“核聚变与等离子体物理”课程教学改革与应用

李忠宇，王庆宇，颜强

（哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨150001）

“核聚变与等离子体物理”课程教学改革与应用

李忠宇，王庆宇，颜强

（哈尔滨工程大学核科学与技术学院，哈尔滨150001）

笔者在“核聚变与等离子体物理”课程的教学过程中，从多方面总结课程的设置与讲解，为同学们提供参与课程建设的机会，明确了教师引导学生主动学习在教学过程中的重要作用，为后续类似课程的开设和改进提供指导和参考。

引导学习；主动学习；经验

1 学生主动学习的必要性

为了实现素质教育的目标，教师必须在授课过程中激发学生自身的学习潜力，逐渐引导学生养成主动发现问题、思考问题并尽力解决问题的习惯［1］。但是，国内的大学生大都习惯了应试教育的学习方法，这一点与国外大学生的学习方式截然不同。他们在课上课下与任课教师的交流较多，并能够在教师的指导下完成一些小课题［2］。良好的学习习惯，不仅能够加深对知识的理解，更能锻炼自身的能力。为了使我们的学生转变学习态度，教师应当引导学生主动学习。

2 核能知识的主动学习

核能分为裂变能和聚变能两种，现在世界上普遍采用的是裂变能源，而可控的聚变能源到现在为止还没有实现，正处于实验阶段，所以对于核聚变的知识还没有形成完整的理论体系。之所以可控的核聚变能源还没有实现，原因较多，例如高温等离子体的约束问题，面向等离子体的第一壁材料的抗辐照性能，低温超导技术，等等。在这种背景下，“核聚变与等离子体物理”这门课程的主要内容之一就是讨论可控核聚变研究中面临的关键问题。而在同样的问题面前，每个人观察的角度都不一样，得到的结论也不同，也许同学们的某个结论就是将来解决可控核聚变的可行方法。因此，教师在授课过程中要引导学生发现问题、思考问题，发挥学生的创造能力。

3 主动学习在本课程中的实施

3.1 教学内容的选择与安排

本课程的教学内容以普通物理、原子核物理和核反应堆物理课程为基础，是对核工程专业知识的拓展。主要讲授可控核聚变研究中用到的物理原理、观察到的物理现象以及遇到的关键问题。由于可控的核聚变还处于实验阶段，所以现在还没有特别完整的理论体系，教学内容主要来自于北京大学的核聚变课程讲义以及核聚变研究的相关文献。在这个过程中难免遇到相关支撑理论内容少，难以理解的问题，这些问题都是限制本课程教学效果的因素。

另外，可控核聚变的科学研究代价较高，除了全世界的科研工作者共同努力以外，还要有相关国家的共同支持。为了适应可控核聚变国际发展的需要，笔者在课程内容中加入了适量的英语，主要是用来介绍物理概念，提出相关的技术难点。采用的课件为英文和中文的混合课件，配合中文讲解，使同学们既能掌握核聚变的基本概念，又能锻炼英语能力。

3.2 实施方案

针对本课程授课过程中出现的各种问题，笔者提出了以下措施：第一，核聚变的基本原理部分由教师讲解，主要包括核聚变能量的来源，磁约束核聚变与惯性约束核聚变两种途径的原理，以及实验设备中各个部件的功能。第二，提出可控核聚变面临的各种关键问题，结合学生们的反应归结为多个题目，例如第一壁材料的抗辐照性能，核聚变燃料氚的增殖，等等。第三，学生分组选择题目并对每个题目进行调研讨论，主要方法是查阅文献并结合每个人对问题的看法，然后每组分别做一个总结报告，其他同学可以对总结报告进行提问并讨论。第四，由学生提出本课程教学过程中的问题，大家进行讨论，对于尚不清楚的核聚变方面的专业知识，请教北京大学和中国科学院等离子体物理研究所相关专家。第五，在课程考核时，提出一道核聚变方面的讨论题，学生可以利用在课程中所学知识以及自己对核聚变的理解进行解答。

3.3 教学手段

第一，作为任课教师，要根据收集的材料和对核聚变的理解，讲解核聚变的原理，介绍当前人类正在努力试图实现可控核聚变的实验方法，并简单提出每种实验方法的局限性。第二，学生要主动参与。由同学们提出针对核聚变原理以及实验方法的问题，与每种实验方法的局限性结合在一起，总结出若干个小课题。对同学们进行分组，每组限定3～5人，选取感兴趣的小课题进行调研和组内讨论，时间大约为2w。第三，选取一课时，每组选派1名同学对本组所选课题的调研和讨论结果进行讲解报告，讲解时间每组大约为10～15min，其他同学可以对报告的内容提出问题和自己的见解，并进行讨论，最后由任课教师进行总结。第四，任课教师对每组报告和讨论的结果进行总结，作为本课程考核的依据，把有意义的内容纳入教学内容，以便在以后的教学过程中继续使用。

4 实践效果分析

通过这种参与教学过程的方法，使学生能够对课程内容提出自己的问题和见解，也能够对核聚变实验研究面临的问题进行调研和讨论，调动了学生的学习积极性，发挥了学生的主观能动性，使学生对知识的理解也更加深刻，实现了主动学习的目的。同时也使学生逐渐摆脱了应试教育的学习方法，逐渐向素质教育的学习方法转变。在课堂上讲解报告也是为学生们提供了一次锻炼的机会，国内绝大部分的课程都以授课教师的讲解为主，学生只是被动的接受。而在这个课程中，通过讲解报告，让学生自己发挥语言组织能力。

通过问卷调查得知，学生们都支持这样的教学方式，愿意参与到这样的教学过程中来。90%以上的学生认为通过这样的学习过程，既学到了核聚变的专业知识，对核能有了更加深入的认识，又锻炼了自己的综合能力。

5 结语

针对核聚变科学研究的特点，采取教师引导学习和学生主动学习的方式，发挥学生的主观能动性，让学生们参与到这门课程的建设中来，既提高了本课程的教学质量，加深学生对核聚变的了解，又锻炼了学生发现问题、解决问题的能力。因此，我们将进一步完善本课程的教学，优化课程的内容体系，并在实践中加以完善和提高。

［1］周远清.素质教育是体现中国教育方针性的教育思想［J］.中国高等教育，2011，（1）：1-3.

［2］田联进.美国研究生教育制度国家特征的探讨［J］.中国高等教育，2009，（5）：20-22.

Teaching Reform and Application of the"Nuclear Fusion Plasmas Physics"

LI Zhong-yu,WANGQing-yu,YANQiang
(Nuclear Science and TechnologyInstitute,Harbin EngineeringUniversity,Harbin 150001,China)

In the teaching process of"nuclear fusion plasmas physics",the author summarizes the teaching process ofthe course,definitude the importance ofstudents with the opportunity to participate in the curriculum construction,and provide guidance and reference for the creation and improvement ofsimilar courses.

Guided learning;Active learning;Experience

G423.02

A

1674-8646（2015）10-0048-02

2015-08-16

本文由哈尔滨工程大学教育教学改革研究项目支持（JG2014BYB43）

李忠宇（1982-），男，辽宁海城人，硕士，讲师，主要从事核材料的辐照损伤效应研究。