《先进核反应堆》教材建设与应用实践.pdf

722023 年/第 18 期/6 月先进核反应堆 教材建设与应用实践边浩志，丁铭*，郭泽华（哈尔滨工程大学核科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001）摘要在核科学与技术领域的人才培养过程中，先进核动力反应堆的前沿发展是学科知识体系中不可或缺的一部分，然而国内外开设核工程专业的高校却鲜有关于先进核反应堆的教材。文章针对核能领域缺乏内容新颖的反应堆教材的问题，提出建设一本适用于研究生、本科生教学/核能行业培训的先进核反应堆教材的方案，并在课堂教学过程中实践与完善。在教材建设和课程教学过程中，将中国智慧作为思政内容的关键素材，融入教材建设与课堂教学中，为研究生课程建设提供理论及实践依据。关键词教材建设；研究生教育；先进核能教材中图分类号：G424文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2023.18.022Advanced Nuclear Reactor Teaching Materials Constructionand Application PracticeBIAN Haozhi,DING Ming,GUO Zehua(College of Nuclear Science and Technology,Harbin Engineering University,Harbin,Heilongjiang 150001)AbstractIn the process of personnel training in the field of nuclear science and technology,the frontier developmentof advanced nuclear power reactors is an indispensable part of the subject knowledge system.However,there are fewtextbooks on advancednuclear reactorsin universities offering nuclear engineering majors at home and abroad.Inviewof the lack of novel reactor teaching materials in the field of nuclear energy,this paper puts forward the scheme ofconstructing an advanced nuclear reactor teaching material suitable for postgraduate and undergraduate teaching/nuclear energy industry training,and practices and improves it in the classroom teaching process.In the process oftextbook construction and course teaching,Chinese wisdom is taken as the key material of ideological and politicalcontent,whichis integratedintotextbookconstructionandclassroomteaching toprovide theoretical andpractical basisfor postgraduate course construction.Keywordstextbook construction;postgraduate education;advanced nuclear energy textbooks2021 年 4 月 19 日，习近平总书记在清华大学考察时作出了“把发展科技第一生产力、培养人才第一资源、增强创新第一动力更好结合起来”1的重要指示，为新时代核能领域的发展提供科学指南。面对百年未有之大变局，党的二十大报告指出，要深入推进能源革命，积极安全有序发展核电，加强能源产供储销体系建设，确保能源安全2。历经数十年的发展，国内先进核反应堆通过不断革新已实现了“安全性”“高效性”和“经济性”的高度统一，在“深空”“深海”“极地”等国家战略计划、“碳达峰”“碳中和”等相关国家战略部署以及船舶核动力装置应用中皆发挥着巨大作用。随着核工业规模的扩大和核能技术的成熟，核能企事业单位对专业人才的数量和质量提出了更高的要求。高校作为为各核能行业输送人才的主阵地，为了适应时代发展，逐步调整核能专业人才培养模式，相应的教材也需要进一步优化，先进核反应堆 教材便应运而生。1先进核反应堆 教材建设的意义教材作为教育的主要载体，是为党育人为国育才的重要依托，教材建设事关国家教育事业前途命运，不容忽视。先进核反应堆作为核科学与技术专业研究生的一门核心理论课程，其教材建设对于未来核能领域专业技术人员知识素养的提升具有重要价值。早期随着核能学科课程的设立，国内多所高校出版并应用了先进核反应堆教材。但随着核能技术的快速发展，核反应堆的迭代更新，原有教材已然不适用于当下教学。教材内容的滞后和新型教材的缺位，既不利于科研进展，又不利于团队建设，进而阻碍实践教学的进步。因此，建设符合现阶段核科学与技术学732023 年/第 18 期/6 月科教育教学需要的教材对我国核能领域发展和人才培养具有重要意义：1.1 对标国家需求，实现科教兴国教材建设集中反映了国家发展的重大需求，关乎国家前途命运。2021 年 11 月，国家能源局、科学技术部联合发布了 “十四五”能源领域科技创新规划，强调“加速能源科技创新人才培养”。这种专业技术人才培养战略工程往往由高校承担，其所培养的人才质量和规格、培养方向和目标、培养方式和服务对象在相当程度上是由教材决定的。因此，本教材遵循上述原则，依据国家战略需求，聚焦学科领域发展现状，精选学科领域前沿成果建设教材，在相对广阔的范围内服务广大群众，有益于全民族学科知识水平的提升。1.2 聚焦立教之本，提升师资质量核能领域具备高水平、高素质的教师队伍有益于满足核能产业和国家科技的需要。而先进核反应堆教材建设有助于提升核能专业教师的教学水平和教学完整度。其一，教材作为教师备课和教学的首要参考资源，为教师提供了规范化的教学内容和教学方法，有益于提升教学效果和教学质量。其二，教材建设促使教师之间相互交流合作，逐步形成教师团队，进而实现整体教学水平的提升。1.3 围绕教学主体，启智青年英才教材本质上是用以培养人才，回应国家和时代人才需求，解决好培养什么人、为谁培养人、怎样培养人这一根本问题。先进核反应堆课程教材的更新，不仅为学生提供了与时俱进的科学知识体系，还为学生在学习思考过程中提供了基本遵循，当他们走出校园走向核工业的时候，其理论素养将逐步转化为实践效能，进而为推动先进核反应堆不断升级提供智力支持。2 现阶段 先进核反应堆 教材建设中存在的问题传统教材内容陈旧，创新性不足。目前，国内外高校鲜有关于先进核反应堆的教材。国内检索相关教材仅有2001 年出版的 先进核动力反应堆。但经历了二十年的发展，国内外的先进核能系统有了日新月异的变化，01 版教材已然滞后。如我国在先进核能系统研发中实现了一系列的技术突破，如：在先进压水堆方面建成了自主第三代先进核电机组“华龙一号”。在国外的数据库中，未检索到专门针对先进反应堆的教材，主要是基于一些网站、报告中的先进核反应堆资料整理成讲义和 PPT 进行课堂授课。近些年国内外先进核反应堆技术的发展内容往往在一系列的报告和专著中体现，如中国自主先进压水堆技术“华龙一号”核能未来与Z箍缩驱动聚变裂变混合堆等，这些对于专门从事相关堆型研究的科研从业者来说是很好的参考资料。但对于一门课程而言，不应该是对单个堆型的深入探索，而应该是以掌握先进核反应堆的体系、技术路线和关键特色为目标。这对先进核反应堆教材的建设提出了新的需求。课程思政是研究生教育的应有之义。先进核反应堆教材建设是核能与时俱进的时代要求。目前部分高校指出，教材滞后阻碍核能行业前进，特别是现有参考教材观点陈旧，易误导读者，造成我国核能发展缓慢的假象。事实上，近十年我国先进核反应堆技术取得巨大进展，为世界核能发展贡献了“中国智慧”，如“华龙一号”，各科研院所在空间堆、熔盐堆、超临界水堆等先进堆型上做出的前沿探索，这些内容为核科学专业教材建设提供了不可或缺的思政元素。3先进核反应堆 教材建设举措针对现阶段存在的问题，教学团队对教材建设提出以下几点举措和要求：弥补现有教材主要关注早期三代堆、内容陈旧的不足，充分引入四代堆、裂变聚变堆、空间堆、超临界二氧化碳反应堆以及其他新型概念堆，建设成目前题材最为新颖、内容最为全面的先进核反应堆教材。避免“多而浅”的简单罗列模式，详细阐述反应堆本体和相关安全系统的组成与运行原理，使课堂教学与人才培养符合核能行业发展与需求。扭转早期教材聚焦欧美堆型的局面，在新教材建设中充分体现我国先进核反应堆的研究成果。将先进核动力反应堆的“中国智慧”与思政元素相结合，提升课程育人成效。突破纯理论介绍的局限性，做到理论联系核工程实际。基于作者曾前往“中国实验快堆”“福清核电站”“辽宁红沿河核电站”等多个核电机组参观学习的经历，在教材建设和课堂教学中引入实际工程内容，注意对比区分各类先进堆的区别，并注重提高学生的工科思维和科研自信。4先进核反应堆 课程建设与教材应用实践成效研究生教育步入中国式现代化建设的“新时代”，是党和国家实现第二个百年奋斗目标的动力基础，是中华民族实现伟大复兴的根基，是中国式现代化建设的重要引擎。研究生教育在全球大变局的时代大背景下变得更为重要，课程建设要应对新挑战，抓住新机遇，紧跟新步伐3。因此，先进核反应堆的相关课程建设更应做好教材建设，优化教学科探索742023 年/第 18 期/6 月育模式，进行高等教育教学流程的改革与升级，推动高等教育的高质量发展4。在历时近两年的 先进核反应堆 教材课堂实践中，课题组不断总结问题、汲取经验，并结合研究生课程评价，对课程改革举措、经验和成效做出以下几点总结：课程建设应遵循教育学基本原理，改进被动型学习方式，在教育教学过程以学生为主体。使用新教材后，在教学设计中，教师需要注重激发学生的学习兴趣和积极性，引导学生主动参与课堂学习，提高学生的自主学习能力。同时，也要体现教师的引导作用，充分发挥教学技巧和教学策略的作用，提高学生的学习效果。使用新教材后，教师需要熟悉新教材的特点和使用方法，掌握新的教学技巧和策略，以更好地引导学生学习。课程内容是教育教学的核心要素之一。以学科前沿成果作为课程内容是 先进核反应堆教材建设的核心工作，在实践过程中，教学团队在教学 PPT 中添加了部分实地考察内容以及先进堆相关内容的介绍视频，保证了课程内容的前沿性。教师在教学过程中可以发现，在前沿内容的讲授过程中，学生的积极性和注意力得到了有效提高。课程考核构建方式多元化，有效激励学生的创新思维和实践能力。教学团队摒弃原有考核方式，注重与学生的互动，使用课上问答、分组研讨以及课后调研等方式深化教学内容，根据课堂问答、研讨、报告情况等对学生课程学习情况进行评价，提高了学生在教育教学中的参与度，学习深度较往年有了明显提升。5 课程思政育人效果核能学科不像文科教学，德育内容能以极其明显的文字形式展现于教材中，核能的工科特性，往往使我们过多地关注其严密的知识体系，忽略其中的德育内容。事实上，核能学科教材的字里行间都流露着丰富的德育内容。步入新时代，西方各国先进核反应堆领域技术的突飞猛进和国家对新能源技术的迫切需求促使先进核反应堆课程教材建设必须注重“以人民为中心”“强国有我”“奉献祖国”等价值理念的弘扬。其课程思政效果体现在以下两点：其一，先进核反应堆教材按照国家战略需求建设，整体安排体现国家意志，具有鲜明的意识形态属性。先进核反应堆教材在贯彻落实党的二十大报告关于“加快建设高质量教育体系”“加强教材建设与管理”的重要指示下，因时而进因事而新，充分反映我国先进核反应堆的重大实践成果和理论创新，竭力做到教材建设与国家事业同频共振，同步推进，力求能成为代表国家核能形象的精品名片。其二，教材内容将学术前沿与经济社会发展紧密结合，彰显工业强国的民族追求。经过几十年的发展，核能在世界能源结构中已占有重要地位，在一系列国家重大战略计划和国防工业体系建设中，先进核反应堆承担着中坚力量。教材通过引入空间反应堆、一体化反应堆等前瞻堆型，使读者全面了解先进核能系统在“深空”和“深海”领域中的广阔应用前景，并领会我国近几年提出海洋核动力和空间核动力计划的战略意义，进而有助于读者树立自主创新意识，激励学生为我国走向核能强国奉献自己的力量。6 结语通过本教材建设和教学应用实践研究，教学团队发现，新教材的应用不仅提高了学生的学习兴趣和参与度、学习效果及技能水平，还培养学生的学习自信心和兴趣。综上所述，新教材的使用优化了课堂氛围，使教学效果显著提高。在教学过程中教师还需注重学生主体性、教师主导作用、课堂氛围、教学方法和教学内容等方面的优化和调整。我们相信，通过不断的改进和优化，新教材的使用一定能够更好地促进学生的全面发展和人才培养。*通讯作者：丁铭基金项目：2021 年哈尔滨工程大学项目“先进核反应堆教材建设与应用实践”（JG2021Y101）；2022 年黑龙江省教育厅颁布项目“新工科下基于 创新赛事+前沿类课程的教学模式创新与实践”(SJGY20220114)。参考文献1坚持中国特色世界一流大学建设目标方向为服务国家富强民族复兴人民幸福贡献力量N.人民日报,2021-04-20(001).2高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗N.人民日报,2022-10-17(002).3何静.新时代背景下高等教育改革发展研究J.黑龙江教师发展学院学报,2023,42(2):1-3.4于菲,陈子顺,杨伯军,等.创新能力培养目标下研究生课程体系改革J.教育教学论坛,2018(3):112-113.