成果導向下的核電廠結構設計與有限元方法課程教學研究

李向賓　黃美　趙強

摘? 要：當前，成果導向作為我國正在大力推進的工程教育認證的三大核心理念之一，正在被日益應用于課堂教學改革。具體到核工程與核技術專業，如何利用基于成果導向的案例教學來促進實踐教學，提高工程教育質量，尚未見大量報道。該文基于一教學案例，依成果導向教育理念設計課堂教學過程，轉變教學主體，以達到更為有效的教學產出。

關鍵詞：成果導向? 結構設計? 教學理念

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0143-02

目前，華北電力大學核科學與工程學院正在積極推進核工程與核技術專業的工程教育認證。此次認證對于提高核學科的競爭力，建立長效的教學管理機制，加強工程實踐教育，提高工程教育質量，推進該?！半p一流”建設具有積極意義。作為工程教育認證的三大核心理念之一，成果導向教育也受到了廣泛的重視[1-2]。所謂成果導向，是指教學設計的目標是學生通過教育過程最后能取得學習成果，強調學生“學到了什么”，而不是教師“講授了什么”。學生從學習之初就有明確目標和預期表現，教師應協助學生獲得成果。可以說，成果導向的教育模式與之前傳統教育方式相比，更聚焦于成果，而不是過程。研究生優質課程建設作為學?！半p一流”建設的一部分，也正在深入探索相關的教學改革，以進一步提高研究生培養質量。

《核電廠結構設計與有限元分析方法》作為華北電力大學核工程專業研究生課程中的專業學位課，在該專業研究生課程體系中占有非常重要的地位。通過此課程的學習，學生可以掌握核反應堆的結構設計及抗震設計的相關固體力學基礎知識及計算、設計方法，為以后的相關工作和科學研究奠定一定的基礎。該文以此課程的基礎部分——反應堆結構教學為依托，探討成果導向在研究生和本科生課堂教學中的應用。

1? 教學實施過程

以成果導向來指導課堂教學，實際上是一個反向設計的過程。例如，課程中的蒸汽發生器支撐板結構設計[3]，屬于典型的復雜工程問題，涉及到多學科知識、多方面因素，需要借助多種手段進行分析，具有較高的綜合性，其基本的教學實施過程如下。

1.1 確定學習成果

首先，教師可以介紹基本背景知識，借以引出學生通過學習要得到的成果，這是與以往傳統的按部就班授課最大的不同。此案例中，蒸汽發生器支撐板的功能就是為傳熱管提供橫向支撐，以減少振動，同時又不能使傳熱管過度磨損而發生破壞。此處的設計重點在于管孔部分。歷史上管孔的結構有4種形式：圓形孔、四葉梅花孔、三葉梅花孔以及柵格形。這里所說的管孔形式就是此案例教學要得到的成果。通過此課程的學習，學生應該獲得相關管孔形式的設計原理。此后的教學過程將圍繞上述問題一一展開，直至問題得到圓滿解答。

1.2 設計具體教學過程

在明晰的教學目標（成果）指引下，需要進行合理的教學環節的設計，整合相關知識點，使研究生在學習的過程中能夠“知其然，更知其所以然”，從而培養研究生的自我分析能力以及多學科交叉思維能力，達到提高其解決復雜工程問題能力的目的，做到學以致用。此案例教學內容的基本思路如下。

（1）支撐板工作環境描述。首先，結構設計是為了滿足其對應的功能要求，所以有必要了解二回路的工作環境。核電站最關心的問題就是核安全，由此可以引出傳熱管的破損事故對蒸汽發生器壽命的影響。而為了更有針對性地進行有效設計，需了解傳熱管破損的主要原因。

（2）傳熱管破損的主要原因。此部分內容會涉及到流體力學、機械、材料及水化學的相關理論，所以需要學生具備一定的先修知識。教師可從對應方面加以引導，啟發學生進行討論，并適當地進行補充完善，同時注意各部分的關聯性。

（3）支撐板結構設計。在解決二回路水質問題后，為進一步減少傳熱管破損幾率，還需要選擇抗磨蝕的材料作為支撐板，同時在支撐板結構設計上不斷改進，后者也是此案例的重點。此部分會用到流體力學、傳熱學等方面的知識，可以引導學生深入分析不同支撐板開孔形式的優缺點。

1.3 改進教學方法

工程教育認證的一大教育理念就是以學生為中心，應積極從教師教到學生學轉變;尤其是研究生教學，更應重視研究生的研究能力的鍛煉和培養。因此，應從兩方面進行適應性改進。

1.3.1 改進教師“教”的過程

課堂上要充分調動學生的積極性，使學生主動參與甚至主導課堂教學進程，而不是成為教師的“一言堂”。教師的作用重在組織、引導并適當總結、解惑，而不是簡單知識的“中轉”，因此也對教師提出了更高的要求。一般來說，可以采用新型教學方法：啟發式教學、討論式教學、案例教學等。最能調動學生積極性的屬討論式教學（或討論課堂），相對于傳統的“沉默課堂”“應答課堂”而言，可以在分組形式下，使每名學生都充分參與討論并主動思考，更能加深學生的理解程度。而在當前新形勢下，基于新的信息化手段開展的智慧課堂教學也正在如火如荼地展開，例如，該校已經引進的超星學習通、雨課堂教學等，可以在課堂教學中隨時發起提問、進行課堂小測驗，并實時給出統計結果，在活躍課堂氣氛方面助力不小，教師們也可以嘗試使用。同時，由于該案例涉及了機械設計、水化學、材料學、流體力學等多學科的基礎知識理論，應注意各知識點之間的跨越和銜接關系，引導學生進行開放性思維，使學生不局限于一門課，而是從工程的角度去分析和解決相關問題，達到學以致用的目的。

1.3.2 優化學生“學”的過程

傳統教學形式下，學生多注重于課堂聽講、記筆記，并通過課后復習來達到學習效果，但是對課前預習則沒有過多重視，導致學生在聽講時大部分面對的是新知識;這就要求教師首先要依據教材內容詳細講解，而學生只能被動地跟隨，缺乏自我思考的時間和能力，更有悖于研究生教育的目的。另一方面，在當前信息時代，學生們獲得知識的途徑更多樣化。因此，新型教學方式要求學生們借助于網絡等手段，進一步加強課前預習，使學生在已掌握基礎知識的基礎上，帶著問題進入課堂討論環節;并在討論時注意引導，做到使每名學生都發言，“強迫”學生思考，并通過討論解決問題、加深對知識的理解和掌握、培養更開闊的思路和更全面的解決問題的能力。

1.4 收集教學反饋

教學反饋包括教學過程中的實時反饋和課后反饋等多個方面。相對傳統教育按部就班的順序講授，成果導向教育更注重于知識的整合，難免有部分學生存在不適應現象。因此，及時的互動溝通和反饋有助于教師課堂教學的持續改進，以進一步促進教學主體的轉變。

2? 結語

當前，我國核電仍處于大力發展階段，對高素質人才的需求依然迫切。教師應依托學?！半p一流”建設規劃，積極探索核工程類研究生課程教學改革方式，推進成果導向教育，結合新型教學方法，使學生能夠在明確的教學目標指引下，獲得對應的成果，并能夠在學習的過程中發散思維，提高自身解決復雜工程問題的能力，并能夠更好地實現自身價值。

參考文獻

[1] Spady W.G. Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1994，51（6）：18-22.

[2] 章靜敏.成果導向（OBE）下高等學校專業課考核評價體系研究[J].考試研究，2018（5）：74-78.

[3] 廣東核電培訓中心.900MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2004.