基于Seminar教学法在“核燃料化学”硕士课程教学中的应用初探
——以东华理工大学应用化学专业为例

马建国 刘淑娟 罗明标 彭道锋 花 榕

(东华理工大学化学生物与材料科学学院，江西 南昌 330013)

研究生教育是高等教育中一个非常重要的层次，研究生培养质量好坏与否决定了一个国家的高端人才教育水平的高低。研究生教育包括科研项目及课程教学，其中课堂教学着重培养和提高学生的基础理论知识水平，扩大知识范围，它对确保研究生培养质量，拓宽学生专业知识结构、提升科研能力有着不可或缺的作用。然而，我国研究生课堂教学过程中依然存在教学内容更新不足、教学方式陈旧不变等诸多问题[1]。为此，教育部在《关于加强和改进研究生培养工作的几点意见》(教研[2000]1号文件)指出，“研究生教育的改革与发展必须紧密结合国家现代化建设的实际。根据社会对不同学科、不同类型研究生的要求进行改革和新的探索，不断提高研究生培养质量和适应社会需求的程度；并且根据区域、行业和学科的发展水平及其对高层次人才数量、质量和类型的要求，对研究生工作进行分类规划与指导”[2]。因而，为提高研究生培养质量，改变传统的教育思想和课堂教学模式，积极探索研究生教学新方法，适应时代的发展，是研究生教育不断创新的永恒话题。

东华理工大学作为一所具有地学优势和核学科特色的多科性大学，该校化学学科下属应用化学专业的人才培养及教育是彰显学校核特色教育的重要组成部分。60多年来为国防、核军工企事业单位输送了上千名核化学及相关领域人才。为进一步适应我国核能发展战略以及国防、核工业对核化学领域高端人才的需求，应用化学专业硕士生培养不断加大核化学领域相关知识的传授力度，从课堂教学、科研项目等方面提高学生对核燃料循环过程中所涉及的核化学基础理论、实践操作技能的掌握和应用。“核燃料化学”课程作为应用化学专业硕士的一门专业课程，主要以核燃料作为研究对象，介绍有关铀、钍、钚等放射性核素的基本性质及铀、钍、钚化学的基础理论，还讲述了核燃料循环前处理和后处理工艺，达到理论联系实际的目的。该课程的学习有助于学生深入了解核燃料循环化学理论及工艺的基本知识和基本原理。但是，过去的研究生专业课程教学方式和许多本科理论课堂教学相似，主要以教师讲授，学生被动地接受知识为主，无法激发和带动学生学习的积极性和主动性，造成教学效果不佳，不利于人才培养[3]。因此，探讨与改进“核燃料化学”课程课堂教学方法，对提高学生的专业水平和科研创新能力，突出学校人才培养定位和特色，具有重要的意义。

Seminar教学法是目前流行于欧美大学研究生教育的一种新模式，“Seminar”，顾名思义为研讨会，原指专门针对行业领域或具体讨论主题在集中场地进行研究、讨论交流的会。经过不断改进和吸收转化，目前已作为新兴教学方法被世界上大多数高校广泛采用[4]。该方法将课堂教学由教师在讲台上讲授改变为学生主讲与师生讨论相结合的形式，即由授课教师就课程内容协助学生选定某一讨论议题，由学生自行查阅文献，准备材料，然后作为该议题的主讲人，将自己查阅资料获得的知识给大家做一个详细的讲授，然后再与教师、同学相互之间共同讨论，形成一种交互式交流学习过程。Seminar教学模式使教师教授的课程由过去的教师讲授，学生听课记笔记的单向被动方式转变为“讲授-讨论”的双向互动模式，既有利于激发学生的学习热情和主动性，拓宽学生的知识面，强调学生之间协作学习的能力，又能促使教师教学重心由教师为中心转变为以学生为中心和以实用能力为中心。同时，还间接促进教师努力提高自身的教学水平、科研能力以及专业知识面[5，6]。目前，我国“Seminar”教学模式的研究与实践尚处于初级阶段，应用化学专业硕士课堂教学过程中采用“Seminar”教学的还较少见[7]。

为调动学生学习积极性和主动性，建立以学生为中心的课堂教学模式，我们针对应用化学专业硕士“核燃料化学”课程的教学，尝试采用Seminar教学法进行了课堂教学，具体实施过程如下图1所示几个阶段完成：

图1 Seminar的实施阶段

一、Seminar题目设计与准备

在Seminar开始之前，先由教师帮助学生一起根据课程不同章节知识的侧重点及特点，选定讨论的题目，并让学生在课余通过网络资源如搜索引擎、图书馆文献数据库等自行查阅、收集准备相关资料。在“核燃料化学”课程中，铀、钍、钚化合物的性质、采冶、分离、提纯及后处理工艺是重点知识，老师可以引导学生选择铀、钍、钚的络合物化学、铀、钍、钚的氧化还原反应、铀、钍、钚的萃取化学、铀、钍的生产工艺以及核燃料的后处理工艺等章节选定6～8个讨论议题，让学生去查阅相关资料，详细了解这些放射性核素的提取、分离应用技术及分离处置办法。

二、Seminar的组织与实施

1.教师介绍：由任课教师先将学生进行分组，每组5～8人，每组选出一个主讲报告人。然后教师需简要介绍讨论议题的基本问题，引导学生思考，但不做任何详细和深入评价，以免影响学生的自我判断，学生需认真记录议题的重点和难点，方便指导资料查询。

2.主讲学生报告：由各组主讲报告人针对选题查阅文献资料后，结合所学的基本理论知识，在分组讨论会上以多媒体课件的形式对选题开展报告主讲，通过主讲人对主题内容进行较为深入、系统地阐述和分析，提出自己的观点。

3.讨论与交流：各组学生围绕交流主题，报告人与参与者之间开展互动讨论和交流，提出各自的观点和意见，在此过程中，学生的知识积累和表达能力等得到充分展示，加深对知识点的理解和掌握。

4.教师引导：Seminar开始后，教师通常也会参与到各小组的分析、解决问题的过程中，当有的学生发言不积极或不参与议题时，教师就会提醒他们或向他们发问，当他们跑题时，教师应将他们引回原题。

5.教师总结：由教师针对专题开展评点，指出讨论的不足之处，简短地总结讨论。

6.总结报告：Seminar过程结束后，主讲学生根据议题讨论过程中其他同学及老师提出的意见，进行归纳、总结，撰写总结报告，并提交给老师。

7.成绩评定：教师将Seminar课堂研讨成绩分成以下三个方面按不同权重记分(百分制)：

(1)学生的准备情况(30分)，如是否查阅了与课堂Seminar内容相关的文献?是否能够提供纸质材料？

(2)Seminar过程的表现(40分)，如在讨论议题时是否积极主动?提问或回答同学的提问是否确切?是否提出了切中要害的关键问题或针对议题建立了合理有效的解决方案?

(3)总结报告(30分)，根据Seminar报告的合理性、分析透彻与否，是否有自己的见解等方面相应加分。

三、核燃料化学”课程Seminar教学应用实例

在应用化学硕士的“核燃料化学”课程教学内容组织上，可根据本学科的基本知识、基本理论或发展的前沿动态开展交流讨论，学生可自行收集文献资料，在Seminar上相互讨论交流，Seminar可采用多种形式，既可以用1小时讨论，也可以用几分钟讨论；既可以是全班讨论，也可以分组讨论；而且课程教学地点不限。同时，也可就课程中遇到的问题难点或是工艺设计方案进行讨论，有助于提高学生理论联系实际的能力。现将Seminar教学法在应用化学专业硕士的“核燃料化学”课程教学中的实际应用举例如下：

实例1：讨论主题-铀的水冶化学中铀的酸、碱浸出法的区别及影响因素。

目前铀的生产工艺中酸浸出法和碱浸出法是常用方法。这两种方法有很大差别，而且影响这两种铀浸出方法的因素很多，如矿物的特性、岩性、铀的存在状态、组分和围岩的分散状况等，是实际工作中需要解决的问题。在Seminar实施过程中，主讲学生从包裹铀的围岩组分、裂变产物对铀浸出的影响、浸出的温度、酸度和浸出时间等条件分析浸出效果，并举实例如砂岩铀矿、沥青铀矿、次生铀矿物、铀钍共生矿、含铀页岩等铀矿的不同浸出方法加以说明，在讨论过程中，其他学生们提出的问题，由主讲学生解答，教师给予引导，通过学习、讨论，学生们对酸、碱浸出法提取铀有了一个较全面的认识。由于讨论的内容很多在教科书上没有，需要参加者预先针对议题的内容查阅国内外专业期刊文献，这样既了解了专业理论知识，又锻炼了学生文献阅读及归纳能力，能取得更大的收获。

实例2：讨论主题-高选择性萃取铀矿冶废液中铀酰离子的实验方法设计。

在铀矿冶过程中含铀废水主要来源于生产中的工艺废液、排放的沉淀母液和吸附尾液、工艺过程用水、矿井或露天采场的外排水以及地表堆积的废矿石或表外矿石和尾矿的浸渍水等。铀矿冶废水中铀质量浓度约为天然水体中浓度的10000倍。通常废水中的铀较易以铀酰根离子(UO22+)等形式发生弥散、迁移。高含量的铀将会产生辐射能量，导致生物体的放射性病变，对生态环境和人类健康造成极大危害。若直接排放会造成水和土壤污染，将对环境和人类造成严重危害。因此，对含UO22+废水的处理刻不容缓。因为操作简单、高效、低成本，溶剂萃取成为去除铀矿废水中UO22+的常用有效方法。但是高选择性萃取分离铀过程中萃取剂的选择非常关键。超分子是基于分子间的作用力(即非共价键形式，如氢键、静电作用、氧键、范德华力和短程斥力等)，通过两个或两个以上的模块依靠分子间力的协同作用而缔合起来的结构化合物，其最重要的特点就是分子识别能力非常强。利用超分子化合物的分子识别特性，可以达到对UO22+的高选择性吸附。主讲学生结合萃取UO22+时的萃取剂浓度、UO22+的初始浓度、硝酸浓度、盐析剂、稀释剂、杂质离子以及温度等影响因素，设计出了四叔丁基硫代杯[4]芳烃/NaHCO3/NaOH萃取体系、5，11，17，23-四(二丙基甲基次膦酸)25，26，27，28-四丙氧基杯[4]芳烃/TBP/三己基四癸基膦-六氟磷酸盐离子液体、间-叔丁基杯[8]芳烃/H2O-HNO3等萃取体系，以上几种方案让学生分组实验，比较其优缺点，然后对实验结果进行分析讨论。通过教学充分调动了学生的学习积极性，拓宽了知识面，加强了实验能力，为今后从事铀矿分析打下良好的基础。

实例3：讨论主体-铀的生物堆浸生产技术。

生物矿化技术是利用微生物细菌氧化黄铁矿或Fe2+得到Fe3+，然后利用H2SO4和Fe3+作为铀的浸出剂，从花岗岩等低品位岩石中提取铀的方法，它是一种将细菌浸出技术与铀矿石堆浸工艺相结合的新颖的铀矿冶生产技术。该技术弥补了酸法堆浸的不足之处，提高了铀的浸出率，缩短了生产周期，并降低了生产成本，减少了环境污染，可用于大批量提取铀的生产。主讲学生结合生物堆浸生产铀的国内外研究进展，以嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸性氧化硫硫杆菌等为例，针对浸矿菌种、酸度、硫酸用量、堆浸过程中Fe3+和氧化还原电势的动力学变化，以及生物堆浸动力学等影响因素提出自己的见解和观点，然后大家展开讨论。通过从筛选浸矿菌种、菌种驯化、细菌堆浸工艺参数等几方面初步建立合理的生物堆浸生产工艺方案，深入了解生物堆浸生产的工艺方法和关键技术的解决方案。

四、结语

在硕士研究生教学课程中引入Seminar教学法，不仅提高了学生的参与度，也加强了老师与学生在课堂上的交流以及互动，对教学质量的提高和学生综合素质的提升都大有益处。通过一年的实施和学生评价，发现主讲学生通过认真准备，对“核燃料化学”知识基础知识和基础理论在专业中的应用有了更深入的理解，演讲能力也得到了提升，参与的学生通过准备资料，由被动学习转变为自主学习，积极思考，提高了合作和沟通能力，听报告的学生积极提问，课堂教学变生动有趣，不再枯燥乏味，培养了学生理论联系实际以及解决实际问题的能力。因而学生对Seminar教学法整体评价较高。此外，任课教师通过在Seminar实施过程中的辅助和引导，积极听取学生的反馈意见，并认真归纳总结，和硕士生之间加深了师生感情，更促进了教师的教学方法的改进和教学水平的提高。

但是，Seminar教学法也存在着一些问题亟待改进，首先，该教学方法有一定的局限性，对于一些理论性较强的章节内容如离子交换动力学和热力学等不合适，传统教学方式则更有效。其次，Seminar法要求学生准备时间较长，如果有的同学准备不充分，则造成Seminar实施效果不理想。同时，学生对Seminar报告的总结归纳能力需要进一步提高。最后，本方法对老师的综合素质提出了更高的要求，不仅要求老师基础理论知识扎实，而且还要有较好的对课堂的把控能力，善于从学生的问题中得到启迪，及时准确地讲解学生难以理解的知识点，培养学生科学严谨的治学态度。