高校创新创业课程案例解析与教学实践研究

摘" 要：核能在保障能源安全、助力“碳达峰、碳中和”上发挥着重要的作用，核工程专业的创新创业聚焦提高核能技术的利用效率、安全性和可持续性，推动中国双碳目标与世界能源转型的实现。基于此，分析了国内外核工程专业创新创业现状并对环境模式进行对比，阐述了基于国内现状下西安交通大学在开设核工程专业创新创业课程中的教学实践经验，并对核工程专业创新创业发展趋势展开了分析。研究旨在探讨如何在核工程专业创新创业课程中提升学生的创新意识，激发学生的创新意识，培养学生的创新思维能力。

关键词：核工程专业；创新创业；案例分析；培养模式

中图分类号：G642.4" " 文献标识码：A" " 文章编号：1673-7164（2024）35-0171-04

随着全球经济的快速发展，各国对于化石能源的消耗大大增加，同时也造成了日益加剧的环境问题。核能因为其清洁、高功率密度、经济安全等卓越性能，使得各国都在积极研究和探索将其应用于核能发电、核动力装置、核能供热在内的各个重要领域。［1］

核工业的发展面临着诸多的挑战，亟须培养一批创新型人才。［2］中国的核工程专业需要不断创新，推动核能技术的发展，提高核能的经济性和安全性，为中国的清洁能源发展做出贡献。本研究总结了国内外核工程专业创新创业课程的现状，介绍了西安交通大学在核工程专业创新创业课程方面的实践研究，并提出建议，可为国内开设相关课程的高校提供参考。

一、国际核工程专业创新创业案例解析

国际上，不少高等院校在核工程专业领域开展了创新创业活动，这些创新不仅关注如何提高核能技术的效率和安全性，还关注减少利用核能对环境的影响，探索新的商业模式和市场机会。

美国Oklo是一家专注于小型模块化反应堆的初创公司，该公司由麻省理工学院（MIT）毕业生杰克·德威特和卡罗琳·科克伦于2013年创立。2023年，美国空军向Oklo授予意向合同，后者将在美国空军阿拉斯加某空军基地设计、建造、运营一种先进微型核反应堆，预计该堆于2027年投入使用。［3］

美国NuScale Power是一家专注于小型模块化反应堆（SMR）技术开发的初创企业，其首席技术官兼联合创始人José Reyes博士为俄勒冈州立大学核工程和辐射防护系主任。［4］而公司早期的员工均来自Reyes执教时候的学生。2022年7月，美核管会认证的第一个SMR设计便来自该公司。

在聚变领域，同样诞生了诸多由学校科研项目转化而来的初创企业。Commonwealth Fusion Systems是美国一家以商业核聚变为目标的能源公司，由MIT创立，该公司计划在美国建立一座聚变反应堆SPARC，预期在2030年代初期实现商业核聚变发电［5］。英国First Light Fusion则是牛津大学属下核聚变初创公司，其尝试开发射弹引燃技术以实现可控核聚变。［6］

总体上看，随着核工程领域技术的不断发展，借助强劲的市场活力，国际上许多核工程专业创新创业团队逐步发展成为初创公司，扭转了过去很长一段时间以来仅凭借大型科研机构为研究主导的行业氛围，形成了高校科研团队突破创新－风投资本支持－政府机构订单采购的道路，且孕育出了NuScale Power、Oklo等初具规模的核能商业公司。

二、国内核工程专业创新创业案例解析

相比之下，中国的核工程行业的发展主要由中核集团、中广核集团及国电投集团等主导，总体上看市场活跃度较低，诞生的初创企业较少。

2021年，北京大学物理系本科、斯坦福大学理论物理系博士杨钊回国创办了中国首家聚变能源商业公司——能量奇点，聚焦于有商业发电潜力的高磁场、高参数、紧凑型高温超导托卡马克装置及其运行控制软件系统研发。一年后，能量奇点完成融资金额近4亿元人民币的首轮融资。［7］同在2021年，清华大学工程物理系核能所聚变团队成立了星环聚能，在2022年完成了天使轮融资，金额达数亿元。［8］

此外，通过“以赛促教、以赛促学，以赛促改、以赛促建”。国内产业单位联合，举办了多种类型的创新创业大赛，如综合性的中国国际“互联网+” 大学生创新创业大赛，针对核工程领域的高校学生课外“核+X”创意大赛，给予了广大青年学子施展创新创业能力的舞台。在第七届全国高校学生课外“核+X”创意大赛中，哈尔滨工程大学的“辐射不育技术——苹果博士复仇记”团队以辐射不育技术为原型，通过苹果博士对侵占果园的蛾子们展开复仇的故事，向观众讲解了辐射不育技术的基本原理，并在结尾彩蛋中介绍了辐射不育技术在害虫防治与公共卫生方面的应用。［9］同时，核工业学院的“‘核’心跳动”团队以患者植入核电池心脏起搏器后重获新生为故事脉络，通过形象系统地阐述核电池的发电原理、续航优势、辐射安全、医疗及深空探测等方面的运用。［10］此类创新竞赛为大众科普了核行业，强化了民众对中国核工业发展的信心。

核工程行业的龙头集团内部也举办了相应的创新创业大赛，激发内部员工科研热情，实现以赛助研，将创新创业成果实际对接显示面临的工程问题。如中核集团内部，成功举办了两届科技创新大赛，其中的揭榜挂帅专题赛，为中核内部17个单位释放26项需求，释放总订单合计4亿7650万，吸引了国内众多优秀项目团队开展关键技术攻关，推动了科技成果落地转化。［11］

三、西安交通大学核工程专业创新创业案例解析及培养模式

（一）课程培育打基础

西安交通大学核工程专业致力于培养学生的创新创业能力，开设了创新创业课程，为学生提供了丰富的学习和实践机会。在核工程专业创新创业大赛案例研究课中，学生团队对核工程领域的创新创业案例进行深入研究和分析，提出解决方案并进行实践验证。经过课程教学，培育出了NUSTER、NUSPACE、NUTURCK团队，分别获得第六届、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖。

学校还邀请了一批具有丰富创业经验的企业家和专家学者担任创新创业课程的讲师，分享他们的创业经历和成功案例，为学生提供宝贵的经验和指导。

此外，学校还为学生提供了丰富的创新创业实践平台。学生可以在学校的实践教学中心（工程坊）、中国西部先进核能技术研究院等地方开展创新创业项目，接受专业的指导和支持，提高创新创业成功率。同时，学校还组织各种创新创业比赛和活动，为学生提供展示创新创业成果的机会，拓宽其创业视野。

（二）以赛促教增本领

核工程专业的创新创业课程注重理论与实践相结合。学生在学习创新创业理论的同时，也会参与各种实践活动，包括创业项目策划、市场调研、商业模式设计等，使学生能够将理论知识应用到实际中，提高实践能力。课程平台将不同专业、不同背景的学生进行组合，不仅锻炼了学生的团队协作能力，还能拓展和培养他们的创新思维，使其能从更多维度看待自己的产品设计与推广方式，为他们的创业之路奠定坚实的基础。

在指导NUSPACE及NUSTER学生团队参与中国国际“互联网+” 大学生创新创业大赛过程中，通过鼓励学生联合外专业同学进行组队，制订市场调研计划，使得核工程专业学生提升了调查分析的能力和创新创业能力。通过比赛也促使团队在技术专业性与项目商业性上获得了平衡，培养了学生为项目制订和切实可行的商业发展计划的能力。以赛促教的过程让学生充分意识到知识产权保护的迫切性与必要性，增强学生撰写专利的能力，培养学生构建知识产权堡垒的技能，全面提升学生的创新创业意识。

（三）项目引导强应用

基于我国目前核工程行业由各大龙头企业集团牵引发展的特点，西安交通大学积极将核工程专业创业创新课程与相关需求方进行联合对接，对在课程竞赛的实际研究和操作中发现的工程新现象、新困难与各大科研院所及企业进行交流合作。一方面协助了对接企业的预研需求，另一方面也为创业创新项目获得了可持续的资源投入及应用需求对接的支持。

在核工程专业的创新创业课程中，NUTURCK团队学生聚焦于紧凑型核动力能源系统的能源转换需求，针对多模式多场景的应用背景，创新性地开展了双模式能源转换系统的样机实验研究，搭建了对应的一体化集成实验装置，取得了能源转换性能的测试数据。［12］基于这一研究成果，西安交通大学联合对接科研单位，将团队学生所形成的创新成果开展进一步的项目研究，支撑学生提升凝练出更充分、全面的面向实际工程应用的研究成果。［13］

热工水力现象是核工程专业领域研究的一个重点，基于“在确保安全的前提下，积极有序发展核电”的方针，寻找并制备传热效率高、具备非能动特性、结构简单可靠的换热元件是当前核工程专业领域的一大需求，而热管是一种出色的换热元件，在核工程领域具备着广泛的应用潜力。［14］

2020年，NUSTER团队学生基于课程教学启发，开展了高温热管传热特性的实验研究，攻克热管制备测试等关键技术，制备出运行温度区间在400℃至600℃的高温热管，并完成了相应的性能测试。［15］基于该研究成果，西安交通大学核科学与技术学院积极联系相关科研院所，针对该项技术进行深度攻关，支撑团队学生先后针对面向600至1000℃高温运行区域下的钠热管，开展对传热性能、传热极限、不凝气影响等关键问题的应用研究，获得一系列原创性成果，［16］支撑并实现了对学生创新探索能力的培养。

四、核工程专业创新创业发展趋势分析

核工程专业是一个高度专业化且具有科技前沿性的学科领域，随着核能技术的发展及其应用领域的扩大，对核工程专业人才的需求也将逐渐增加。因此，相关创新创业课程的需求也将随之增加，核工程专业创新创业课程的发展趋势将受到多方面的影响。

核能技术的不断创新和应用将催生一系列新兴的产业和商业模式，需要具备创新创业能力的专业人才来应对这些挑战。因此，核工程专业创新创业课程将更加关注技术创新、商业模式创新等方面的内容，培养学生的创新思维和创业能力。

随着社会经济的发展和科技创新的推动，对于创新创业教育的需求也在不断增加。越来越多的人意识到创新创业能力对于个人职业发展和社会经济发展的重要性，因此，核工程专业创新创业课程的发展将更加贴近社会需求和学生实际发展需求。

在宏观层面上，国家对高等教育的改革和创新也将对核工程专业创新创业课程的发展产生影响，国家将更加注重创新创业教育对于人才培养和社会发展的重要性，鼓励学校和行业科研机构进行人员交流合作，为学生提供更加具备实践性和前沿性的创新创业课程。［17］通过对学生的联合实践培养，将促进核工程专业创新创业课程的不断更新和完善。

同时，核工程专业创新创业课程将更加注重跨学科的融合。创新创业需要多学科的知识和技能支持，核工程专业创新创业课程要为学生提供跨学科的创新创业教育，培养学生的综合能力和创新创业素养。

五、结语

随着全球对清洁能源的需求不断增加，核能作为一种低碳、高效的能源形式受到越来越多的关注。核工程专业的创新创业将聚焦于提高核能技术的效率、安全性和可持续性，有力推动中国双碳目标与世界能源转型的实现。相比于国外较为活跃的产学研用快速转换及市场化运作模式，国内的核工程专业创新创业模式更多地依赖于各类创新创业竞赛。基于此，西安交通大学开设了核工程专业创新创业课程，创设起步阶段便成功地在近三届中国国际“互联网+” 大学生创新创业大赛中获得两金一银的好成绩，其主要归功于课程的建设模式所解决的教学问题。

第一，提供了实践机会。课程鼓励学生参与如“互联网+”大赛等创新创业大赛实践项目，通过参与创新创业大赛案例研究，学生能够接触到真实的核工程领域案例，从而提供实践机会，培养学生的实际操作能力和创新思维。

第二，培养了综合能力。通过对案例的研究和解决方案的提出，学生需要运用所学的核工程专业知识，同时还需要考虑商业、市场等因素，提升综合素质。

第三，强化了团队合作。学生需要组成团队进行研究案例和制订解决方案，这要求学生之间要进行有效的沟通和合作，培养学生之间团队合作能力。

第四，提升了创新意识。通过研究创新创业案例，学生能够了解核工程领域的前沿技术和发展趋势，激发学生的创新意识，培养学生的创新思维能力。

参考文献：

［1］ 张红军. 世界核电技术发展新趋势探讨［J］. 中国核工业，2016（08）：44-45.

［2］ 郭志锋，丁其华，王政. 核工业全球化时代我国面临的机遇与挑战［C］//中国核学会.中国核科学技术进展报告（第三卷）——中国核学会2013年学术年会论文集第10册（核情报分卷、核技术经济与管理现代化分卷）.中国原子能出版社，2013：5.

［3］ Okol：Oklo Tentatively Selected to Provide Clean and Resilient Power to Eielson Air Force Base［EB/OL］. （2023-08-31）. ［2024-08-25］ https：//oklo.com/newsroom/news-details/2023.

［4］ Mundy T. NuScale Power： A Mature， Near-Term Deployable， SMR Solution［C］//USDOE Office of Nuclear Energy. IAEA Technical Meeting on the Market Readiness of Advanced Nuclear Technologies， Virtual， July 21-22， 2021. NuScale Power LLC，2021：7.

［5］ Commonwealth Fusion Systems. Commonwealth Fusion Systems Selected by U.S. DOE for Milestone Program to Accelerate Commercial Fusion Energy［EB/OL］. （2023-05-31）［2024-08-25］. https：//cfs.energy/news-and-media/cfs-doe-milestone-fusion-development-program.

［6］ First Light Fusion. First Light Fusion to build demonstration facility at UKAEA’s Culham Campus［EB/OL］. （2023-01-25）［2024-08-25］. https：//firstlightfusion.com/media/first-light-fusion-signs-agreement-with-uk-atomic-energy-authoritygratulates-nif- on-its-maiden-gain-result-2.

［7］ 能量奇点. 能量奇点完成近4亿元首轮融资，用于探索可商业化的聚变能源技术［EB/OL］. （2022-02-26）［2024-08-25］. https：//energysingularity.cn/.

［8］ 星环聚能. 我国首个由风险投资驱动的商业聚变 探索装置落户秦创原［EB/OL］. （2022-08-22）［2024-08-25］. https：//startorus.cn/company-news/101.html.

［9］ 国家原子能机构. 二等奖：辐射不育技术——苹果博士复仇记［EB/OL］. （2023-06-27）［2024-08-25］. https：//www.caea.gov.cn/ n6760 =338/n6760344/n6760410/c10062806/content.html.

［10］ 国家原子能机构. 第七届高校学生课外“核+X”创意大赛正式启动［EB/OL］. （2022-06-09）［2024-08-25］. https：//www.caea.gov.cn/n676033 8/n6760342/c6840480/content.html.

［11］ 核工业人比拼“科创本领” 中核集团第二届科技创新大赛（长三角赛区）复赛启动［EB/OL］. （2023-03-06）［2024-08-25］. https： //www.sh.chinanews.com.cn/chan jing/2023-03-06/108749.shtml.

［12］ 李潘潇，张智鹏，代智文，等. 双模式热管堆电热原理样机设计及验证实验研究［J］. 原子能科学技术，2023，57（01）：66-73.

［13］ 张凌义，李潘潇，张胤，等. 双模式热管堆非核原理样机热力特性数值分析［J］. 原子能科学技术，2023，57（08）：1525-1533.

［14］ 张光玉，张红. 热管在核电工程中的应用［J］. 原子能科学技术，1997，31（01）：89-96.

［15］ 田智星，刘逍，王成龙，等. 高温钾热管稳态运行传热特性研究［J］. 原子能科学技术，2020，54（10）：1771-1778.

［16］ 田智星，王成龙，郭凯伦，等. 不凝气体对高温钠热管启动及稳态热性能影响的实验研究［C］//中国科协航空发动机产学联合体. 第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集（第六册）. 西安交通大学核科学与技术学院，2022：6.

［17］ 国务院办公厅. 国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见［EB/OL］. （2015-05-04）［2024-10-13］. https：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/13/content9740.htm.

（责任编辑：牛雪璐）

作者简介：田文喜（1979—），男，博士，西安交通大学能源与动力工程学院副院长，核科学与技术学院院长，教授，研究方向为核反应堆热工安全与革新型核能系统；王成龙（1989—），男，博士，西安交通大学能源与动力工程学院教授，研究方向为先进核动力概念设计及热工安全特性分析；秋穗正（1965—），男，博士，西安交通大学能源与动力工程学院教授，研究方向为核反应堆热工水力；苏光辉（1966—），男，博士，西安交通大学能源与动力工程学院能源与动力工程学院院长，教授，研究方向为核反应堆热工水力；张智鹏（1999—），男，博士在读，西安交通大学能源与动力工程学院，研究方向为先进核动力系统。