反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)研究
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摘要：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是一種以任務(wù)為主線，以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。本文結(jié)合反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，探討任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。并以“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”為例，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)課程任務(wù)、合理設(shè)置實(shí)施方案和有效優(yōu)化評(píng)價(jià)體系三個(gè)過(guò)程，闡述任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。結(jié)果表明不僅有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力，還能培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。
關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；反應(yīng)堆熱工；課程設(shè)計(jì)
引言
近年來(lái)，核電技術(shù)的迅速拓展及深入對(duì)高校核電技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力已成高校人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)。課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑。我校針對(duì)核工程與核技術(shù)專業(yè)反應(yīng)堆工程方向開(kāi)設(shè)反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)，該課程以我校核能與核技術(shù)工程國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，是我校培養(yǎng)核專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段。傳統(tǒng)反應(yīng)堆課程設(shè)計(jì)教學(xué)是以教師為主的手把手式的教學(xué)模式，不能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，明確“任務(wù)”的目標(biāo)性和教學(xué)情境的創(chuàng)建，使學(xué)生帶著真實(shí)任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)出獨(dú)立探索、勇于開(kāi)拓進(jìn)取的自學(xué)能力。
一、反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的任務(wù)
“反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)”是我校在《反應(yīng)堆熱工》理論課程學(xué)習(xí)后開(kāi)展的一門獨(dú)立課程。該課程的任務(wù)主要包含以下幾點(diǎn)：其一，以反應(yīng)堆相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，建立符合課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求的熱工模型；其二，強(qiáng)調(diào)利用數(shù)學(xué)思維解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)數(shù)值模擬方法，其三，以我校國(guó)家級(jí)核能與核技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，利用各種編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)求解程序，完成題目?jī)?nèi)容、分析對(duì)比、撰寫報(bào)告。以“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”為例，其主要任務(wù)包含：利用壓水堆堆芯單通道相關(guān)理論知識(shí)，建立堆芯單通道穩(wěn)態(tài)模型，采用數(shù)值計(jì)算方法如四階龍格庫(kù)塔方法求解模型方程組，最后開(kāi)展計(jì)算分析并撰寫報(bào)告。目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用反應(yīng)堆熱工相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)研究性思維和創(chuàng)新能力，獲取新的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的實(shí)踐
“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)是“以任務(wù)為主線，以學(xué)生為主體，教師為輔，全程參與”的教學(xué)模式，改變了以往以教師為主的手把手式的教學(xué)模式，創(chuàng)造以任務(wù)定目標(biāo)，學(xué)生主動(dòng)參與，自主學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式。
（一）科學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)
要科學(xué)建立課程設(shè)計(jì)任務(wù)，就必須徹底打破學(xué)科“各自為政”的課程設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與能力要求的相關(guān)性。要求在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)必須考慮如下幾點(diǎn)：
1.任務(wù)目的的科學(xué)性。反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)包含認(rèn)知目標(biāo)和操作目標(biāo)兩個(gè)層面。認(rèn)知目標(biāo)主要是要求學(xué)生理解掌握反應(yīng)堆熱工的基礎(chǔ)知識(shí)；操作目標(biāo)主要是要求學(xué)生學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)數(shù)值計(jì)算方法，熟練開(kāi)展反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)，能夠發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤并予以改正。
2.任務(wù)的實(shí)踐性和可操作性。課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性和可操作性是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的必要前提。教師在進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重任務(wù)的實(shí)踐性和任務(wù)的可操作性，盡可能設(shè)計(jì)一些通過(guò)設(shè)計(jì)操作完成的教學(xué)任務(wù)的案例。比如“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”這一任務(wù)，先通過(guò)分組，開(kāi)展單通道建模及模型求解，然后開(kāi)展小組內(nèi)討論，及時(shí)糾正問(wèn)題，然后進(jìn)行小組比賽，最后通過(guò)小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)得出最后的名次，這樣的任務(wù)具有可操作性、趣味性、激勵(lì)作用。
3.任務(wù)層次感分明。由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力存在差異，因此設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)應(yīng)注重層次，即把一個(gè)大“任務(wù)”轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)小“任務(wù)”，同時(shí)考慮這些“任務(wù)”之間是循序漸進(jìn)、層層深入的，只有這樣，學(xué)生才能更好、更快地掌握這項(xiàng)技能，才能用已經(jīng)掌握的“任務(wù)”作鋪墊，學(xué)習(xí)其他更深層次的“任務(wù)”。例如“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”這一任務(wù)，需要計(jì)算堆芯單通道內(nèi)的溫度場(chǎng)，包括燃料芯塊溫度、包殼溫度及冷卻劑溫度。在已知穩(wěn)態(tài)軸向功率分布的情況下，通過(guò)建立堆芯穩(wěn)態(tài)單通道模型，依次求解得到冷卻劑溫度、包殼溫度、燃料芯塊溫度。
（二）合理設(shè)置實(shí)施方案
確定好設(shè)計(jì)任務(wù)后，需要明確實(shí)施方案。在反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，通過(guò)以下幾個(gè)步驟開(kāi)展實(shí)施方案：第一步，查閱資料。學(xué)生可以利用學(xué)校圖書(shū)館及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)查閱收集與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，抓住課程設(shè)計(jì)任務(wù)的本質(zhì)，從而可以為下一步作準(zhǔn)備，便于能夠獨(dú)立地進(jìn)行每一個(gè)工作步驟。同時(shí)，也可以將收集到的信息以個(gè)人或小組的形式準(zhǔn)備對(duì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)的分析。在這一教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束時(shí)，教師將每人準(zhǔn)備的答案貼在黑板上，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)討論和交流各自的依據(jù)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)的本質(zhì)。第二步，制定計(jì)劃。圍繞課程設(shè)計(jì)任務(wù)制定完成設(shè)計(jì)任務(wù)的計(jì)劃，包括具體工作的日程安排。通常以書(shū)面的形式擬定工作計(jì)劃。第三步，決策實(shí)施。采用師生相互交流的方式開(kāi)展討論，就所擬定的計(jì)劃是否適合學(xué)生的實(shí)際水平、提出的解決方案是否可行以及所選擇的工具是否合適等問(wèn)題交換意見(jiàn)，作出較為合理的決策。在執(zhí)行決策中，工作與檢驗(yàn)互相交替，不斷反饋，調(diào)整進(jìn)度和修訂方案。以小組的形式工作，要求學(xué)生既要學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，又要有較好的團(tuán)隊(duì)合作精神。第四步，檢查分析。從兩個(gè)大的方面開(kāi)展檢查分析，一是在整個(gè)實(shí)施過(guò)程中需要建立正確的數(shù)學(xué)模型，并制定可行的計(jì)算流程，在編制程序中要確保程序中結(jié)構(gòu)邏輯的正確性；二是在實(shí)施終結(jié)時(shí)，將最后的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行組內(nèi)互查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤，再在小組之間進(jìn)行互查和老師檢查。
（三）有效優(yōu)化評(píng)價(jià)體系
以最終的分析報(bào)告作為學(xué)生評(píng)分的最終依據(jù)的傳統(tǒng)評(píng)分方式，評(píng)價(jià)過(guò)程簡(jiǎn)單、評(píng)價(jià)方法單一，這種評(píng)價(jià)方式無(wú)法全面考察被評(píng)價(jià)者在動(dòng)態(tài)的、真實(shí)的背景中的綜合能力。因此，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系意義重大?？梢酝ㄟ^(guò)采用發(fā)展性課程評(píng)價(jià)方式，提倡評(píng)價(jià)方法多樣化和融合性的方式完善評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括對(duì)前幾個(gè)步驟的評(píng)價(jià)、任務(wù)完成的成果的評(píng)價(jià)和學(xué)生行為的評(píng)價(jià)，如工作態(tài)度、責(zé)任心等評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)到必要的技術(shù)規(guī)范，學(xué)會(huì)對(duì)自己行為做出公正的評(píng)價(jià)，同時(shí)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。最后教師要通過(guò)學(xué)生完成任務(wù)的情況、本節(jié)應(yīng)用到的知識(shí)、技能進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生理清思路，讓層次較低的學(xué)生得到提高。比如：根據(jù)規(guī)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)兩種方式評(píng)定小組成績(jī)和學(xué)生個(gè)人成績(jī)，并由教師綜合小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)的結(jié)果給出“小組最終成績(jī)”和“學(xué)生最終成績(jī)”肯定優(yōu)點(diǎn)，作為寶貴的經(jīng)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，查找原因，提出預(yù)防措施和改正方案。不同的評(píng)價(jià)方法相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀、公正、準(zhǔn)確。
三、結(jié)束語(yǔ)
以我校核能與核技術(shù)工程國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法開(kāi)展對(duì)“反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)方法的實(shí)踐探索，取得了良好的教學(xué)效果，但在采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法開(kāi)展其他專業(yè)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，還需必須結(jié)合實(shí)際情況靈活選擇，以達(dá)到教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的最優(yōu)化。
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作者：曾文杰 李志鋒 李宗倫 左國(guó)平 程品晶 單位：南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院