“核安全監管”課程教學實踐與探索

蔡幸福 王魁 黎素芬

摘 ?要：隨著我國核安全理念的不斷演變，核安全監管人才的培養已成為高校輻射防護與核安全專業教學的重要責任和義務，“核安全監管”成了一門新興課程。在進一步明確課程開設目的和意義的基礎上，火箭軍工程大學開展了“5+2”理論體系、“3+1”實踐體系、“核+X”支撐體系課程建設，通過精選安全案例、加強實踐教學、變革考核方式，創新了課程教學模式，尤其是引入了以核安全對話為主要形式的綜合素質考核，更好地達到了考核目的，提高了教學效果。近幾年的教學實踐表明，該課程的教學實踐與探索成果達到了教學目的，滿足了人才培養方案要求，可為本專業其他課程教學提供借鑒。

關鍵詞：核安全監管;課程建設;教學模式;探索

中圖分類號：G642.3 ? ?文獻標識碼：A ? 文章編號：1673-7164（2022）02-0193-04

核安全是發展核能的前提和生命線，人類歷史上的三次重大核事故為各國敲響了警鐘[1]。隨著核能的不斷發展，核安全監管日益成為國際社會廣泛關注的焦點，各國普遍建立核安全監管機構代表國家對核設施和核活動進行有效監管，大力健全完善開展核活動標準和依據的核安全法律法規體系[2]。我國正在從核能大國向核能強國邁進，先后頒布《中華人民共和國放射性污染防治法》《中華人民共和國核安全法》等法律2部，《民用核安全設備監督管理條例》《核材料管制條例》等行政法規9部，發布部門規章30余項和安全導則100余項，制訂核安全相關國家標準和行業標準100余項，中國大陸地區31個省、自治區、直轄市制定地方性法規文件200余個，建立健全了“三位一體”核安全監管機構，實施全鏈條審評許可，開展全過程監督執法，監測全天候輻射環境，實施科學有效的核安全監管。

我國對原有5個核工程類專業進行了調整，保留并突出了“輻射防護與核安全”專業，體現了國家對輻射防護與核安全監管人才培養的重視。“核安全監管”課程是該專業領域的新興主干課程，內容涉及核安全法規標準、核安全評價技術、核安全事故分析、核安全審評審批、核安全監督檢查、核安全資格管理、核安全文化等，知識點覆蓋面廣，部分概念抽象，學生很難通過純粹的課堂教學深入理解其中的奧妙，對核安全事故進程和應對措施缺乏感性的認識。因此，需要借鑒當代科學的教學理念和方法，優化整合教學資源，創新實踐教學方法，加強實踐教學環節，培養學生科學的核安全素養和創新應用能力，以達到培養要求和目標。

一、“核安全監管”課程建設實踐

“核安全監管”課程是我校輻射防護與核安全專業新興的主干課程，國內開設同專業的院校中，尚沒有同類課程開設，缺乏可參照的建設模式，必須通過大量調研和探索，結合學科優勢，依據人才培養方案，科學組織課程建設，形成具備專業特色的教學理論體系、實踐體系和支撐體系。

（一）整合教學資源，形成“5+2”理論體系

教材是教學資源的重要承載形式，合適的教材有利于開展課堂教學與學生自學，對促進教學改革和提高教學質量意義重大。目前，在缺少專門教材的情況，教學組充分借鑒相近教材相關知識，如《核安全導論》（吳宜燦等編著.中國科學技術大學出版社，2017）《核安全文化理論與實踐》（柴建設編著.化學工業出版社，2012）等，結合學科特色，整合形成了“核安全監管”課程“5+2”理論體系。

“5+2”理論體系是指以5個特色知識面為核心，將2個理念知識點（法規理念和文化理念）貫穿始末，5個特色知識面包括核安全評價技術、核安全事故分析、核安全審評審批、核安全監督檢查、核安全資格管理，2個理念知識點為核安全法規標準、核安全文化。5個特色知識面涵蓋了核安全監管涉及的安全評價、事故分析、審評審批、監督檢查和資格管理等主要內容，內容全面，有利于學生掌握系統的知識體系;2個理念知識點貫穿始末，重點培養學生的法規意識、文化意識，消除學生恐核心理，培養崗位所需的合格人才。整體來講，建設形成的“5+2”理論體系滿足人才培養方案和課程教學計劃需求，為教學質量提升奠定了堅實基礎。

（二）堅持虛實結合，形成“3+1”實踐體系

實踐教學對于學生技能的培養、知識的獲取、能力的形成具有重要作用。在構建理論知識體系的同時，必須加強實踐教學平臺建設，使理論與實踐相結合，促進學生將所學的理論知識轉變為解決問題的能力[3]。考慮到核環境的高放射性、高危險性，以及實物系統的極端復雜，實體實驗平臺建設成本高、保障需求大等問題，學校堅持虛實結合的原則，依托1個數值計算中心，采用虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信等技術，構建了“核電廠虛擬仿真平臺”“核事故源項計算平臺”“核安全分析平臺”3個實踐教學平臺，為核安全監管課程教學提供全方位的實踐實驗條件。

1. 核電廠虛擬仿真平臺

核電廠虛擬仿真平臺是基于美國WSC公司3KeyMaster設計，能夠在Windows操作系統平臺環境下實時運行仿真模型[4]，該仿真平臺采用Access數據庫，能夠為仿真建模提供大量的模型及工具庫，人機界面友好，面向對象建模，并具有方便引入事故、過程回放及進行遠程控制等功能。主要用于核電廠的建模研究、核裝置事故安全分析以及操作人員的考試培訓等。

與其他軟件系統相比，該仿真平臺具有以下特色優勢：首先，該平臺具備面向對象的建模能力以及豐富的模型和工具庫，可以準確地仿真全范圍的核電廠系統;其次，人機交互良好，具有圖形化的主控臺和動態圖表，使得虛擬仿真過程更接近于實際操作過程;第三，具有數據快照和過程回放等功能，便于事故過程的全面分析;第四，擴展性良好，兼容FORTRAN，C和C++等常用計算機語言，可以很方便地實現和分散控制系統（DCS）、I/O以及電廠過程計算機的對接。

2. 核事故源項計算平臺

核事故源項計算平臺是基于我國自行研發的放射性源項計算程序設計開發，是一款集可視化建模、粒子輸運計算、可視化后處理為一體的源項計算軟件，以商業CAD為開發平臺，內置點核積分方法，提供多種源定義、輸運算法、區域分解等方法手段，可實現粒子輸運數值模擬和可視化顯示，給出放射性核素的成分、比活度、源強等參數及其隨時間的變化規律。

3. 核安全分析平臺

核安全分析平臺是基于PCTRAN開發設計的仿真軟件包[5-6]，可開展對堆芯熔化、安全殼失效和放射性物質釋放等嚴重事故的核安全分析。在模擬操作方面，平臺提供了正常運行時的儀表和控制顯示，還提供了反應堆冷卻劑邊界泄漏或者安全殼失效的圖標;在仿真計算方面，平臺可根據現實的氣象條件提供應急計劃區的劑量預測，并且仿真控制速度支持實時速度和快進速度兩種模式。

4. 數值計算中心

數值計算中心是一套采用高密度服務器構建的超算系統，主要由管理節點、計算節點、存儲系統、網絡系統、軟件系統組成，其中管理節點為1臺浪潮NF5280M5服務器;計算節點為4臺浪潮i48/NS5488M5超算服務器，計算峰值為11.98Tflops;存儲系統為浪潮高性能存儲系統，AS2150G2磁盤陣列存儲，共76TB容量;網絡系統為100Gb EDR Infiniband高速網絡;軟件系統為浪潮Cluster Engine集群管理軟件。數值計算中心主要為核電廠虛擬仿真平臺、核事故源項計算平臺、核安全分析平臺提供計算服務。

（三）持續內容更新，形成“核+X”支撐體系

為進一步促進教學改革和提高教學質量，在完善課程理論體系、搭建課程實踐體系的基礎上，堅持以“核”為中心，構建以課件、文檔、圖像、視頻、音頻、網站等為“X”的教學資源支撐體系。

以“核”為中心，就是緊緊圍繞核專業特色，在核安全的基礎上，拓展核技術、核能、核輻射、核事故應急等理論知識，開闊學員視野，完善學員知識結構。融合“X”項教學資源，首先，制作容量適中的教學課件，便于學生方便自如地結合課件和教材，熟悉和掌握教學重點內容;其次，結合課程特點，建設核安全案例庫14個，涵蓋了各作業對象、操作流程、關鍵環節的典型核安全案例，便于學員全面掌握所學知識;第三，在課件中配備豐富的圖片、視頻、音頻等教學素材，便于學生形象直觀地熟悉各類安全防護管理與技術措施;第四，為解決學生檢索能力不足，課程引入了各大門戶網站信息，包括國際原子能機構、聯合國原子能輻射效應委員會、國際放射防護委員會等，介紹了中國知網、維普、萬方、PubMed、Springer等中外文檢索工具的使用方法，引導學生不斷獲得學科前沿信息等。“核+X”支撐體系為核安全監管課程教學提供了許多直觀、方便、形象、多樣的教學資源，解決了當前新興課程的資源短缺問題，根據科技發展的新情況，可及時將最新的前沿知識補充到教學內容中，有利于保持教學內容的不斷更新。

二、“核安全監管”課程教學模式創新

“核安全監管”課程是輻射防護與核安全專業的一門新興課程，教學組在完成高質量課程建設的基礎上，采用傳統教學模式與創新教學模式相結合的方式，既遵循了傳統教學規律特點，又在案例教學、實踐教學、考核方式等方面實現了創新。

（一）精選安全案例，采用基于任務驅動的問題探究式教學方法

案例教學是近幾年興起的教學模式，有利于學生理解理論與應用之間的關系，進一步明確“為什么學”“學什么”“怎么學”“怎么用”等問題，激發學生的求知欲，提高學習興趣和學習效果，增強其利用所學知識解決實際問題的能力[7]。“核安全監管”課程采用小班教學，更便于案例教學的展開，本課程具有較強的工程應用性，天然具備更多的安全案例，如世界三大核事故、某操作過程中的核安全分析、某核安全分析報告的審評、某法規標準的具體應用等等，通過精選安全案例，可使教學活動更加豐富多彩，提高教學效果。

針對精選的安全案例，在教學過程中采用基于任務驅動的問題探究式教學方法，該方法是將整個案例歸納成解決具體問題的某干項任務，再將要完成的每一項任務劃分為若干個具體問題，通過利用所學知識解決這些具體問題，完成任務，并達到課程教學目標;整個教學過程是一個“由總到分”的逆向過程和一個“由分到總”的正向過程組成，重在培養學生積極思考、創新思維的能力以及參與意識和參與能力，能把知識學習和能力培養有機地結合起來，以培養更多的適應社會需求、具有創新能力的應用型人才。

（二）加強實踐教學，提高學生的知識運用能力

實踐教學是提高教學質量、培養創新人才的關鍵環節。核安全監管課程中的很多知識點，對于接觸工作較少的學生來說較為陌生，單純在課堂上講授，難以取得較好的授課效果，因此，必須重視實踐教學環節的作用，以便進一步加深學生對理論知識的消化吸收，提高學生的動手能力和知識運用能力。

依托“核安全監管”課程的“3+1”實踐體系，開設3大類10項實驗內容，核電廠虛擬仿真類實驗主要有：①壓水堆核島仿真建模實驗;②反應性引入事故仿真實驗;③一回路冷卻劑喪失事故仿真實驗。核事故源項計算類實驗主要有：①重帶電粒子與物質相互作用實驗;②γ射線與物質相互作用實驗;③放射性物質擴散實驗。核安全分析類實驗主要有：①堆芯熔化事故仿真實驗;②核事故污染區劑量預測實驗;③氣冷堆型核安全分析實驗;④鉛鉍堆型核安全分析實驗。

為提高學生實驗的主動性，每名學生需要至少選擇并完成其中的6項實驗，獨立形成實驗報告，讓學生運用所學的理論知識對工作的核安全問題進行分析評價，提出相應優化策略和方法，通過實驗，切實提高學生的知識運用能力，為將來從事相關崗位工作奠定能力基礎。

（三）變革考核方式，突出以能力素質為目標的考核

“核安全監管課程”是一門考試課程，傳統的課程考核主要以單一的閉卷考試為主，缺乏對學生進行綜合能力與素質的考察，不利于調動學生課堂學習的積極性，不利于學生自學能力、動手能力和創新能力培養，勢必影響大學教育的質量[8]。

因此，本課程結合課程特點，對考核方式進行了變革，采取了閉卷考試、實驗考核和核安全對話相結合的方式，其中，閉卷考試主要以課堂教學內容為主，但不限于課堂教學內容，考試試卷中適當設置與本課程相關的論述題，題目注重學生對課程教學內容的理解與思考，注重獨立思考，占總成績的50%;實驗考核重在考核實驗過程、實驗報告和創新性想法，實驗過程和實驗報告體現了學生對課程知識的基本掌握情況，但創新性想法則要求學生對實驗本身有更深的認識，提出問題并給出自己對問題的解決思路和方案，占總成績的20%;核安全對話是結合本課程特點采取的一種新的考核方式，考試時，首先將學生分為四組，每組學生針對某一特定的任務或工作，編制核安全分析報告，然后每組同學以審評專家的身份評閱上一組核安全分析報告，最后分別采取面對面的方式進行核安全對話，指明被審評的核安全分析報告存在的問題，這種方式中，每組學生既是核安全分析報告的編寫者，又是審評專家，培養了學生的綜合能力和全面素質，占總成績的30%。

三、結語

隨著核能的發展及核技術的廣泛應用，核安全監管將面臨更多的問題和挑戰，培養符合崗位需求的核安全監管人才是輻射防護與核安全專業的重要責任和義務。作為一門新興課程，進一步明確了課程開設的目的意義;在缺乏可參考的建設模式基礎上，通過整合教學資源，形成了“5+2”理論體系，堅持虛實結合，形成了“3+1”實踐體系，持續內容更新，形成“核+X”支撐體系，完成了課程建設;在教學模式創新中，精選安全案例，采用了基于任務驅動的問題探究式教學方法，提高了理論教學效果，不斷加強實踐教學，提高學生的知識運用能力，變革考核方式，引入以核安全對話為主要形式的綜合素質考核，更好地達到考核目的。經過近幾年的教學實踐，學生們普遍反映良好，尤其是畢業學員反饋：所學知識與從事的實際工作結合緊密，能夠很快轉變為開展具體工作的能力。但在后續的課程建設和教學工作，仍需進一步加強案例庫建設，充實更多典型案例，進一步開設實驗內容，具備更多實驗條件，進一步加強核安全對話考試，提高學生綜合素質。

參考文獻：

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[8] 鄭平衛，周星火，李向陽，等. “核與輻射”課程教學實踐與探索[J]. 南昌師范學院學報（綜合）2015，36（06）：26-29.

（責任編輯：淳潔）