核化工與核燃料工程專業網絡教育應對措施

陸春海

(成都理工大學 核技術與自動化工程學院,四川 成都 610059)

化工與核燃料工程專業對于同學培養的要求較高，教育部頒布的普通高校本科專業目錄和專業介紹對于本專業培養目標的定位為“培養具有寬厚的理論知識、扎實的專業技能、能把基礎理論應用于解決科學和工程問題，能在相關領域從事研究、設計、制造、生產和管理等工作并具有創新意識的科技人才”[1]。從定位來看，顯然本專業培養的學生的知識面廣度和深度都要求較高。本專業主干學科涉及：核科學與技術、化學工程與技術。核心知識領域為：核燃料循環概論、同位素分離原理、化工原理、核燃料后處理及核廢物處置、核燃料工程等[1]。為了學習這些核心知識，就涉及到物理、化學、化工、核科學與技術、材料科學與工程等多個一級學科的專業基礎課程與知識。為何要涉及這么多專業基礎知識，這與本專業培養人才的目的是從事核燃料相關工作有關。從圖1展示的核燃料循環概況圖可以看到，無論是進入反應堆前的前端，合適離開反應堆后的后端，涉及到很多的物理、化學、化工、材料與核科技方面的知識。另外，本專業涉及的元素中鑭系、錒系元素價態復雜、電子強關聯效應顯著，尤其是關鍵元素钚尤其復雜，它存在7個價態，其物理化學行為極其復雜[2]。因而，本專業教育部頒布的培養目標中提出培養具有寬厚理論知識和扎實的專業技能的定位很準確。面對新冠疫情，如何實現這個培養目標，就成了一個必須回答的問題。

1 理論課程

1.1 教材建設

專業教材建設是一種高等教育質量工程、是一項重要的基本建設，它在學科建設等方面被作為衡量教學水平和學術水平的一個重要標志。核工程類專業屬于小眾專業，尤其是核化工與核燃料工程專業全國辦學很少，但是又是對于核工業和國防建設具有特殊的意義。這樣的專業存在的一系列明顯的問題：①引進師資困難，因為專業景氣，行業收入數倍于高校教師，一個本專業畢業的本科生進入企業后收入就高于本校教授的收入，更不用說進入企業和事業單位的博士了。因而，引進的師資基本依靠博士喜歡高校的氛圍、喜歡做自己感興趣的事，靠情懷；②專業教材缺乏，不僅缺中文專業教材，英文專業教材也稀缺。本專業建立之初，只能依托專著和講義。先把培養工作做起來，為國家培養需要的專業人才，同時逐漸進行教材建設。在疫情期間，本文作者主編的《核環境工程學》交付科學出版社，該教材從環境工程學角度指導學生認識放射性廢物處理與處置，封面如圖2所示。希望學生今后不僅能夠進入核工業領域，就是在環境工程領域也可以成為行家里手，能有一席之地。

圖1 核燃料循環概況

圖2 核環境工程學教材封面

1.2 慕課建設

慕課(Massive Open Online Course，MOOC)，其英文原意為大規模開放在線課程，是“互聯網+教育”的產物，是一種在線課程開發新模式。慕課是以開放的網絡化學習和連通主義理論為基礎，采取循序漸進的方式讓學生從初學者開始學習、成長。這點類似傳統課程，也是為了學生能夠掌握知識成為人才。目前慕課平臺發展迅速，從國家到企業紛紛投資慕課平臺。因而，慕課雖然為一種新的教學形式，慕課平臺卻如雨后春筍般迅速冒出。目前已經有MOOC中國(www.mooc.cn)、慕課大學(daxue.imooc.com)、愛慕課(www.imoocs.org)、愛課程(www.icourses.cn)等諸多平臺。即使疫情來臨時，本專業也沒有放棄慕課建設，以陸春海等人編寫的《核環境工程學》為藍本，陸春海、丁平平核劉軍三位擁有博士學位的教授和講師錄制了“核環境工程學視頻”。根據學校的統一安排，本課程加入愛課程平臺。同時，視頻上傳了百度網盤，當然密碼僅僅臨時授權給我校本專業同學，便于他們在疫情期間供下載學習，作為應對疫情的一種應急手段。

1.3 疫情期間的在線教育

為了應對突發的新冠疫情，高校普遍采用了在線課程的形式完成教學任務。我校教師采用了超星課堂、雨課堂、騰訊課堂、QQ群課堂等各種平臺以求達成培養目標。作者本人主要采用了“雨課堂+QQ群課堂”的模式。主要原因是雨課堂是“清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免費的為所有教學過程提供數據化、智能化的信息支持。”但是面對疫情，這個平臺的容量不足，同時傳播視頻與語音容易發生崩潰。因而，在上半年，這個平臺一直在擴容，提升平臺數據吞吐能力。但是這個平臺專門為網絡教育和課堂授課開發，很符合授課的各項需求要素，可以提升課堂教學體驗，讓師生互動更多、教學更為便捷。另外，QQ本來就是網絡社交平臺，騰訊的服務器平臺具有極強的數據吞吐能力和運算能力，系統穩健不易崩潰。但是教學功能和體驗遠不如“雨課堂”。考慮到不是所有學生都又充足的流量和足夠的帶寬，因而采用雨課堂播放課件，進行課堂測試，期末測試和互動等。而QQ群課堂配合雨課堂進行實時語音授課，這樣保證授課時流暢，同時節約學生的流量。一個學期的授課，僅遇到一次雨課堂崩潰，完全切換到QQ群課堂，用屏幕分享形式向學生展示課件(這種模式實際為視頻教學，因而比較耗費流量)。作者主講的兩門理論課程“核燃料后處理與核環境工程”、“儀器分析”，在線考試平均分高于80分，卷面答題不及格的僅4人。說明在線授課，可以滿足教育需要，學生可以較好的掌握專業理論知識。

2 實訓環節

2.1 問題

與理論課程相比，實訓環節在家里完成非常難，因為家里不可能具有學校的設備。要照搬學校原先的實驗、實習方案基本是不可能的。讓學生返校后再進行實驗，這會打亂下個學期的教學進程安排，學生的時間也難以保證分配，實驗室資源也難以同時滿足不同年級學生同時進場的要求。本專業開始調整部分實訓為在線結合家里條件開展實驗。其余返校后進行，但是最后根據疫情情況，學校讓非大四同學在春季學期不返校。因而，本專業把所有春季學期的實訓環節更改為網絡教學與因地制宜實驗、實習。

2.2 應對策略

為了完成實訓計劃，在家里沒有條件使用現代儀器的情況下，采用學習視頻，部分實驗進行角色代入學習，并完成實驗報告。如在“儀器分析”實驗方面，布置：“以下實驗得假設自己是實驗員，做了下面的實驗。寫出實驗步驟并進行數據分析。報告注明：疫情期間，采用視頻觀摩與虛擬實驗模式。拉曼光譜虛擬仿真實驗，資源：①http://xnfz.swust.edu.cn/virexp/xnfzsyxm/20191204155539；②http://phyedu.dlut.edu.cn/info/1063/1068.htm。當然對液相色譜、液相色譜、電化學等現代科學儀器也是推薦了各種學習資源，并要求按學校格式寫出實驗報告。”

另外，因地制宜開展實驗，如布置：“稱量及誤差分析：①利用家里或能借到的稱量工具，稱量一個物品(報告中具體說明，并拍攝照片)數次(次數給出理由)，給出物品質量、誤差、測量精度(RSD%)分析；②選擇一種液體，測量取密度，報告給出照片，密度、誤差分析，所有測量得有實驗步驟、實物照片、測量過程照片，計算過程、誤差分析”。家里的稱量工具顯然不可能達到實驗室的精度核分辨率，但是原理是一樣的、數據分析步驟和原理無差別。這種因地制宜的方式在突發事件情況下，完成教學進度和達成度是可行的，也是有效的。

對于其它實訓，也是按照這個思路進行。雖然學生受制于實驗條件，但是他們對于這個模式還是覺得新奇、有趣，不但所有同學如期完成了實驗、實訓報告，還有幾個同學還錄制編輯了視頻(這是要求外的)。這充分說明，合理安排可以完成教學達成度，同時可以激發學生的學習積極性。

3 結論

在突發情況下，學生的培養不能停，目標達成度不能放松，但是受制于條件，必須合理變通，變化是最大的不變。其次，教學環節設置得充分考慮不同學生家庭條件的差異，考慮可行性、靠操作性和學生的安全。同時，還得合理設計內容調動學生學習興趣和積極性。總而言之，通過合理是設計，在突發情況目前，通過努力還是能夠完成教學目標的。