李忠宇，王慶宇，顏強(qiáng)

（哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150001）

“核聚變與等離子體物理”課程教學(xué)改革與應(yīng)用

李忠宇，王慶宇，顏強(qiáng)

（哈爾濱工程大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150001）

筆者在“核聚變與等離子體物理”課程的教學(xué)過(guò)程中，從多方面總結(jié)課程的設(shè)置與講解，為同學(xué)們提供參與課程建設(shè)的機(jī)會(huì)，明確了教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)在教學(xué)過(guò)程中的重要作用，為后續(xù)類似課程的開(kāi)設(shè)和改進(jìn)提供指導(dǎo)和參考。

引導(dǎo)學(xué)習(xí)；主動(dòng)學(xué)習(xí)；經(jīng)驗(yàn)

1 學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的必要性

為了實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的目標(biāo)，教師必須在授課過(guò)程中激發(fā)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)潛力，逐漸引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題并盡力解決問(wèn)題的習(xí)慣［1］。但是，國(guó)內(nèi)的大學(xué)生大都習(xí)慣了應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)方法，這一點(diǎn)與國(guó)外大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式截然不同。他們?cè)谡n上課下與任課教師的交流較多，并能夠在教師的指導(dǎo)下完成一些小課題［2］。良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不僅能夠加深對(duì)知識(shí)的理解，更能鍛煉自身的能力。為了使我們的學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2 核能知識(shí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)

核能分為裂變能和聚變能兩種，現(xiàn)在世界上普遍采用的是裂變能源，而可控的聚變能源到現(xiàn)在為止還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，正處于實(shí)驗(yàn)階段，所以對(duì)于核聚變的知識(shí)還沒(méi)有形成完整的理論體系。之所以可控的核聚變能源還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，原因較多，例如高溫等離子體的約束問(wèn)題，面向等離子體的第一壁材料的抗輻照性能，低溫超導(dǎo)技術(shù)，等等。在這種背景下，“核聚變與等離子體物理”這門課程的主要內(nèi)容之一就是討論可控核聚變研究中面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。而在同樣的問(wèn)題面前，每個(gè)人觀察的角度都不一樣，得到的結(jié)論也不同，也許同學(xué)們的某個(gè)結(jié)論就是將來(lái)解決可控核聚變的可行方法。因此，教師在授課過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。

3 主動(dòng)學(xué)習(xí)在本課程中的實(shí)施

3.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇與安排

本課程的教學(xué)內(nèi)容以普通物理、原子核物理和核反應(yīng)堆物理課程為基礎(chǔ)，是對(duì)核工程專業(yè)知識(shí)的拓展。主要講授可控核聚變研究中用到的物理原理、觀察到的物理現(xiàn)象以及遇到的關(guān)鍵問(wèn)題。由于可控的核聚變還處于實(shí)驗(yàn)階段，所以現(xiàn)在還沒(méi)有特別完整的理論體系，教學(xué)內(nèi)容主要來(lái)自于北京大學(xué)的核聚變課程講義以及核聚變研究的相關(guān)文獻(xiàn)。在這個(gè)過(guò)程中難免遇到相關(guān)支撐理論內(nèi)容少，難以理解的問(wèn)題，這些問(wèn)題都是限制本課程教學(xué)效果的因素。

另外，可控核聚變的科學(xué)研究代價(jià)較高，除了全世界的科研工作者共同努力以外，還要有相關(guān)國(guó)家的共同支持。為了適應(yīng)可控核聚變國(guó)際發(fā)展的需要，筆者在課程內(nèi)容中加入了適量的英語(yǔ)，主要是用來(lái)介紹物理概念，提出相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。采用的課件為英文和中文的混合課件，配合中文講解，使同學(xué)們既能掌握核聚變的基本概念，又能鍛煉英語(yǔ)能力。

3.2 實(shí)施方案

針對(duì)本課程授課過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，筆者提出了以下措施：第一，核聚變的基本原理部分由教師講解，主要包括核聚變能量的來(lái)源，磁約束核聚變與慣性約束核聚變兩種途徑的原理，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備中各個(gè)部件的功能。第二，提出可控核聚變面臨的各種關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)合學(xué)生們的反應(yīng)歸結(jié)為多個(gè)題目，例如第一壁材料的抗輻照性能，核聚變?nèi)剂想暗脑鲋?，等等。第三，學(xué)生分組選擇題目并對(duì)每個(gè)題目進(jìn)行調(diào)研討論，主要方法是查閱文獻(xiàn)并結(jié)合每個(gè)人對(duì)問(wèn)題的看法，然后每組分別做一個(gè)總結(jié)報(bào)告，其他同學(xué)可以對(duì)總結(jié)報(bào)告進(jìn)行提問(wèn)并討論。第四，由學(xué)生提出本課程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題，大家進(jìn)行討論，對(duì)于尚不清楚的核聚變方面的專業(yè)知識(shí)，請(qǐng)教北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所相關(guān)專家。第五，在課程考核時(shí)，提出一道核聚變方面的討論題，學(xué)生可以利用在課程中所學(xué)知識(shí)以及自己對(duì)核聚變的理解進(jìn)行解答。

3.3 教學(xué)手段

第一，作為任課教師，要根據(jù)收集的材料和對(duì)核聚變的理解，講解核聚變的原理，介紹當(dāng)前人類正在努力試圖實(shí)現(xiàn)可控核聚變的實(shí)驗(yàn)方法，并簡(jiǎn)單提出每種實(shí)驗(yàn)方法的局限性。第二，學(xué)生要主動(dòng)參與。由同學(xué)們提出針對(duì)核聚變?cè)硪约皩?shí)驗(yàn)方法的問(wèn)題，與每種實(shí)驗(yàn)方法的局限性結(jié)合在一起，總結(jié)出若干個(gè)小課題。對(duì)同學(xué)們進(jìn)行分組，每組限定3～5人，選取感興趣的小課題進(jìn)行調(diào)研和組內(nèi)討論，時(shí)間大約為2w。第三，選取一課時(shí)，每組選派1名同學(xué)對(duì)本組所選課題的調(diào)研和討論結(jié)果進(jìn)行講解報(bào)告，講解時(shí)間每組大約為10～15min，其他同學(xué)可以對(duì)報(bào)告的內(nèi)容提出問(wèn)題和自己的見(jiàn)解，并進(jìn)行討論，最后由任課教師進(jìn)行總結(jié)。第四，任課教師對(duì)每組報(bào)告和討論的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，作為本課程考核的依據(jù)，把有意義的內(nèi)容納入教學(xué)內(nèi)容，以便在以后的教學(xué)過(guò)程中繼續(xù)使用。

4 實(shí)踐效果分析

通過(guò)這種參與教學(xué)過(guò)程的方法，使學(xué)生能夠?qū)φn程內(nèi)容提出自己的問(wèn)題和見(jiàn)解，也能夠?qū)司圩儗?shí)驗(yàn)研究面臨的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研和討論，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解也更加深刻，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。同時(shí)也使學(xué)生逐漸擺脫了應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)方法，逐漸向素質(zhì)教育的學(xué)習(xí)方法轉(zhuǎn)變。在課堂上講解報(bào)告也是為學(xué)生們提供了一次鍛煉的機(jī)會(huì)，國(guó)內(nèi)絕大部分的課程都以授課教師的講解為主，學(xué)生只是被動(dòng)的接受。而在這個(gè)課程中，通過(guò)講解報(bào)告，讓學(xué)生自己發(fā)揮語(yǔ)言組織能力。

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查得知，學(xué)生們都支持這樣的教學(xué)方式，愿意參與到這樣的教學(xué)過(guò)程中來(lái)。90%以上的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程，既學(xué)到了核聚變的專業(yè)知識(shí)，對(duì)核能有了更加深入的認(rèn)識(shí)，又鍛煉了自己的綜合能力。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)核聚變科學(xué)研究的特點(diǎn)，采取教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)和學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生們參與到這門課程的建設(shè)中來(lái)，既提高了本課程的教學(xué)質(zhì)量，加深學(xué)生對(duì)核聚變的了解，又鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。因此，我們將進(jìn)一步完善本課程的教學(xué)，優(yōu)化課程的內(nèi)容體系，并在實(shí)踐中加以完善和提高。

［1］周遠(yuǎn)清.素質(zhì)教育是體現(xiàn)中國(guó)教育方針性的教育思想［J］.中國(guó)高等教育，2011，（1）：1-3.

［2］田聯(lián)進(jìn).美國(guó)研究生教育制度國(guó)家特征的探討［J］.中國(guó)高等教育，2009，（5）：20-22.

Teaching Reform and Application of the"Nuclear Fusion Plasmas Physics"

LI Zhong-yu,WANGQing-yu,YANQiang
(Nuclear Science and TechnologyInstitute,Harbin EngineeringUniversity,Harbin 150001,China)

In the teaching process of"nuclear fusion plasmas physics",the author summarizes the teaching process ofthe course,definitude the importance ofstudents with the opportunity to participate in the curriculum construction,and provide guidance and reference for the creation and improvement ofsimilar courses.

Guided learning;Active learning;Experience

G423.02

A

1674-8646（2015）10-0048-02

2015-08-16

本文由哈爾濱工程大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目支持（JG2014BYB43）

李忠宇（1982-），男，遼寧海城人，碩士，講師，主要從事核材料的輻照損傷效應(yīng)研究。