發(fā)布時間：2021-03-16所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:為提升核燃料循環(huán)與材料學科專業(yè)研究生的科研能力、創(chuàng)新能力、實踐能力，對同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式展開探討。借鑒德國高校模塊化改革的成功經(jīng)驗，制定了教學模塊與學科知識點模塊，并將二者耦合形成了課程的總體知識網(wǎng)。采用講授、討
摘要:為提升核燃料循環(huán)與材料學科專業(yè)研究生的科研能力、創(chuàng)新能力、實踐能力，對同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式展開探討。借鑒德國高校模塊化改革的成功經(jīng)驗，制定了教學模塊與學科知識點模塊，并將二者耦合形成了課程的總體知識網(wǎng)。采用講授、討論、練習、講座的教學形式，教學實踐中將課堂授課分為基本概念、化學分離、激光分離、物理分離、經(jīng)濟性分析五個模塊，突出了學生在教學活動中的主體地位。同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式使學生參與度顯著提高，保證了教學內(nèi)容與專業(yè)總體培養(yǎng)目標之間的緊密聯(lián)系，避免了教學內(nèi)容的盲目性和隨意性，取得了很好的教學效果。
關鍵詞:同位素分離原理;模塊化;教學模式
0引言
核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國家安全重要基石。要堅持安全發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，堅持和平利用核能，全面提升核工業(yè)的核心競爭力，續(xù)寫我國核工業(yè)新的輝煌篇章。按照我國核工業(yè)的發(fā)展定位，未來30年，是我國由核大國向核強國轉(zhuǎn)變的關鍵時期。實現(xiàn)這一目標，關鍵就是科技創(chuàng)新。為進一步響應國家科技創(chuàng)新和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，研究生教育應有針對性地培養(yǎng)國家科技創(chuàng)新、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所亟需的高層次專門人才[1]。此外，研究生教育位于高等教育的頂端，一流的研究生教育是“雙一流”的突出特征，在“雙一流”建設中需要重點關注研究生教育的改革與發(fā)展[2]。2018年7月2日在北京清華大學召開的全國核學科研究生課程建設論壇———核科學與技術學科《研究生核心課程指南》編寫研討會，會上對核燃料循環(huán)與材料學科的4門核心課程指南進行了深入討論。2018年7月18日在哈爾濱工程大學召開評議組會議，同位素分離課程被推薦列為核燃料循環(huán)與材料二級學科核心課程名單之首。2019年4月，再次在北京清華大學召開了全國核學科研究生課程建設論壇，探討同位素分離原理課程大綱。
核燃料循環(huán)與材料學科專業(yè)研究生的培養(yǎng)是我國核力量的基礎和創(chuàng)新的基礎。但是，本專業(yè)人才培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量，與國家的需求嚴重不符。因此，要充分發(fā)揮高校“學術敏感性、前沿性、學科交叉”的優(yōu)勢，加大高水平人才的培養(yǎng)。研究生同位素分離原理課程作為核燃料循環(huán)與材料學科的核心課程，需要結合現(xiàn)有學生專業(yè)背景知識差異，在確保學生深入理解理論和方法的同時，采用模塊化的教學方式，實現(xiàn)多學科的交融及創(chuàng)新，力爭培養(yǎng)復合型人才。
同位素分離原理課程旨在培養(yǎng)學生解決核工業(yè)中的同位素分離問題，為研究生從事科學研究、核燃料循環(huán)相關技術實踐打牢基礎。但是由于同位素分離原理課程由眾多部分構成，各部分內(nèi)容從先修課程、知識背景到本身內(nèi)容存在較大差異，背景知識跨度廣，采用傳統(tǒng)教學模式學生或無法適應，因而有必要對研究生同位素分離原理課程的教學模式進行改革。考慮到不同高校研究生專業(yè)背景知識的差異與今后從事研究方向的差異，以及推進跨學科人才培養(yǎng)新要求，提出了同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式。同位素分離原理課程涵蓋了本學科的基礎理論以及專業(yè)知識，該課程的開設將在哈爾濱工程大學、同類院校中具有廣闊的應用前景。針對哈爾濱工程大學2019級核化工專業(yè)研究生進行了同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式實踐。
1模塊化教學思路
模塊化教學主要圍繞學生的能力培養(yǎng)，是培養(yǎng)應用型人才的有效方法，所謂模塊化指的是一個專業(yè)內(nèi)單一的教學活動組合成不同的主題式教學單元(即模塊)[3-4]。在波洛格納(Bologna)進程下，模塊化教學改革已在歐洲區(qū)域全面推廣，所有波洛格納協(xié)議簽署國的高校已完成模塊化教學體制改革，其中德國高校在這方面取得了一系列的成功經(jīng)驗[4-8]。德國高校模塊化教學改革將與同一主題相關聯(lián)的若干門課程組成一個相對獨立的教學單元。一個課程模塊可以由講授、討論、練習、實驗等不同教學形式的課程組成[7]。參考德國的模塊化教學改革經(jīng)驗，將同位素分離原理課程依據(jù)其教學內(nèi)容和學科知識點進行模塊化，采用講授、討論、練習、講座的教學形式，突出學生在教學活動中的主體地位。模塊化教學構建思路如下:
第一，教學內(nèi)容模塊化。將同位素分離原理課程的各個章節(jié)依據(jù)其知識背景以及研究方向的不同劃分為不同模塊，如基本概念、化學分離、激光分離、物理分離以及經(jīng)濟性分析等模塊，由于同位素分離學科的特點，從概念、原理、方法、前沿的技術、現(xiàn)有的工廠、經(jīng)濟性研究、核保障稽查、核安全等方面，設立相關模塊。力爭保證模塊的深度、廣度、獨立性，讓學生可以自由地根據(jù)模塊內(nèi)容選擇，滿足學生的個性化需求。保證教學內(nèi)容與專業(yè)總體培養(yǎng)目標有緊密的聯(lián)系，與學生將來從事的實際工作內(nèi)容緊密結合，避免盲目性和隨意性。
第二，學科知識點模塊化。將具體的學科知識點模塊化，比如化學同位素分離中的同位素效應，涉及到量子化學的知識模塊;離心法，涉及到流體力學的知識模塊;經(jīng)濟性研究，涉及到技術經(jīng)濟模塊。從實際應用的角度出發(fā)，通過將同位素分離原理中不同教學內(nèi)容所涉及的學科知識點進行提取歸類，使學生根據(jù)實際基礎以及先修課程進行選擇，可確保對應的教學內(nèi)容能夠講深、講透。此外，學科知識點的模塊化可促進相關課程的有機銜接，確保學生所學知識的系統(tǒng)性與連貫性，從而進一步推進跨學科的人才培養(yǎng)目標。
第三，模塊間的耦合。理清教學內(nèi)容模塊、學科知識點模塊及其相互關系，形成本課程的總體知識網(wǎng)。模塊間的耦合應從專業(yè)培養(yǎng)目標出發(fā)，在滿足學生個性化需求的前提下，確保與學生的相關課程知識、能力培養(yǎng)、技能聯(lián)系相結合。同位素分離原理模塊化課程教學內(nèi)容與多學科的知識點耦合，如圖1所示。
第四，教學形式與考核。教學形式從傳統(tǒng)的以教師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為主體的教學模式，突出學生在教學活動中的主體地位，采用講授、討論、練習、講座的教學形式。學生在課后通過查閱文獻資料等途徑調(diào)研所選模塊實際工廠應用情況以及最新研究進展，并在課堂討論時間介紹，教師對模塊原理以及涉及知識點進行相關補充講授。定期邀請外聘企業(yè)教師進行相關模塊的前沿講座。通過提高課堂討論在考核分值中所占比重，激勵學生參與課堂討論，鼓勵學生提出問題。
相關期刊推薦：《黑龍江科學》(月刊)創(chuàng)刊于2010年，是由黑龍江省科學院高技術研究院主辦的報道黑龍江省自然科學領域的基礎理論研究和應用研究方面研究成果和新技術成就的綜合性學術期刊。報道內(nèi)容包括能源、材料、化工、機械、動力、電氣、電子、信息與控制、計算機、生物工程、土木工程、市政環(huán)境、道路、橋梁、交通工程、工程力學及有關交叉性科學相關的學術論文。
考核方式的具體實施主要考慮以下幾點:第一，學生對所選模塊原理的了解程度，通過學生課堂介紹表現(xiàn)進行考核。第二，學生對所選模塊實際應用以及最新進展的調(diào)研，通過學生提交的綜述報告以及補充的文獻資料進行考核。第三，學生課堂討論環(huán)節(jié)參與情況，包括學生對學生的提問以及教師對學生的提問。第四，每個模塊結束后的隨堂練習與課后習題的完成情況。
2模塊化教學實踐及評估
2.1模塊化教學實踐
對哈爾濱工程大學2019級核化工專業(yè)研究生進行了同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式實踐。將32學時的課堂授課劃分為五個模塊，各模塊的內(nèi)容與對應學時安排如下:
第一，基本概念模塊。該模塊為所有學生必選模塊，授課形式以教師授課為主，教師對同位素分離有關概念以及研究意義進行整體介紹，包括學科定義、研究對象以及主要分離方法的整體介紹。知識點方面重點介紹級聯(lián)理論，要求學生具有一定的數(shù)值計算基礎。教學時長為6學時，考核方式為隨堂測試與課后練習。
第二，化學分離模塊。該模塊為可選模塊，授課形式以學生討論為主。教師先對該模塊涉及的學科知識點進行補充，如統(tǒng)計力學的配分函數(shù)、量子統(tǒng)計力學基礎等。選擇該模塊的學生分別對該模塊涉及的原理如同位素效應等以及分離方法如單溫、雙溫化學交換方法等進行課后調(diào)研，重點調(diào)研化學分離在實際同位素分離方面的應用與最新研究，最后在課堂進行討論分享，并提交綜述報告。教學時長為10學時，考核方式包括學生課堂報告、綜述報告以及課堂討論參與情況。
第三，激光分離模塊。該模塊為可選模塊，授課形式以學生討論為主。教師對涉及的學科知識如原子核物理中的核外結構、吸收光譜等進行補充。學生需在課堂討論分享其調(diào)研成果并提交綜述報告。教學時長為4學時，考核方式包括學生課堂報告、綜述報告以及課堂討論參與情況。
第四，物理分離模塊。該模塊為可選模塊，授課形式以學生討論為主。教師對涉及的學科知識如電磁、電場中的物理性質(zhì)、氣體動力學、氣體擴散理論等進行補充。學生需在課堂討論分享其調(diào)研成果并提交綜述報告。教學時長為9學時，考核方式包括學生課堂報告、綜述報告以及課堂討論參與情況。
第五，經(jīng)濟性分析模塊。該模塊為所有學生必選模塊，授課形式以教師授課為主，教師對所有同位素分離方法的分離效果進行總結，介紹不同分離方法的價值函數(shù)與分離功率，并介紹如何根據(jù)同位素分離方法來研究和分析其工業(yè)經(jīng)濟的內(nèi)在規(guī)律、經(jīng)營管理和在工業(yè)生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟效益。教學時長為3學時，考核方式為隨堂測試與課后練習。
2.2模塊化教學模式效果評估
在同位素分離原理課程多學科模塊化的教學模式中，每個教學模塊都有明確的教學目標與考核方式，模塊內(nèi)容與專業(yè)的總體培養(yǎng)目標緊密聯(lián)系。各模塊考慮學生的個性化需求，并且重視與實際研究應用和與學生將來實際從事工作內(nèi)容緊密結合。此外，在教學模塊的內(nèi)容中穿插進行學科知識點的補充，使相關課程有機銜接，增加了知識系統(tǒng)的連貫性。
通過對比2019級學生與2018級、2017級學生的課堂表現(xiàn)可以看出，多學科模塊化的教學模式下學生課堂參與度有了顯著提升。相比于之前的每個模塊都學，但是每個模塊都學不深的問題，選擇更需要的模塊進行學習，極大地調(diào)動了學生的積極性。通過測試結果可以看出，模塊化教學模式下學生對于所選模塊的掌握程度優(yōu)于前兩級學生。此外，學生通過課外調(diào)研對課本內(nèi)容進行了補充，撰寫綜述報告也鍛煉了學生的科研寫作能力。
3結語
對于背景知識跨度廣的課程，實行多學科模塊化的教學改革可以使研究生的課程學習主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生，突出了學生在教學活動中的主體地位，提高了學生的積極性。尤其是對于同位素分離原理等實際應用性較強的學科，模塊化的教學模式不再以知識點的灌輸為主。通過學生的課后調(diào)研對課堂內(nèi)容進行補充，保證教學內(nèi)容與專業(yè)總體培養(yǎng)目標有緊密的聯(lián)系，與學生將來從事的實際工作內(nèi)容緊密結合，避免了教學內(nèi)容的盲目性和隨意性。教學改革牽一發(fā)而動全身，對同位素分離原理課程進行多學科模塊化的教學改革，需要與前端基礎課程以及其他相關課程相結合，這樣才能確保學生整個課程學習的連貫性。——論文作者：張萌，楊洋，矯彩山，王艷力
