凌永生　賈文寶

摘 要：核反應(yīng)堆熱工本科專業(yè)是核工程與核技術(shù)的核心專業(yè)課之一。核反應(yīng)堆熱工分析是一門工程性較強(qiáng)的課程，它著重講述了反應(yīng)堆熱工的基礎(chǔ)理論和一些分析、計(jì)算方法。該文通過(guò)結(jié)合核反應(yīng)堆熱工課程的多年教學(xué)實(shí)踐，利用抓好緒論課教學(xué)、使用好多媒體課件以及豐富的課程設(shè)計(jì)等手段，使學(xué)生們既了解了反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)工況下的工作情況以及在瞬態(tài)工況下的變化特點(diǎn)，又能訓(xùn)練和培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題的技能和能力，為學(xué)生在畢業(yè)后從事核反應(yīng)堆安全分析和設(shè)計(jì)運(yùn)行等工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)并提供有益的工程借鑒，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：核反應(yīng)堆 熱工水力 教學(xué) 探索

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（a）-0113-02

核反應(yīng)堆熱工本科專業(yè)是核工程與核技術(shù)的核心專業(yè)課之一。核反應(yīng)堆熱工是一門工程性較強(qiáng)的課程，它著重講述了反應(yīng)堆熱工的基礎(chǔ)理論和一些分析、計(jì)算方法，是核能科學(xué)與工程專業(yè)方向的一門專業(yè)主干課程。核反應(yīng)堆熱工課程實(shí)際上是一門較難的課程，因?yàn)樗蟮恼n程基礎(chǔ)較多，課程內(nèi)容較為復(fù)雜抽象，能實(shí)踐的內(nèi)容較少。因此，各大開(kāi)設(shè)核專業(yè)的高校對(duì)這么課程的教學(xué)都十分重視，如何能較好的開(kāi)展核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)已經(jīng)成為高校教育中的一個(gè)難題。該文結(jié)合核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的編排、教學(xué)模式的改善開(kāi)展了一些教學(xué)的創(chuàng)新探索，收獲了一定的效果。

1 核反應(yīng)堆熱工課程概況

核反應(yīng)堆熱工課程是核工程專業(yè)的必修課，其的性質(zhì)和任務(wù)是分析燃料元件內(nèi)的溫度分布、冷卻劑的流動(dòng)和傳熱特性以及預(yù)測(cè)在各種運(yùn)行工況下反應(yīng)堆的熱力參數(shù)，以及在各種瞬態(tài)和事故工況，壓力、溫度、流量等熱力參數(shù)隨時(shí)間變化的過(guò)程。要求學(xué)生前修課程包括反應(yīng)堆物理分析、核反應(yīng)堆工程原理、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、高等數(shù)學(xué)、數(shù)值分析等。核反應(yīng)堆熱工課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括堆的熱源及其分布、堆的傳熱過(guò)程、堆內(nèi)流體的流動(dòng)過(guò)程及水力分析、堆芯穩(wěn)態(tài)熱工分析及堆芯瞬態(tài)熱工分析，此外還要求學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)方面的知識(shí)非常了解。該課程40個(gè)學(xué)時(shí)，占2.5個(gè)學(xué)分，一般上課人數(shù)為40～50人。開(kāi)設(shè)該課程的目的在于培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握反應(yīng)堆領(lǐng)域熱工水力學(xué)的基本分析方法，運(yùn)用先修課程流體力學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)和反應(yīng)堆物理中學(xué)到的基本概念、基本公式和基本結(jié)論，以壓水堆堆芯為主要分析對(duì)象，達(dá)到既了解反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)工況下的工作情況以及在瞬態(tài)工況下的變化特點(diǎn)，又能訓(xùn)練和培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題的技能和能力。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)為學(xué)生在畢業(yè)后從事核反應(yīng)堆安全分析和設(shè)計(jì)運(yùn)行等工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)并提供有益的工程借鑒。

核反應(yīng)堆熱工課程的主要特點(diǎn)有以下幾方面。

（1）課程基礎(chǔ)多。熱工課程不僅要求學(xué)生對(duì)核反應(yīng)堆無(wú)力分析的知識(shí)非常了解，還需要掌握核反應(yīng)堆工程的專業(yè)知識(shí)，在具體的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中，還需要了解傳熱學(xué)的知識(shí)。在進(jìn)行具體的熱工設(shè)計(jì)中，還需要流體力學(xué)方面的知識(shí)，進(jìn)行計(jì)算時(shí)，高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)及數(shù)值分析等基礎(chǔ)理論的知識(shí)也不少。因此，要求如此多的課程基礎(chǔ)，少了任何一門都會(huì)使學(xué)生覺(jué)得此課程非常的有難度。

（2）課程內(nèi)容抽象。從以上的介紹可以看出，課程中的許多內(nèi)容涉及到很多基本概念和公式，在一一進(jìn)行推導(dǎo)的時(shí)候十分的枯燥，難以引起學(xué)生的興趣。而且，課程的內(nèi)容一環(huán)套一環(huán)，如果剛開(kāi)始的課程學(xué)生沒(méi)有認(rèn)真的學(xué)習(xí)，出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，到后面的章節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)難度將非常大。這也就導(dǎo)致學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)失去了學(xué)習(xí)的熱情和信心。

（3）實(shí)踐的環(huán)節(jié)少。因?yàn)檎n程內(nèi)容涉及到熱工水力和反應(yīng)堆，但無(wú)論是流體力學(xué)還是反應(yīng)堆，學(xué)校都不具備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件，這也就給本來(lái)枯燥、難度較大的教學(xué)內(nèi)容帶來(lái)了更打的困難。

針對(duì)以上核反應(yīng)堆熱工課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，我們采取了一些創(chuàng)新的教學(xué)探索，以期實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果的目的。

2 教學(xué)創(chuàng)新探索

針對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)以下幾個(gè)方面展開(kāi)了教學(xué)創(chuàng)新探索。

2.1 抓好緒論課的教學(xué)

緒論課是教學(xué)的起點(diǎn)，有非常確定的目標(biāo)，具有非常強(qiáng)的導(dǎo)向性。教師只有對(duì)課程的理解、掌握和控制到達(dá)了一定程度，才能在緒論課上將學(xué)生對(duì)教材的學(xué)習(xí)起到引領(lǐng)、提示和導(dǎo)向等作用，可以啟發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣。通過(guò)緒論課使學(xué)生對(duì)這門課程的整體框架建立一個(gè)初步感觀，了解學(xué)習(xí)內(nèi)容、明確學(xué)習(xí)方向、掌握學(xué)習(xí)方法、認(rèn)識(shí)課程的前沿動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步解決“為何學(xué)、學(xué)什么”和“如何學(xué)”三個(gè)問(wèn)題，從而充分調(diào)動(dòng)他們?nèi)蘸髮W(xué)習(xí)該課程的積極性。盡管每門課程的內(nèi)容都不盡相同，但緒論課的主要的模式大致相同。緒論課的授課方式主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：從整體上介紹本課程、緒論課的內(nèi)容求全不求精以及緒論課授課形式以老師講授為主。

俗話說(shuō)得好：“良好的開(kāi)端是成功的一半”。結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)深刻體會(huì)到緒論課的重要性，可以說(shuō)上好了緒論課，這個(gè)學(xué)期的教學(xué)就成功了一半。由于緒論課在整個(gè)課程內(nèi)容中的特殊性，采取以上教學(xué)形式可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，使學(xué)生快速地明白本課程的主旨和篇章結(jié)構(gòu)，熟悉教材的知識(shí)系統(tǒng)，發(fā)揮主動(dòng)學(xué)習(xí)課程的積極性，初步了解本課程的一般理論和研究方法[1-2]。但對(duì)于課程內(nèi)容較為復(fù)雜、抽象和枯燥的課程，采取這種方式來(lái)組織緒論課的教學(xué)，未必能取得較好的效果。核反應(yīng)堆熱工這門課程主要涉及到傳熱學(xué)、熱工水力、核反應(yīng)堆物理分析等相關(guān)內(nèi)容，各種物理原理、化學(xué)方法完全靠語(yǔ)言上的講解十分的枯燥，完全采用老師講授的方式，學(xué)生聽(tīng)起來(lái)費(fèi)勁，效果也很差。因此，有必要重新考慮核反應(yīng)堆熱工緒論課的組織形式。通過(guò)認(rèn)真的調(diào)研，本課程從重新編排緒論課的教學(xué)內(nèi)容和調(diào)整緒論課的教學(xué)模式等方面對(duì)緒論課的教學(xué)進(jìn)行了創(chuàng)新探索。

由于核反應(yīng)堆熱工課程的內(nèi)容十分的龐雜，要想在短短的2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，將這些內(nèi)容面面俱到的一一介紹，有一定的難度，也沒(méi)有必要。因此在本課程的編排上，必須對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)，重新編排教學(xué)內(nèi)容的原則是以點(diǎn)帶面。由于學(xué)生在前面的課程里已經(jīng)上過(guò)一些專業(yè)課，對(duì)核反應(yīng)堆物理分析的基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的了解，因此這部分的內(nèi)容可以有一定的刪減，既能對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧，又要能引起學(xué)生們的興趣，這是對(duì)這部分內(nèi)容的編排要求。對(duì)于后面具體的課程專業(yè)知識(shí)介紹，則挑重點(diǎn)介紹，而不是一一涉及。這樣重新編排緒論課的教學(xué)內(nèi)容既繼承了傳統(tǒng)緒論課授課方式的優(yōu)點(diǎn)，又在這個(gè)基礎(chǔ)上有新的突破。學(xué)生們聽(tīng)起來(lái)既不會(huì)為龐雜而系統(tǒng)的知識(shí)感到厭倦，同時(shí)有興趣的知識(shí)點(diǎn)的深入探討又會(huì)引起他們足夠的興趣。雖然重新編排了教學(xué)內(nèi)容，還是不能從根本上解決緒論課冗長(zhǎng)的難題。因此，本課程也借鑒了研究型教學(xué)的模式。研究型教學(xué)是指在教學(xué)環(huán)節(jié)與過(guò)程中，有效促進(jìn)教師主導(dǎo)地位與學(xué)生主體地位的雙向互動(dòng)、并有機(jī)融合課程大綱與內(nèi)容、研究選題與實(shí)踐、學(xué)生個(gè)性興趣與專業(yè)發(fā)展的多維統(tǒng)一從而教學(xué)相長(zhǎng)的新型教學(xué)方式與課改實(shí)踐[3-4]。

2.2 使用好多媒體課件

多媒體課件是將文字、圖形、聲音、動(dòng)畫、影像等多種媒體融為一體，將其于教學(xué)中，可以節(jié)省教師板書、畫圖等大量的時(shí)間，在相同的時(shí)間單元，可以給學(xué)生提供更多更大的信息量，拓展了學(xué)生的視野和思維，是傳統(tǒng)的“黑板+粉筆+教材”教學(xué)方法無(wú)法比擬的，而且顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。多媒體課件輔助教學(xué)在推動(dòng)教育教學(xué)現(xiàn)代化、提高課堂教學(xué)效果等方面所起的積極作用是無(wú)可厚非[5]。在核反應(yīng)對(duì)熱工課程中，使用多媒體課件尤其是視頻資料是非常適合的。因?yàn)樵诜磻?yīng)堆熱工課程中，許多熱工水力的原理及實(shí)驗(yàn)是暫時(shí)沒(méi)有條件在現(xiàn)場(chǎng)或是實(shí)驗(yàn)室展示的，因此通過(guò)視頻的方式來(lái)展現(xiàn)就變得尤為重要了，例如核電站核島內(nèi)一回路管道、二回路管道內(nèi)流體流動(dòng)以及溫度分布等特點(diǎn)，通過(guò)講述的方式難以理解，而如果引入視頻的方式來(lái)展現(xiàn)就會(huì)變得特別直觀，易于學(xué)生理解。但多媒體課件的使用也存在一些問(wèn)題，例如課程中視頻的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則學(xué)生只看視頻的話，雖然印象深刻，但對(duì)于原理性的內(nèi)容的理解反而不容易。

2.3 做好課程設(shè)計(jì)

核反應(yīng)堆熱工課程內(nèi)容非常多，需要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解，以及是否有能力對(duì)這些知識(shí)加以綜合運(yùn)用，解決核反應(yīng)堆熱工中的問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常好的選擇，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生對(duì)課程的內(nèi)容的理解更為深刻，同時(shí)也鍛煉了他們的動(dòng)手能力。例如，課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生針對(duì)某壓水堆燃料組件熱工水力穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行分析計(jì)算，通過(guò)獨(dú)立編程計(jì)算鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用課本理論知識(shí)的能力和計(jì)算機(jī)編程能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事核反應(yīng)堆程序開(kāi)發(fā)工作打下基礎(chǔ)。例如，基于課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書內(nèi)容，利用單通道模型思想對(duì)壓水堆燃料組件的熱工水力特性進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算，要求獨(dú)立編程計(jì)算，給出計(jì)算結(jié)果圖，并撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。例如基于課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書內(nèi)容，利用單通道模型思想對(duì)壓水堆燃料組件的熱工水力特性進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算，要求獨(dú)立編程計(jì)算，給出計(jì)算結(jié)果圖，并撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。這些都是可以進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。

3 教學(xué)實(shí)踐

基于以上的討論，我們展開(kāi)了對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐。在教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，認(rèn)真做好緒論課的教學(xué)工作。根據(jù)學(xué)生們反饋，明顯能感覺(jué)到學(xué)生們對(duì)緒論課上教學(xué)內(nèi)容的興趣得到了明顯的提高。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，做好多媒體課件的使用工作。很多同學(xué)在觀看多媒體課件時(shí)，尤其是播放核電站管道系統(tǒng)內(nèi)流體流動(dòng)的視頻時(shí)，很多同學(xué)都非常仔細(xì)的觀看。視頻觀看完畢后，有些同學(xué)立刻提出了自己的疑問(wèn)，希望了解核電站內(nèi)流體流動(dòng)的具體情況?？梢?jiàn)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生們會(huì)自然而然的對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的內(nèi)容產(chǎn)生了具體的興趣。可見(jiàn)，多媒體課件特別是相關(guān)視頻的播放，也對(duì)提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣發(fā)揮巨大的作用。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生們展現(xiàn)的主觀能動(dòng)性給任課老師也留下了非常深刻的印象，他們不僅學(xué)習(xí)熱情高，而且在課設(shè)過(guò)程中往往能有很多意想不到的創(chuàng)新性工作，使得這些課程設(shè)計(jì)在課程教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

核反應(yīng)堆熱工課程具有一定的難度。該文結(jié)合了核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐，討論了在核反應(yīng)堆熱工課程中可以采取的創(chuàng)新教學(xué)模式。通過(guò)抓好緒論課的教學(xué)，多媒體課件的使用以及課程設(shè)計(jì)等手段，提高核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐結(jié)果表明，這些手段都能在核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)揮正面的作用，起到了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

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