“新工科”背景下東華理工大學核專業實驗教學體系建設探討

田麗霞 劉玉娟 杜震

[摘? ? ? ? ? ?要]? 從“新工科”背景出發，在分析當前核專業實驗教學存在問題的基礎上，從實驗教學團隊建設、實驗教學內容和方法改革、實驗信息平臺搭建等方面對核專業實驗教學體系建設和改革方向進行了深入探討，以期為東華理工及其他相關院校提供有價值的參考。

[關? ? 鍵? ?詞]? “新工科”;實驗教學;核專業

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）12-0091-03

實驗教學在工程教育人才培養中的作用十分重要，21世紀以來，發達國家在開放實驗教學方面已經比較普及，主要體現在注重學生獨立設計實驗方案、搭建實驗平臺、完成實驗過程的能力培養，培養了大批創新型工程技術人才[1-2]。國內的實驗教學一直被認為是大學教學的輔助環節，然而近年來在“新工科”背景下進一步推進實驗教學改革，是對工程教育新理念、人才培養新模式的探索，有助于提高學生在知識交叉融合、批判性思維、終身學習等方面的綜合素質，進而提升應用型本科專業教學水平和教學質量[3]。

本文結合工科專業特點構建實驗課程體系，在以往實驗室建設基礎上，對“新工科”及工程教育認證背景下東華理工大學核專業實驗課程教學改革進行了一系列探討，以期培養出能適應日新月異的核科技發展步伐和要求的創新型核專業人才。

一、現有高校核專業實驗教學建設的不足

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

（一）實驗教學內容陳舊

在設置核專業人才培養方案時，對實驗教學環節還不夠重視，理論教學與實驗教學之間承前啟后的關系銜接不夠合理，部分專業核心課程的實驗方案設置具有一定的系統性，但缺乏時代性;在實驗教學中，研究傳統典型案例較多，但缺乏對新理念、新領域、新技術的解析，也未能與企業需求有效對接，顯然無法滿足學生成長的需要，也無法滿足企業對人才的需要[4]。

（二）教學方法流于形式

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

（三）實驗室利用效率不高

目前多數實驗室管理仍然采用“學生申請+教師審批”的模式，依靠傳統的申請審批式教學管理，實驗室管理效率低下;由于實驗儀器設備種類繁多，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，不能達到真正的“開放型”實驗室[5]。

二、核專業實驗課程體系改革方向

目前，東華理工大學核工學院在工程教育認證的推動下，從實驗教學團隊建設、實驗教學內容、實驗考核方式以及實驗信息管理等方面對核專業實驗課程進行了全方位的改革與實踐，其框圖如圖1所示。

（一）構建“三位一體”實驗教學團隊機制

為了推進“新工科”背景下專業實驗室建設的步伐，建立或健全實驗課程內容和條件的更新機制非常有必要。[6]通過學校、企業、學生三位一體進行課程體系的更新與再構建，達到實驗課程在實驗內容、實驗方法、實驗儀器和與產業和學生契合度等方面實現動態更新，保持實驗課程的先進性和實用性。東華理工大學核工程與技術專業已與秦山核電、中國原子能院、中國輻射防護研究院等相關企業及研究所形成了產學研合作機制，使企業參與到本專業的實驗教學培養環節，促進校院企協同創新，為實驗教學提供了多方資源平臺。

（二）構建層次化、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人才的需求為導向，將東華理工大學核工程與核技術專業課程分為4個具體的專業課程群模塊，即核物理方向模塊、堆工方向模塊、輻射防護方向模塊及核技術應用方向模塊，按照課程類型，編組實驗項目，更新實驗內容和方法，從而實現精準的訂單式培養。此外，除了原來一些必備的基礎實驗項目之外，各課程負責老師還可以結合自己的科研項目及行業最新要求與動態，增設一批自主性、研究探索性較強的實驗項目。如輻射劑量與防護課程，在以往常規測氡實驗基礎上，增設了氡析出率測量裝置研制的實驗，學生通過自己調研取材來完成;核技術及應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，學生通過指導老師引導的方式，自主開發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”式學習為“吸”式學習，既開闊了視野，又提升了學生自主解決問題的能力。

考核方式摒棄了原來的僅靠實驗報告加預習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節綜合評價的原則，將實驗預習部分、實驗操作過程、實驗報告全部納入考核范圍，每一部分評分都進行了細化，使學生一方面能夠真正完成模塊化的學習掌握，另一方面又具備全面考慮實驗過程和突發問題的能力。

（三）依托虛擬仿真技術，豐富實踐教學內容

由于核專業的特殊性，核工程與核技術專業的教學和實習存在極大的局限性，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問題等，而實踐教學環境的好壞對掌握專業知識至關重要。在虛擬環境中進行教學和實踐具有很好的安全性和可重復操作性，利用現代虛擬現實技術，為學生提供了真正的“開放性教學環境”[7]。實驗中心鼓勵專業教師結合自己課程的特點，自主開發虛擬仿真實驗項目，并給予經費及人員的支持。目前核工專業已獲批了教育部首批虛擬仿真實驗項目——“工業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”等涉源的實驗教學項目也正在進行虛擬實驗的開發制作。

（四）搭建基于大數據技術的開放性實驗室管理信息平臺

采用大數據技術對開放性實驗室進行統一管理，能夠節省人力成本，并能規范化、高效化地對實驗室的設施進行保管和應用。目前，核工程實驗教學中心利用MATLAB軟件開發了一套基于學生信息及實驗室儀器設備信息的實驗室信息管理平臺，學生可以通過該平臺在線查看和完成各個實驗室的預約申請、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，從而可以真正達到合理、高效地利用實驗室資源，真正實現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、結語

東華理工大學核工程實驗中心在“新工科”大背景下，圍繞國家對核專業人才培養的要求，以激發學生的主觀能動性、提高學生知識視野和實踐能力為出發點，優化了實驗教學內容，革新了實驗教學方法，對核專業實驗教學體系改革進行了探討，以期培養更多的核專業高素質工程人才。

參考文獻：

[1]孫科學，郭宇鋒，肖建，等.面向新工科的工程實踐教學體系建設與探索[J].實驗技術與管理，2018，35（5）：233-235.

[2]李安明，陳振強，李真，等.“新工科”背景下創新型光電信息工程實驗教學體系建設研究[J].實驗室科學，2019，22（5）：101-105.

[3]韓文佳，楊桂花，陳嘉川，等.新工科背景下工科專業實驗教學體系的構建與實踐[J].大學教育，2018（9）：233-235.

[4]李婷婷，鄭賢利，王曉冬.面向新工科建設的核工程專業實驗教學改革的思考[J].教學改革，2019（8）：156-161.

[5]魏強林，楊波，張懷強，等.新工科背景下核專業實驗室開放管理改革與實踐[J].教育教學論壇，2018（45）： 11-12.

[6]陳劍波.基于高等商科院校優勢特色專業群的實踐教學體系建設與管理[J].教育教學論壇，2020（36）：37-38.

[7]崔媛，武艷君，孫萌萌，等.依托虛擬仿真實驗教學中心，培養工程實踐能力[J].實驗科學與技術，2015， 13（2）：142-144.

[8]周左林飛.基于MATLAB的核工開放型實驗室預約系統的設計與實現[D].南昌：東華理工大學，2019.

◎編輯 司 楠