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大學(xué)核專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)淺析

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大學(xué)核專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)淺析

[摘要]從“新工科”背景出發(fā),在分析當(dāng)前核專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上,從實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法改革、實(shí)驗(yàn)信息平臺(tái)搭建等方面對(duì)核專業(yè)實(shí)驗(yàn)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(jià)值的參考。

[關(guān)鍵詞]“新工科”;實(shí)驗(yàn)教學(xué);核專業(yè)

實(shí)驗(yàn)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(guó)家在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面已經(jīng)比較普及,主要體現(xiàn)在注重學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、完成實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,是對(duì)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(shí)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(diǎn)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程體系,在以往實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基礎(chǔ)上,對(duì)“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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)的不足

在“新工科”背景下,對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊

在設(shè)置核專業(yè)人才培養(yǎng)方案時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)還不夠重視,理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案設(shè)置具有一定的系統(tǒng)性,但缺乏時(shí)代性;在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,研究傳統(tǒng)典型案例較多,但缺乏對(duì)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(duì)接,顯然無法滿足學(xué)生成長(zhǎng)的需要,也無法滿足企業(yè)對(duì)人才的需要[4]。

(二)教學(xué)方法流于形式

目前實(shí)驗(yàn)課程對(duì)理論知識(shí)要求較多而對(duì)實(shí)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(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)材料,學(xué)生只需要機(jī)械地照章操作,缺乏主動(dòng)思考,創(chuàng)造性較弱,缺乏開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的意識(shí),對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

(三)實(shí)驗(yàn)室利用效率不高

目前多數(shù)實(shí)驗(yàn)室管理仍然采用“學(xué)生申請(qǐng)+教師審批”的模式,依靠傳統(tǒng)的申請(qǐng)審批式教學(xué)管理,實(shí)驗(yàn)室管理效率低下;由于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室不能有序、高效利用起來,不能達(dá)到真正的“開放型”實(shí)驗(yàn)室[5]。

二、核專業(yè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)下,從實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)考核方式以及實(shí)驗(yàn)信息管理等方面對(duì)核專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了全方位的改革與實(shí)踐,其框圖如圖1所示。

(一)構(gòu)建“三位一體”實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)機(jī)制

為了推進(jìn)“新工科”背景下專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的步伐,建立或健全實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器和與產(chǎn)業(yè)和學(xué)生契合度等方面實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新,保持實(shí)驗(yàn)課程的先進(jìn)性和實(shí)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(guó)原子能院、中國(guó)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(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié),促進(jìn)校院企協(xié)同創(chuàng)新,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了多方資源平臺(tái)。

(二)構(gòu)建層次化、模塊化的實(shí)驗(yàn)課程與全過程考核體系

以用人單位對(duì)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(gè)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法,從而實(shí)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之外,各課程負(fù)責(zé)老師還可以結(jié)合自己的科研項(xiàng)目及行業(yè)最新要求與動(dòng)態(tài),增設(shè)一批自主性、研究探索性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如輻射劑量與防護(hù)課程,在以往常規(guī)測(cè)氡實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,增設(shè)了氡析出率測(cè)量裝置研制的實(shí)驗(yàn),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(cè)量實(shí)驗(yàn),以往探測(cè)器與放射源之間的距離都是采用手動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)量裝置,既提高了測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告加預(yù)習(xí)報(bào)告來評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方式,將整個(gè)實(shí)驗(yàn)采用全過程考核體系,對(duì)單個(gè)實(shí)驗(yàn)采用多環(huán)節(jié)綜合評(píng)價(jià)的原則,將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)部分、實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告全部納入考核范圍,每一部分評(píng)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(shí)驗(yàn)過程和突發(fā)問題的能力。

(三)依托虛擬仿真技術(shù),豐富實(shí)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(shí)習(xí)存在極大的局限性,例如有些涉源實(shí)驗(yàn)的操作安全問題以及貴重儀器如HPGe探測(cè)器的儀器臺(tái)套數(shù)問題等,而實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的好壞對(duì)掌握專業(yè)知識(shí)至關(guān)重要。在虛擬環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)和實(shí)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(shí)技術(shù),為學(xué)生提供了真正的“開放性教學(xué)環(huán)境”[7]。實(shí)驗(yàn)中心鼓勵(lì)專業(yè)教師結(jié)合自己課程的特點(diǎn),自主開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并給予經(jīng)費(fèi)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目———“工業(yè)CT成像虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”,其他如“β符合測(cè)量”“熱釋光方法測(cè)劑量”等涉源的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目也正在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)制作。

(四)搭建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的開放性實(shí)驗(yàn)室管理信息平臺(tái)

采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)開放性實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施進(jìn)行保管和應(yīng)用。目前,核工程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備信息的實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái),學(xué)生可以通過該平臺(tái)在線查看和完成各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約申請(qǐng)、使用記錄,實(shí)驗(yàn)儀器的借還記錄、實(shí)驗(yàn)課程的安排等,實(shí)驗(yàn)室管理人員借助該平臺(tái)完成對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室資源,真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的全天候開放,其平臺(tái)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(shí)驗(yàn)中心在“新工科”大背景下,圍繞國(guó)家對(duì)核專業(yè)人才培養(yǎng)的要求,以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、提高學(xué)生知識(shí)視野和實(shí)踐能力為出發(fā)點(diǎn),優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,革新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,對(duì)核專業(yè)實(shí)驗(yàn)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