劉麗艷++趙修良等

摘 要：結(jié)合我校核工程與核技術(shù)專業(yè)的多年課程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、特色鮮明的核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系，并編寫核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一份。在已有核工程與核技術(shù)實(shí)踐教學(xué)示范中心的基礎(chǔ)上，開展包括硬件條件、軟件設(shè)施、師資隊(duì)伍在內(nèi)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基地建設(shè)，及包括課程設(shè)計(jì)內(nèi)容形式多樣化和基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式改革等的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)。對(duì)將來該校以及其他高校核類及相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)起到示范作用。

關(guān)鍵詞：核工程與核技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0174-03

課程設(shè)計(jì)是工程類本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是高校學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的橋梁，是學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)課程和已修課程的基礎(chǔ)理論而進(jìn)行的工程設(shè)計(jì)嘗試，是讓學(xué)生把課堂理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程設(shè)計(jì)能力的重要手段。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)的關(guān)鍵過程。通過開展課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，能使學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)主要程序的使用方法和設(shè)計(jì)技巧；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力，學(xué)習(xí)查閱資料的方法；培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新開拓的精神；培養(yǎng)學(xué)生掌握放射性測(cè)量、數(shù)據(jù)分析的基本方法，訓(xùn)練“分析、觀察、判斷、試驗(yàn)、再判斷”的方法，提高學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)踐問題的能力。課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)際動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式、嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)、扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能等能力和素質(zhì)中起著不可替代的作用。

南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院借鑒美國高校學(xué)前教育專業(yè)本科課程設(shè)計(jì)理念，認(rèn)為我國高校學(xué)前教育專業(yè)課程設(shè)計(jì)應(yīng)建立開放性選課體系，增加基礎(chǔ)性閱讀與延伸性閱讀，建構(gòu)有效的學(xué)習(xí)小組，建構(gòu)多元的課程實(shí)踐渠道，增強(qiáng)服務(wù)社會(huì)的實(shí)踐意識(shí)。

天津外國語學(xué)院英語學(xué)院借鑒了澳大利亞商科課程設(shè)計(jì)中的三個(gè)方面：學(xué)生的需求、教學(xué)過程和評(píng)估，并結(jié)合ESP課程的特點(diǎn)，將其運(yùn)用到教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)強(qiáng)盛等在自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)過程中要求學(xué)生能用經(jīng)典控制理論中頻域法或根軌跡法對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，并借助計(jì)算機(jī)仿真軟件Matlab進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，繪制仿真曲線，滿足性能指標(biāo)的要求?？膳囵B(yǎng)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生將經(jīng)典控制理論應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目中。

中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院徐志玲等通過測(cè)控專業(yè)課程設(shè)計(jì)群的頂層設(shè)計(jì)與改革，改變?cè)姓n程設(shè)計(jì)只考慮單元設(shè)計(jì)能力的傳統(tǒng)模式，將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)群的教學(xué)，把一個(gè)完整項(xiàng)目分解成四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目開發(fā)的設(shè)計(jì)能力，突出項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)踐與研究相融合的教學(xué)特點(diǎn)，而且提升學(xué)生工程應(yīng)用能力，體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)特點(diǎn)，整體實(shí)施效果好。

河南理工大學(xué)吳雪峰等結(jié)合“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的基本要求，針對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)中存在的問題，提出了課程設(shè)計(jì)改革的思路，確立了以培養(yǎng)工程師為目標(biāo)的課程設(shè)計(jì)改革思想，對(duì)于提升學(xué)生的工程實(shí)踐認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力有一定的意義。

高校電子類課程設(shè)計(jì)是學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，武昌工學(xué)院馬華玲針對(duì)不同的電子課程使用相關(guān)的仿真軟件（如multisim、proteus、keil、protel），可以預(yù)知設(shè)計(jì)的結(jié)果，方便設(shè)計(jì)中各種元器件參數(shù)以及錯(cuò)誤設(shè)計(jì)的修改，能形象生動(dòng)的跟蹤過程，仿真測(cè)試通過后再進(jìn)行實(shí)物的硬件和軟件設(shè)計(jì)，將獲得事半功倍的效果，有利于提高學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣和設(shè)計(jì)效率。

南華大學(xué)李小華等從選取課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)硬件和軟件、選題、教學(xué)過程、互動(dòng)式指導(dǎo)、練習(xí)、成績考核及總結(jié)等方面對(duì)反應(yīng)堆工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐，初步探索出一種適合我國普通高等學(xué)校開展反應(yīng)堆工程課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)模式。

該文作者研究了采用Multisim10虛擬仿真軟件應(yīng)用于核電子學(xué)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)行《核電子學(xué)》中各種電路的仿真和分析，可以驗(yàn)證核儀器研發(fā)過程電路設(shè)計(jì)是否有效，功能是否達(dá)標(biāo)，判斷電路的準(zhǔn)確性及有效性，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、開發(fā)創(chuàng)新和工程設(shè)計(jì)的能力。

由于目前市場(chǎng)上沒有正規(guī)出版發(fā)行的核工程與核技術(shù)課程設(shè)計(jì)教材，需根據(jù)不同課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，結(jié)合核專業(yè)特色，選擇合適的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

1 核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)

根據(jù)核工程與核技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合南華大學(xué)該專業(yè)的辦學(xué)特色，從教學(xué)中存在的實(shí)際問題出發(fā)，本著“真題真做，環(huán)環(huán)相扣”的教學(xué)思路，與工程實(shí)際緊密結(jié)合，讓學(xué)生掌握核工程計(jì)算設(shè)計(jì)與核儀器研制設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生的理論知識(shí)得到深化，綜合設(shè)計(jì)能力全面提升。

在完成教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的自學(xué)能力、獨(dú)立分析問題和解決問題能力，學(xué)會(huì)常用環(huán)境放射性測(cè)量儀器的正確使用方法；并通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全面觀點(diǎn)及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

結(jié)合該校核工程與核技術(shù)專業(yè)的多年課程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、特色鮮明的核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系；并編寫核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一份。

2 核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革內(nèi)容

為了完成核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)，具體改革內(nèi)容如圖1所示，調(diào)查分析國內(nèi)核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，結(jié)合該校的實(shí)際情況明確課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐的方向和重點(diǎn)；在已有核工程與核技術(shù)實(shí)踐教學(xué)示范中心的基礎(chǔ)上，開展包括硬件條件、軟件設(shè)施、師資隊(duì)伍在內(nèi)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基地建設(shè)，及包括課程設(shè)計(jì)內(nèi)容形式多樣化和基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式改革等的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)；編寫核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一份；最終構(gòu)建課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系。

2.1 課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基地建設(shè)

南華大學(xué)核工程與核技術(shù)實(shí)踐教學(xué)示范中心包括專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，其中專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室包括核電子學(xué)、核輻射探測(cè)、放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室包括核技術(shù)及應(yīng)用、核仿真、輻射劑量實(shí)驗(yàn)室。示范中心實(shí)踐教學(xué)特色鮮明，具備核科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)、核技術(shù)及應(yīng)用博士點(diǎn)、核科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科博士后科研流動(dòng)站。

在已有核工程與核技術(shù)實(shí)踐教學(xué)示范中心的基礎(chǔ)上，開展包括硬件條件、軟件設(shè)施、師資隊(duì)伍在內(nèi)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基地建設(shè)。

（1）軟、硬件條件建設(shè)。

2014年8月，該校核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，成為南華大學(xué)首個(gè)獲批省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，可推動(dòng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與創(chuàng)新，提高南華大學(xué)核類及相關(guān)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)科研水平，增強(qiáng)科研成果轉(zhuǎn)化能力，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，進(jìn)一步推動(dòng)“產(chǎn)學(xué)研用”一體化進(jìn)程。

2014年12月，南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院之核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心入選為2014年國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將建成基于實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程體系，基于校園網(wǎng)環(huán)境的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)以及基于Internet網(wǎng)環(huán)境的虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，完善已有虛擬仿真課程設(shè)計(jì)課程及項(xiàng)目，達(dá)到能在實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)條件下滿足專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求，實(shí)現(xiàn)核能工程、核技術(shù)應(yīng)用類虛擬仿真軟件與云平臺(tái)的有機(jī)結(jié)合，為將來該校以及其他高校核類及相關(guān)專業(yè)虛擬仿真課程設(shè)計(jì)教學(xué)起到示范和共享作用。

軟件設(shè)施方面，已經(jīng)具備課程設(shè)計(jì)相關(guān)Multisim、Proteus、Protel、Labview、Mcnp、Root、Matlab等軟件。同時(shí)一方面將NJOY、CITATION、SCALE、DRAGON等核能與核技術(shù)工程方面的專業(yè)軟件用于課程設(shè)計(jì)教學(xué)，讓學(xué)生掌握最為實(shí)用的科研程序；另一方面又自主開發(fā)基于三角剖分的二維特征線程序TSMOC，可求解次臨界系統(tǒng)高次Alpha本征函值HARMONY程序，可用于百萬居里級(jí)大型鈷源輻照裝置快速優(yōu)化排源程序SPA等軟件系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)教學(xué)與科研相輔相成，達(dá)到了科教相長的有益互補(bǔ)。

（2）師資隊(duì)伍建設(shè)。

師資隊(duì)伍建設(shè)方面，以引進(jìn)、自培、在職進(jìn)修方式提升師資隊(duì)伍學(xué)歷水平，并聘請(qǐng)國內(nèi)著名核科學(xué)與技術(shù)專家為中心兼職教授。

一方面每年新進(jìn)博士、博士后等人才；另一方面，學(xué)院與核工業(yè)相關(guān)單位展開密切合作，如與國家核電技術(shù)有限公司下設(shè)的國核大學(xué)簽訂了長期人才合作協(xié)議，定期委派教師外出參加培訓(xùn)和交流；鼓勵(lì)年輕教師讀博、出國深造、外出進(jìn)修學(xué)習(xí)及參加學(xué)術(shù)會(huì)議；學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子積極聯(lián)系資深院士、研究員等來該校進(jìn)行學(xué)術(shù)講座與交流；同時(shí)鼓勵(lì)教師寫好中長期發(fā)展計(jì)劃，提供良好的科研和教學(xué)平臺(tái)；并結(jié)合實(shí)際，認(rèn)真抓好德、能、勤、績?nèi)婵己耍己私Y(jié)果與崗位津貼、職稱評(píng)定、評(píng)先評(píng)優(yōu)掛鉤。

2.2 課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)

（1）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容形式多樣化。

核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容形式多樣化。如基于Multisim/Proteus的核儀器電子學(xué)仿真，基于Protel的核儀器PCB制作、LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)、蒙特卡羅軟件仿真計(jì)算，基于ROOT的數(shù)據(jù)分析與模擬計(jì)算、Matlab軟件反應(yīng)堆控制仿真、x射線產(chǎn)生截面計(jì)算與穆斯堡爾譜分析等。

（2）基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式。

理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，引入基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式，作為課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)補(bǔ)充。通過引入基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)合作精神。

基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式研究，確定不同課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的具體項(xiàng)目，如核儀器電子學(xué)仿真與制作，可選項(xiàng)目基于Multisim的電壓前置放大器仿真與設(shè)計(jì)，基于Protel的單道脈沖幅度分析器制作，基于Proteus的定標(biāo)器仿真等；蒙特卡羅軟件仿真計(jì)算，可選項(xiàng)目基于Mcnp的反應(yīng)堆堆芯模擬，基于Mcnp的NaI探測(cè)器探測(cè)效率計(jì)算等。

3 課程設(shè)計(jì)教材編定

參考其他相近工科專業(yè)比較成熟的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教材（如電子技術(shù)、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書），根據(jù)課程設(shè)計(jì)過程基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式，采用不同的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分章編寫的方法，結(jié)合教師、學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的反饋意見，經(jīng)過“分工、整合、修正”一系列步驟，編寫核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教材一套。

結(jié)合課程設(shè)計(jì)老師的教學(xué)經(jīng)歷和模式，目前《“核工程與核技術(shù)專業(yè)”綜合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》初版已經(jīng)出爐，下設(shè)“基于Multisim的電路仿真”、“基于Proteus核儀器設(shè)計(jì)與仿真”、“基于ROOT的數(shù)據(jù)分析與模擬計(jì)算”、“基于MATLAB的核信號(hào)處理與仿真”、“穆斯堡爾譜擬合程序MSU8. EXE的應(yīng)用”、“X射線產(chǎn)生截面的計(jì)算”、“壓水堆單通道熱工水力程序開發(fā)”、“基于MCNP的輻射屏蔽仿真與計(jì)算”、“基于MCNP的壓水堆刪元、組建、堆芯的中子學(xué)參數(shù)計(jì)算”九個(gè)章節(jié)。

課程設(shè)計(jì)教材的編訂，使核工程與核技術(shù)專業(yè)學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐及綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，同時(shí)也是對(duì)教學(xué)內(nèi)容做一定的擴(kuò)充，要求掌握MCNP、MATLAB、Multisim、Proteus等工具軟件的使用，提高和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力以及編寫應(yīng)用程序的能力。

4 結(jié)語

課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)際動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。核工程與核技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革將有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、開發(fā)創(chuàng)新和工程設(shè)計(jì)的能力，提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效果，強(qiáng)化核工程與核技術(shù)專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐，同時(shí)將為該校以及其他高校核類及相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)起到示范作用。

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