“新工科”背景下东华理工大学核专业实验教学体系建设探讨

田丽霞 刘玉娟 杜震

[摘           要]  从“新工科”背景出发，在分析当前核专业实验教学存在问题的基础上，从实验教学团队建设、实验教学内容和方法改革、实验信息平台搭建等方面对核专业实验教学体系建设和改革方向进行了深入探讨，以期为东华理工及其他相关院校提供有价值的参考。

[关    键   词]  “新工科”;实验教学;核专业

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2022）12-0091-03

实验教学在工程教育人才培养中的作用十分重要，21世纪以来，发达国家在开放实验教学方面已经比较普及，主要体现在注重学生独立设计实验方案、搭建实验平台、完成实验过程的能力培养，培养了大批创新型工程技术人才[1-2]。国内的实验教学一直被认为是大学教学的辅助环节，然而近年来在“新工科”背景下进一步推进实验教学改革，是对工程教育新理念、人才培养新模式的探索，有助于提高学生在知识交叉融合、批判性思维、终身学习等方面的综合素质，进而提升应用型本科专业教学水平和教学质量[3]。

本文结合工科专业特点构建实验课程体系，在以往实验室建设基础上，对“新工科”及工程教育认证背景下东华理工大学核专业实验课程教学改革进行了一系列探讨，以期培养出能适应日新月异的核科技发展步伐和要求的创新型核专业人才。

一、现有高校核专业实验教学建设的不足

在“新工科”背景下，对核专业人才的工程教育和培养质量要求不断提高。在人才培养过程中所面临的问题也逐一显露出来，主要体现在以下几方面。

（一）实验教学内容陈旧

在设置核专业人才培养方案时，对实验教学环节还不够重视，理论教学与实验教学之间承前启后的关系衔接不够合理，部分专业核心课程的实验方案设置具有一定的系统性，但缺乏时代性;在实验教学中，研究传统典型案例较多，但缺乏对新理念、新领域、新技术的解析，也未能与企业需求有效对接，显然无法满足学生成长的需要，也无法满足企业对人才的需要[4]。

（二）教学方法流于形式

目前实验课程对理论知识要求较多而对实践训练要求较少，教学方法比较传统和刻板，大多都是给定实验流程和实验材料，学生只需要机械地照章操作，缺乏主动思考，创造性较弱，缺乏开发创新实验项目的意识，对学生的考核方式比较单一，学生的积极性都不高，从而制约了实验教学的发展。

（三）实验室利用效率不高

目前多数实验室管理仍然采用“学生申请+教师审批”的模式，依靠传统的申请审批式教学管理，实验室管理效率低下;由于实验仪器设备种类繁多，管理工作量成倍增加，而仪器使用效率却不尽如人意，从而使得实验室不能有序、高效利用起来，不能达到真正的“开放型”实验室[5]。

二、核专业实验课程体系改革方向

目前，东华理工大学核工学院在工程教育认证的推动下，从实验教学团队建设、实验教学内容、实验考核方式以及实验信息管理等方面对核专业实验课程进行了全方位的改革与实践，其框图如图1所示。

（一）构建“三位一体”实验教学团队机制

为了推进“新工科”背景下专业实验室建设的步伐，建立或健全实验课程内容和条件的更新机制非常有必要。[6]通过学校、企业、学生三位一体进行课程体系的更新与再构建，达到实验课程在实验内容、实验方法、实验仪器和与产业和学生契合度等方面实现动态更新，保持实验课程的先进性和实用性。东华理工大学核工程与技术专业已与秦山核电、中国原子能院、中国辐射防护研究院等相关企业及研究所形成了产学研合作机制，使企业参与到本专业的实验教学培养环节，促进校院企协同创新，为实验教学提供了多方资源平台。

（二）构建层次化、模块化的实验课程与全过程考核体系

以用人单位对核专业人才的需求为导向，将东华理工大学核工程与核技术专业课程分为4个具体的专业课程群模块，即核物理方向模块、堆工方向模块、辐射防护方向模块及核技术应用方向模块，按照课程类型，编组实验项目，更新实验内容和方法，从而实现精准的订单式培养。此外，除了原来一些必备的基础实验项目之外，各课程负责老师还可以结合自己的科研项目及行业最新要求与动态，增设一批自主性、研究探索性较强的实验项目。如辐射剂量与防护课程，在以往常规测氡实验基础上，增设了氡析出率测量装置研制的实验，学生通过自己调研取材来完成;核技术及应用课程中的放射性活度测量实验，以往探测器与放射源之间的距离都是采用手动测量，学生通过指导老师引导的方式，自主开发了一套自动测量装置，既提高了测量的精度，又避免了放射源過多的照射。因此，将原本枯燥的实验变“推”式学习为“吸”式学习，既开阔了视野，又提升了学生自主解决问题的能力。

考核方式摒弃了原来的仅靠实验报告加预习报告来评定实验成绩的方式，将整个实验采用全过程考核体系，对单个实验采用多环节综合评价的原则，将实验预习部分、实验操作过程、实验报告全部纳入考核范围，每一部分评分都进行了细化，使学生一方面能够真正完成模块化的学习掌握，另一方面又具备全面考虑实验过程和突发问题的能力。

（三）依托虚拟仿真技术，丰富实践教学内容

由于核专业的特殊性，核工程与核技术专业的教学和实习存在极大的局限性，例如有些涉源实验的操作安全问题以及贵重仪器如HPGe探测器的仪器台套数问题等，而实践教学环境的好坏对掌握专业知识至关重要。在虚拟环境中进行教学和实践具有很好的安全性和可重复操作性，利用现代虚拟现实技术，为学生提供了真正的“开放性教学环境”[7]。实验中心鼓励专业教师结合自己课程的特点，自主开发虚拟仿真实验项目，并给予经费及人员的支持。目前核工专业已获批了教育部首批虚拟仿真实验项目——“工业CT成像虚拟仿真实验项目”，其他如“β符合测量”“热释光方法测剂量”等涉源的实验教学项目也正在进行虚拟实验的开发制作。

（四）搭建基于大数据技术的开放性实验室管理信息平台

采用大数据技术对开放性实验室进行统一管理，能够节省人力成本，并能规范化、高效化地对实验室的设施进行保管和应用。目前，核工程实验教学中心利用MATLAB软件开发了一套基于学生信息及实验室仪器设备信息的实验室信息管理平台，学生可以通过该平台在线查看和完成各个实验室的预约申请、使用记录，实验仪器的借还记录、实验课程的安排等，实验室管理人员借助该平台完成对实验室仪器的在线追踪和管理，从而可以真正达到合理、高效地利用实验室资源，真正实现实验室的全天候开放，其平台部分操作界面如图2所示[8]。

三、结语

东华理工大学核工程实验中心在“新工科”大背景下，围绕国家对核专业人才培养的要求，以激发学生的主观能动性、提高学生知识视野和实践能力为出发点，优化了实验教学内容，革新了实验教学方法，对核专业实验教学体系改革进行了探讨，以期培养更多的核专业高素质工程人才。

参考文献：

[1]孙科学，郭宇鋒，肖建，等.面向新工科的工程实践教学体系建设与探索[J].实验技术与管理，2018，35（5）：233-235.

[2]李安明，陈振强，李真，等.“新工科”背景下创新型光电信息工程实验教学体系建设研究[J].实验室科学，2019，22（5）：101-105.

[3]韩文佳，杨桂花，陈嘉川，等.新工科背景下工科专业实验教学体系的构建与实践[J].大学教育，2018（9）：233-235.

[4]李婷婷，郑贤利，王晓冬.面向新工科建设的核工程专业实验教学改革的思考[J].教学改革，2019（8）：156-161.

[5]魏强林，杨波，张怀强，等.新工科背景下核专业实验室开放管理改革与实践[J].教育教学论坛，2018（45）： 11-12.

[6]陈剑波.基于高等商科院校优势特色专业群的实践教学体系建设与管理[J].教育教学论坛，2020（36）：37-38.

[7]崔媛，武艳君，孙萌萌，等.依托虚拟仿真实验教学中心，培养工程实践能力[J].实验科学与技术，2015， 13（2）：142-144.

[8]周左林飞.基于MATLAB的核工开放型实验室预约系统的设计与实现[D].南昌：东华理工大学，2019.

◎编辑 司 楠