反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)研究
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摘要：任務(wù)驅(qū)動法是一種以任務(wù)為主線，以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。本文結(jié)合反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，探討任務(wù)驅(qū)動法在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。并以“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”為例，通過科學(xué)設(shè)計(jì)課程任務(wù)、合理設(shè)置實(shí)施方案和有效優(yōu)化評價(jià)體系三個(gè)過程，闡述任務(wù)驅(qū)動法在反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。結(jié)果表明不僅有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力，還能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。
關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動法；反應(yīng)堆熱工；課程設(shè)計(jì)
引言
近年來，核電技術(shù)的迅速拓展及深入對高校核電技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力已成高校人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)。課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑。我校針對核工程與核技術(shù)專業(yè)反應(yīng)堆工程方向開設(shè)反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)，該課程以我校核能與核技術(shù)工程國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，是我校培養(yǎng)核專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要手段。傳統(tǒng)反應(yīng)堆課程設(shè)計(jì)教學(xué)是以教師為主的手把手式的教學(xué)模式，不能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，明確“任務(wù)”的目標(biāo)性和教學(xué)情境的創(chuàng)建，使學(xué)生帶著真實(shí)任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)出獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。
一、反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的任務(wù)
“反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)”是我校在《反應(yīng)堆熱工》理論課程學(xué)習(xí)后開展的一門獨(dú)立課程。該課程的任務(wù)主要包含以下幾點(diǎn)：其一，以反應(yīng)堆相關(guān)理論知識為基礎(chǔ)，建立符合課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求的熱工模型；其二，強(qiáng)調(diào)利用數(shù)學(xué)思維解決問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)先進(jìn)數(shù)值模擬方法，其三，以我校國家級核能與核技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，利用各種編程語言開發(fā)求解程序，完成題目內(nèi)容、分析對比、撰寫報(bào)告。以“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”為例，其主要任務(wù)包含：利用壓水堆堆芯單通道相關(guān)理論知識，建立堆芯單通道穩(wěn)態(tài)模型，采用數(shù)值計(jì)算方法如四階龍格庫塔方法求解模型方程組，最后開展計(jì)算分析并撰寫報(bào)告。目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用反應(yīng)堆熱工相關(guān)知識，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)研究性思維和創(chuàng)新能力，獲取新的知識和經(jīng)驗(yàn)。
二、任務(wù)驅(qū)動法的實(shí)踐
“任務(wù)驅(qū)動法”教學(xué)是“以任務(wù)為主線，以學(xué)生為主體，教師為輔，全程參與”的教學(xué)模式，改變了以往以教師為主的手把手式的教學(xué)模式，創(chuàng)造以任務(wù)定目標(biāo)，學(xué)生主動參與，自主學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式。
（一）科學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)
要科學(xué)建立課程設(shè)計(jì)任務(wù)，就必須徹底打破學(xué)科“各自為政”的課程設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與能力要求的相關(guān)性。要求在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)必須考慮如下幾點(diǎn)：
1.任務(wù)目的的科學(xué)性。反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)包含認(rèn)知目標(biāo)和操作目標(biāo)兩個(gè)層面。認(rèn)知目標(biāo)主要是要求學(xué)生理解掌握反應(yīng)堆熱工的基礎(chǔ)知識；操作目標(biāo)主要是要求學(xué)生學(xué)會利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)數(shù)值計(jì)算方法，熟練開展反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)，能夠發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤并予以改正。
2.任務(wù)的實(shí)踐性和可操作性。課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性和可操作性是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的必要前提。教師在進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重任務(wù)的實(shí)踐性和任務(wù)的可操作性，盡可能設(shè)計(jì)一些通過設(shè)計(jì)操作完成的教學(xué)任務(wù)的案例。比如“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”這一任務(wù)，先通過分組，開展單通道建模及模型求解，然后開展小組內(nèi)討論，及時(shí)糾正問題，然后進(jìn)行小組比賽，最后通過小組互評和教師評價(jià)得出最后的名次，這樣的任務(wù)具有可操作性、趣味性、激勵(lì)作用。
3.任務(wù)層次感分明。由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力存在差異，因此設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)應(yīng)注重層次，即把一個(gè)大“任務(wù)”轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)小“任務(wù)”，同時(shí)考慮這些“任務(wù)”之間是循序漸進(jìn)、層層深入的，只有這樣，學(xué)生才能更好、更快地掌握這項(xiàng)技能，才能用已經(jīng)掌握的“任務(wù)”作鋪墊，學(xué)習(xí)其他更深層次的“任務(wù)”。例如“壓水堆堆芯單通道穩(wěn)態(tài)熱工分析”這一任務(wù)，需要計(jì)算堆芯單通道內(nèi)的溫度場，包括燃料芯塊溫度、包殼溫度及冷卻劑溫度。在已知穩(wěn)態(tài)軸向功率分布的情況下，通過建立堆芯穩(wěn)態(tài)單通道模型，依次求解得到冷卻劑溫度、包殼溫度、燃料芯塊溫度。
（二）合理設(shè)置實(shí)施方案
確定好設(shè)計(jì)任務(wù)后，需要明確實(shí)施方案。在反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，通過以下幾個(gè)步驟開展實(shí)施方案：第一步，查閱資料。學(xué)生可以利用學(xué)校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫查閱收集與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，抓住課程設(shè)計(jì)任務(wù)的本質(zhì)，從而可以為下一步作準(zhǔn)備，便于能夠獨(dú)立地進(jìn)行每一個(gè)工作步驟。同時(shí)，也可以將收集到的信息以個(gè)人或小組的形式準(zhǔn)備對課程設(shè)計(jì)任務(wù)的分析。在這一教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束時(shí)，教師將每人準(zhǔn)備的答案貼在黑板上，引導(dǎo)學(xué)生展開討論和交流各自的依據(jù)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)的本質(zhì)。第二步，制定計(jì)劃。圍繞課程設(shè)計(jì)任務(wù)制定完成設(shè)計(jì)任務(wù)的計(jì)劃，包括具體工作的日程安排。通常以書面的形式擬定工作計(jì)劃。第三步，決策實(shí)施。采用師生相互交流的方式開展討論，就所擬定的計(jì)劃是否適合學(xué)生的實(shí)際水平、提出的解決方案是否可行以及所選擇的工具是否合適等問題交換意見，作出較為合理的決策。在執(zhí)行決策中，工作與檢驗(yàn)互相交替，不斷反饋，調(diào)整進(jìn)度和修訂方案。以小組的形式工作，要求學(xué)生既要學(xué)會獨(dú)立思考，又要有較好的團(tuán)隊(duì)合作精神。第四步，檢查分析。從兩個(gè)大的方面開展檢查分析，一是在整個(gè)實(shí)施過程中需要建立正確的數(shù)學(xué)模型，并制定可行的計(jì)算流程，在編制程序中要確保程序中結(jié)構(gòu)邏輯的正確性；二是在實(shí)施終結(jié)時(shí)，將最后的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行組內(nèi)互查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤，再在小組之間進(jìn)行互查和老師檢查。
（三）有效優(yōu)化評價(jià)體系
以最終的分析報(bào)告作為學(xué)生評分的最終依據(jù)的傳統(tǒng)評分方式，評價(jià)過程簡單、評價(jià)方法單一，這種評價(jià)方式無法全面考察被評價(jià)者在動態(tài)的、真實(shí)的背景中的綜合能力。因此，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)評價(jià)體系意義重大?？梢酝ㄟ^采用發(fā)展性課程評價(jià)方式，提倡評價(jià)方法多樣化和融合性的方式完善評價(jià)體系。評價(jià)內(nèi)容主要包括對前幾個(gè)步驟的評價(jià)、任務(wù)完成的成果的評價(jià)和學(xué)生行為的評價(jià)，如工作態(tài)度、責(zé)任心等評價(jià)。通過評價(jià)學(xué)生學(xué)到必要的技術(shù)規(guī)范，學(xué)會對自己行為做出公正的評價(jià)，同時(shí)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。最后教師要通過學(xué)生完成任務(wù)的情況、本節(jié)應(yīng)用到的知識、技能進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評，讓學(xué)生理清思路，讓層次較低的學(xué)生得到提高。比如：根據(jù)規(guī)定的評價(jià)指標(biāo)，采用小組互評和教師評價(jià)兩種方式評定小組成績和學(xué)生個(gè)人成績，并由教師綜合小組互評和教師評價(jià)的結(jié)果給出“小組最終成績”和“學(xué)生最終成績”肯定優(yōu)點(diǎn)，作為寶貴的經(jīng)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)問題，查找原因，提出預(yù)防措施和改正方案。不同的評價(jià)方法相互結(jié)合、取長補(bǔ)短，優(yōu)勢互補(bǔ)，使評價(jià)結(jié)果更加客觀、公正、準(zhǔn)確。
三、結(jié)束語
以我校核能與核技術(shù)工程國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，采用任務(wù)驅(qū)動法開展對“反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)方法的實(shí)踐探索，取得了良好的教學(xué)效果，但在采用任務(wù)驅(qū)動法開展其他專業(yè)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，還需必須結(jié)合實(shí)際情況靈活選擇，以達(dá)到教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的最優(yōu)化。
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作者：曾文杰 李志鋒 李宗倫 左國平 程品晶 單位：南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院