué)項目也正在進(jìn)行虛擬實驗的開發(fā)制作。

（四）搭建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的開放性實驗室管理信息平臺

采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對開放性實驗室進(jìn)行統(tǒng)一管理，能夠節(jié)省人力成本，并能規(guī)范化、高效化地對實驗室的設(shè)施進(jìn)行保管和應(yīng)用。目前，核工程實驗教學(xué)中心利用MATLAB軟件開發(fā)了一套基于學(xué)生信息及實驗室儀器設(shè)備信息的實驗室信息管理平臺，學(xué)生可以通過該平臺在線查看和完成各個實驗室的預(yù)約申請、使用記錄，實驗儀器的借還記錄、實驗課程的安排等，實驗室管理人員借助該平臺完成對實驗室儀器的在線追蹤和管理，從而可以真正達(dá)到合理、高效地利用實驗室資源，真正實現(xiàn)實驗室的全天候開放，其平臺部分操作界面如圖2所示[8]。

三、結(jié)語

東華理工大學(xué)核工程實驗中心在“新工科”大背景下，圍繞國家對核專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，以激發(fā)學(xué)生的主觀能動性、提高學(xué)生知識視野和實踐能力為出發(fā)點，優(yōu)化了實驗教學(xué)內(nèi)容，革新了實驗教學(xué)方法，對核專業(yè)實驗教學(xué)體系改革進(jìn)行了探討，以期培養(yǎng)更多的核專業(yè)高素質(zhì)工程人才。

作者:田麗霞 劉玉娟 杜震 單位:東華理工大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院