核化工与核燃料工程专业网络教育应对措施

陆春海

(成都理工大学 核技术与自动化工程学院,四川 成都 610059)

化工与核燃料工程专业对于同学培养的要求较高，教育部颁布的普通高校本科专业目录和专业介绍对于本专业培养目标的定位为“培养具有宽厚的理论知识、扎实的专业技能、能把基础理论应用于解决科学和工程问题，能在相关领域从事研究、设计、制造、生产和管理等工作并具有创新意识的科技人才”[1]。从定位来看，显然本专业培养的学生的知识面广度和深度都要求较高。本专业主干学科涉及：核科学与技术、化学工程与技术。核心知识领域为：核燃料循环概论、同位素分离原理、化工原理、核燃料后处理及核废物处置、核燃料工程等[1]。为了学习这些核心知识，就涉及到物理、化学、化工、核科学与技术、材料科学与工程等多个一级学科的专业基础课程与知识。为何要涉及这么多专业基础知识，这与本专业培养人才的目的是从事核燃料相关工作有关。从图1展示的核燃料循环概况图可以看到，无论是进入反应堆前的前端，合适离开反应堆后的后端，涉及到很多的物理、化学、化工、材料与核科技方面的知识。另外，本专业涉及的元素中镧系、锕系元素价态复杂、电子强关联效应显著，尤其是关键元素钚尤其复杂，它存在7个价态，其物理化学行为极其复杂[2]。因而，本专业教育部颁布的培养目标中提出培养具有宽厚理论知识和扎实的专业技能的定位很准确。面对新冠疫情，如何实现这个培养目标，就成了一个必须回答的问题。

1 理论课程

1.1 教材建设

专业教材建设是一种高等教育质量工程、是一项重要的基本建设，它在学科建设等方面被作为衡量教学水平和学术水平的一个重要标志。核工程类专业属于小众专业，尤其是核化工与核燃料工程专业全国办学很少，但是又是对于核工业和国防建设具有特殊的意义。这样的专业存在的一系列明显的问题：①引进师资困难，因为专业景气，行业收入数倍于高校教师，一个本专业毕业的本科生进入企业后收入就高于本校教授的收入，更不用说进入企业和事业单位的博士了。因而，引进的师资基本依靠博士喜欢高校的氛围、喜欢做自己感兴趣的事，靠情怀；②专业教材缺乏，不仅缺中文专业教材，英文专业教材也稀缺。本专业建立之初，只能依托专著和讲义。先把培养工作做起来，为国家培养需要的专业人才，同时逐渐进行教材建设。在疫情期间，本文作者主编的《核环境工程学》交付科学出版社，该教材从环境工程学角度指导学生认识放射性废物处理与处置，封面如图2所示。希望学生今后不仅能够进入核工业领域，就是在环境工程领域也可以成为行家里手，能有一席之地。

图1 核燃料循环概况

图2 核环境工程学教材封面

1.2 慕课建设

慕课(Massive Open Online Course，MOOC)，其英文原意为大规模开放在线课程，是“互联网+教育”的产物，是一种在线课程开发新模式。慕课是以开放的网络化学习和连通主义理论为基础，采取循序渐进的方式让学生从初学者开始学习、成长。这点类似传统课程，也是为了学生能够掌握知识成为人才。目前慕课平台发展迅速，从国家到企业纷纷投资慕课平台。因而，慕课虽然为一种新的教学形式，慕课平台却如雨后春笋般迅速冒出。目前已经有MOOC中国(www.mooc.cn)、慕课大学(daxue.imooc.com)、爱慕课(www.imoocs.org)、爱课程(www.icourses.cn)等诸多平台。即使疫情来临时，本专业也没有放弃慕课建设，以陆春海等人编写的《核环境工程学》为蓝本，陆春海、丁平平核刘军三位拥有博士学位的教授和讲师录制了“核环境工程学视频”。根据学校的统一安排，本课程加入爱课程平台。同时，视频上传了百度网盘，当然密码仅仅临时授权给我校本专业同学，便于他们在疫情期间供下载学习，作为应对疫情的一种应急手段。

1.3 疫情期间的在线教育

为了应对突发的新冠疫情，高校普遍采用了在线课程的形式完成教学任务。我校教师采用了超星课堂、雨课堂、腾讯课堂、QQ群课堂等各种平台以求达成培养目标。作者本人主要采用了“雨课堂+QQ群课堂”的模式。主要原因是雨课堂是“清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷免费的为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持。”但是面对疫情，这个平台的容量不足，同时传播视频与语音容易发生崩溃。因而，在上半年，这个平台一直在扩容，提升平台数据吞吐能力。但是这个平台专门为网络教育和课堂授课开发，很符合授课的各项需求要素，可以提升课堂教学体验，让师生互动更多、教学更为便捷。另外，QQ本来就是网络社交平台，腾讯的服务器平台具有极强的数据吞吐能力和运算能力，系统稳健不易崩溃。但是教学功能和体验远不如“雨课堂”。考虑到不是所有学生都又充足的流量和足够的带宽，因而采用雨课堂播放课件，进行课堂测试，期末测试和互动等。而QQ群课堂配合雨课堂进行实时语音授课，这样保证授课时流畅，同时节约学生的流量。一个学期的授课，仅遇到一次雨课堂崩溃，完全切换到QQ群课堂，用屏幕分享形式向学生展示课件(这种模式实际为视频教学，因而比较耗费流量)。作者主讲的两门理论课程“核燃料后处理与核环境工程”、“仪器分析”，在线考试平均分高于80分，卷面答题不及格的仅4人。说明在线授课，可以满足教育需要，学生可以较好的掌握专业理论知识。

2 实训环节

2.1 问题

与理论课程相比，实训环节在家里完成非常难，因为家里不可能具有学校的设备。要照搬学校原先的实验、实习方案基本是不可能的。让学生返校后再进行实验，这会打乱下个学期的教学进程安排，学生的时间也难以保证分配，实验室资源也难以同时满足不同年级学生同时进场的要求。本专业开始调整部分实训为在线结合家里条件开展实验。其余返校后进行，但是最后根据疫情情况，学校让非大四同学在春季学期不返校。因而，本专业把所有春季学期的实训环节更改为网络教学与因地制宜实验、实习。

2.2 应对策略

为了完成实训计划，在家里没有条件使用现代仪器的情况下，采用学习视频，部分实验进行角色代入学习，并完成实验报告。如在“仪器分析”实验方面，布置：“以下实验得假设自己是实验员，做了下面的实验。写出实验步骤并进行数据分析。报告注明：疫情期间，采用视频观摩与虚拟实验模式。拉曼光谱虚拟仿真实验，资源：①http://xnfz.swust.edu.cn/virexp/xnfzsyxm/20191204155539；②http://phyedu.dlut.edu.cn/info/1063/1068.htm。当然对液相色谱、液相色谱、电化学等现代科学仪器也是推荐了各种学习资源，并要求按学校格式写出实验报告。”

另外，因地制宜开展实验，如布置：“称量及误差分析：①利用家里或能借到的称量工具，称量一个物品(报告中具体说明，并拍摄照片)数次(次数给出理由)，给出物品质量、误差、测量精度(RSD%)分析；②选择一种液体，测量取密度，报告给出照片，密度、误差分析，所有测量得有实验步骤、实物照片、测量过程照片，计算过程、误差分析”。家里的称量工具显然不可能达到实验室的精度核分辨率，但是原理是一样的、数据分析步骤和原理无差别。这种因地制宜的方式在突发事件情况下，完成教学进度和达成度是可行的，也是有效的。

对于其它实训，也是按照这个思路进行。虽然学生受制于实验条件，但是他们对于这个模式还是觉得新奇、有趣，不但所有同学如期完成了实验、实训报告，还有几个同学还录制编辑了视频(这是要求外的)。这充分说明，合理安排可以完成教学达成度，同时可以激发学生的学习积极性。

3 结论

在突发情况下，学生的培养不能停，目标达成度不能放松，但是受制于条件，必须合理变通，变化是最大的不变。其次，教学环节设置得充分考虑不同学生家庭条件的差异，考虑可行性、靠操作性和学生的安全。同时，还得合理设计内容调动学生学习兴趣和积极性。总而言之，通过合理是设计，在突发情况目前，通过努力还是能够完成教学目标的。